Sparen selbstheilende Shunt-Kondensatoren tatsächlich Geld oder sind sie nur Geldverschwendung?

Letztes Jahr rief mich ein Freund aus der Branche der Stromverteilerschränke an. Bei einem seiner Projekte waren die Kondensatoren erneut ausgebeult. Er hatte bereits eine Charge ausgetauscht, doch weniger als ein Jahr später trat das gleiche Problem erneut auf. Die Finanzabteilung des Kunden rügte ihn: „Müssen wir diese Kondensatoren jährlich kaufen, genau wie Druckertintenpatronen?“

Das ist kein Einzelfall. In der Niederspannungs-Blindleistungskompensationsbranche ist der Umgang mit Kondensatorausbeulungen, Leckagen und Kapazitätsverschlechterungen – die zu Einbußen beim Leistungsfaktor führen – zu einer Art unvermeidlicher jährlicher „Studiengebühr“ geworden. Später schlug jemand vor, zu zu wechselnselbstheilende Shunt-Kondensatorenim Projektentwurf mit der Behauptung, sie könnten sich selbst reparieren und fünf oder sechs Jahre ohne Wartung halten.

Mein Freund war neugierig, zögerte aber: Selbstheilende Kondensatoren kosten deutlich mehr als Standardkondensatoren. War dies eine echte Möglichkeit, zukünftige Probleme zu vermeiden, oder nur ein von Herstellern erfundener Marketing-Gimmick, um Kunden dazu zu bringen, mehr auszugeben?

Warum müssen Standardkondensatoren häufig ausgetauscht werden?

Schauen wir uns an, wie StandardKondensatorenscheitern. Der am häufigsten in Niederspannungs-Shunt-Anwendungen verwendete Typ weist eine metallisierte Polypropylenfolienstruktur auf. Die Elektroden bestehen aus einer hauchdünnen Schicht aus Aluminium oder einer Zink-Aluminium-Legierung, die auf die Folienoberfläche aufgedampft wird. Unter normalen Bedingungen funktionieren sie zwar einwandfrei, doch Faktoren wie Netzoberschwingungen, Überspannung und Einschaltströme durch häufiges Schalten belasten die Schwachstellen im Foliendielektrikum ständig.

Sobald diese Schwachstellen genügend Spannung aufbauen, kommt es zum dielektrischen Durchschlag. Durch den Durchschlag entsteht ein Hochtemperatur-Lichtbogen, der den umgebenden Film und die Metallbeschichtung wegbrennt. In schweren Fällen brennt der Lichtbogen durch den gesamten Kondensatorkern, verursacht einen Kurzschluss und löst den Schutzschalter des Schranks aus.

Standardkondensatoren sind gegen diese Art von Ausfall nicht immun. Ein einzelner Ausfall kann das Gerät unbrauchbar machen, oder wiederholte Ausfälle können dazu führen, dass die Kapazität auf unbrauchbare Werte absinkt. Aus diesem Grund beträgt der Austauschzyklus für Kondensatoren in industriellen Umgebungen typischerweise nur zwei bis drei Jahre.