فیوز کند ذوب: دلایل، شناسایی و پیشگیری

I. ساختار فیوز و تحلیل علت اصلی

فیوز کند شدن:
بر اساس اصل طراحی فیوزها، هنگامی که جریان خطا بزرگ از عنصر فیوز عبور می‌کند، به دلیل اثرات فلزی (فلزهای مقاوم خاص تحت شرایط آلیاژی مشخص قابل ذوب می‌شوند)، فیوز ابتدا در توپ سنگین ذوب می‌شود. سپس قوس الکتریکی به سرعت تمام عنصر فیوز را بخار می‌کند. قوس ناشی از این عمل به سرعت با شن کوارتز خاموش می‌شود.

با این حال، به دلیل محیط عملکردی سخت، عنصر فیوز ممکن است تحت تأثیر ترکیبی از گرانش و انباشت حرارتی قد می‌خورد. این می‌تواند منجر به شکست فیوز حتی در حالت جریان بار عادی شود. چون فیوز در جریان عادی می‌سوزد، فرآیند ذوب آهسته است. با افزایش تدریجی مقاومت فیوز، دامنه ولتاژ فاز کاهش می‌یابد که می‌تواند منجر به عملکرد غیرطبیعی رله‌های محافظ مرتبط شود.

تأثیر فیوز کند PT:
اگر فیوز سمت بالای PT در زمان مشخص کاملاً خاموش نشود، مقاومت لوله فیوز به طور مداوم افزایش می‌یابد و به دنبال آن ولتاژ خروجی ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ (TV) به طور مداوم کاهش می‌یابد.

II. خطرات فیوز کند PT

• سیستم تحریک شروع به فریس کردن میدان می‌کند که منجر به فعال شدن محافظ‌های اشباع و ولتاژ بیش از حد می‌شود.

• عملکرد غیرطبیعی محافظ خطای زمین دیاتر.

• اضافه بار ژنراتور و توربین که می‌تواند در موارد شدید منجر به آسیب به تجهیزات شود.

III. تحلیل علت اصلی

• استفاده از مواد مختلف در تماس‌های اولیه پلاگین خروجی ترانسفورماتور ولتاژ باعث ایجاد لایه‌های اکسید و تماس ضعیف می‌شود؛ پیچ‌های اتصال کم‌تنگی موجب افزایش دما در فیوز می‌شود.

• دمای محیط زیاد حول فیوز PT. عنصر فیوز از فلز با نقطه ذوب پایین و بسیار نازک ساخته شده است—به تنهایی ارتعاش مکانیکی می‌تواند باعث شکست شود.

• فیوز‌های PT با کیفیت ضعیف در طول عملکرد ممکن است دچار تخریب یا شکست زودرس شوند.

• ولتاژ بیش از حد موقت ناشی از بسته شدن ناگهانی برش یا زمین‌گذاری قوسی متناوب می‌تواند باعث فرورنگی و منجر به سوزاندن فیوز اولیه و ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ شود.

• جریان اشباع با فرکانس پایین می‌تواند باعث سوزاندن فیوز اولیه و ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ شود.

• کاهش عایق یا کهربایی در سیم‌پیچ‌های اولیه یا ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ یا تخریب عایق در سرکننده هارمونیک می‌تواند باعث سوزاندن فیوز شود.

• خطای تک‌فاز به زمین ممکن است باعث سوختن ترانسفورماتور ولتاژ شود.

• ژنراتورها معمولاً از طریق یک کویل سرکننده قوس در نقطه نوترال زمین‌گذاری می‌شوند. با این حال، این کنفیگوراسیون می‌تواند ولتاژ اختلاف نقطه نوترال را افزایش دهد و باعث شود یک یا دو فاز برای مدت طولانی ولتاژ بسیار بیش از حد عادی را تحمل کنند که منجر به سوزاندن فیوز PT می‌شود.

IV. اقدامات پیشگیرانه

• برای اکسیداسیون و تماس ضعیف در تماس‌های اولیه پلاگین به دلیل عدم همخوانی مواد، در حین نگهداری سطح تماس را صیقل داده و گریس رسانا اعمال کنید.

• برای حل مشکل کیفیت ناپایدار فیوز، فیوز‌های اولیه فشار بالا را به طور دوره‌ای بر اساس برنامه نگهداری تجهیزات تعویض کنید. سطوح تماس باید از اکسیداسیون پاک شده و با گریس رسانا پوشانده شوند.

• برای سیستم‌های با ارتعاش بالا: پس از حرکت واگن PT به موقعیت خدماتی، اطمینان حاصل کنید که تمام اتصالات رسانا محکم و بدون کم‌تنگی هستند. در صورت لزوم، واگن را خارج کرده و پیچ‌ها را گیراند. در حین توقف واحد بدون کار روی ژنراتور اولیه یا مدار PT خروجی ژنراتور، ژنراتور خروجی PT را در حالت انتظار نگه دارید (آن را جدا نکنید). فقط برش دومی را باز کنید. این کار تعداد دفعات وارد و خارج کردن مکرر را کاهش می‌دهد و از شکست فیوز، آسیب مکانیکی یا تماس ضعیف با کلیپ‌های فنری جلوگیری می‌کند—که احتمال شکست فیوز فشار بالا را کاهش می‌دهد. (قبل از قرار دادن ژنراتور در حالت انتظار گرم، کارکنان عملیاتی باید تمامیت فیوز اولیه PT را تأیید کنند.)

• در حین خطای تک‌فاز به زمین، اگر ژنراتور در فرکانس اسمی کار کند، ولتاژ بیش از حد موقت در فاز‌های سالم می‌تواند تا 2.6 برابر ولتاژ فاز اسمی برسد. بنابراین، ترانسفورماتورهای ولتاژ خروجی ژنراتور باید به گونه‌ای انتخاب شوند که بتوانند این ولتاژ‌های بیش از حد را تحمل کنند:

• تحمل ولتاژ بیش از حد حالت پایدار ≥ ولتاژ خط

• تحمل ولتاژ بیش از حد موقت ≥ 2.6 × ولتاژ فاز اسمی
  انتخاب فیوز PT باید نه تنها از قطع داخلی ترانسفورماتور محافظت کند بلکه از شرایط ولتاژ بیش از حد مانند افزایش ولتاژ و فرورنگی محافظت کند.

سرکنش هارمونیک اولیه: یک ترانسفورماتور ولتاژ زمین‌گذاری بین نقطه نوترال اولیه VT و زمین نصب کنید. این کار به طور موثر سرکنش یا حذف ولتاژ بیش از حد در سیم‌پیچ اولیه و جلوگیری از فرورنگی و سوختن ترانسفورماتور کمک می‌کند.

سرکنش هارمونیک ثانویه: یک دستگاه میرا (سرکننده هارمونیک ثانویه) در دلتا باز سیم‌پیچ باقی‌مانده VT نصب کنید. سرکننده‌های هارمونیک مدرن مبتنی بر میکروپروسسور تشخیص می‌دهند که فرورنگی در حال شروع است و به طور فوری یک مقاومت میرا را متصل می‌کنند تا فرورنگی را حذف کنند. وقتی ژنراتور از طریق یک کویل سرکننده قوس در نقطه نوترال زمین‌گذاری شود (که القای آن بسیار کمتر از القای مغناطیسی VT است)، ولتاژ بیش از حد ناشی از فرورنگی به طور موثر جلوگیری می‌شود. بنابراین، فرورنگی در تحلیل سوزاندن فیوز PT در نظر گرفته نمی‌شود.

با تولیدکننده سیستم تحریک هماهنگی کنید تا مطمئن شوید تنظیم‌کننده تحریک شامل منطق تشخیص سوزاندن کند فیوز اولیه PT (با در نظر گرفتن سناریوهای خرابی فیوز تک‌فاز، دو فاز و سه فاز) و قطع مدار ثانویه باشد. در صورت تشخیص قطع PT، کانال اصلی تحریک باید به طور خودکار از حالت AVR به حالت FCR یا به کانال پشتیبان تغییر کند. تنظیمات آستانه در منطق تشخیص قطع PT را تنظیم کنید تا کاهش تشخیص غلط فریس کردن میدان به دلیل تماس ضعیف مدار PT را کاهش دهید، که باعث بهبود حساسیت و قابلیت اعتماد سیستم می‌شود.

V. روش‌های تشخیص سوزاندن کند فیوز PT

معیار 1: معرفی ولتاژ صفر و منفی دنباله‌ای

الف) روش ولتاژ صفر دنباله‌ای
ولتاژ دلتا باز سمت ثانویه PT را مانیتور کنید. ولتاژ صفر دنباله‌ای سر ژنراتور را با ولتاژ صفر دنباله‌ای نقطه نوترال مقایسه کنید. اگر تفاوت مطلق آن‌ها از آستانه تنظیم شده بیشتر باشد، نشان‌دهنده سوزاندن کند فیوز PT است. در این حالت، معیار جریان منفی دنباله‌ای دیاتر باید مسدود شود.

ب) روش ولتاژ منفی دنباله‌ای
سیستم تحریک فقط ولتاژ سر ژنراتور را اندازه‌گیری می‌کند و ولتاژ نقطه نوترال را اندازه‌گیری نمی‌کند، بنابراین روش صفر دنباله‌ای قابل اعمال نیست. به جای آن، ولتاژ ثانویه PT را تجزیه کنید تا مؤلفه منفی دنباله‌ای را استخراج کنید. اگر ولتاژ منفی دنباله‌ای از آستانه تنظیم شده بیشتر باشد، نشان‌دهنده سوزاندن کند فیوز اولیه PT است. معیار جریان منفی دنباله‌ای دیاتر باید مسدود شود.

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

نکته کلیدی: از روش‌های ولتاژ صفر دنباله‌ای، منفی دنباله‌ای و مقایسه ولتاژ استفاده کنید. هرگز از ولتاژ مثبت دنباله‌ای (که توسط رله‌های محافظ استفاده می‌شود) برای تشخیص خرابی فیوز اولیه PT استفاده نکنید، چون فاز خراب هنوز ولتاژ القایی (نه صفر) دارد که ممکن است معیار مثبت دنباله‌ای را برآورده نکند.

خرابی فیوز اولیه PT باعث نامتوازنی القایی در EMF ثانویه می‌شود که منجر به ولتاژ در دلتا باز و ایجاد هشدار صفر دنباله‌ای می‌شود. این پدیده در خرابی فیوز ثانویه اتفاق نمی‌افتد—این مورد معیار اصلی تفکیک بین خرابی فیوز اولیه و ثانویه است.

خرابی فیوز اولیه PT ولتاژ القایی ثانویه را کاهش می‌دهد (چون دو فاز دیگر هنوز میدان مغناطیسی در هسته تولید می‌کنند)، بنابراین ولتاژ فاز متناظر ثانویه کاهش می‌یابد. در مقابل، خرابی فیوز ثانویه سیم‌پیچ را از مدار خارج می‌کند و ولتاژ فاز به صفر می‌رسد.