Tụ nổ trong nhà máy giấy

Hai năm trước, tôi đang thực tập tại một nhà máy giấy ở Superintendence của Electrocontrol, trong lĩnh vực bảo trì thiết bị điện. Chà, họ có một vấn đề liên quan đến một số ngân hàng tụ điện được lắp đặt để bảo vệ hệ số công suất ở một mức nhất định. Hệ thống rất đơn giản, nó có nhiều ngân hàng tụ điện được chuyển đổi để thay đổi công suất phản kháng và kiểm soát hệ số công suất, và họ đã có nhiều chuyển đổi trong một ngày. Vấn đề họ gặp phải là, các tụ điện sẽ không tồn tại được lâu, chúng phát nổ theo từng tháng và điều này rất tốn kém do việc bảo trì và cần thêm nhiều tụ điện để thay thế các tụ điện vô dụng. Tôi hơi bối rối, vì đó là hệ thống 3 pha và điện áp danh định của tụ điện cao hơn điện áp của nguồn mà chúng được kết nối (điện áp 380 dòng,

Câu hỏi của tôi là, tại sao các tụ điện "nổ" nhanh như vậy? Họ đã kéo dài ít nhất 3 - 6 tháng (dự kiến ​​1 năm). Tôi đã nghĩ đến việc quá điện áp do quá độ khi chuyển đổi và sản xuất giống như "phản ứng dây chuyền", ít tụ điện hơn = điện áp cao hơn thoáng qua. Tuy nhiên, đã lâu rồi tôi chưa giải quyết được một vấn đề mạch, một số người có thể giải thích nó bằng thuật ngữ toán học hơn không? Tôi có đúng trong tuyên bố của mình không?

Tôi sẽ nghi ngờ sự biến dạng sóng hài của điện áp hệ thống do tải phi tuyến. Các tụ điện có kích thước để mang dòng điện do trở kháng phức tạp của các tụ điện ở tần số dòng. Nếu dạng sóng điện áp thực tế có nội dung đáng kể của điện áp ở tần số hài, điều đó làm tăng dòng tụ điện vì trở kháng thấp hơn ở các tần số đó. Ngoài ra, méo sóng hài có thể làm giảm tình trạng cộng hưởng sóng hài làm tăng thêm dòng tụ.

Tải phi tuyến có thể là điều khiển tốc độ động cơ điện tử hoặc thiết bị điện tử công suất khác trên hệ thống phân phối ba pha hoặc thậm chí thiết bị điện tử trên hệ thống phân phối một pha được cung cấp từ hệ thống ba pha.

Nhiều động cơ lớn trong các nhà máy giấy được cung cấp năng lượng thông qua các điều khiển tốc độ chuyển đổi năng lượng điện tử.

Nguyên nhân rất có thể của sự thất bại trong trường hợp này là tụ điện quá nóng. Giống như bất cứ điều gì, tụ điện nóng lên khi dòng điện chạy qua chúng. Lượng dòng điện phụ thuộc vào điện áp và trở kháng phức tạp của nắp ở tần số dòng. Trong phân tích đơn giản nhất có thể, RMS hiện tại sẽ được . Thông thường, các tụ điện được sử dụng cho loại ứng dụng này sẽ có thông số điện áp xoay chiều, có tính đến tất cả những điều đó.$V_{line} \times 2 \pi f C$

Tất nhiên, bạn có thể có nhiều tụ điện song song không chia sẻ dòng điện đúng cách. Trong trường hợp đó, cái có trở kháng thấp hơn (điện dung cao hơn) chiếm ưu thế.

Hoặc có thể có các hiệu ứng khác góp phần vào dòng tụ điện bên cạnh điện áp dòng. Tôi đã nghe nói về các trường hợp mà hiệu ứng cộng hưởng giữa các tụ điện khác nhau trong một nhà máy làm cho chúng có dòng điện cao hơn so với những gì chúng sẽ thấy. Tôi thậm chí đã nghe nói về trường hợp sự cố của một tụ điện làm thay đổi cộng hưởng, làm cho vấn đề biến mất.

Cho đến khi ai đó thay thế tụ điện thổi, tất nhiên ...

Các tụ điện có thể bị hỏng sớm nếu xếp hạng dòng điện gợn và xếp hạng nhiệt độ hoạt động xung quanh của chúng bị vi phạm.

Nếu xếp hạng dòng điện gợn cho các nắp được xếp hạng 600V này là 20A, nhưng họ đã thấy các gợn dòng điện xoay chiều cực đại 30-40A (cường độ đơn vị chỉ là ví dụ), thì các tụ điện sẽ hao mòn nhanh hơn nhiều so với mức mà chúng được đánh giá do bên trong nhiệt độ tăng nhờ ESR (điện trở chuỗi tương đương).

Nhiệt độ môi trường cao sẽ làm cho điều này thậm chí còn tồi tệ hơn.

Thực tế của điện trở tiếp xúc và điện cảm ký sinh có nghĩa là không có tụ điện sẽ chia sẻ dòng điện giống hệt nhau. Một số có thể chịu mức xếp hạng hiện tại gợn sóng của chúng, trong khi một số khác giảm chuỗi (nếu bạn mô hình mũ song song như một chuỗi được kết nối bởi điện trở ký sinh trong các tiếp điểm và dây giữa chúng) thì ít hơn nhiều. Những cái gần nguồn đầu vào sẽ sạc và xả dòng nhiều hơn các nguồn khác, và sẽ thất bại nhanh hơn vì những lý do trên.

Tôi cũng tìm thấy một tài liệu hữu ích về các ngân hàng tụ điện điều chỉnh PF và các chế độ thất bại của chúng ở đây .