حفاظت بانک خازن از اصول تا طرح‌ های پیشرفته

تأمین تجهیزات با کیفیت 

حفاظت تنها با تجهیزات با کیفیت میسر است. ما در بهنیکو مجموعه‌ ای کامل از انواع خازن‌ های صنعتی فشار ضعیف و فشار متوسط، میکرو خازن‌ های (Micro Capacitors) با طول عمر بالا و رله‌ های حفاظتی عدم تعادل را ارائه می‌ دهیم. 

برای استعلام قیمت و خرید انواع خازن‌ های صنعتی و تجهیزات حفاظتی با ضمانت اصالت کالا، هم‌ اکنون از فروشگاه بهنیکو دیدن کنید.

۳ سطح اصلی حفاظت بانک خازن 

به طور کلی، طرح‌ های حفاظتی برای یک بانک خازن در سه سطح اصلی پیاده‌ سازی می‌ شوند: 

۱. حفاظت توسط المان‌ های داخلی فیوز (Internal Fusing) 

سازندگان واحدهای خازنی اغلب فیوزهای داخلی (Internal Fuses) را در هر عنصر خازنی تعبیه می‌ کنند. 

• کارکرد: در صورت بروز خطای داخلی (مثلاً اتصال کوتاه جزئی) در یک المان واحد (Element Unit)، فیوز داخلی آن فعال شده و آن المان معیوب را به صورت خودکار از مدار جدا می‌ کند. 

• مزیت: جداسازی عیب بدون توقف عملکرد کلی واحد خازن. واحد خازن با ظرفیت کمی کمتر به کار خود ادامه می‌ دهد. این روش برای بانک‌ های کوچک با تعداد پله‌ های کم، مقرون به صرفه است. 

۲. حفاظت توسط فیوز واحد (Unit Fusing) 

در این طرح، هر واحد خازنی (Capacitor Unit) توسط یک فیوز خارجی (External Fuse) جداگانه محافظت می‌ شود. 

• هدف: محدود کردن مدت زمان آرک (Arc) یا جرقه در داخل یک واحد معیوب. این کار احتمال آسیب مکانیکی عمده یا تولید گاز زیاد را کاهش می‌دهد و خازن‌ های دیگر را نجات می‌دهد. 
• مزیت کلیدی: 
  • عملکرد بدون وقفه: در صورت خرابی یک واحد، بانک خازن قبل از تعویض واحد معیوب می‌ تواند به کار خود ادامه دهد.
  • تشخیص سریع: فیوز منفجر شده محل دقیق واحد معیوب را نشان می‌ دهد. 
• نکته مهم در انتخاب فیوز: فیوز باید طوری انتخاب شود که بتواند بارگذاری بیش از حد ناشی از هارمونیک‌ های سیستم را تحمل کند. معمولاً ظرفیت فیوز را باید بیش از ۱.۶۵ برابر جریان نامی کامل (Full Load) انتخاب کرد. 
• مقاومت تخلیه: در صورت استفاده از فیوز مجزا برای هر واحد، مقاومت تخلیه (Discharge Resistor) باید در هر واحد تعبیه شود تا پس از خاموش شدن، انرژی ذخیره‌ شده را تخلیه کند. 

 

۳. حفاظت از کل بانک (Bank Protection) - رله‌ های عدم تعادل 

با وجود حفاظت فیوزی واحد، اگر چند خازن در یک ردیف (سلسله) از کار بیفتند، تنش ولتاژ (Voltage Stress) روی سایر واحدهای سالم آن ردیف افزایش می‌ یابد (زیرا ولتاژ نامی روی تعداد کمتری خازن سری شده می‌ افتد). این تنش ممکن است از ۱۱۰% ولتاژ نامی فراتر رود و منجر به خرابی زنجیره‌ ای شود. 

بنابراین، برای حفاظت از کل بانک و جلوگیری از خرابی‌ های آبشاری، نیاز به سیستمی است که بتواند عدم تعادل ولتاژ یا جریان ناشی از خرابی تعداد معینی از واحدها را تشخیص دهد. 

A. حفاظت بانک خازن ستاره (Star/Wye Connection) رایج 

این رایج‌ ترین روش حفاظت برای بانک‌ های ستاره‌ ای است: 

1. ترانسفورماتور پتانسیل (PT): یک ترانسفورماتور پتانسیل در هر فاز متصل می‌ شود. 
2. اتصال مثلث باز (Open Delta): ثانویه‌ های این سه PT به صورت سری متصل شده و یک مثلث باز را تشکیل می‌ دهند. 
3. رله حساس به ولتاژ: یک رله حساس به ولتاژ (Voltage Sensitive Relay) در سراسر این مثلث باز متصل می‌ شود. 
4. عملکرد: در حالت تعادل، مجموع ولتاژهای سه‌ فاز صفر است و ولتاژی در رله ظاهر نمی‌ شود. 
5. در شرایط خطا: خرابی خازن‌ ها باعث عدم تعادل ولتاژ در فاز مربوطه می‌ شود. این عدم تعادل، یک ولتاژ برآیند را در سراسر مثلث باز ایجاد می‌ کند. 
6. Trip/Alarm: رله ولتاژ را حس کرده و سیگنال آلارم (برای عدم تعادل کم) یا تریپ (برای عدم تعادل بالا) را صادر می‌ کند. 

نکته: PT‌ های متصل به بانک خازن نیز وظیفه تخلیه بانک پس از خاموش شدن را بر عهده دارند. 

 

B. حفاظت از طریق ترانس کمکی (Auxiliary Transformer) - (تقسیم سری) 

• ساختار: خازن‌ ها در هر فاز به دو قسمت مساوی تقسیم و به صورت سری به هم متصل می‌ شوند. 

• عملکرد: ولتاژ ثانویه سیم‌ پیچ‌ های تخلیه از دو قسمت سری، با یکدیگر مقایسه می‌ شوند. یک ترانسفورماتور کمکی اختلاف ولتاژ بین ثانویه‌ ها را به رله می‌ رساند. در شرایط عادی (تعادل)، ولتاژها یکسان و اختلاف صفر است. 

• در شرایط خطا: خرابی در یک بخش، ولتاژ آن بخش را تغییر داده و باعث عدم تعادل و فعال شدن رله می‌ شود. 

C. حفاظت از طریق مقاومت تخلیه یا سیم‌ پیچ تخلیه - (تقسیم موازی) 

• ساختار: هر فاز از بانک خازن به دو بخش مساوی تقسیم شده و به صورت موازی وصل می‌ شوند. 

• اتصال: نقاط ستاره (نول) هر دو قسمت از طریق یک ترانسفورماتور جریان (CT) به هم متصل می‌ شوند. 

• رله: یک رله حساس به جریان در ثانویه CT قرار می‌ گیرد. 

• عملکرد: در حالت تعادل، جریان‌ های عبوری از هر دو قسمت موازی برابر و در نتیجه جریان عبوری از CT صفر است. 

• در شرایط خطا: عدم تعادل بین دو بخش موازی (ناشی از خرابی واحدها) باعث ایجاد یک جریان نامتعادل (Unbalanced Current) در سیم‌ پیچ اولیه CT می‌ شود و رله حساس به جریان فعال می‌ گردد. 

D. حفاظت از طریق رله کنترل جریان (Neutral CT/Zero Sequence) 

• ساختار: نقطه مرکز ستاره (نول) یک بانک خازن سه فاز مستقیماً از طریق یک ترانسفورماتور جریان (CT) به زمین وصل می‌ شود. 

• رله: یک رله حساس به جریان در ثانویه CT قرار می‌ گیرد. 

• عملکرد: در حالت تعادل، مجموع جریان‌ های فاز (جریان توالی صفر) صفر است و جریانی از نول به زمین عبور نمی‌ کند. 

• در شرایط خطا: هرگونه عدم تعادل بین فازها، جریان توالی صفر (Zero Sequence Current) ایجاد می‌ کند که از طریق CT به زمین جریان می‌ یابد. این جریان رله را فعال کرده و کلید مدار بانک خازن را قطع (Trip) می‌ کند. 

سوالات متداول (FAQ) در مورد حفاظت بانک خازن 

۱. نقش هارمونیک‌ ها در خرابی خازن چیست؟ 

جریان‌ های هارمونیکی (که ناشی از بارهای غیرخطی مانند درایوها و مبدل‌ ها هستند) می‌ توانند باعث افزایش جریان و گرم شدن بیش از حد خازن‌ ها شوند. این امر به کاهش عمر خازن و در موارد شدید، ترکیدن منجر می‌ شود. برای مقابله، باید از خازن‌ های مقاوم به هارمونیک (Heavy Duty) یا بانک‌ های خازنی فیلتر فعال/پسیو (Harmonic Filter Banks) استفاده شود. 

۲. چرا پس از قطع برق، بانک خازن باید تخلیه شود؟ 

خازن‌ ها پس از قطع شدن از شبکه، هنوز ولتاژ قابل توجهی (انرژی ذخیره شده) را در خود نگه می‌ دارند که می‌ تواند برای افراد و تجهیزات خطرناک باشد. مقاومت‌ های تخلیه در هر واحد یا سیم‌ پیچ‌ های تخلیه، موظفند این انرژی را در کمتر از ۵ دقیقه (استاندارد) به سطح ایمن (معمولاً زیر ۵۰ ولت) برسانند. 

۳. چه زمانی باید از حفاظت سطح بانک (رله عدم تعادل) استفاده کرد؟ 

استفاده از رله عدم تعادل برای بانک‌ های خازنی بزرگ و گران‌ قیمت، به ویژه بانک‌ های با اتصال سری-موازی (سری شده در هر فاز)، حیاتی است. این حفاظت از خرابی‌ های زنجیره‌ ای جلوگیری کرده و اجازه می‌ دهد تا واحد معیوب قبل از آسیب به دیگران، شناسایی و جایگزین شود. 

۴. وظایف چک لیست‌ های هفتگی/ماهانه برای بانک خازن چیست؟ 

بازدیدهای دوره‌ ای باید شامل موارد زیر باشد: 

• بررسی ظاهری: مشاهده هرگونه تورم، نشتی روغن، یا تغییر رنگ در بدنه خازن‌ ها. 

• سنجش جریان: اندازه‌ گیری جریان فازها برای تشخیص عدم تعادل یا اضافه بار هارمونیکی. 

• بررسی دمای محیط: اطمینان از تهویه مناسب و دمای کاری مجاز. 

• بررسی فیوزها: اطمینان از عملکرد صحیح فیوزهای واحد. 

جمع‌ بندی 

حفاظت اصولی از بانک خازن نه تنها یک هزینه، بلکه یک سرمایه‌ گذاری برای جلوگیری از خسارات بزرگ‌ تر، حفظ پیوستگی تولید و افزایش طول عمر تجهیزات است. 

برای اطمینان از اینکه طرح حفاظتی شما مقرون به صرفه، جامع و مطابق با آخرین استانداردها است، نیاز به مشاوره تخصصی دارید. 

📞 مشاوره و نصب تخصصی 

آیا به دنبال نصب یا به‌ روزرسانی بانک خازنی با جدیدترین طرح‌ های حفاظتی هستید؟ با تکیه بر دانش فنی مهندسین بهنیکو، ما سیستم حفاظتی بانک خازنی مجموعه شما را دقیقاً بر اساس مشخصات شبکه و بودجه شما طراحی و پیاده‌ سازی می‌ کنیم تا حداکثر ایمنی و بهره‌ وری را تضمین کنیم. 

برای دریافت مشاوره رایگان و نصب بانک خازنی صنعتی، با کارشناسان بهنیکو تماس بگیرید. 01144443988 - 01144443979