1. Das Phänomen der „Gruppenexplosion“ ist bekannt. Hochspannungssicherungen sind der Hauptschutz gegen interne Fehler einzelner Kondensatoren in parallelgeschalteten Kondensatorbatterien. Wenn alle Kondensatoren einer Batterie oder einer Phase durchbrennen und die Sicherungen nacheinander innerhalb einer bestimmten Zeitspanne auslösen, spricht man von einer „Gruppenexplosion“. Beispielsweise führte eine Gruppenexplosion in unserem Büro zur Außerbetriebnahme von neun Kondensatoren. Die „Gruppenexplosion“ weist folgende Merkmale auf: (1) Nach einer Gruppenexplosion in einer Kondensatorbatterie im Freien zeigt eine Sichtprüfung, dass die Oberfläche des Sicherungsschutzrohrs durch Entladung verbrannt ist und das Schutzrohr mit dem Anschlussdraht verbunden ist. (2) Gruppenexplosionen können mit oder ohne Reihendrosseln auftreten. (3) Gruppenexplosionen können unabhängig von der Verdrahtung auftreten. Statistiken zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit bei Dreieckschaltung relativ höher ist. (4) Gruppenexplosionen treten häufig bei extremen Wetterbedingungen oder beim Anfahren und anschließenden Abschalten des Betriebs auf. (5) Eine Anpassung der Kondensatorkapazität kann Gruppenexplosionen nicht verhindern. (6) Bei einer Gruppenexplosion greift der Schutz in den meisten Fällen nicht, sodass der Leistungsschalter nicht auslöst. 2. Ursachen von Gruppenexplosionen (1) Nach dem Durchbrennen der Sicherung kann sich der Anschlussdraht nicht vom Schutzrohr lösen. Die aktuell verwendeten Sicherungen sind hauptsächlich Auswerfersicherungen, die erfordern, dass sich der Anschlussdraht nach dem Durchbrennen zuverlässig vom Schutzrohr lösen kann. Andernfalls beträgt die Spannung am Schutzrohr: ① Wenn die Sicherung im Betrieb durchbrennt, entspricht die Spannung am Schutzrohr der Netzfrequenz-Wiederherstellungsspannung an beiden Enden der Unterbrechung. Bei einer sternförmig geschalteten Kondensatorbatterie ist diese Spannung das Doppelte der maximalen Phasenspannung; bei einer dreieckförmig geschalteten Kondensatorbatterie ist diese Spannung das 23-Fache der maximalen Phasenspannung. Wenn die Restspannung an den intakten Teilen des defekten Kondensators abklingt, entspricht die Spannung am Schutzrohr der sternförmig bzw. dreieckförmig geschalteten Kondensatorbatterien im Betrieb der maximalen Phasenspannung bzw. der maximalen Dreiphasenspannung. ② Wenn die Kondensatorbank in Betrieb genommen wird und die Sicherung eines Kondensators zuvor durchgebrannt ist, ohne dass dies bemerkt wurde, und die Anschlussleitung nicht abgerissen ist, ist die Restspannung am defekten Kondensator unter normalen Umständen verschwunden. Daher wirken auf die Schutzrohre der stern- und dreieckgeschalteten Kondensatorbänke die doppelte bzw. 23-fache maximale Phasenspannung. Bei dieser Spannung und extremen Witterungsbedingungen kann die Sicherung im Außenbereich entlang der Oberfläche des Schutzrohrs entladen und durchbrennen. Gleichzeitig induziert dies bei parallelgeschalteten Kondensatoren einen hochfrequenten Entladestrom, der zum defekten Kondensator führt und dort einen starken Überstrom und ein Schmelzen verursacht, was eine „Gruppenexplosion“ zur Folge haben kann. In der dreieckgeschalteten Kondensatorbank wirkt sich dieser Überstrom nur innerhalb der Dreieckschaltung aus und kann zum Schmelzen der gesamten Kondensatorbank führen. (2) Der Nennstrom der Sicherung ist zu niedrig. Bei der Auswahl des Nennstroms der Sicherung sollte dieser dem Nennstrom des Kondensators entsprechen. Der Kondensator darf über einen längeren Zeitraum mit 1,3 I_N betrieben werden, wobei die Toleranz des Kapazitätswertes zwischen -5 % und +10 % liegt. Daher kann der Betriebsstrom einiger Kondensatoren im Betrieb den Nennstrom von 11 × 13 = 143 N erreichen. Aus diesem Grund schreibt die IEC 549 vor, dass das Verhältnis des Nennstroms des Leistungsschalters zum Nennstrom des Kondensators größer als 143 sein muss. Die Norm GB 3983-85 „Parallelkondensatoren“ fordert ein Verhältnis von 1,5 bis 1,6, und die ehemalige Norm SDJ25-85 des Ministeriums für Wasserressourcen und Elektrizität 1,5 bis 2,0. In Kondensatorbatterien, in denen es zu Gruppenexplosionen kommt, beträgt das Verhältnis jedoch mitunter nur 1,35 bis 1,37 und manchmal sogar weniger. Statistiken zufolge liegt die Abweichung des Nennstroms von Sicherungen im Haushalt meist über 20 %. Unter Berücksichtigung dieses Faktors wird ein Stromverhältnis von 1,7 bis 1,8 empfohlen. (3) Unzureichendes Abschaltverhalten der Sicherung. Wenn eine Sicherung den spezifizierten kapazitiven Strom unterbricht, darf sie nicht wieder zünden. Andernfalls ist dies gleichbedeutend damit, als würde einer der vielen parallel geschalteten Kondensatoren abgeschaltet und anschließend wieder verbunden. Dadurch entladen sich die parallel geschalteten Kondensatoren in die Sicherung. Dieser Entladestrom übersteigt die Stoßstromfestigkeit der Sicherung deutlich, was zu deren Durchbrennen und sogenannten Gruppenexplosionen führt. (4) Oberschwingungen verursachen Gruppenexplosionen. Aufgrund des Vorhandenseins von Gleichrichtern und nichtlinearen elektrischen Geräten wie Thyristoren und Lichtbogenöfen in Umspannwerken nehmen die Oberschwingungen kontinuierlich zu. Wenn Oberschwingungsstrom in den Kondensator gelangt, steigt der Strom im Stromkreis rapide an und führt zu einer Überlastung des Kondensators. Wird die Verzögerungszeit überschritten, schmelzen zahlreiche Kondensatoren und es kommt zu Gruppenexplosionen. 3. Vermeidung von Gruppenexplosionen (1) Auswahl von Hochleistungssicherungen. Bei der Auswahl von Sicherungen sollten spezielle Sicherungen mit ausgezeichnetem Abschaltverhalten und ohne Wiederzündungsgefahr verwendet werden. (2) Verwenden Sie einzelne Sicherungen und stellen Sie sicher, dass deren Nennspannung geeignet ist. (3) Wählen Sie das Verhältnis von Sicherungsstrom zu Kondensatornennstrom korrekt. Es empfiehlt sich, die Bestimmungen der Norm SDJ25-85 zu beachten. (4) Wählen Sie den Wert der induktiven Reaktanz der Seriendrossel korrekt. (5) Verwenden Sie eine Sternschaltung. Um die Anzahl der durchbrennenden Sicherungen bei Gruppenexplosionen zu reduzieren, sollte die Kondensatorbank möglichst in Sternschaltung ausgeführt sein.