Fusible lento de PT: Causas Detección e Prevención

I. Estructura do fusible e análise da causa raíz

Fusible lento:
Segundo o principio de deseño dos fusibles, cando unha corrente de fallo grande pasa polo elemento fusible, debido ao efecto metálico (certos metais refractarios tornanse fusibles baixo condicións específicas de aleación), o fusible funde primeiro na bola de estaño soldada. O arco entón vaporiza rapidamente todo o elemento fusible. O arco resultante é apagado rapidamente pola areia de cuarzo.

No entanto, debido a ambientes operativos adversos, o elemento fusible pode envelexar baixo os efectos combinados da gravidade e a acumulación térmica. Isto pode levar á fractura do fusible incluso baixo corrente de carga normal. Como o fusible fúndese baixo corrente normal, o proceso de fusión é lento. A medida que a resistencia do fusible aumenta gradualmente, a amplitud da tensión de fase diminúe, podendo causar un funcionamento incorrecto dos relés de protección asociados.

Impacto do fusible lento do PT:
Se o fusible do lado de alta tensión do PT non se despexa completamente no tempo especificado, a resistencia do tubo de fusible aumenta continuamente, causando unha diminución constante da tensión de saída secundaria do transformador de tensión (TV).

II. Perigos do fusible lento do PT

• O sistema de excitación inicia a forzada de campo, levando á activación da protección contra sobrecitación e sobre tensión.

• Funcionamento incorrecto da protección contra fallos de terra do estator.

• Sobrecarga do xerador e da turbina, que pode causar danos no equipo en casos graves.

III. Análise da causa raíz

• Os diferentes materiais utilizados nos contactos de conxunción primaria do transformador de tensión de saída causan capas de oxidación e mal contacto; as tuercas de conexión afrouxadas aumentan a subida de temperatura no fusible.

• Alta temperatura ambiental ao redor do fusible do PT. O elemento fusible está feito de metal de punto de fusión baixo e é moi fino—unha vibración mecánica pode causar a ruptura.

• Os fusibles de PT de mala calidade están propensos a degradarse ou fallar prematuramente durante a operación.

• As sobretensiones transitórias debido ao pechado súbito do interruptor ou a terra intermitente por arco poden causar ferroresonancia, levando ao fusible do primario e secundario no transformador de tensión.

• A corrente de saturación de baixa frecuencia pode causar o fusible do primario e secundario no transformador de tensión.

• A redución da aislación ou cortocircuitos nas bobinas primarias/secundarias do transformador de tensión, ou a degradación da aislación no supresor harmónico, poden causar o fusible.

• Fallos de terra monofásicos poden levar ao quema do transformador de tensión.

• Os xeradores xeralmente están aterrados mediante unha bobina de supresión de arco no punto neutro. No entanto, esta configuración pode amplificar a tensión de desprazamento do punto neutro, causando que unha ou dúas fases soporten voltaxes significativamente superiores ao normal durante períodos prolongados, levando ao fusible do PT.

IV. Medidas preventivas

• Para a oxidación e mal contacto nos contactos de conxunción primaria debido a un desacordo de material, realizar o pulimento da superficie de contacto durante a manutención e aplicar graxa conductora.

• Para abordar a calidade inestable do fusible, substituir os fusibles primarios de alta tensión periodicamente segundo o programa de manutención do equipo. As superficies de contacto deben ser desoxidadas e recubertas con graxa conductora.

• Para sistemas con alta vibración: despois de empurrar o carreto do PT á posición de servizo, verificar que todas as conexiones conductoras son seguras e sen afrouxamento. Se é necesario, retirar o carreto e apertar as tuercas. Durante as paradas da unidade sen traballo no primario do xerador ou nos circuitos de PT de saída do xerador, manter o PT de saída do xerador en espera (non desconectar). Só abrir o interruptor secundario. Isto minimiza a inserción/remoción frecuente, evitando a caída do fusible, danos mecánicos ou mal contacto coas linguetas de conector—reducindo a probabilidade de fallo do fusible de alta tensión. (Antes de colocar o xerador en espera quente, o persoal de operación debe verificar a integridade do fusible primario do PT.)

• Durante fallos de terra monofásicos, se o xerador opera a frecuencia nominal, a sobretensión transitória nas fases sanas pode chegar a 2,6 veces a tensión nominal de fase. Polo tanto, os transformadores de tensión de saída do xerador deben ser seleccionados para resistir estas sobretensiones:

• Resistencia a sobretensión estable ≥ tensión de liña

• Resistencia a sobretensão transitória ≥ 2,6 × tensión nominal de fase
  A selección do fusible do PT non só debe isolar os cortocircuitos internos do transformador, senón tamén protexer contra condicións de sobretensión como o aumento de tensión e a ferroresonancia.

Supresión harmónica primaria: Instalar un transformador de tensión de aterramento entre o punto neutro primario do VT e a terra. Esto suprime ou elimina eficazmente a sobretensión na bobina primaria e prevén a ferroresonancia e o quema do transformador.

Supresión harmónica secundaria: Instalar un dispositivo de amortiguación (supresor harmónico secundario) a través do delta aberto da bobina residual do VT. Os modernos supresores harmónicos baseados en microprocesadores detectan a resonancia incipiente e conectan instantaneamente un resistor de amortiguación para eliminar a ferroresonancia. Cando o punto neutro do xerador está aterrado mediante unha bobina de supresión de arco (cuya inductancia é moito menor que a inductancia de magnetización do VT), a sobretensión de ferroresonancia está eficazmente prevenida. Polo tanto, a ferroresonancia non necesita ser considerada na análise do fusible do PT.

Coordinar co fabricante do sistema de excitación para asegurar que o regulador de excitación inclúa lóxica para detectar o fusible lento do PT primario (considerando escenarios de fallo de fusible monofásico, bifásico e trifásico) e roturas de circuito secundario. Ao detectar unha rotura do PT, o canal principal de excitación debe cambiar automaticamente do modo AVR ao modo FCR, ou cambiar ao canal de reserva. Ajustar as configuracións de umbral na lóxica de detección de rotura do PT para reducir a activación incorrecta da forzada de campo debido ao mal contacto no circuito del PT, mellorando así a sensibilidade e fiabilidade do sistema.

V. Métodos para detectar o fusible lento do PT

Criterio 1: Introdución de tensión de secuencia cero e negativa

a) Método de tensión de secuencia cero
Monitorizar a tensión de delta aberto no lado secundario do PT. Comparar a tensión de secuencia cero do terminal do xerador coa tensión de secuencia cero do punto neutro. Se a diferenza absoluta excede un umbral predefinido, indica un fusible lento do PT. Neste caso, o criterio de corrente de secuencia negativa do estator debe ser bloqueado.

b) Método de tensión de secuencia negativa
O sistema de excitación só mide a tensión do terminal do xerador, non a tensión do punto neutro, facendo que o método de secuencia cero non sexa aplicable. En vez diso, decompor a tensión secundaria do PT para extraer o compoñente de secuencia negativa. Se a tensión de secuencia negativa excede un umbral predefinido, detecta un fusible lento do PT primario. O criterio de corrente de secuencia negativa do estator tamén debe ser bloqueado.

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

Punto clave: Utilizar métodos de comparación de tensión de secuencia cero, negativa e tensión. Nunca utilizar a tensión de secuencia positiva (utilizada polos relés de protección) para detectar a fallo do fusible primario do PT, porque a fase rota ainda induce tensión (non é cero), que pode non satisfacer os criterios de secuencia positiva.

Un fusible lento do PT primario causa un desequilibrio inducido na FEM secundaria, resultando en tensión no delta aberto e activando unha alarma de secuencia cero. Este fenómeno non ocorre con un fusible lento secundario—este é o criterio de distinción primario entre fallos de fusible primario e secundario.

Un fusible lento do PT primario reduce a tensión inducida secundaria (porque as outras dúas fases aínda producen fluxo no núcleo), polo que a tensión de fase secundaria correspondente diminúe. En contraste, un fusible lento secundario remove a bobina do circuito, causando que a tensión de fase caia a cero.