Loading...

Badania kondensatorów sterujących potencjałem

Badania kondensatorów sterujących potencjałem

Autorzy:

mgr inż. Adam Kurzyński
inż. Jerzy Wrzosek
mgr inż. Tadeusz Olechowski

ZPBE Energopomiar-Elektryka Gliwice

Szeroko stosowane w polskiej energetyce wyłączniki typu DLF − opisane między innymi w [1] − wyposażone są w kondensatory sterujące potencjałem komór tych wyłączników. Kondensatory zamontowane są przy pomocy sztywnego połączenia równolegle do komór łączeniowych na ramionach wyłączników. Ich zadanie polega na wymuszeniu równomiernego rozkładu napięcia na poszczególnych komorach, gdy wyłącznik jest wyłączony oraz łagodzenie przebiegów przejściowych w czasie operacji łączeniowych. W zależności od typu wyłącznika i ilości jego komór wyłączeniowych na każdej z faz wyłącznika zabudowane są dwa (wyłącznik DLF 245 nc 2) lub cztery (wyłącznik DLF 45 nc 4) kondensatory.

Zagrożenia dla stanu technicznego

W czasie eksploatacji wyłączników czynnikami znacząco wpływającymi na stan techniczny kondensatorów są warunki atmosferyczne i drgania powstające w czasie operacji łączeniowych.
Wpływ warunków atmosferycznych jest taki sam, jak na inne urządzenie napowietrzne – nie będzie więc tu omawiany. Drgania występujące w czasie wykonywania operacji łączeniowych wymagają jednak przedstawienia i rozważenia.

Jak już wspomniano, kondensatory połączone są z ramionami wyłącznika za pomocą sztywnego złącza, które przenosi na kondensator wszystkie drgania konstrukcji wyłącznika, narażające i mogące powodować uszkodzenia mechaniczne kondensatorów. Drgania mogą być przyczyną zerwania połączeń wewnętrznych lub rozluźnienia połączeń śrubowych oraz rozszczelniania się obudowy. 
W czasie eksploatacji wyłączników pomiędzy zaciskami kondensatorów występuje napięcie jedynie w czasie, gdy odłączniki w polu są zamknięte a sam wyłącznik wyłączony. Dla zobrazowania warunków pracy w takim stanie posłużmy się przykładem: wyłącznik DLF 245 nc 2 pracuje jako wyłącznik sieciowy 220 kV za transformatorem blokowym turbogeneratora. Przed zsynchronizowaniem generatora z siecią na zaciskach wyłącznika pojawia się z jednej strony napięcie sieci 220 kV, natomiast z drugiej strony napięcie, którego źródłem jest generator. Różnica napięć pomiędzy otwartymi biegunami poszczególnych faz wyłącznika może osiągać chwilowo wartość około 360 kV. Napięcie to zostaje rozłożone na dwóch komorach wyłącznika zbocznikowanych przez dwa kondensatory. Uszkodzenie jednego z kondensatorów powoduje zakłócenie w sterowaniu rozkładem potencjałów komór, co w konsekwencji może spowodować przebicie izolacji komory łączeniowej.

Pomiary drgań na obiekcie

Drgania komór łączeniowych wyłączników DLF w czasie wykonywania operacji łączeniowych osiągają wartości zestawione w tabelach 1 i 2 [2].

Drgania komór łączeniowych wyłączników DLF w czasie pomiarów były rejestrowane przez około 125 ms od momentu rozpoczęcia łączenia. W tym przedziale czasowym podczas wyłączania występowały 2 – 3 cykle narastania i zmniejszania się wartości przyśpieszania drgań, natomiast podczas załączania wyłącznika drgania o wysokich wartościach przyśpieszenia występowały tylko w początkowym okresie, trwającym około 20 ms, po którym przyśpieszenie drgań stopniowo malało. Dominujące składowe widma częstotliwościowego przyśpieszenia drgań obudów komór łączeniowych wyłączników zawierały się w granicach od 1500 do 2500 Hz. W tabelach podano wartości skuteczne (RMS) przyśpieszenia drgań w odcinkach czasowych, w których były one najwyższe, a także wartości w całym okresie rejestracji.

Przedstawione wyniki pochodzą z pomiarów serii 10 sztuk sprawnych wyłączników DLF 245 nc 2 i 18 sztuk wyłączników DLF 245 nc 4, w eksploatacji. 
Wartości podane w tabeli 1 odnoszą się do komór łączeniowych wszystkich przebadanych wyłączników (dla DLF 245 nc 2 – 60 sztuk, dla DLF 245 nc 4 – 108 sztuk). 
Wartości podane w tabeli 2 są wartościami średnimi obliczonymi dla wyłącznika, z wartości zmierzonych dla sześciu komór łączeniowych danego wyłącznika. 
Wartości średnie przyśpieszenia drgań w poszczególnych odcinkach czasowych łączenia wyłącznika o najwyższym poziomie drgań w stosunku do wartości średnich wszystkich przebadanych wyłączników różnią się nie więcej niż o 20% przy wyłączaniu i o 30% przy załączaniu. W przypadku poszczególnych komór rozrzut zmierzonych wartości przyśpieszenia drgań jest znacznie większy. 
Producent wyłączników nie określa wartości parametrów drgań komór łączeniowych wyłączników [1]. Brak jest więc kryteriów, które pozwoliłyby ocenić, jakie wartości drgań mogą być niebezpieczne dla wyłącznika.

Pomiary w laboratorium wysokonapięciowym

Badania kondensatorów sterujących potencjałem komór wyłączników przeprowadza się w laboratorium wysokonapięciowym w Energopomiarze-Elektryce od roku 1997. 
Badania te obejmują:

  • oględziny,
  • pomiar pojemności i współczynnika stratności metodą mostkową,
  • pomiar pojemności przy napięciu 0,1∙Un metodą techniczną,
  • pomiar pojemności przy napięciu 100 kV.

W czasie pomiarów pojemności metodą techniczną nie można określić dokładnie wartości współczynnika stratności ze względu na jego bardzo małą wartość (tgδ < 0,005). 

Dotychczas wykonano badania ponad 400 kondensatorów zdemontowanych na czas pomiarów z wyłączników DLF, o znamionowej pojemności: 1100 pF − z wyłączników DLF 245 nc 4 i 2600 pF − z wyłączników DLF 245 nc 2. 

Kondensatory zostały wyprodukowane przez trzech producentów: ZWAR, FREIBOURG i CONDIS. 

Zbiorcze wyniki tych badań zestawiono w tabelach 3 i 4 [3].

Udział wykrytych w czasie badań uszkodzeń kondensatorów w stosunku do liczby przebadanych jednostek osiągnął: w przypadku wyłączników DLF 245 nc 2 średnio 5,8% a dla serii 6138…A − blisko 10%, w przypadku wyłącznika DLF 245 nc 4 średnio 10,1% a dla serii 6083…C − nawet 37,5%. 

Uszkodzenia zewnętrzne związane były przede wszystkim z wyciekami oleju, a w nielicznych przypadkach z uszkodzeniem izolatora ceramicznego kondensatora. 

Uszkodzenia wewnętrzne charakteryzowały się dwoma objawami:

  • przebiciem izolacji wewnętrznej, co z reguły następowało przy napięciu około 50 kV;
  • wartością pojemności, która w znaczącym stopniu odbiegała od wartości znamionowej.

Wobec braku na tabliczkach znamionowych kondensatorów daty produkcji ich wiek można jedynie oszacować na podstawie danych wyłączników, z których zostały zdemontowane. W większości przypadków były to wyłączniki, które zostały zabudowane w latach 1975 – 1985.

Podsumowanie i wnioski

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że po okresie około 25 lat eksploatacji liczba uszkodzonych jednostek kondensatorowych wyłączników wyniosła ponad 10 % wszystkich przebadanych, stanowiąc poważne zagrożenie dla prawidłowej pracy wyłączników i bezpieczeństwa urządzeń. Szczególnie niebezpieczna jest eksploatacja wyłączników z uszkodzonymi kondensatorami, pracujących jako wyłączniki transformatorów blokowych na wyprowadzeniu mocy z elektrowni. 
Badania na terenie stacji, bez demontażu kondensatorów z wyłączników, nie zawsze mogą ujawnić występujące uszkodzenia. Niektóre uszkodzenia zostają wykryte dopiero przy pomiarach wysokim napięciem. 
Zaleca się, aby po 20 latach eksploatacji wyłącznika przeprowadzić pierwsze badania kondensatorów, które powinny być później cyklicznie powtarzane, co 5 lat.

Literatura

[1] Wyłączniki pneumatyczne typu DLF – Instrukcja montażu i eksploatacji nr W 07 086 01. ZWAR, Warszawa 1976 z uzupełnieniami z 1997
[2] Olechowski T., Pawlik M.: Protokoły z pomiarów drgań wyłączników DLF. Energopomiar-Elektryka, Gliwice 1997 − 2003 (nie publ.) 
[3] Priedka J., Polus P., Wrzosek J. Kurzyński A.: Protokoły z pomiarów laboratoryjnych kondensatorów sterujących potencjałem komór wyłączników DLF 245. Energopomiar-Elektryka, Gliwice 1997 – 2003 (nie publ.) 
[4] Kurzyński A., Wrzosek J., Pypłacz J., Polus P.: Protokoły z badań diagnostycznych wyłączników DLF. Energopomiar-Elektryka, Gliwice 1997 − 2003 (nie publ.)

Wszelkie pytania prosimy kierować do:

  • mgr inż. Adam Kurzyński, Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., 32 237 66 54
  • inż. Jerzy Wrzosek, Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., 32 237 66 02

PLIKI DO POBRANIA

# Tytuł Rozmiar Pobierz
Tabela 1 79.99 kb Pobierz
Tabela 2 79.79 kb Pobierz
Tabela 3 89.24 kb Pobierz
Tabela 4 89.68 kb Pobierz

Dane kontaktowe

Zakład Pomiarowo-Badawczy Energetyki

"ENERGOPOMIAR-ELEKTRYKA" sp. z o.o.

ul. Świętokrzyska 2, 44-101 Gliwice

woj. śląskie, Polska

(+48) 32 237 66 03 (sekretariat)

(+48) 32 237 66 15 (centrala)

(+48) 32 231 08 70 (fax)

Nasze wyróżnienia

gazela2010

gazela2009

gazela2008

 

© 2019 Energopomiar-Elektryka sp. z o.o.