PT-Sicherung Langsamwirkend: Ursachen Erkennung und Verhinderung

I. Sicherungsaufbau und Wurzelursachenanalyse

Langsame Sicherungsdurchschmelzung:
Aus dem Designprinzip von Sicherungen heraus, schmilzt die Sicherungselemente zuerst an der löteten Zinnkugel, wenn ein großer Fehlerstrom durch das Sicherungselement fließt, aufgrund des Metalleffekts (bestimmte hochschmelzende Metalle werden unter speziellen Legierungsbedingungen fusibel). Der Bogen verdampft dann schnell das gesamte Sicherungselement. Der entstehende Bogen wird schnell durch Quarzsand erstickt.

Aufgrund harscher Betriebsbedingungen kann das Sicherungselement jedoch unter dem kombinierten Einfluss von Schwerkraft und thermischer Akkumulation altern. Dies kann zu einer Bruchbildung der Sicherung sogar bei normaler Lastströme führen. Da die Sicherung bei normalem Strom durchschmilzt, ist der Schmelzvorgang langsam. Da der Sicherungswiderstand sich allmählich erhöht, sinkt die Amplitude der Phasenspannung, was möglicherweise zu Fehlfunktionen verbundener Schutzrelais führt.

Auswirkungen einer langsamen Durchschmelzung der PT-Sicherung:
Wenn die Hochspannungsseite der PT-Sicherung nicht innerhalb der vorgegebenen Zeit vollständig freigegeben wird, erhöht sich der Widerstand des Sicherungsrohres ständig, was zu einem stetigen Abfall der Sekundärspannung des Spannungswandlers (TV) führt.

II. Gefahren einer langsamen Durchschmelzung der PT-Sicherung

• Das Anregungssystem startet die Feldzwangsbildung, was zur Aktivierung des Überanregungs- und Überspannungsschutzes führt.

• Fehlfunktion des Stator-Erdschluss-Schutzes.

• Überlastung des Generators und Turbins, die in schwerwiegenden Fällen zu Geräteschäden führen kann.

III. Wurzelursachenanalyse

• Verschiedene Materialien in den primären Steckkontakten des Ausgangsspannungswandlers verursachen Oxidschichten und schlechten Kontakt; lockere Verbindungsschrauben erhöhen die Temperatur im Sicherungselement.

• Hohe Umgebungstemperatur um die PT-Sicherung. Das Sicherungselement besteht aus einem niedrigschmelzenden Metall und ist sehr dünn—reine mechanische Vibrationen können bereits zu Brüchen führen.

• Niedrigwertige PT-Sicherungen neigen während des Betriebs zu Degradation oder vorzeitiger Versagen.

• Transiente Überspannungen durch plötzliches Schließen von Schaltern oder intermittierendes Bogen-Erdschalten können zu Ferroresonanz führen, was wiederum zu Durchschmelzen der primären und sekundären Sicherungen in Spannungswandlern führt.

• Niederfrequente Sättigungsströme können zu Durchschmelzen der primären und sekundären Sicherungen in Spannungswandlern führen.

• Verringerte Isolation oder Kurzschlüsse in den primären/sekundären Wicklungen des Spannungswandlers oder abgenutzte Isolation im Harmoniksuppressor können zu Sicherungsdurchschmelzungen führen.

• Einphasen-Erdschläge können zum Verbrennen des Spannungswandlers führen.

• Generatoren sind in der Regel über einen Erdschlussdämpfer am Neutralpunkt geerdet. Diese Konfiguration kann jedoch die Verschiebungsspannung am Neutralpunkt verstärken, wodurch eine oder zwei Phasen für längere Zeiträume deutlich höhere Spannungen als normal erfassen, was zur Durchschmelzung der PT-Sicherung führt.

IV. Präventive Maßnahmen

• Bei Oxidation und schlechtem Kontakt an den primären Steckkontakten aufgrund von Materialungleichheiten, sollten die Kontaktoberflächen während der Wartung poliert und mit Leitpaste bestrichen werden.

• Um instabile Sicherungsqualität zu bekämpfen, sollten Hochspannungsprimärsicherungen regelmäßig gemäß dem Wartungsplan ersetzt werden. Die Kontaktoberflächen müssen deoxidisiert und mit Leitpaste beschichtet werden.

• Für Systeme mit hoher Vibration: Nachdem der PT-Wagen in die Dienststellung geschoben wurde, muss überprüft werden, ob alle leitenden Verbindungen sicher und frei von Lockerungen sind. Falls nötig, ziehen Sie den Wagen zurück und festigen Sie die Schrauben. Während Stillstandszeiten ohne Arbeit an den Generatorprimärleitungen oder den Generatorausgangs-PT-Schaltkreisen, sollte der Generatorausgangs-PT in Bereitschaft gehalten werden (nicht getrennt). Öffnen Sie nur den Sekundärschaltkreis. Dies minimiert häufiges Ein- und Ausstecken, verhindert den Verlust der Sicherung, mechanischen Schaden oder schlechten Kontakt mit der Buchsenfeder—was die Wahrscheinlichkeit eines Hochspannungssicherungsversagens reduziert. (Bevor der Generator in den Warmstand versetzt wird, müssen die Betriebspersonal die Integrität der primären PT-Sicherung überprüfen.)

• Während Einphasen-Erdschlägen, erreicht die transiente Überspannung an den gesunden Phasen, wenn der Generator bei Nennfrequenz arbeitet, bis zu 2,6 mal die Nennphasenspannung. Daher müssen Generatorausgangsspannungswandler so ausgewählt werden, dass sie diese Überspannungen aushalten können:

• Ständige Überspannungsaushaltfähigkeit ≥ Leitungsspannung

• Transienter Überspannungsaushalt ≥ 2,6 × Nennphasenspannung
  Die Auswahl der PT-Sicherung muss nicht nur interne Transformatorschaltkreisschließungen isolieren, sondern auch vor Überspannungszuständen wie Spannungsanstieg und Ferroresonanz schützen.

Primäre Harmonikunterdrückung: Installieren Sie einen Erdspannungswandler zwischen dem neutralen Punkt des VT und der Erde. Dies unterdrückt oder eliminiert wirksam die Überspannung in der primären Wicklung und verhindert Ferroresonanz und Transformatorverbrennung.

Sekundäre Harmonikunterdrückung: Installieren Sie eine Dämpfungseinrichtung (sekundärer Harmonikunterdrücker) über dem offenen Delta der Restwicklung des VT. Moderne Mikroprozessor-basierte Harmonikunterdrücker erkennen anfängliche Resonanz und schalten sofort einen Dämpfwiderstand, um Ferroresonanz zu beseitigen. Wenn der Generatorneutralpunkt über einen Erdschlussdämpfer (dessen Induktivität viel kleiner als die Magnetisierunginduktivität des VT ist) geerdet wird, wird die Ferroresonanzüberspannung effektiv verhindert. Daher muss die Ferroresonanz bei der Analyse der PT-Sicherungsdurchschmelzung nicht berücksichtigt werden.

Koordinieren Sie mit dem Hersteller des Anregungssystems, um sicherzustellen, dass der Anregungsregler Logik enthält, um die langsame Durchschmelzung der primären PT-Sicherungen (einschließlich Einphasen-, Zweiphasen- und Dreiphasen-Sicherheitsversagen) und Sekundärschaltkreisunterbrechungen zu detektieren. Bei Erkennung eines PT-Bruchs sollte der Hauptanregungskanal automatisch vom AVR-Modus in den FCR-Modus wechseln oder auf den Ersatzkanal umgeschaltet werden. Passen Sie die Schwellwert-Einstellungen in der PT-Bruchdetektionslogik an, um falsche Auslösung der Feldzwangsbildung aufgrund eines schlechten Kontakts im PT-Schaltkreis zu reduzieren, um so die Systemempfindlichkeit und -zuverlässigkeit zu verbessern.

V. Methoden zur Detektion der langsamen PT-Sicherungsdurchschmelzung

Kriterium 1: Einführung von Nullfolge- und Negativfolgespannung

a) Nullfolgespannungsmethode
Überwachen Sie die Offen-Delta-Spannung auf der Sekundarseite des PT. Vergleichen Sie die Nullfolgespannung am Generatoranschluss mit der Nullfolgespannung am Neutralpunkt. Wenn der absolute Unterschied ein vorgegebenes Schwellwert überschreitet, deutet dies auf eine langsame PT-Sicherungsdurchschmelzung hin. In diesem Fall muss das Kriterium der negativen Folgestromstärke im Stator blockiert werden.

b) Negativfolgespannungsmethode
Das Anregungssystem misst nur die Generatoranschluss-Spannung, nicht die Spannung am Neutralpunkt, wodurch die Nullfolgemethode unbrauchbar ist. Stattdessen wird die PT-Sekundärspannung zerlegt, um die negative Folgekomponente zu extrahieren. Wenn die negative Folgespannung ein vorgegebenes Schwellwert überschreitet, wird eine langsame Durchschmelzung der primären PT-Sicherung erkannt. Auch hier muss das Kriterium der negativen Folgestromstärke im Stator blockiert werden.

Kriterium 2:
UAB – Uab > 5V
UBC – Ubc > 5V
UCA – Uca > 5V

Hauptpunkt: Verwenden Sie Nullfolge-, Negativfolge- und Spannungsvergleichsmethoden. Verwenden Sie niemals die positive Folgespannung (verwendet von Schutzrelais), um das Versagen der primären PT-Sicherung zu detektieren, da die gebrochene Phase immer noch Spannung induziert (nicht null), was möglicherweise nicht den positiven Folgekriterien entspricht.

Eine Durchschmelzung der primären PT-Sicherung führt zu einer induzierten Ungleichgewichtsheit im sekundären EMF, was zu einer Spannung am offenen Delta und dem Auslösen eines Nullfolgealarms führt. Dieses Phänomen tritt bei einer sekundären Sicherungsdurchschmelzung nicht auf—das ist das primäre Unterscheidungskriterium zwischen primären und sekundären Sicherungsvorschriften.

Eine Durchschmelzung der primären PT-Sicherung reduziert die sekundäre induzierte Spannung (da die anderen beiden Phasen immer noch Fluss im Kern erzeugen), so dass die entsprechende sekundäre Phasenspannung abnimmt. Im Gegensatz dazu führt eine sekundäre Sicherungsdurchschmelzung zur Entfernung der Wicklung aus dem Schaltkreis, was zu einem Abfall der Phasenspannung auf Null führt.