Blog

Fázisjavító berendezések biztonságos üzemeltetése



Egy gyáregységben, több fázisjavító blokk berendezésből, egynek a meghibásodása jelentős idejű áramkimaradást okozott. Hosszabb időre leállította, "kiütötte" a gyárat. 

A hiba után a cég műszaki vezetője felkért bennünket, hogy a meghibásodás kapcsán készítsünk egy szakvéleményt és adjunk javaslatot arra vonatkozólag, hogy a probléma többet ne fordulhasson újból elő, illetve "védjük" meg a még működő fázisjavítókat.  

A hibás fázisjavító berendezést megvizsgálva és az azt követő kockázatelemzés után a javaslatunk a következő volt: (idézve szó szerint a szakvéleményt)

"A berendezések betáplálása több transzformátorról történik, és a fázisjavító egységek függetlenül működnek minden transzformátoron. 
Mivel  egy  egység  meghibásodása  is  komoly üzemzavart  okozott,  ezért  a továbbiakban a kondenzátoregységeket  nem  betáplálásonként  vagy  fokozatonként  kell  kezelni,  hanem  egységes rendszerként. 
 
A  beszerelt  FRAKO  gyármányú  kondenzátorok  száraz  rendszerűek,  biztonsági  szeleppel  és megszakítóval ellátottak. Élettartamuk típustól függően 100 ezer és 200 ezer üzemóra közöttiek. 
 
A  gyártó  az  élettartamgörbét  nem  teszi  közzé,  ezért  az  élettartam  mérés  pontosságát  10% bizonytalansággal becsüljük. A kondenzátorok gyártása több bizonytalanságot tartalmaz mint más elektronikai eszközé, ezért a magas bizonytalanság. 
 
Üzemelés közbeni lehetséges kockázatok: 

1. Kondenzátor kapacitáscsökkenés. 

2. Hálózati harmonikus zaj magasabb feszültséget okoz, ez fokozza a kondenzátorok melegedését. 
   A melegedés hűtési (klimatizálás) problémák során is adódhat.-Mindkét esetben élettartam csökkenést okozva. 

3. Lokális túlmelegedés rossz külső kontaktusok miatt. Lokális belső túlmelegedés  átütés miatt. 

4. Meghibásodás miatti túlnyomás. Ez az ok kétféle hibát okoz: Vagy a belső biztonsági kapcsoló kiold és a kondenzátor elveszti funkcióját, vagy túlnyomás távozik a szelepen vagy a házon keresztül. A második esetben füst képződik. Mindkét eset végleges tönkremenetelt okoz. 

5.  Mágneskapcsolók  esetén  a  beégett  érintkezők  vagy  rossz  kötési  kontaktusok  túlmelegedést okozhatnak. Túlmelegedés a meglévő állapotokat pozitív visszacsatolás hatására egyre rohamosabb formában rontja egészen a csatlakozások égésig és teljes tönkremenetelig. 

6. Fojtótekercsek esetében  a disszipált hő jelentős az üzemi körülmények között is, a kötéshibák fokozottan  jelentkezhetnek  túlmelegedés  formájában.  A  túlmelegedés  először  az  összekötő vezetékeket roncsolja szét, mivel a tekercs hőkapacitása jóval nagyobb. 

 
A kockázatok közül alapvetően kétfélét kell megkülönböztetnünk: 

1. Azon esetek melyek csak a fázisjavító állapotát befolyásolják 
2. Melyek külső hibát is okoznak. 
 
A külső hibák a gyár termelésére veszélyesek, a belső hibák csak a meddőkompenzációt rontják. 
 
A kockázatokhoz kapcsolódó káresemények becslése: 
1. Kapacitáscsökkenéskor a meddőkompenzáció mértéke csökken. Mivel a rendszer automatikus, ha egy fokozat gyenge is további fokozatokat tud a rendszerbe kapcsolni a megfelelő kompenzáció érdekében. Ezen hiba csak a rendszer teljes terhelése esetén jelent problémát. A gyáregységet nem veszélyezteti a meddőteljesítmény korlátjának túllépése, ezért anyagi kockázat nem párosul ezen hibával. Mindazonáltal ha egy fokozat kapacitása 10%-ot csökken ajánlott az egész fokozat minden tagjának cseréje az aszimmetria elkerülése érdekében. 
 
2. A kondenzátorok hőmérséklete fontos, bár a gyártó szerint legalább 60 C fokig (típusfüggően több is) elviselik a hőmérsékletet, de ez élettartam csökkenéshez vezet. 
Ha a kondenzátorok 35C-nál magasabb hőmérsékletűek durva becslésként az élettartamuk felére csökken. Élettartama végén a kondenzátor cserére szorul.  
 
 3. Lokális túlmelegedés is élettartam csökkenést okoz. Mivel a külső csatlakozók melegedése nem tudni milyen rejtett belső hibát okoznak ilyen hiba esetén az élettartam feleződést tételezzük fel. 
A lokális belső melegedés az öngyógyuló kondenzátorfólia és a kondenzátor hőkapacitása miatt csak a kondenzátor melegedésén keresztül lehet ellenőrizni. Mivel ilyen hibát közvetlenül nem lehet megállapítani, a 2. pont szerint kell eljárni. 
 
4. Erős túlmelegedés égést és ezzel túlnyomást okoz a kondenzátor belsejében. A túlnyomás külső deformációt  okoz,  a  kondenzátor  teteje  kikúposodik.  Egy  belső  érintkező  ekkor  a  belső összeköttetéseket megszakítja, további melegedés megszüntetésére. A kondenzátor cserére szorul. 
Végzetes esetben ezen megszakítás nem történik meg, és a túlnyomás a belül lévő égéstermékeket a külvilágba juttatja. Ez csak kismértékben tűzveszélyes, viszont ez a füst a zárt villamos elosztóban a tűzjelző rendszer bekapcsolását okozza. A kezelőszemélyzet pedig tűzként érzékeli ezen helyzetet. 
Ez erős anyagi vonzatú esemény termeléskiesés és riasztások miatt. 
Ezen  esemény  károkozása  sokkal  nagyobb  mint  maga  a  fázisjavító  berendezés  értéke,  ezért mindenképpen a kockázatát jelentéktelen mértékűre kell csökkenteni. 
Elkerülni teljes mértékben nem lehet, mivel a kondenzátorok gyártása sem hibamentes. 
 
5.  Mágneskapcsolók  túlmelegedése  vagy  rossz  vezetékkötések  túlmelegedése  a  műanyag alkatrészek olvadásához ,majd égéséhez vezet ezzel tüzet, füstöt okozva. Ezen melegedési folyamat lassan alakul ki és látható formában. Az előző esethez hasonló problémákat okoz, de mértéke kisebbnek  tekinthető  egy  kondenzátor  robbanáshoz  viszonyítva  mivel  a  folyamat  nem  hirtelen következik be. 
Ezen eseményt kockázatát is jelentéktelen mértékűre kell csökkenteni. 
 
6. Fojtótekercs kötéshibája magát a tekercset kis valószínűséggel károsítja a hosszú kivezetések és nagy hőkapacitás miatt. A vezeték viszont tűzveszélynek és füsttel járó égésnek van kitéve. Ezen eseményt kockázatát is jelentéktelen mértékűre kell csökkenteni. 
 
Az 1.-3. káresemény csak a fázisjavító egységet érintik a kár az eszköz értéke, a 4.-6. káresemény már külső károkat is okoznak, melyek mértékét nem az eszközök értéke határozza meg alapvetően, hanem a következmények okozta kár (kiesés, riasztások). 
 
A fentiek alapján a következő ajánlásokat tesszük: 
 
1. Egy héten kétszer karbantartók által szemrevételezéssel ellenőrizni kell a kötések épségét, a kondenzátorok  hőfokát,  kimelegedésre  utaló  nyomokat keresve.  A  kondenzátorhőfok jelzésére   ráragasztható  kontakthőmérőket  javaslunk.  Minden  darabra  külön-külön.  Ezen ellenőrzéshez így thermokamerás műszeres segítség nem szükséges. 
 
2.  Havonkénti  thermokamerás  felvételeket  ezen  egységekre  is  ki  kell  terjeszteni.  A kamerával a kondenzátorok, fojtók, mágneskapcsolók és a teljes egység kötéseinek az állapotát is fel lehet mérni. 
 
3. Havonta lakatfogós áramméréssel ellenőrizni kell minden kondenzátorfokozat és külön-külön  minden  kondenzátor  áramfelvételét.  Ezzel  kapacitásértéke  ellenőrizhető.  10%-os csökkenés esetén csere. Így a fokozatokon belül a párhuzamosan kapcsolódó elemek között nem lehet 10%-nál nagyobb eltérés. Ha egy fokozaton belül több kondenzátor elem is hibás 
ajánlott az egész fokozat minden elemének cseréje egyszerre. 
 
4. Negyedévente  hálózati  analízis  jegyzőkönyvvel  a  hálózati  zajok, feszültségingadozások regisztrálására. 
 
Ezen eljárások minden lassan kialakuló és jól látható melegedési problémát ki tud küszöbölni. Ha ki is alakul  hiba  kezdeti  stádiumban  megszüntethető  anélkül,hogy  komolyabb  problémát  okozna.  A melegedések  megszüntetése  és  hálózati  viszonyok  felmérése  információt  adnak  arról  hogy  a kondenzátorok képesek elérni megadott élettartamukat. 
 
Mivel az állapotfelmérés nem folyamatos, ha egy problémát észlelünk (melegedés) akkor azon kondenzátorfokozat élettartama azon időtartamra amíg a hiba meg nem szűnik a felére esik, tehát kétszer gyorsabban öregszik. A hetente kétszeri ellenőrzés között tehát 3,5 napig 7 napot öregedett egy kondenzátor (helyi melegedés vagy az egész szekrény a rossz hűtés miatt). Minden fokozathoz rendelt maximális élettartam 3,5 nappal csökkentendő bármilyen hőfokprobléma esetén a probléma
megszüntetéséig. 
 
Ennek nyomonkövetésére egy táblázat kerülne minden szekrény belsejébe mely fokozatonként hiba esetén  egy  strigulát  kap.  Minden  ellenőrzéskor  ha  van  hiba.  Ha  nincs  nem  kap.  Egy kondenzátorfokozat élettartama maximumából annyiszor kell 3,5napot levonni ahány strigulát kapott. Élettartam végén cserére szorul állapottól függetlenül. 
 
Az élettartam a megadott gyári érték egy gauss eloszlás szerint alakul. Szórás értéke nem megadott de jó közelítéssel becsülhető ha feltételezzük a 10%-os mérési hibát. Cél  a  10-5 /év/kondenzátor  kritikus  meghibásodás  elérése.  Ezen  kockázatot  már  elfogadhatónak tekintjük. 
 
Kritikus meghibásodásnak tekintjük ha tönkremenetelt a beépített biztonsági berendezések nem tudják elszigetelni a külvilágtól, és az égéstermékek kijutnak a kondenzátor házából.  
 
Elfogadható kockázat esetén az anyagi kár mértéke nem annyira számottevő, a kis valószínűség miatt.  
 
Kalkuláció: 
 
- Élettartam nem lehet túl rövid, reálisan 5-10 év között. 
 
- Mivel teljes tönkremenetel 3 féle módon következhet be, de ezek közül csak egy kritikus és elkerülendő a valószínűség harmadolódik. A valóságban ez bizonyosan kevesebbszer következik be (tehát a kondenzátor belső védelmi berendezései nem működnek megfelelően), konzervatív becsléssel mindig a rosszabb esetet tételezzük fel. 
 
- Működési időt egész évre vettük, tehát 8760óra/év. 
 
Iterációs eljárással a frako gyármányai közül a standard kondenzátorok 130e óra élettartammal 4 évtávolságban (78000 óra) a kritikus meghibásodási valószínűség 2,6 * 10-6 /év/kondenzátor   8év élettartammal. 
Basic kondenzátoroknál ezen érték 3,5 * 10-6/év/kondenzátor   6év élettartammal. Ajánlott a jobb minőségű változat a magasabb életciklusa miatt. 
 
- A mágneskapcsolók cseréje a 8 éves élettartam esetén szintén indokolt, ezért a kondenzátorok élettartama végén a hozzá kapcsolódó mágneskapcsolókkal együtt érdemes cserélni. 
 
Mivel valószínűségekről van szó, nem teljesen kizárható az esemény bekövetkezése. Ebben az esetben a kár enyhítéséről beszélhetünk. 
 
Ebben az esetben a tűzjelző rendszer fejleszthető. Több füstjelzővel az elosztó helységben lokalizáható  a  riasztás.  Először  belső  riasztást  adna  a  rendszer,  és  a  felügyelet  egyéni elbírálásától függene a beavatkozás. Ha a helyzet nem megoldható, és nem nyugtázzák le a riasztást a védelem csak abban az esetben kapcsolja ki a rendszereket, illetve ad külső riasztást. 

Mivel sokféle probléma okozhat riasztást nem lehet automatizálni a riasztáskori beavatkozást emberi felügyelet nélkül. 
 
Köszönjük, hogy igénybe vették szolgáltatásainkat!

Vissza a bloghoz

Mindannyiunk munkaterületén elengedhetetlen az előírt biztonságtechnikai, munkavédelmi, tűzvédelmi dokumentációk megléte, azok helyessége.

Ingyen kínáljuk Önnek a megoldást!

villamos biztonságtechnikai
állapotfelmérés

munkavédelmi
állapotfelmérés

tűzvédelmi
állapotfelmérés

Minden elkötelezettség nélkül elvégezzük vállalkozása, vagy a beosztásához tartozó terület villamos biztonságtechnikai, munkavédelmi, tűzvédelmi állapotfelmérését. Szakértő kollégáink átvizsgálják a meglévő dokumentációkat, feltérképezik a hiányosságokat és javaslatot tesznek azok megszüntetésére.
Ha a napi feladatok lefoglalják, ha nem kenyere az adminisztráció, bízza ránk a biztonságtechnikai állapotfelmérést.
Keressen meg bennünket, és mi levesszük válláról ezt a terhet!