Fusible lento de PT: Causas Detección y Prevención
I. Estructura del Fusible y Análisis de Causas Raíz
Fusible que se quema lentamente:
Según el principio de diseño de los fusibles, cuando una corriente de fallo grande pasa por el elemento del fusible, debido al efecto metálico (ciertos metales refractarios se vuelven fundibles bajo condiciones de aleación específicas), el fusible se derrite primero en la bolita de estaño soldada. El arco luego vaporiza rápidamente todo el elemento del fusible. El arco resultante se extingue rápidamente con arena de cuarzo.
Sin embargo, debido a entornos operativos adversos, el elemento del fusible puede envejecer bajo los efectos combinados de la gravedad y la acumulación térmica. Esto puede llevar a la fractura del fusible incluso bajo corriente de carga normal. Dado que el fusible se quema bajo corriente normal, el proceso de fusión es lento. A medida que la resistencia del fusible aumenta gradualmente, la amplitud de la tensión de fase disminuye, lo que potencialmente puede causar un mal funcionamiento de los relés de protección asociados.
Impacto del Fusible Lento del PT:
Si el fusible del lado de alta tensión del PT no se limpia completamente dentro del tiempo especificado, la resistencia del tubo del fusible aumenta continuamente, causando una disminución constante en la tensión de salida secundaria del transformador de voltaje (TV).
II. Peligros del Fusible Lento del PT
El sistema de excitación inicia la fuerza de campo, lo que lleva a la activación de la sobrexexcitación y la protección contra sobretensión.
Mal funcionamiento de la protección contra fallas a tierra del estator.
Sobrecarga del generador y la turbina, lo que puede causar daños en el equipo en casos graves.
III. Análisis de Causas Raíz
Los diferentes materiales utilizados en los contactos de conexión primaria del transformador de voltaje de salida causan capas de óxido y mal contacto; los tornillos de conexión sueltos aumentan el calentamiento en el fusible.
Temperatura ambiente alta alrededor del fusible del PT. El elemento del fusible está hecho de metal de punto de fusión bajo y es muy delgado—la vibración mecánica sola puede causar roturas.
Los fusibles de PT de mala calidad son propensos a degradarse o fallar prematuramente durante la operación.
Las sobretensiones transitorias debido al cierre repentino de interruptores o la puesta a tierra intermitente por arco pueden causar ferroresonancia, lo que lleva a la quema de fusibles primarios y secundarios en transformadores de voltaje.
La corriente de saturación de baja frecuencia puede causar la quema de fusibles primarios y secundarios en transformadores de voltaje.
La reducción de la aislación o cortocircuitos en los devanados primarios/secundarios del transformador de voltaje, o la degradación de la aislación en el supresor armónico, pueden causar la quema del fusible.
Las fallas de fase a tierra pueden llevar a la quema del transformador de voltaje.
Los generadores generalmente están conectados a tierra a través de un bobinado de supresión de arcos en el punto neutro. Sin embargo, esta configuración puede amplificar el desplazamiento de tensión en el punto neutro, causando que una o dos fases soporten tensiones significativamente superiores a las normales durante períodos prolongados, lo que lleva a la quema del fusible del PT.
IV. Medidas Preventivas
Para la oxidación y mal contacto en los contactos de conexión primaria debido a la incompatibilidad de materiales, realizar pulido de las superficies de contacto durante el mantenimiento y aplicar grasa conductora.
Para abordar la inestabilidad de la calidad del fusible, reemplazar los fusibles primarios de alta tensión periódicamente según el programa de mantenimiento del equipo. Las superficies de contacto deben ser desoxidadas y recubiertas con grasa conductora.
Para sistemas con alta vibración: después de empujar el carrito del PT a la posición de servicio, verificar que todas las conexiones conductoras estén seguras y sin holgura. Si es necesario, retirar el carrito y apretar los tornillos. Durante las paradas de la unidad sin trabajo en el primario del generador o en los circuitos del PT de salida del generador, mantener el PT de salida del generador en espera (sin desconectarlo). Solo abrir el interruptor del circuito secundario. Esto minimiza las inserciones/extracciones frecuentes, previniendo la caída del fusible, daños mecánicos o mal contacto con las grapas de los zócalos—reduciendo la probabilidad de fallos de fusibles de alta tensión. (Antes de colocar el generador en espera caliente, el personal de operación debe verificar la integridad del fusible primario del PT.)
Durante las fallas de fase a tierra, si el generador opera a la frecuencia nominal, la sobretensión transitoria en las fases sanas puede alcanzar hasta 2.6 veces la tensión nominal de fase. Por lo tanto, los transformadores de voltaje de salida del generador deben seleccionarse para soportar estas sobretensiones:
Resistencia a sobretensión en estado estable ≥ tensión de línea
Resistencia a sobretensión transitoria ≥ 2.6 × tensión nominal de fase
La selección del fusible del PT debe no solo aislar los cortocircuitos internos del transformador sino también proteger contra condiciones de sobretensión como el aumento de tensión y la ferroresonancia.
Supresión armónica primaria: Instalar un transformador de tensión de puesta a tierra entre el punto neutro primario del VT y la tierra. Esto suprime o elimina eficazmente la sobretensión en el devanado primario y previene la ferroresonancia y la quema del transformador.
Supresión armónica secundaria: Instalar un dispositivo de amortiguamiento (supresor armónico secundario) a través del delta abierto del devanado residual del VT. Los modernos supresores armónicos basados en microprocesadores detectan la resonancia incipiente e instantáneamente conectan una resistencia de amortiguamiento para eliminar la ferroresonancia. Cuando el punto neutro del generador está conectado a tierra a través de un bobinado de supresión de arcos (cuya inductancia es mucho menor que la inductancia de magnetización del VT), la sobretensión de ferroresonancia se previene eficazmente. Por lo tanto, la ferroresonancia no necesita considerarse en el análisis de la quema del fusible del PT.
Coordinar con el fabricante del sistema de excitación para asegurar que el regulador de excitación incluya lógica para detectar la quema lenta de fusibles primarios del PT (considerando escenarios de fallo de unifásico, bifásico y trifásico) y cortocircuitos en el circuito secundario. Al detectar un corte del PT, el canal principal de excitación debe cambiar automáticamente del modo AVR al modo FCR, o cambiar al canal de respaldo. Ajustar los ajustes de umbral en la lógica de detección de corte del PT para reducir la activación falsa de la fuerza de campo debido al mal contacto en el circuito del PT, mejorando así la sensibilidad y confiabilidad del sistema.
V. Métodos para Detectar la Quema Lenta del Fusible del PT
Criterio 1: Introducción de Tensión de Secuencia Cero y Negativa
a) Método de Tensión de Secuencia Cero
Monitorear la tensión del delta abierto en el lado secundario del PT. Comparar la tensión de secuencia cero en el terminal del generador con la tensión de secuencia cero en el punto neutro. Si la diferencia absoluta excede un umbral preestablecido, se indica una quema lenta del fusible del PT. En este caso, el criterio de corriente de secuencia negativa del estator debe bloquearse.
b) Método de Tensión de Secuencia Negativa
El sistema de excitación solo mide la tensión en el terminal del generador, no la tensión en el punto neutro, lo que hace que el método de secuencia cero no sea aplicable. En cambio, se descompone la tensión secundaria del PT para extraer el componente de secuencia negativa. Si la tensión de secuencia negativa excede un umbral establecido, se detecta una quema lenta del fusible primario del PT. El criterio de corriente de secuencia negativa del estator también debe bloquearse.
Criterio 2:
UAB – Uab > 5V
UBC – Ubc > 5V
UCA – Uca > 5V
Punto Clave: Utilizar los métodos de tensión de secuencia cero, negativa y comparación de tensión. Nunca utilizar la tensión de secuencia positiva (utilizada por los relés de protección) para detectar la falla del fusible primario del PT, porque la fase rota aún induce tensión (no cero), lo que puede no satisfacer los criterios de secuencia positiva.
Una falla del fusible primario del PT causa un desequilibrio inducido en la EMF secundaria, resultando en tensión en el delta abierto y desencadenando una alarma de secuencia cero. Este fenómeno no ocurre con una quema del fusible secundario—este es el criterio de distinción primario entre fallas de fusibles primarios y secundarios.
Una falla del fusible primario del PT reduce la tensión inducida secundaria (porque las otras dos fases aún producen flujo en el núcleo), por lo que la tensión de fase secundaria correspondiente disminuye. En contraste, una quema del fusible secundario elimina el devanado del circuito, causando que la tensión de fase baje a cero.
