Методика диагностирования силовых конденсаторов на анормальный нагрев

Abstract

Существующие системы защиты и диагностики не способны выявлять анормальный нагрев силовых конденсаторов, обусловленный развитием их внутренних неисправностей. В статье предлагается методика, позволяющая на ранней стадии обнаружить такой нагрев. Данная методика содержит аппаратную часть и алгоритмы. Аппаратная часть состоит из микропроцессорного прибора, разработанного автором, измерительных трансформаторов тока и датчиков температуры. Это оборудование необходимо подключить к конденсаторной установке с номинальным напряжением 380 В. В процессе работы прибор осуществляет непрерывное измерение температуры поверхности корпуса каждого конденсатора установки, температуры внешней окружающей среды, напряжений и токов со стороны источника питания. Измеренные величины используются в математической модели тепловых процессов, позволяющей рассчитывать температуру наиболее нагретой точки каждого конденсатора в режиме реального времени. Затем выполняется расчет характеристической разности между среднесуточными значениями температуры диэлектрика и начальным среднесуточным значением этой температуры за вторые сутки от начала измерений. Если величина превысит значение абсолютной погрешности моделирования, то формируются диагностические сигналы уровней опасности анормального нагрева: низкий, средний, высокий и очень высокий. Также необходимо выполнять расчет скорости изменения и учитывать полученные значения при формировании уровней опасности. При низком и среднем уровнях опасности анормального нагрева рекомендуется работа системы диагностирования на визуальный сигнал, при высоком уровне – работа на визуальный и звуковой сигналы, а при очень высоком уровне – на отключение конденсатора от сети. Приведенные алгоритмы разработаны эвристически. Окончательное их формирование возможно только после многолетней эксплуатации предлагаемой системы диагностирования на реальных объектах. Внедрение разработанной системы снизит вероятность внезапного отказа конденсаторных установок и соответственно повысит надежность системы электроснабжения предприятия.

The existing system of protection and diagnostics are not able to detect abnormal heating of the power capacitors caused by its internal malfunction formation. The paper contains a proposal of a technique that enables to detect such heat at its early study. This technique consists of a hardware and an algorithms. The hardware consists of a microprocessor-based instrument developed by the author, of measuring transformers of current and of temperature sensors. This equipment must be connected to the condenser unit with a rated voltage of 380 V. In operation, the device performs continuous measurement of the surface temperature of the casing of each condenser, the temperature of the external environment, voltage and current from the power source. The measured values are used in the mathematical model of thermal processes that enables to calculate the temperature of the hottest point of each capacitor in real-time. Then the calculation of the intrinsic difference between the average temperature values of the dielectric and the base average value of this temperatures during the second day from the start of the measurements. If the value exceeds the value of the absolute error of simulation, diagnostic signals of abnormal levels of heating, viz. low, medium, high and very high, are generated. It is also necessary to calculate the rate of change of and to consider the values obtained in the formation of hazard levels. For the low level and the average level of hazard the operation of diagnostic system with a visual signal is recommended, while for the high level of hazard it is recommended to use both visual and sound signals, and for the very high hazard level the capacitor ought to be turned off from the source. The algorithms have been developed heuristically. The final formation of the algorithms is possible only after the long-term operation of the proposed diagnosis system on real objects. The implementation of the developed system will reduce the probability of sudden failure of capacitor units and, correspondingly, will increase the relia bility of power supply system of enterprise.