Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Warunki pracy baterii kondensatorów a zagrożenie pożarowe

Warunki pracy baterii kondensatorów a zagrożenie pożarowe
Warunki pracy baterii kondensatorów a zagrożenie pożarowe

Z technicznego punktu widzenia kondensatory są najprostszym środkiem służącym do kompensacji mocy biernej, filtracji harmonicznych i stabilizacji napięcia. Mają wiele istotnych zalet, tj. niewielki własny pobór mocy czynnej (małe straty), charakteryzują się długą żywotnością (przy właściwych warunkach eksploatacyjnych), prostym montażem, brakiem potrzeby konserwacji, znacznymi możliwościami rozbudowy itp. Ich zastosowanie wymaga jednak rozważenia szeregu zagrożeń mogących obniżyć lub wręcz całkowicie wyeliminować efekt ich aplikacji.

Zaburzenia w napięciu zasilającym mogą być przyczyną nie tylko dodatkowych kosztów, lecz także zagrożenia pożarowego, a więc stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia użytkowników. Zależy to w dużym stopniu od czasu trwania zaburzeń i przyjmując to kryterium można mówić o zaburzeniach:

  • wywołujących skutki natychmiastowe związane z samym faktem wystąpienia zjawiska, a nie z czasem jego trwania, np. błędne działanie układów zabezpieczeń, urządzeń sterujących, telekomunikacyjnych itp.,
  • wywołujących skutki kumulujące się w czasie, np. przyspieszenie procesu starzenia izolacji maszyn elektrycznych i kabli, dodatkowe straty mocy w torach prądowych, przeciążenie elementów sieci elektroenergetycznej itp.

Jedne i drugie mogą, poprzez wyzwolenie dużych ilości energii – także w następstwie błędów sterowania, zaburzyć bilans cieplny urządzenia lub procesu technologicznego prowadząc do wzniecenia pożaru. Przykładów udawadniających tę tezę jest bardzo dużo i ich omówienie przekracza objętość niniejszego artykułu. Część z nich ma ogólny charakter ułatwiający uogólnienie zjawisk (np. wzrost temperatury urządzeń w następstwie dodatkowych strat energii wywołanych różnymi czynnikami) lub są to przypadki szczególne, wymagające indywidualnej analizy.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

zagrożenie pożarowe powodowane przez baterie kondensatorów

Na fotografii 1. przedstawiono przykładową instalację kondensatorową SN przed i po awarii. W wyniku zwarcia obudowa jednego z kondensatorów została rozerwana, a zawartość o wysokiej temperaturze wydostała się na podłogę wzniecając pożar. Łuk elektryczny zniszczył doprowadzenia elektryczne w górnej części baterii, a siły elektrodynamiczne rozerwały przekładnik prądowy. Gazy wydobywające się z płonącej baterii dostały się do szybu windy, stanowiąc realne zagrożenie dla ludzi. Przypadki takie nie należą do rzadkości. Należy więc postawić pytanie: co sprawia, że instalacje kondensatorów o mocach niekiedy wielu Mvar pracują nieprawidłowo, w krytycznych sytuacjach stanowiąc zagrożenie pożarowe i zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi?

Kondensatory należą do tej kategorii urządzeń, które w bardzo dużym stopniu doświadczają skutków pracy w środowisku elektromagnetycznym z przebiegami odkształconymi. Przeciążenia, którym podlegają, dotyczą napięcia, prądu i mocy. Większość międzynarodowych norm określa wartości graniczne napięć i prądów na bardzo małym poziomie w stosunku do wartości znamionowych. Przykładowo, według norm IEEE, stających się często wzorem dla innych dokumentów narodowych i międzynarodowych:
- maksymalna długotrwała wartość skuteczna napięcia kondensatora: 1,1·UN ,
- maksymalna długotrwała wartość szczytowa napięcia kondensatora: ,
- maksymalna wartość szczytowa napięcia podczas krótkotrwałych przepięć: ,
- maksymalna długotrwała wartość skuteczna prądu kondensatora: 1,35· IN,
- maksymalna wartość mocy biernej kondensatora: 1,35·QN

gdzie UN, IN, QN są wartościami znamionowymi odpowiednio: napięcia, prądu i mocy kondensatora. Zachowanie podanych wartości prądów i napięć nie powinno prowadzić ani do uszkodzenia kondensatora, ani skrócenia czasu jego użytkowania. Jednak podane zapasy prądowe i napięciowe są na tyle małe, że w praktyce dochodzi często do ich przekroczenia – na skutek błędów projektowych lub nieprawidłowej eksploatacji. Praca baterii w stanie długotrwałego przeciążenia znacząco skraca czas jej eksploatacji, a przekroczenie parametrów granicznych kondensatorów stanowi realne zagrożenie pożarowe. Przykładowo rezultatem odkształcenia napięcia, czyli obecności wyższych harmonicznych, jest wzrost wartości szczytowej napięcia – po przekroczeniu 120% wartości znamionowej stanowi to dodatkowe obciążenie dla izolacji.

W konsekwencji może dojść do częściowego wyładowania w dielektryku, zwarcia końców folii zwijek kondensatorowych i trwałego uszkodzenia kondensatora. Przepływ przez baterię prądu o zbyt dużej wartości powoduje wystąpienie w kondensatorach dodatkowych strat mocy. Wiąże się to ze zjawiskami, takimi jak: przepalenie bezpieczników, procesy fizykochemiczne dielektryków powodujące przyspieszony proces starzenia i skrócenie czasu eksploatacji, trwałe uszkodzenie kondensatora, a w granicznym przypadku rozerwanie kondensatora.

wpływ procesów łączeniowych

Wzrost wartości szczytowej napięcia kondensatora może nastąpić na skutek wzmocnienia oscylacji napięcia wywołanych procesem łączeniowym. Łączenie pojedynczej nienaładowanej baterii kondensatorów nie wiąże się – z wyjątkiem przypadków szczególnych – z zagrożeniem dla kondensatorów i środowiska zewnętrznego. Wartość szczytowa napięcia nie przekracza zwykle 1,1 UN do 1,6 UN, a czas trwania zjawiska zmienia się typowo od 0,5 do 3 okresów. Znacznie trudniejsze warunki napięciowe mogą wystąpić w przypadku:

  • dołączania kolejnej baterii do już pracującej – oscylacje łączeniowe na równolegle pracujących bateriach mogą mieć większą wartość, a czas ich trwania może być znacząco dłuższy, szczególnie w sieciach SN i WN,
  • łączenia baterii wstępnie naładowanej – dochodzi wtedy do znaczącego wzrostu prądu i napięcia kondensatora,
  • zapłon łuku podczas procesu wyłączania baterii. Różnica potencjałów między stykami wyłącznika może osiągnąć wartość równą podwójnej amplitudzie napięcia zasilającego. Jeżeli ta wartość przekroczy wytrzymałość przerwy między stykami, wyładowanie łukowe pomiędzy nimi spowoduje gwałtowny wzrost prądu źródła zasilania i napięcia kondensatora. Taki przypadek może wystąpić np. w wyniku nieprawidłowego doboru wyłącznika i grzania się jego styków.

W szczególnych przypadkach w sieci elektroenergetycznej mogą powstać oscylacje napięcia o znacznych wartościach szczytowych. W układzie przedstawionym na rysunku 1. stwierdzono duży poziom awarii baterii kondensatorów niskiego napięcia (nn) C2 na skutek wzmocnienia oscylacji zainicjowanych procesem łączenia baterii C1 (rys. 2.).

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2011

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »

 


 


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

mgr inż. Krzysztof Chmielowiec
mgr inż. Krzysztof Chmielowiec
Mgr inż. Krzysztof Chmielowiec - absolwent Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na kierunku elektrotechnika, specjalność: automatyka ... więcej »
prof. dr hab. inż. Zbigniew  Hanzelka
prof. dr hab. inż. Zbigniew  Hanzelka
Prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka - profesor w Instytucie Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych AGH. Autor i współautor ponad 200 artykułów technicznych i naukowych. Redaktor czasopism: ... więcej »
dr inż. Krzysztof Piątek
dr inż. Krzysztof Piątek
Dr inż. Krzysztof Piątek - absolwent Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Stopień doktora nauk technicznych uzyskał w roku 2010, te... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły

Międzynarodowe Targi „Instal System 2019”

W dniach 27-29 września 2019 roku odbędą się Międzynarodowe Targi w Bielsku-Białej (21 Targi Technik Grzewczych i Oszczędności Energii „Instal System 2019” oraz 56 Międzynarodowe Targi...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl