Конденсаторы К73-28-1: гасящие, фильтрующие, помехоподавляющие.

Анонс: К73-28-1 – конденсаторы гасящие индустриальные шумы, фильтрующие токи высших гармоник, помехоподавляющие. Помехоподавляющие конденсаторы и электромагнитные помехи в нормативно-правовой базе России. Конструктивные и технические особенности фильтрующих, гасящих, помехоподавляющих конденсаторов К73-28-1.

Содержание:

• Конденсаторы К73-28-1 для подавления помех и снижения уровня индустриального шума.
• Помехоподавляющие конденсаторы и электромагнитные помехи в нормативно-правовой базе России.
• Помехоподавляющие конденсаторы.
• Конденсаторы К73-28-1 и их современные пленочные аналоги.

Конденсаторы К73-28-1 для подавления помех и снижения уровня индустриального шума.

Конденсаторы К73-28-1 – проходные коаксиальные пленочные металлизированные помехоподавляющие, фильтрующие конденсаторы группы 73 по диэлектрику (ГОСТ Р 57440-2017) класса Х подкласса Х2 по ГОСТ Р МЭК 60384-14-2004 (см. ниже) с диэлектриком из термопласта полиэтилентерефталата (Polyethylenterephthalat, РЕТ) и способностью к самовосстановлению электрических свойств в случае локального пробоя диэлектрика (self-healing metallized dielectric capacitor в терминологии ГОСТ IEC 61071-2014 и ГОСТ Р МЭК 60384-1-2003).

К73-28-1 может использоваться, как шунтирующий конденсатор (by-pass capacitor) для отведения токов радиочастотных помех, в виде RC-сборки, как конденсатор фильтров, в том числе помехоподавляющего индуктивно-емкостного фильтра типа LC, устанавливаться во вводно-распределительные устройства (ВРУ), шкафы управления, распределительные пункты, вводные устройства питания лифтов и т.д. для подавления электромагнитных помех, а также снижения уровня индустриального шума (man-made noise – электромагнитные помехи от технических средств по ГОСТ Р 50397-2011) до нормируемых значений, регламентируемых ГОСТ 33073-2014 и ГОСТ Р 51317.2.4-2000.

Рис 01: Помехоподавляющий индуктивно-емкостной фильтр типа LC разработки ООО «СКЗ» с помехоподавляющими конденсаторами К73-28 (слева) и использование К73-28 в качестве шунтирующего конденсатора (справа).

К73-28-1 работает, как фильтрующие конденсаторы гармоник токов в диапазоне частот от 0,15 до 1000 МГц и по факту полностью и эффективно заменяет помехоподавляющие коаксиальные несамовосстанавливающиеся конденсаторы КБП с электродами в виде фольги и конденсаторной бумагой в качестве диэлектрика (КБП Р с креплением за резьбу на корпусе, КБП С - за скобу конденсатора, КБП Ф - за фланец корпуса), а также пленочные К73-27-2 НЗК, К73-28-1-М ООО "Неоконд" и K73-56 ЗАО "ЭЛКОД".

Помехоподавляющие конденсаторы и электромагнитные помехи в нормативно-правовой базе России.

Электромагнитные помехи (electromagnetic disturbance – любое электромагнитное явление, которое может ухудшить качество функционирования технического средства по ГОСТ Р 50397-2011 в силовых сетях электроснабжения могут вызываться природными или техническими причинами, поскольку силовая сеть служит, как источником электромагнитных помех за счет генерации и электромагнитной эмиссии возмущений от подключаемой/отключаемой нагрузки и/или электротехнических, электронных компонентов, так и приемником, работая одновременно как среда передачи энергии от распределительной сети и как приемная антенна. Причем индустриальный шум оказывает наиболее существенное влияние на электромагнитную обстановку в сети/сегменте сети и фор/pмируется электромагнитными возмущениями, создаваемыми при включении/выключении (или эксплуатации в повторно-кратковременных режимах) мощной нагрузки:

• на подстанциях - конденсаторные батареи установок компенсации реактивной мощности, автотрансформаторы, вакуумные контакторы и пр.;
• в производственных сетях - преобразователи, сварочное, штамповочное оборудование, станки, транспортеры и т.д.;
• в сетях общего назначения - лифты, стиральные/посудомоечные машины, кондиционеры, микроволновые печи, импульсные источники питания и т.д.

Электромагнитные помехи в силовой сети вызывают колебания напряжения, тока, вплоть до срабатывания аварийных систем защиты и выхода нагрузки из строя, пульсацию тока, появление гармонических составляющих тока/напряжения высших порядков, несимметрии напряжения/тока, фликера (мерцания) напряжения и т.д., что существенно влияет на качество поставляемой и потребляемой электроэнергии и, безусловно, на функциональность приборов, устройств, оборудования, активных и пассивных элементов сети.

Рис 01: Влияние электромагнитных помех на качество электроэнергии в силовой сети: (слева направо) провал, импульс, гармонические искажения, несимметрия, фликер, несинусоидальность напряжения и флуктуации частоты.

ГОСТ 33073-2014 определил в качестве ключевых показателей качества электроэнергии по напряжению - положительное и отрицательное отклонения, суммарный коэффициент гармонических составляющих, коэффициент n-й гармонической составляющей, коэффициент несимметрии по обратной последовательности, по нулевой последовательности, а также отклонение частоты, кратковременную и длительную дозы фликера.

В свою очередь ГОСТ Р 51317.2.4-2000 (МЭК 61000-2-4-94) в отношении электроснабжения объектов промышленности регламентирует 3 класса электромагнитной обстановки и определяет допустимые уровни электромагнитной совместимости для колебаний, напряжения, несимметрии, отклонений напряжения, изменений частоты и искажений синусоидальности напряжения, а также напряжений нечетных, четных гармонических составляющих и напряжений интергармоник.

Введенный в действие с 01.01.2019 ТКП 45-4.04-326-2018 (заменил Технический кодекс практики - ТКП 45-4.04-149-2009) «Системы электрооборудования жилых и общественных зданий. Строительные нормы проектирования» регламентирует обязательную установку помехоподавляющий конденсаторов на каждой фазе ВРУ и вводных устройств лифтов.

Помехоподавляющие конденсаторы.

Конденсаторы для подавления помех (electromagnetic interference suppression capacitor) и сборки на базе конденсаторов и резисторов для сетей низкого (до 1000 В) и среднего (до 35 кВ) напряжения регламентирует ГОСТ IEC 60384-14-2015, где определены:

• 2 класса помехоподавляющих конденсаторов – класс Х для случаев, когда пробой конденсатора или RC-сборки не ведет к опасности поражения электрическим током, и класс Y для случаев, когда пробой конденсатора может привести к опасности поражения электрическим током;
• 2 подкласса класса Х в зависимости от импульсного пикового напряжения, наложенного на напряжение сети, воздействию которых помехоподавляющий (фильтрующий, шунтирующий) конденсатор или RC-сборка класса Х могут быть подвергнуты при эксплуатации;
• Конструктивные и технические особенности пленочных фильтрующих, гасящих, помехоподавляющих конденсаторов К73-28.

Гасящие, фильтрующие, помехоподавляющие конденсаторы К73-28-1 – проходные коаксиальные с центральным токоведущим проводником, изготавливаются в металлическом корпусе с креплением «фланцем» и «скобой» на базе металлизированной пленки из полиэтилентерефталата отечественного производства (в России пленка «лавсан», названа в честь разработчика - ЛАборатории Высокомолекулярных Соединений Академии Наук - ЛАВСАН).

Пленка из полиэтилентерефталата была выбрана для диэлектрика К73-28-1 не случайно:

• в сравнении с пленками из других популярных термопластов лавсан (или полиэтилентерефталат, ПЭТ, англ. РЕТ) практически не поглощает влагу, слабо подвержена деструкции, а конденсаторы МКТ (с РЕТ диэлектриком) характеризуется впечатляющим диапазоном емкости от 100 пФ до 22 мкФ (конденсаторы с диэлектриком-пленкой из полиэтиленнафталата (PEN) имеют диапазон емкости от 100 пФ до 1 мкФ, из полифениленсульфида (PPS) - от 100 пФ до 0.47 мкФ, из полипропилена (РР) - от 100 пФ до 10 мкФ, а также максимальной показательной удельной емкостью в 400 нФ * В / мм3 (этот показатель для пленок из полиэтиленнафталата (PEN) не более 250 нФ * В / мм3, из полифениленсульфида (PPS) – 140 250 нФ * В / мм3, из полипропилена – 50 нФ * В / мм3);
• в металлизированных конденсаторах может использоваться РЕТ пленка толщиной всего 0.7 микрон, в то время, как минимально допустимая толщина пленки PEN 0.9 микрон, пленки PPS 1.2 микрона, а полипропиленовой пленки 3 микрона. Благодаря этому появляется реальная возможность уменьшать габариты помехоподавляющих конденсаторов и/или увеличивать их номинальную емкость;
• в случае пробоя конденсаторы с тонкой пленкой РЕТ быстрее и более полно самовосстанавливаются, чем конденсаторы с более толстой пленкой из других термопластов;
• помехоподавляющие конденсаторы МКТ дешевле полипропиленовых и других металлизированных конденсаторов;
• поскольку помехоподавляющие конденсаторы К73-28-1 собираются на ООО «СКЗ» из российских комплектующих, в том числе российской пленки лавсан, то de facto являются абсолютно «отечественным продуктом» и полностью соответствуют тренду импортозамещения и требованиям федеральной программы импортозамещения в России.

Конденсаторы К73-28-1 и их современные пленочные аналоги К73-27-2 НЗК, К73-28-1-М ООО "Неоконд" и K73-56 ЗАО "ЭЛКОД".

В качестве «аналогов» К73-28-1 ООО «Северо-Задонский конденсаторный завод» на электротехническом рынке предлагаются К73-27-2 НЗК, К73-28-1-М ООО "Неоконд", K73-56 ЗАО "ЭЛКОД", однако следует учитывать:

ООО "Неоконд" для соединений в корпусе К73-28-1-М использует не точечную сварку, а пайку, что значительно ухудшает электрические и эксплуатационные характеристики.

Важно: Среди отечественных производителей конденсаторов ООО "Неоконд" выделяется не только некачественной продукцией, но и рядом заявлений на фоле научно-технического нонсенса, свидетельствующих или о критически низкой профильной квалификации сотрудников и менеджмента, или о намеренной маркетинговой инсинуации для продвижения своего продукта.

Так, одним из основных «преимуществ» своих К73-28-1-М ООО "Неоконд" заявляет пайку при сборке корпуса благодаря которой «полностью отсутствует переходное сопротивление», что nonsense в аспектах теории электропроводности и технологий соединения металлов. В действительности при точечной сварке соединение частей корпуса происходит за счет межатомных связей между однородным металлом, а значит ток проходит через буквально гомогенный материал, т.е. соединение имеет высокую прочность и переходное сопротивление сравнимо с сопротивлением свариваемых материалов (небольшая разница обусловлена деформацией металла при сварке).

В свою очередь при пайке соединение образуется за счет затекания в зазор кристаллизующегося припоя – менее прочного, легкоплавкого и с другой атомной решеткой. В результате ток проходит через разные материалы с разделами фаз, что априори обусловливает высокие значения переходного сопротивления, малую прочность соединения и, как следствие - сильное нагревание конденсаторов во время эксплуатации, риски нарушения целостности при вибрациях, нестабильность емкости, существенные токи утечки, повышенное газообразование и значительная частота отказов из-за нарушения целостности корпуса вплоть до взрыва.

Дополнительными негативами решений К73-28-1-М ООО "Неоконд" можно признать: практическую невозможность при пайке обеспечить перпендикулярность поверхности фланца относительно боковой поверхности корпуса, а это снижает конструктивную надежность и технологичность конденсаторов; «блестящее» покрытие корпуса с малой шероховатостью, что уменьшает адгезию заливочного компаунда и, соответственно, повышает риски разгерметизации.

ЗАО "ЭЛКОД" в K73-56 для изоляции конденсаторных элементов применяет ленту, а не эпоксидный компаунд, что существенно повышает, как риски пробоя, так и взрыво-, пожароопасность конденсаторов;

К73-27-2 НЗК даже не фольгово-металлизированные, а морально устаревшие фольговые конденсаторы (по факту группа не 73, а 74) и не выдерживают сравнения с К73-28-1 ООО «СКЗ» по результатам осмотра и приемо-сдаточных испытаний.

При вскрытии конденсаторов производства «НЗК» обнаружено применение кабельной непропитанной бумаги при намотке секций в качестве вкладыша на активных витках секций (образец №2). Конденсатор К73-28-1- пленочный и применение в качестве диэлектрика при намотке секций других материалов кроме конденсаторной пленки недопустимо. Именно по этой причине электрические параметры конденсаторов производства «НЗК» нестабильны и значительно уступают изделиям «СКЗ».

При намотке секций К73-28-1 производства ООО «СКЗ» используется изоляционная втулка из армлена и вкладыш из пленки ПЭТ-КЭ.

Дополнительно к низкому качеству изготовления конденсаторов К73-28-1 производства «НЗК» следует отнести следующее:

• пайка токопроводящей шпильки конденсатора к секции выполнена некачественно (образцы №2 и №3) в сравнении с К73-28-1 ООО «СКЗ» с качественной пайкой шпильки к торцу секции;
• в качестве пигмента при приготовлении компаунда производства «НЗК» используется окись хрома, которая относится к 2 классу опасности, что затруднит утилизацию отработанных конденсаторов производства «НЗК», учитывая, их незначительный гарантийный срок (ООО «СКЗ» ее не применяет).
• гарантийный срок хранения конденсаторов К73-28-1 производства «СКЗ» 20лет с даты изготовления, а конденсаторов «НЗК» - 12лет.

ООО «СКЗ» имеет многолетний опыт в производстве электрических конденсаторов (в т.ч. категории качества ВП). Конденсаторы К73-28-1 «СКЗ» изготавливает с 1998г. на базе ранее выпускаемых конденсаторов КБП-Ф, КБП-С и за все время поставок не имеет претензий по качеству. Оборудование, технология изготовления комплектующих изделий, применяемые в процессе их изготовления уникальны, использовались при изготовлении продукции категории качества «ВП», «ОС». В течение длительного времени изделия К73-28-1 производства «СКЗ» успешно применяются и эксплуатируются в военной технике, в т.ч. в рамках Гособоронзаказа. ООО «СКЗ» - единственный производитель конденсаторов К73-28-1, внесенный в отраслевой «Перечень конденсаторов и терморезисторов, рекомендуемых для применения при разработке и модернизации аппаратуры народно-хозяйственного назначения».

С целью подтверждения соответствия конденсаторов К73-28-1 производства ООО «СКЗ» требованиям ГОСТ IEC 60384-14-2015 дополнительно проведены и получены положительные результаты испытаний:

• на стойкость к воздействию растворителя;
• на многократные удары с пиковым ускорением 40g, длительность импульса 11мс;
• на уплотнение по ГОСТ 28885;
• на разряд-заряд по ГОСТ 28885.