روش‌های نگهداری و تست بانک‌های خازنی

در معادله فوق بیانگر ولتاژ تست، بیانگر ولتاژ نامی، بیانگر حداکثر تلفات توان و بیانگر تلفات حقیقی است. ولتاژ تست با استفاده از این رابطه محاسبه می‌شود، ولی نتیجۀ محاسبه هر چه باشد، با این حال نباید از ۱۴۴ درصد کیلووار نامی واحد خازنی تجاوز کند. ولتاژ محاسبه شده یا پیش بینی شده باید در بازه‌ ۲±% برای کل زمان، در یک آزمایش ۲۴ ساعته، حفظ شود.

تست نفوذ رادیویی  ولتاژ

در این تست، بانک خازنی در فرکانس نامی و ۱۱۵ درصد ولتاژ نامی موثر آزمایش می‌شود. این تست فقط روی واحدهایی با چندین بوشینگ انجام گردیده و بدنه خازن در حین آزمایش زمین می‌شود. بوشینگ خازن‌ها قبل از آزمایش باید خشک و تمیز شده و آن را در دمای اتاق نگه دارند. اندازه گیری با ولتاژی دارای فرکانس ۱ مگاهرتز، و ولتاژی کمتر از ۲۵۰ میکرو‌ولت انجام می‌گردد.

تست‌های افت ولتاژ 

در تست‌های افت ولتاژ، واحد خازنی مورد آزمایش با یک ولتاژ DC برابر با حداکثر ولتاژ متناوب نامی آن، تست می‌شود. پس از شارژ کامل واحد خازنی، مرحلۀ دشارژ شروع شده و روند کاهش ولتاژ را چک می‌کنند. اگر در آزمایش افت ولتاژ، در عرض ۵ دقیقه ولتاژ به زیر ۵۰ ولت کاهش یابد، این بدان معناست که یک واحد خازنی با ولتاژ بالای ۶۰۰ ولت موثر، به سلامت تست را پشت سر می‌گذارد. این کاهش ولتاژ در خازن های زیر ۶۰۰ ولت موثر باید در عرض ۱ دقیقه انجام گیرد. 

تست تخلیه اتصال کوتاه

در این تست تمام اتصالات داخلی یک واحد خازنی را از نظر محکم بودن بررسی می‌کنند. به عبارت دیگر، استحکام و سایز هادی‌ها و کیفیت الکتریکی در یک واحد خازنی را بررسی می‌کنند. در این آزمایش خازن‌ها تا ۲.۵ برابر ولتاژ موثر نامی خودشان شارژ شده و سپس با ایجاد اتصال کوتاه، دشارژ می‌شوند. باید توجه داشت که حداقل ۵ بار شارژ و دشارژ برای این آزمایش مورد نیاز است. قبل از شارژ و بعد از دشارژ پنجم، ظرفیت خازن اندازه‌گیری می‌شود.

تفاوت بین ظرفیت اولیه و نهایی خازن نباید از تفاضل ظرفیت خازنی کل واحد هنگامی که یک خازن یا فیوز اتصال کوتاه می‌شود، تجاوز کند. که این عبارت به شکل زیر قابل بیان است:

(ظرفیت خازنی اندازه‌گیری پس از تخلیه پنجم – اولین ظرفیت خازنی ثبت شده) < 

(ظرفیت خازنی با درنظر‌گرفتن یک خازن که اتصال کوتاه شده – ظرفیت خازنی کل واحد)

برای طراحی تابلوهای بانک خازنی فشار ضعیف به فرمول‌ها ریاضی خاصی نیاز دارید در مقاله محاسبه بانک خازنی + کاربردی‌ترین نرم افزارهای محاسبه ظرفیت خازن  روابط تئوری مورد نیاز برای طراحی مدار بانک خازنی را شرح داده‌ایم.

تست‌های روتین یا تست‌های تولید

تست‌های روتین که گاهی اوقات به عنوان آزمایش‌های تولید هم شناخته می‌شوند روی یک واحد خازن تصادفی از یک سری خازن تولید شده انجام می‌شوند. این آزمایش‌ها را به شکل زیر می‌توان طبق‌بندی کرد:

• تست اضافه ولتاژ کوتاه مدت
• تست ولتاژ ترمینال به بدنه
• تست ظرفیت خازنی
• تست نشتی واحدهای خازن
• تست مقاومت تخلیه
• تست تعیین تلفات
• تست فیوز داخلی خازن 

تست اضافه ولتاژ کوتاه مدت

در این تست ولتاژ مستقیمی که معادل ۴.۳ برابر ولتاژ نامی موثر یا ولتاژ متناوبی که ۲ برابر ولتاژ نامی موثر است به بوشینگ‌های خازن مورد آزمایش وارد می‌شود. خازن مورد نظر باید بتواند تمام این ولتاژها را برای حداقل ۱۰ ثانیه تحمل کند. دمای دستگاه در طول آزمایش باید در ۵ ± ۲۵ درجه نگه داشته شود. اگر خازن‌ دارای اتصال سه‌فاز ستاره‌ بوده و نقطه نول به یک بوشینگ جداگانه یا به بدنه متصل شده باشد، ولتاژ اعمال شده بین ترمینال‌های دو فاز رادیکال سه برابر ولتاژهای شرح داده شده در بالا خواهد بود. 

تست ولتاژ ترمینال به بدنه

این آزمایش تنها زمانی قابل اجرا است که سه کویل داخل یک واحد خازنی از محفظه آن جدا باشند. این شرط تضمین می‌کند که عایق بین قطعات خازن و محفظه فلزی می‌تواند اضافه ولتاژ را تحمل کند. برای انجام این آزمایش، ولتاژ تست به مدت ده ثانیه روی بدنه و پایه بوشینگ اعمال می‌شود. 

تست ظرفیت خازنی

با انجام این آزمایش می‌توان اطمینان یافت که ظرفیت هر واحد خازنی از ۱۱۰٪ ولت‌آمپر راکتیو (VAR) نامی‌ آن در طول کارکرد عادی در محدوده دمای مجاز عبور نمی‌کند. اگر اندازه‌گیری در دمایی غیر از ۲۵ درجه سانتیگراد انجام شود، نتیجه نهایی را باید با استفاده از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد محاسبه نمود. 

تست نشتی واحدهای خازن

این آزمایش برای بررسی اینکه حد مجاز عاری از هرگونه نشتی است انجام می‌شود. در این آزمایش، یک اجاق خارجی واحد تحت آزمایش را گرم می‌کند تا در صورت وجود نشتی، مایع عایقی را از بدنه خارج نماید. با انجام این تست می‌توان اطمینان کسب کرد که تمامی مفاصل به درستی سفت و آب‌بندی شده‌اند.  

تست مقاومت تخلیه

این آزمایش بر روی هر واحد خازنی انجام می‌پذیرد تا بررسی شود که آیا مقاومت تخلیه می‌تواند ولتاژ  واحد خازنی را تا مقدار ۵۰ ولت یا کمتر در محدوده زمانی معین کاهش دهد؟ ولتاژ ابتدایی می‌تواند تا رادیکال دو برابر ولتاژ نامی موثر خازن باشد. 

تست تعیین تلفات

این آزمایش بر روی هر واحد خازنی انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که تلفات در هنگام کار کمتر از حداکثر تلفات مجاز واحد است.

تست قابلیت فیوز در واحد داخلی خازن

در این آزمایش، واحد خازنی در ابتدا با ولتاژ مستقیمی که مقدار آن تا ۱.۷ برابر ولتاژ نامی موثر است، شارژ می‌شود. ظرفیت خازنی را باید قبل و بعد از اعمال ولتاژ شارژ اندازه‌گیری نمود. واریانس این دو معیار باید کمتر از نوسان ظرفیت خازنی در هنگامی که یک فیوز داخلی لحاظ می‌شود، باشد. 

تست‌های پیش از بهره‌برداری یا تست‌های میدانی

هنگامی که یک بانک خازنی به طور دقیق در محلی ساخته می‌شود، باید آزمایش‌های خاصی انجام گیرند تا تایید شود که اتصالات بین هر واحد و بانک‌ خازنی، صحیح و مطابق با مشخصات است. این آزمایشات عبارتند از:

• اندازه گیری ظرفیت خازنی
• تست عایقی فشار قوی

اندازه گیری ظرفیت خازنی

برای اندازه‌گیری ظرفیت کل بانک خازنی، از یک خازن‌سنج حساس استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که بانک خازنی به درستی متصل است. اگر مقدار اندازه‌گیری شده با مقدار تخمینی متفاوت باشد، مشکلی در اتصال بانک خازنی وجود دارد که باید برطرف شود. توجه به این نکته الزامی است که باید از ولتاژ نامی کل برای بدست آوردن ظرفیت یک بانک خازنی استفاده نمود، نه اینکه فقط ۱۰٪ از ولتاژ نامی را برای بدست آوردن ظرفیت خازنی واحد به کار گرفت. فرمول ظرفیت خازنی به شرح زیر است:

در معادلات فوق  Vولتاژ اعمالی به بانک خازنی، I جریان منبع و فرکانس زاویه‌ای است (برای 50 هرتز، برابر با 314).

تست عایقی فشار قوی

این تست مطابق با NBMA CP-1 انجام می‌شود.

بانک های خازنی چگونه تست می‌شوند؟

در ادامه می‌توان با مراحل لازم که باید برای تست بانک‌های خازنی طی شوند، آشنا شد. 

• انجام ارزیابی ریسک در محل 
• بررسی جزئیات خاص پلنت صنعتی مورد نظر
• بازرسی چشمی بانک خازنی
• اندازه‌گیری مقاومت عایقی
• اندازه‌گیری ظرفیت خازنی
• اندازه‌گیری راکتانس 
• بررسی تعادل هر بانک خازنی
• تست تزریق اولیه
• چک لیست پیش از راه‌اندازی
• شارژ و انجام تست‌های بار

انجام ارزیابی ریسک در محل

در این مرحله اقدامات زیر صورت می‌گیرد:

• هر گونه خطر برای سایت صنعتی مورد نظر باید شناسایی شده و با اقدامات کنترلی مناسب برطرف شود.
• اگر خطرات را نمی‌توان تا حد قابل قبول کاهش داد یا کنترل کرد، از ادامه کار می‌بایست صرف نظر کرد. 
• تمام کارها باید با بانک خازنی بدون برق کامل شده باشند.
• تمام تست‌ها باید با بانک خازنی بدون برق و سیستم‌های کنترل مناسب انجام شود تا از تعامل تصادفی با پلنت‌های صنعتی مجاور یا مناطق ممنوعه عبوری جلوگیری شود. 
• با صدور مجوز آزمایش اجرای قوانین P53 برای فرآیند شبکه الزامی است. 

بازرسی چشمی بانک خازنی

برای انجام بازرسی چشمی یک بانک خازنی باید:

• سطوح خارجی مشاهده شده و از تمیز و خشک بودن خازن‌ها و راکتورها اطمینان کسب کرد. 
• اتصالات اولیه درست باشند.
• اتصالات ارتینگ بین بانک خازنی و تابلو بررسی شوند. 

اندازه‌گیری مقاومت عایقی

اندازه‌گیری مقاومت عایقی مطابق زیر انجام می‌پذیرد:

• تست‌های مقاومت عایقی، همانطور که در ادامه ذکر شده است، هر کدام به مدت یک دقیقه انجام می‌شوند.
• CT/VT های ایمنی متصل به نقطه ستاره بانک خازنی باید در طول این آزمایش‌ها از مدار خارج شوند.
• از آن جایی که اجزای متعددی به طور موازی به هم متصل می‌شوند، مانند بدنه‌های بانک خازنی  اندازه‌گیری مقاومت عایقی به شکل جداگانه برای هر جزء ضروری نیست.
• برای اطمینان از اینکه خازن‌های مورد ارزیابی به اندازه کافی تغییر کرده‌اند تا امکان اندازه‌گیری دقیق IR را فراهم کنند، باید مطمئن شد که هر خازن توسط میگر شارژ شده است به طوری که کمتر از ۵٪ تغییر در مادون قرمز در مدت ۱ دقیقه وجود داشته باشد. 

اندازه‌گیری ظرفیت خازنی

برای اندازه‌گیری ظرفیت خازنی دنبال کردن مراحل زیر لازم است:

• از یک پل خازنی برای تعیین ظرفیت هر واحد خازنی استفاده خواهد شد. هر یک از تجهیزات آزمایشی باید مطابق با دستورالعمل‌های عملیاتی برای تجهیزات مورد استفاده عمل کنند.
• برای جلوگیری از آسیب ناخواسته به بوشینگ‌های واحد خازنی، ترجیح داده می‌شود که واحدهای خازنی برای اندازه‌گیری‌ها جدا نشوند.
• توجه به این نکته حائز اهمیت است که بوشینگ‌ها دارای محدودیت‌های حداکثر گشتاور هستند، هنگام سفت کردن اتصالات نباید گشتاور آچار از این مقادیر حداکثری تجاوز کند. 
• از طرفی، یک منبع جریان AC باید به صورت سری به یک واحد خازنی متصل شود.
• برای تعیین ظرفیت خازنی، از فرمول زیر استفاده می‌شود:

 که در آن C بیانگر ظرفیت خازنی بر حسب فاراد، V بیانگر ولتاژ القایی بر حسب ولت، I بیانگر جریان تزریقی بر حسب آمپر و f بیانگر فرکانس جریان تزریقی بر حسب هرتز است.

• محاسبه خازن باید در دوره‌ای انجام شود که دما در سراسر بانک خازنی یکنواخت است.

اندازه‌گیری راکتانس

در این قسمت باید توجه داشت که:

• راکتانس راکتورهای محدودکننده جریان هجومی یا تنظیم‌کننده محاسبه می‌شوند.
• برای محاسبه راکتانس، یک جریان متناوب بزرگ به راکتور مورد نظر تزریق شده و ولتاژ دو طرف راکتور اندازه‌گیری می‌شود، سپس فرمول زیر به کار می‌رود:

که در آن Z راکتانس را بر حسب اهم، V نشان دهنده ولتاژ اعمالی بر حسب ولت، I نشان دهنده جریان تزریق شده بر حسب آمپر است.

• جزء مقاومتی امپدانس در این فرمول حذف شده است، که باعث سادگی راکتور می‌شود (راکتورهای با  هسته هوا داری توان راکتیو Q> ۴۰ هستند). 
• تست فشار قوی AC و DC خازن‌ها فقط در صورت درخواست مشتری نیاز خواهند بود و اغلب فقط زمانی درخواست می‌شوند که نگرانی‌های مربوط به تولید گروهی برطرف شده باشند. 
• از طرف دیگر، ممکن است به صلاحدید مهندس بهره‌بردار نیاز باشد، یک بانک خازنی که زمانی از مدار خارج شده، دوباره به سرویس بازگردانده شود. در این حالت برای اطمینان از عملکرد مناسب آن، بانک خازنی مورد نظر باید قادر باشد که ولتاژ آزمایشی ‌DC که به مدت ۱۰ ثانیه بین پایانه‌های آن اعمال می شود، را تحمل کند. 
• برای اعمال سطح ولتاژ، از معادله زیر استفاده می‌شود:

=

که در آن نشان دهنده ولتاژ تست اعمال شده و  ولتاژ نامی خازن است. 

• خازن همچنین باید تست مقاومت فرکانس توان یک دقیقه‌ای را با ولتاژ آزمایشی اعمال شده در پایانه‌های خازن و زمین پشت سر بگذارد. 

بررسی تعادل هر بانک خازنی

تعادل هر بانک خازنی را با وارد کردن مقدار ظرفیت خازنی مشاهده شده به شکل عملی می‌توان بررسی کرد. 

تست تزریق اولیه

در این قسمت باید توجه داشت که:

• محفظه‌های بانک خازنی را از هم جدا کرده و از طریق CT‌های مناسب منبع جریان با ولتاژ پایین تزریق نمود تا کیفیت حفاظت از بانک خازنی آزمایش شود. 
• اگر برای بررسی تعادل بانک خازنی نیاز به تزریق اولیه است، این کار باید زمانی انجام شود که دمای بانک ثابت و بدون تغییر باشد. 
• از یک منبع سه فاز متعادل در پایانه‌های ورودی بانک خازنی برای تعیین موارد زیر استفاده می‌شود: 

• ولتاژ اعمال شده به هر فاز (فاز به فاز و نول).
• جریان خط در هر فاز.
• مقایسه نقطه خنثی در ولتاژ بانک خازنی با اتصال ستاره.
• ولتاژ/جریان در حفاظت خارج از تعادل.

• جریان ثانویه که از هر هسته CT جاری می‌شود برای اندازه‌گیری و حفاظت به کار می‌رود. همچنین لازم است که هر جریان/ولتاژ نامتعادل، که از ولتاژ آزمایش تزریق اولیه تا ولتاژ نامی واقعی مقیاس شده است، زیر آستانه هشدار یا تریپ باشد.      

چک لیست پیش از بهره‌برداری

مرور موارد زیر لازم است:

• بررسی آسیب‌های گذرا و اطمینان از مونتاژ مناسب ورق‌های فلزی
• تمامی پانل‌های دائمی می‌بایست که پیچ و مهره شده باشند. 
• اتصالات تمامی درب‌ها باید محکم باشند.
• قفل تمامی درب‌ها باید کار کنند.
• رنگ سطوح باید تمیز و بدون خش باشند. 
• انتهای تمامی کابل‌های کنترل باید محکم شده باشند.
•  از تمیز بودن و عدم نشتی خازن‌ها اطمینان حاصل شود.
•  اتصالات گشتاور باسبار درست تنظیم شوند.
• بررسی عملکرد کلید زمین.
• اطمینان از عملکرد مناسب ایزولاتور.
• بررسی تایمرهای تخلیه، اینترلاک مربوط به سیستم‌های کنترلی و کلیدهای قطع فشار قوی، و کلیدهایی که بانک خازنی را تغذیه می‌کنند.
• بررسی عملکرد رله POW و قابلیت تطبیقی ​​آن.
• بررسی کلیدهای اینترلاک.
• انجام تست روشنایی کیوبیکل.
• بررسی عملکرد هیتر.
• اطمینان از اتصال کوتاه بودن ثانویه CT
• اطمینان از درستی برچسب‌ها و پلاک‌ها .
• اطمینان از عملکرد صحیح کنترل و حفاظت .

مزایای انجام تست بانک خازنی

به طور کلی با انجام تست بانک خازنی به نکات مثبت زیر می‌توان دست یافت:

• کاهش جریان خط سیستم.
• افزایش سطح ولتاز بار.
• کاهش تلفات سیستم.
• بهبود ضریب توان منبع.
• کاهش بار اضافی.
• کاهش میزان سرمایه‌گزاری به ازای هر مگاوات.
• کاهش هزینه برق.

علت خطا در بانک‌های خازنی

معمولا بانک‌های خازنی به دلایل بروز مشکلات و عیوب زیر دچار اختلال در عملکرد می‌شوند:

• رزونانس بین خازن‌ها و سایر اجزای خط.
• نگهداری بد که باعث گرم شدن بیش از حد می‌شود.
• نوسانات غیرمنتظره بار که باعث ایجاد جریان بیش از حد می‌شوند.
• هارمونیک‌های تولید شده توسط بارهای غیرخطی مانند کامپیوترها یا سیستم‌های روشنایی LED.

اگر به عنوان مسئول تعمیر و نگهداری برق مشغول به کار هستید آشنایی با نحوه بازرسی و تعمیرات تجهیزات الکتریکی برای شما بسیار ضروری‌ است. در مقاله راهنمای سرویس و نگهداری کنتاکتور با نحوه بازرسی و تعمیر کنتاکتورها آشنا می‌شوید.

جمع‌بندی

بانک‌های خازنی با اصلاح ضریب توان و همچنین جبران‌سازی توان راکتیو نقش ویژه‌ای در عملکرد هرچه بهتر و پایدارتر سیستم‌های قدرت الکتریکی، دارند. همچنین با کاهش تلفات سیستم و افزایش بهره‌وری آن، نقش به سزایی در کاهش هزینه‌های انرژی الکتریکی ایفا می‌کنند. از این رو، تعمیر و نگه‌داری آنها از اهمیت بسیار ویژه‌ای برخوردار است. به طور کلی سه دسته آزمایش مهم بر روی بانک‌های خازنی انجام می‌گیرد که عبارتند از: تست‌های نوعی، تست‌های روتین، و تست‌های پیش از بهره‌برداری. هریک از این آزمایش‌ها، در مرحله‌‌ای خاص از تولید و بهره‌برداری بانک‌های خازنی باید انجام پذیرند تا بتوان عملکرد ایمن و قابل اطمینان بانک‌های خازنی را تضمین کرد. 

سوالات متداول