风力机烧毁– 可以避免吗?

可靠技术防止不可修复的损坏

作者：Vishay ESTA业务部销售与营销分销经理Michael Kopp

世界各地安装了许多风力机，经验表明它们很容易受到严重损坏。实际上，风力机起火并不罕见。一旦发生这种情况，长达30米燃烧的风轮叶片会从100米高处坠落到地面。极端情况下，塔架可能断裂或倒塌。许多国家，这样的高度消防部门无法灭火，而只能进行区域封锁，以受控方式让系统自燃自灭。某些情况下，这种损坏会迅速造成数百万美元的损失，取决于风力机的大小。于是提出一个问题：我们如何提高风力机的安全性？

为解决这个问题，制造商确定了主要环节，提前消除每一种隐患。因此，Vishay专门研究了电容器的连接。一些接头不良引起火灾的故障是可以发现的。接头最重要的要求包括保持长期足够的接触压力，减小接触电阻。如果接触压力过低或接触电阻过高，例如发生断续接触的情况，当电流经过接点时，转化为热量的功率耗散会增加。

接头由金属制成，因此电阻会随着温度的升高而加大，接点存在缺陷的情况下，温度可高达600°C，取决于接触电阻和电流的大小 （P = R * I²）。技术人员认为50瓦以上功率耗散易燃。电流负载变化过程会增加已经过高的接触电阻，因为接头在明显热应力下的膨胀和收缩会对接触电阻产生影响。这会导致接触压力进一步下降。此外，热应力通常造成导电材料的电导率进一步下降，从而增加接触电阻。不利因素还包括：即使定期全面检查，也几乎不可能完全检测出接触电阻过高的不良接头。因为这些接头的电阻随着涡轮机的运行状态而变化。这些情况还可能在几年中缓慢恶化。

使用过时的技术

研究得出以下结果：目前机舱中的电路板主要使用弹簧接头来解决上述接触电阻增加的问题。即使就成本效益和灵活性而言，这类弹簧接头是公认可靠的连接技术，但许多功率电容器制造商仍然依靠螺丝固定接头。这种接头的最大缺点是，尽管线缆与连接面接触，安装人员仍无法目检确定所有螺丝是否以正确的扭矩可靠紧固。由于几个电容器与电池并联，这种情况实际上难以控制。

图片说明：ESTAspring采用弹簧和杠杆操作无需任何螺丝紧固，保护贵重设备免受不可修复的损坏。（图片来源：Vishay）

弹簧接头电容器

为解决连接松动引起的问题，特别是长期持续振动的应用环境中，Vishay开发了ESTAspring，不用任何螺丝固定，采用杠杆操作弹簧接头连接的新一代LVAC功率电容器。PhMKP系列电容器额定电压230 V至1000 V，最大输出容量2 KVAR至37.1 KVAR，最大端子电流90 A。电容器采用不锈钢弹簧接头，耐腐蚀，提供充油和干式充气两种版本。这是全球首款采用ESTAspring技术的电容器。它们采用杠杆锁定弹簧接头，接头为2.5至25 mm²预制柔性导体带接线卡子。矩形固定卡子最大几何尺寸为6.0 x 7.6 mm。使用的弹簧为不锈钢材料。导体材料为铜合金，最大电流为90 A。导体可直接插入卡子，不需要任何工具。橙色偏心杠杆操作直观，易于紧固。卡子本身自带所需连接力，不需要任何拧紧固。利用杠杆位置便于轻松目检连接的完整性。杠杆闭合即可确保器件牢固接触。这也消除了工业量产中仅检查接线卡子存在的故障隐患。

图片说明：快速简便 – ESTAspring组装时间缩短60%

UL/ULC已批准聚丙烯箔电容器与ESTAspring结合使用作为完整系统，为风力机以及其他强烈振动应用中的低压功率校正和谐波滤波器提供完全免维护连接。持续恒定的接触力确保电容器整个生命周期牢固连接，是螺丝连接容易松动应用的理想之选。这样，实际上不可能发生因机舱中电容器接触不良引起的火灾。

图片说明：为实现无功功率补偿，可利用插接功能在背面插入一个放电电阻。再次按下按键即可拔出电阻。