Motivi dei danni ai condensatori termici del forno elettrico

In settori industriali come la fusione dell'acciaio e delle leghe, i forni elettrici ad arco sono tipiche apparecchiature di carico caratterizzate da un elevato consumo energetico, un impatto elevato e un elevato livello di armoniche. Per migliorare il fattore di potenza, stabilizzare la tensione di rete e migliorare l'utilizzo dell'energia, i condensatori termici sono generalmente configurati nei sistemi di forni ad arco. Tuttavia, molti utenti riscontrano spesso guasti ai condensatori durante il funzionamento. Quali sono le ragioni comuni per questo?

I. Ragioni comuni di danneggiamento dei condensatori termici del forno elettrico

1. Danni da surriscaldamento dovuti a corrente armonica eccessiva
I forni elettrici ad arco sono carichi altamente non lineari e generano una quantità significativa di armoniche di ordine elevato- (in particolare le armoniche 2a, 3a, 5a, 7a e 11a) durante il funzionamento. Queste correnti armoniche si sovrappongono ai condensatori, facendoli sopportare correnti di gran lunga superiori ai loro valori nominali. Una corrente eccessiva nel condensatore porta ad un aumento della temperatura del dielettrico interno e accelera l'invecchiamento del dielettrico.

Soluzione consigliata: Installare reattori di filtraggio (tipicamente con un tasso di reattanza compreso tra il 5% e il 14%) in serie con il circuito del condensatore per sopprimere efficacemente le correnti armoniche e proteggere i condensatori dal sovraccarico armonico.

2. Fluttuazioni della tensione di rete e impatto dell'arco
L'avvio e lo spegnimento del forno ad arco provocano forti fluttuazioni della tensione di rete e generano anche tensioni d'urto. Tali sollecitazioni ripetute ad alta-tensione possono portare alla rottura dell'isolamento del condensatore, alla separazione dello strato interno della pellicola metallizzata, al rigonfiamento dell'involucro, alla perdita di olio e ad altri guasti.

Soluzione consigliata: Incorporare dispositivi di compensazione dinamica della potenza reattiva (come SVG o TSC) nel sistema per assorbire la potenza reattiva d'impatto.

3. Stress meccanico e termico accumulato dovuto a frequenti commutazioni
Durante il funzionamento del forno ad arco, la potenza reattiva cambia rapidamente, richiedendo frequenti commutazioni dei banchi di condensatori. Se si utilizzano contattori ordinari o interruttori meccanici, ciò può provocare impatti di corrente istantanei durante la commutazione, erosione dei contatti e riscaldamento e raffreddamento ripetuti del dielettrico del condensatore, riducendo in ultima analisi le prestazioni di isolamento.

Soluzione consigliata: Utilizzare interruttori compositi o interruttori a tiristori per controllare la commutazione dei condensatori. Questi dispositivi funzionano ai punti di passaggio dello zero-di tensione, evitando correnti d'impatto e prolungando la durata dei condensatori.