خازن‌های قدرت بر اساس استانداردهای صنعتی تولید و تست می‌شوند. مؤسساتی چون ANSI، IEEE، NEMA، و IEC استانداردها و راهنماهایی برای سطوح ولتاژ و جریان، تست، کاربری، و شرایط کاری منتشر کرده‌اند. اعضاء این مؤسسات مهندسان سیستم، صنعت، شرکت‌های برق، و سازندگان تجهیزات هستند. تمامی جوانب در طراحی آزمایش‌های لازم برای تجهیزات برقی در نظر گرفته شده است.

شرایط آزمون در تست خازن قدرت

درجه حرارت عایق خازن‌ها به جز آزمون‌ها و یا اندازه‌گیری خاص، باید در محدوده 5+ تا 35+ درجه سانتیگراد باشد. هرگاه تصحیحی لازم باشد، دمای مرجع 20 درجه سانتیگراد درنظر گرفته می‌شود.

هنگامی که خازن در یک دوره زمانی کافی، در درجه حرارت ثابت محیط بدون برقدارشدن قرارگیرد، می‌توان چنین فرض نمود که درجه حرارت عایق واحد خازنی با درجه حرارت محیط یکسان است. آزمون‌های ac و اندازه‌گیری‌ها باید در فرکانس 50 یا 60 هرتز مستقل از فرکانس نامی خازن انجام گیرد.

طبقه‌بندی آزمون‌ها در تست خازن قدرت 

آزمون‌ها به آزمون‌های جاری، نوعی و پذیرش  دسته‌بندی می‌شوند.

آزمون‌های جاری:  تست های روتین    ROUTINE TEST در تست خازن قدرت 

آزمون‌های جاری موردنیاز خازن‌ها در تست خازن قدرت عبارتنداز:

• اندازه‌گیری ظرفیت خازن
• اندازه‌گیری تانژانت زاویه تلفات خازن ( tan) عبارت است از نسبت بین مقاومت معادل سری و راکتانس خازنی در ولتاژ متناوب سینوسی و فرکانس مشخص‌شده.
• آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها
• آزمون ولتاژ ac بین ترمینال‌ها و محفظه واحد خازنی
• آزمون وسایل دشارژ داخلی
• آزمون آب‌بندی
• آزمون تخلیه روی فیوزهای داخلی

این آزمون‌ها باید توسط سازنده قبل از حمل روی هریک از خازن‌ها انجام شود. اگر خریدار درخواست نماید باید جزئیات تأیید نتایج هر آزمون نیز فراهم گردد. ترتیب آزمونها مهم نیست.

درصورت توافق بین سازنده و خریدار، آزمون تخلیه اتصال کوتاه را نیز می‌توان بعنوان آزمون جاری انجام داد. پارامترهای آزمون باید به توافق طرفین برسد.

 آزمون‌های نوعی:  TYPE TEST   تایپ تست در تست خازن قدرت 

آزمون‌های نوعی موردنیاز در تست خازن  قدرت عبارتنداز:

• آزمون پایداری حرارتی
• اندازه‌گیری تانژانت زاویه تلفات خازن ( tan) در درجه حرارت بالا
• آزمون ولتاژ ac بین ترمینال‌ها و محفظه واحد خازنی
• آزمون ولتاژ ضربه صاعقه بین ترمینال‌ها و محفظه واحد خازنی
• آزمون تخلیه اتصال کوتاه
• آزمون فیوز خارجی در ترکیب با خازن (مطابق با استاندارد IEC شماره 60549)
• آزمون قطع روی فیوزهای داخلی (مطابق با استاندارد IEC شماره 4-60871)

آزمون‌های نوعی در تست خازن  قدرت به منظور تأیید تطابق طراحی، اندازه، مواد بکاررفته و نحوه ساخت خازن با مشخصه‌ها و نیازهای عملکرد مشخص‌شده در استاندارد ساخت انجام می‌گیرد.

هر نمونه خازن که جهت اعمال آزمون‌های نوعی مدنظر قرار می‌گیرد، باید قبلاً آزمون‌های جاری را با موفقیت پشت سر گذاشته باشد، مگر در مواردی که مشخصاً به توافق طرفین برسد.

آزمون‌های نوعی باید روی خازن‌هایی که طراحی مشابهی با خازن‌های خریداری‌شده دارند انجام گیرد.

آزمون‌های نوعی را می‌توان روی خازنهایی که دارای طراحی یکسان با خازن خریداری‌شده هستند و یا برروی خازنهایی که طراحی و ساخت آنها به هیچ‌عنوان روی خواصی که قرار است با آزمون نوعی مورد بازبینی قرارگیرند تأثیر نمی‌گذارد انجام داد. آزمون‌های نوعی باید بوسیله سازنده انجام گرفته و درصورت نیاز باید گزارش تأیید همراه با جزئیات نتایج آزمون‌ها به خریدار ارائه گردد.

 آزمون‌های پذیرش

کلیه آزمون‌های نوعی و جاری یا برخی از آنها  در تست خازن قدرت درصورت تأیید در قرارداد و با موافقت خریدار، می‌تواند توسط سازنده تکرار گردد. تعداد نمونه‌های مورد آزمون و معیارهای قبولی باید به توافق سازنده و خریدار برسد و در قرارداد نیز آورده شود.

 اندازه‌گیری ظرفیت خازن در تست خازن قدرت 

در تست خازن قدرت ولتاژ اعمالی به خازن جهت اندازه‌گیری ظرفیت آن باید بین 0.9 تا 1.1 برابر ولتاژ نامی خازن باشد. روش اندازه‌گیری باید به‌گونه‌ای باشد که وجود هارمونیکها باعث ایجاد خطا در اندازه‌گیری نگردد.

درصورتی که ضرایب تصحیح با توافق بین سازنده وخریدار اعمال شوند، اندازه‌گیری می‌تواند درولتاژهای دیگر نیز صورت گیرد. اندازه‌گیری نهایی ظرفیت  باید بعد از آزمون ولتاژ انجام گیرد.

برای مشخص‌شدن تغییرات در ظرفیت خازنی که دراثر عواملی ازقبیل سوراخ‌شدگی یک المان خازنی یا خطای یک فیوز داخلی رخ می‌دهد، اندازه‌گیری اولیه ظرفیت باید قبل از سایر آزمون‌های جاری صورت گیرد. این اندازه‌گیری باید با ولتاژ کمتر یا مساوی 15/0 ولتاژ نامی انجام گردد.

دقت روش اندازه‌گیری باید به‌گونه‌ای باشد که تلورانس‌های مجاز رعایت شود. اگر دقت بالاتری موردنیاز است، دقت روش اندازه‌گیری باید توسط سازنده اعلام گردد. قابلیت تکرار روش اندازه‌گیری باید به‌گونه‌ای باشد که المان خازنی سوراخ‌شده  یا فیوز داخلی دچار خطاشده  قابل تشخیص باشد.

برای خازن‌های چندفاز، ولتاژ اندازه‌گیری باید بین 0.9 تا 1.1 برابر ولتاژ نامی در روی هر المان خازنی تنظیم گردد.

سازنده باید درصورت توافق جداول و منحنی‌هایی را ارائه دهد که موارد زیر را مشخص نماید:

• ظرفیت تحت شرایط ماندگار در خروجی نامی بعنوان تابعی از درجه حرارت محیط (باتوجه به طبقه‌بندی درجه حرارت)
• ظرفیت بعنوان تابعی از درجه حرارت عایق خازن (باتوجه به طبقه‌بندی درجه حرارت)

اختلاف ظرفیت اندازه‌گیری‌شده خازن با ظرفیت نامی نباید از محدوده‌های زیر تجاوز نماید:

• در واحدها یا بانک‌های خازنی شامل یک واحد خازنی در هر فاز: 5%- تا 15%+
• در بانک‌های خازنی تا 3 مگاوار: 5%- تا 10%+
• در بانکهای خازنی از 3 مگاوار تا 30 مگاوار: 0 تا 10%+
• در بانک‌های خازنی بیش از 30 مگاوار: 0 تا 5%+

در واحدهای خازنی یا بانک‌های خازنی سه فاز، نسبت مقادیر ماکزیمم ظرفیت اندازه‌گیری‌شده بین هر دو ترمینال خط به می‌نیمم مقدار آن، نباید از1.08 بیشتر شود.

در سایر موارد در مبحث تست خازن قدرت  باید بین سازنده و خریداری توافق صورت گیرد.

محاسبه خروجی خازن‌های سه فاز با استفاده از ظرفیت اندازه‌گیری‌شده هریک از سه فاز

فرض کنید ظرفیت اندازه‌گیری‌شده بین هر دو ترمینال خط خازن سه فاز با اتصال ستاره یا مثلث با C_a و C_b و C_c نشان داده ‌شود. اگر ظرفیت‌های اندازه‌گیری‌شده را برآورده سازد، خروجی Q خازن بااستفاده از رابطه زیر محاسبه می‌گردد.

که در آن:

C_a و C_b و C_c : ظرفیت‌های فازهای aوbوc برحسب میکروفاراد

U_N : ولتاژ نامی خازن برحسب کیلوولت

Q: خروجی خازن برحسب مگاوار

 اندازه‌گیری تانژانت زاویه تلفات(  tan delta)

در تست خازن قدرت ولتاژ اعمالی به خازن باید در 0.9 تا 1.1 برابر ولتاژ نامی اندازه‌گیری شود. روش بکاررفته باید به‌گونه‌ای باشد که وجود هارمونیکها باعث ایجاد خطا در مقادیر بدست‌آمده نگردد. دقت روش اندازه‌گیری و ارتباط با مقادیر اندازه‌گیری‌شده در فرکانس و ولتاژ نامی باید ارائه گردد.

برای خازن‌های چندفاز ولتاژ اندازه‌گیری باید به مقداری تنظیم شود که روی هر المان خازنی بین 0.9 تا 1.1 برابر ولتاژ نامی بیفتد.

مقدار (tan delta) معمولاً تابعی از زمان برقداربودن قبل از اندازه‌گیری است.

سازنده باید با توافق خریدار منحنی‌ها و جداولی را تهیه کند که تلفات خازن ( tan delta) را تحت شرایط ماندگار در خروجی نامی، بعنوان تابعی از درجه حرارت (باتوجه به طبقه‌بندی درجه حرارت) نشان دهد.

در تست خازن قدرت تلفات در فیوزهای خارجی باید با استفاده از ضرب مقاومت  ac نامی (مشخص‌شده توسط سازنده فیوز در درجه حرارت ^◦C20 ) در مجذور جریان نامی خازن محاسبه گردد.

آزمون ولتاژ بین ترمینالها در تست خازن قدرت 

هر خازن باید به مدت ده ثانیه تحت آزمون‌‌های ac  و dc شرح داده شده در زیر قرارگیرد. درصورت عدم توافق، حق انتخاب با سازنده است. درطول آزمون هیچ سوراخ‌شدگی یا جرقه‌ای نباید مشاهده شود.

آزمون ac:

آزمون ac باید در ولتاژی سینوسی با دامنه 2.15 برابر ولتاژ نامی انجام گردد. اگر چنین توافق شده است که خازن‌ها باید بعد از حمل دوباره مورد آزمون قرارگیرند، ولتاژی برابر با 75 درصد ولتاژ نامی جهت آزمون دوم پیشنهاد می‌گردد.

برای خازن‌های چندفاز، آزمون ولتاژ باید جهت بدست‌آوردن ولتاژ مناسب در دو سر هر المان تنظیم شود.

آزمون dc:

ولتاژ آزمون dc باید 4.3 برابر ولتاژ نامی باشد.

 آزمون ولتاژ ac بین ترمینال‌ها و محفظه

واحدهای خازنی که تمام ترمینال‌های آنها از محفظه عایقکاری شده‌اند باید به مدت 10 ثانیه تحت ولتاژ آزمون قرارگیرند. این ولتاژ که بین ترمینال‌های آن (متصل شده بهم) و محفظه اعمال می‌گردد. برای واحدهای بکاررفته در بانکها که نوترال آنها ایزوله شده و محفظه‌های آنها به زمین متصل شده‌اند ولتاژهای آزمون برای سطوح 20و33 کیلوولت به ترتیب برابر 50و70 کیلوولت می‌باشد. برای سایر اتصالات ولتاژ آزمون متناسب با ولتاژ نامی بوده و از رابطه زیر بدست می‌آید:

که در آن:

U_t : ولتاژ آزمون

U_N : ولتاژ نامی خازن

n: تعداد واحدهای سری که در یک محفظه قرارگرفته‌اند.

واحدهایی که یک ترمینال آنها دائماً به محفظه وصل شده است نباید تحت این آزمون قرارگیرند.

واحدهایی که فازهای آنها مجزا هستند باید تحت آزمون‌های ولتاژ بین فازها با مقادیر یکسان با آنچه که در آزمون ولتاژ ترمینال به محفظه بکار می‌رود، قرارگیرند.

در حین انجام آزمون، هیچ سوراخ‌شدگی یا جرقه‌ای نباید مشاهده شود.

 آزمون تجهیزات تخلیه داخلی

مقدار مقاومت وسایل تخلیه داخلی باید با اندازه‌گیری مقاومت بررسی گردد.. آزمون باید بعد از آزمون ولتاژ  انجام شود.

 آزمون آب‌بندی

واحد خازنی (درحالتی که هنوز رنگ نشده است)  باید تحت آزمونی قرارگیرد که بطور مؤثر هرگونه نقص در محفظه و بوشینگ(‌ها) را مشخص کند. روش آزمون به انتخاب سازنده است. سازنده باید در گزارش خود روش آزمون را شرح دهد. درصورتیکه سازنده روش خاصی را تعیین نکرده باشد، آزمون باید بصورت زیر انجام شود:

واحدهای خازنی درحالتی که بی‌برق هستند باید به مدت حداقل 2 ساعت گرم شوند به‌گونه‌ای که همه بخشهای آن به دمایی برسند که حداقل 20 درجه سانتیگراد بالاتر از ماکزیمم درجه حرارت مشخص‌شده  باشد.

درحین آزمون هیچ نشتی‌ای نباید بروزکند. پیشنهاد می‌گردد که یک نشان‌دهنده مناسب مورد استفاده قرارگیرد.

آزمون تخلیه روی فیوزهای داخلی

در تست خازن قدرت خازن‌هایی که مجهز به فیوز داخلی می‌باشند باید تحت یک آزمون تخلیه اتصال کوتاه قرارگیرند. آزمون باید با ولتاژ dc با دامنه 7/1 برابر ولتاژ نامی انجام شود. این ولتاژ باید ازطریق فاصله هوایی که در فاصله هرچه نزدیکتر به خازن قرارداده شده، بدون هیچ امپدانس اضافه‌ای درمدار، اعمال گردد.

ظرفیت باید قبل و بعد از آزمون تخلیه اندازه‌گیری شود. اختلاف بین دو اندازه‌گیری باید کمتر از مقدار مربوط به عملکرد یک فیوز داخلی باشد.

آزمون تخلیه می‌تواند قبل یا بعد از آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها انجام گردد. درهرحال اگر این آزمون بعد از آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها انجام شود، اندازه‌گیری ظرفیت در ولتاژ نامی بعد از آن باید انجام شود تا عملکرد فیوزها مشخص شود.

اگر تعدادی از فیوزهای خازن‌های خریداری‌شده عملکرده باشد و درهنگام خریداری به توافق خریدار رسیده باشد، آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها باید بعد از آزمون تخلیه انجام شود.

می‌توان ولتاژ شارژ dc را با برقدارکردن اولیه ac با ولتاژ پیک 1.7 برابر ولتاژ نامی و قطع در جریان صفر، ایجاد کرد. به این ترتیب خازن بلافاصله از مقدار پیک خود، تخلیه خواهدشد.

اگر خازن در ولتاژی بالاتر از 1.7برابر ولتاژ نامی قطع شده باشد، می‌توان تخلیه را با کمی تأخیر شروع کرد تا زمانی که مقاومت تخلیه، ولتاژ را به 1.7 برابر ولتاژ نامی کاهش دهد.

 آزمون‌های نوعی

 آزمون پایداری حرارتی

این آزمون با اهداف زیر انجام می‌گیرد:

• تعیین پایداری حرارتی خازن تحت شرایط اضافه بار
• آماده‌کردن خازن برای اندازه‌گیری تلفات

در تست خازن قدرت واحد خازنی مورد آزمون باید بین دو واحد دیگر با مقادیر نامی مشابه قرارگیرد. این دو واحد خازنی باید در ولتاژ یکسان با خازن آزمون برقدار گردند. دراین آزمون می‌توان از دو خازن مجازی که هرکدام شامل مقاومت هستند استفاده نمود. تلفات در مقاومت‌ها باید روی مقداری تنظیم شود که دمای محفظه خازن‌های مجازی فوق در نقاط بالایی صفحات مقابل هم، بزرگتر یا مساوی با خازن تحت آزمون باشد. فاصله بین واحدها باید مساوی یا کمتر از فاصله معمول باشد.

مجموعه خازن باید در هوای راکد، در محفظه‌ای گرم شده و در سخت‌ترین شرایط دمایی محل نصب مطابق با دستورالعمل سازنده، قرارگیرد.

باید بایک ترمومتر که ثابت زمانی حرارتی آن تقریباً یک ساعت است، ثابت‌بودن دما بررسی شود. ترمومتر مورد استفاده باید دارای روکش محافظ (شیلد) بوده به‌گونه‌ای که تبادل حرارتی آن با سه نمونه برقدار به حداقل ممکن برسد.

خازن مورد آزمون باید برای یک دوره حداقل 48 ساعته تحت آزمون ولتاژ ac با شکل موج کاملاً سینوسی قرارگیرد. دامنه ولتاژ درطی 24 ساعت آخر آزمون باید طوری تنظیم شود که خروجی محاسبه‌شده با مقدار خازن اندازه‌گیری‌شده، حداقل 1.44 برابر خروجی نامی را بدهد. در 6 ساعت آخر، درجه حرارت محفظه در نقاط بالایی باید حداقل چهار بار اندازه‌گیری شود. درطول این دوره 6 ساعته، افزایش درجه حرارت نباید بیش از یک درجه باشد. اگر تغییر بزرگتری مشاهده شد آزمون باید تا زمانی که چهار اندازه‌گیری متوالی درحین دوره 6 ساعته پایانی رضایت‌بخش باشد، ادامه پیداکند.

 اندازه‌گیری تانژانت زاویه تلفات ( tan delta) خازن در درجه حرارت بالاتر از استاندارد

در تست خازن قدرت ضریب تلفات عایقی خازن ( tan delta) باید در انتهای آزمون پایداری حرارتی اندازه‌گیری شود. ولتاژ اندازه‌گیری باید مطابق با آزمون پایداری حرارتی باشد.

مقدار ( tan delta) اندازه‌گیری‌شده، نباید از مقدار تعیین‌شده توسط سازنده یا مقدار به توافق رسیده بین سازنده و خریدار افزایش پیداکند.

 آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها و محفظه خازن در تست خازن قدرت 

واحدهای خازنی که کلیه ترمینال‌های آنها از محفظه عایق شده است، باید به مدت یک دقیقه تحت ولتاژ آزمون اعمال‌شده بین ترمینال‌ها (متصل بهم) و محفظه قرارگیرند.

برای واحدهای بکاررفته در بانک‌ها با نوترال ایزوله‌شده که محفظه آنها متصل به زمین است

واحدهایی که یک ترمینال آنها بطور دائم به محفظه وصل شده است، باید به منظور بررسی و مطلوب‌بودن عایق نسبت به محفظه، تحت ولتاژ آزمون اعمال شده بین ترمینال‌ها قرارگیرد.

ولتاژ آزمون متناسب با ولتاژ نامی است. هرگاه ولتاژ این آزمون از نیازهای آزمون عایقی تجاوز کرد باید به منظور جلوگیری از خطای عایقی، بعنوان مثال با افزایش تعداد المان‌های خازنی سری، ترکیب عایقی واحدها تصحیح گردد. در هرحال، عایق‌کاری نسبت به محفظه نباید تغییر کند.

راه دیگر این است که آزمون فوق با استفاده از یک واحد مشابه با دو ترمینال ایزوله که دارای عایقی مشابه محفظه می‌باشند کامل گردد.

واحدهایی که فازهای آنها مجزاست باید تحت آزمون ولتاژ بین فازها قرارگیرند به نحوی که ولتاژ آزمون برابر با ولتاژ اعمال‌شده در آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها و محفظه باشد.

برای واحدهای داخلی آزمون بصورت خشک انجام می‌شود و برای واحدهایی که در محوطه و فضای باز  نصب می‌گردند، با ایجاد باران مصنوعی انجام می‌گردد.

موقعیت بوشینگها درهنگام انجام آزمون تحت باران مصنوعی، باید مطابق با شرایط سرویس‌دهی آنها باشد.

درحین آزمون هیچگونه سوراخ شدگی یا جرقه‌ای نباید مشاهده گردد.

درمورد واحدهایی که برای محوطه و فضای باز درنظرگرفته شده‌اند، درصورتیکه سازنده بتواند یک گزارش آزمون نوعی جداگانه تهیه کند که نشان دهد بوشینگها ولتاژ آزمون رطوبی برای مدت یک دقیقه را تحمل می‌کنند، می‌توان تنها بوشینگها را تحت آزمون خشک قرار داد. شرایط بوشینگها دراین آزمون باید مطابق با شرایط سرویس‌دهی آنها باشد.

آزمون موج ضربه صاعقه بین ترمینال‌ها و محفظهدر تست خازن قدرت 

در تست خازن قدرت آزمون موج ضربه صاعقه برای واحدهای خازنی که جهت استفاده در بانکهای با نوترال عایق‌شده درنظرگرفته شده‌اند قابل اعمال است.

واحدهایی که تمام ترمینال‌های آنها از محفظه عایق شده‌اند و محفظه آنها به زمین وصل است باید  تحت آزمون زیر قرارگیرند.

15 موج ضربه با پلاریته مثبت و سپس 15 موج ضربه با پلاریته منفی باید بین بوشینگهای متصل بهم و محفظه اعمال گردد. بعد از تغییر پلاریته و قبل از اعمال ضربه‌های بعدی می‌توان چند موج ضربه با دامنه کوچکتر اعمال کرد.

درصورتی که شرایط زیر برقرار باشد، خازن آزمون را با موفقیت پشت سر گذاشته است.

• هیچ سوراخ‌شدگی رخ ندهد.
• بیش از دو قوس خارجی در هر پلاریته اتفاق نیفتد.
• شکل موج هیچ چیز غیرعادی یا تغییر مشخصی را نسبت به نتایج ثبت‌شده در آزمون با ولتاژ پایین‌تر نشان ندهد.

واحد خازنی می‌تواند به جای آزمون فوق تحت سه ضربه با پلاریته مثبت قرارگیرد. در این حالت آزمون به شرطی موردقبول واقع می‌شود که علاوه بر موارد فوق هیچ قوسی رخ ندهد.

آزمون موج ضربه صاعقه باید مطابق استاندارد IEC شماره 1-60060 و با یک موج   50میکروثانیه    1.2 تا 50 میکرو ثانیه   5 انجام گیرد. واحدهایی که یک ترمینال آنها بطور دائم به محفظه وصل شده است، نباید تحت این آزمون قرارگیرند.

 آزمون تخلیه اتصال کوتاه

در تست خازن قدرت در این آزمون واحد خازنی باید با یک ولتاژ dc شارژ گردد و سپس ازطریق یک فاصله هوایی که در نزدیکترین فاصله به خازن قرارگرفته است تخلیه گردد. چنین تخلیه‌ای باید در مدت زمان 10دقیقه، 5 بار تکرار شود.

ولتاژ آزمون باید 2.5 برابر ولتاژ نامی باشد. در 5 دقیقه پس از آزمون، واحد موردنظر باید تحت یک آزمون ولتاژ بین ترمینال‌ها قرارگیرد.

ظرفیت باید قبل از آزمون تخلیه و بعد از آزمون ولتاژ اندازه‌گیری شود. اختلاف بین دو اندازه‌گیری باید کمتر از مقدار لازم جهت شکست یک المان خازنی یا عملکرد فیوز داخلی باشد.

هدف از آزمون تخلیه آشکارکردن هرگونه عیب در اتصالات داخلی است.

برای مواردی از کاربرد که اضافه ولتاژها و یا جریان‌های گذرا محدود هستند، درصورت توافق خریدار و سازنده، ولتاژ آزمون می‌تواند کمتر از 2.5 برابر ولتاژ نامی باشد.