Fusibile PT lento: cause rilevazione e prevenzione
I. Struttura del fusibile e analisi delle cause radicate
Fusibili che si fondono lentamente:
Dal principio di progettazione dei fusibili, quando una corrente di cortocircuito elevata passa attraverso l'elemento del fusibile, a causa dell'effetto metallico (alcuni metalli refrattari diventano fusi in condizioni specifiche di lega), il fusibile si fonde prima nella sfera di stagno saldata. L'arco poi vaporizza rapidamente l'intero elemento del fusibile. L'arco risultante viene rapidamente estinto dalla sabbia di quarzo.
Tuttavia, a causa di ambienti operativi duri, l'elemento del fusibile può invecchiare sotto l'effetto combinato della gravità e dell'accumulo termico. Ciò può portare alla rottura del fusibile anche con correnti di carico normali. Poiché il fusibile si fonde con corrente normale, il processo di fusione è lento. Mentre la resistenza del fusibile aumenta gradualmente, l'ampiezza della tensione di fase diminuisce, potenzialmente causando un malfunzionamento dei relè di protezione associati.
Impatto del fusibile PT che si fonde lentamente:
Se il fusibile lato alta tensione del PT non si spegne completamente entro il tempo specificato, la resistenza del tubo del fusibile aumenta continuamente, causando una diminuzione costante della tensione secondaria dell'autotrasformatore di tensione (TV).
II. Pericoli del fusibile PT che si fonde lentamente
Il sistema di eccitazione avvia la forzatura del campo, portando all'attivazione della protezione per sovraeccitazione e sovratensione.
Malfunzionamento della protezione contro i guasti a massa dello stator.
Sovraccarico del generatore e della turbina, che in casi gravi può causare danni all'equipaggiamento.
III. Analisi delle cause radicate
Materiali diversi utilizzati nei contatti primari a inserimento del trasformatore di uscita causano strati di ossidazione e cattivi contatti; viti di connessione allentate aumentano l'innalzamento termico sul fusibile.
Temperatura ambiente elevata intorno al fusibile PT. L'elemento del fusibile è fatto di metallo a basso punto di fusione ed è molto sottile—la sola vibrazione meccanica può causare la rottura.
Fusibili PT di scarsa qualità sono soggetti a degradazione o malfunzionamenti prematuri durante l'operazione.
Sovratensioni transitorie dovute a chiusure improvvise dell'interruttore o a messa a terra intermittente con arco possono causare ferroresonanza, portando al fusibile primario e secondario degli autotrasformatori di tensione.
Corrente di saturazione a bassa frequenza può causare il fusibile primario e secondario degli autotrasformatori di tensione.
Riduzione dell'isolamento o cortocircuiti nelle spire primarie/secondarie del trasformatore di tensione, o degradazione dell'isolamento nel soppressore armonico, possono causare il fusibile.
Guasti a massa monofase possono portare al bruciamento del trasformatore di tensione.
I generatori sono tipicamente collegati a massa tramite un coil di soppressione dell'arco al punto neutro. Tuttavia, questa configurazione può amplificare la tensione di spostamento del punto neutro, causando che una o due fasi sostenano tensioni significativamente superiori alla normale per periodi prolungati, portando al fusibile PT.
IV. Misure preventive
Per ossidazione e cattivi contatti ai contatti primari a causa di disaccordo di materiali, eseguire la lucidatura delle superfici di contatto durante la manutenzione e applicare grasso conduttivo.
Per affrontare la qualità instabile del fusibile, sostituire periodicamente i fusibili primari ad alta tensione secondo il programma di manutenzione dell'equipaggiamento. Le superfici di contatto devono essere deossidate e ricoperte di grasso conduttivo.
Per sistemi ad alta vibrazione: dopo aver spinto il carrello PT nella posizione di servizio, verificare che tutte le connessioni conduttive siano sicure e prive di allentamenti. Se necessario, ritirare il carrello e stringere le viti. Durante le interruzioni dell'unità senza lavoro sulla linea primaria del generatore o sui circuiti PT di uscita del generatore, mantenere il PT di uscita del generatore in stand-by (non disconnetterlo). Aprire solo l'interruttore del circuito secondario. Questo riduce l'inserimento/rimozione frequenti, prevenendo la caduta del fusibile, danni meccanici o cattivi contatti con le molle di contatto—riducendo la probabilità di fallimento del fusibile ad alta tensione. (Prima di mettere il generatore in stand-by caldo, il personale operativo deve verificare l'integrità del fusibile PT primario.)
Durante i guasti a massa monofase, se il generatore opera a frequenza nominale, la sovratensione transitoria sulle fasi sane può raggiungere fino a 2,6 volte la tensione di fase nominale. Pertanto, gli autotrasformatori di tensione di uscita del generatore devono essere selezionati per resistere a queste sovratensioni:
Resistenza alle sovratensioni in regime stabile ≥ tensione di linea
Resistenza alle sovratensioni transitorie ≥ 2,6 × tensione di fase nominale
La scelta del fusibile PT deve non solo isolare i cortocircuiti interni del trasformatore ma anche proteggere da condizioni di sovratensione come l'aumento della tensione e la ferroresonanza.
Soppressione armonica primaria: Installare un trasformatore di tensione di messa a terra tra il punto neutro primario del VT e la terra. Questo sopprime o elimina efficacemente la sovratensione nella spira primaria e prevenisce la ferroresonanza e il bruciamento del trasformatore.
Soppressione armonica secondaria: Installare un dispositivo di smorzamento (soppressore armonico secondario) attraverso il delta aperto della spira residua del VT. I moderni soppressori armonici a microprocessore rilevano la risonanza iniziale e connettono istantaneamente un resistore di smorzamento per eliminare la ferroresonanza. Quando il punto neutro del generatore è collegato a massa tramite un coil di soppressione dell'arco (la cui induttanza è molto inferiore all'induttanza di magnetizzazione del VT), la sovratensione di ferroresonanza è efficacemente prevenuta. Quindi, la ferroresonanza non deve essere considerata nell'analisi del fusibile PT.
Coordinarsi con il produttore del sistema di eccitazione per assicurare che il regolatore di eccitazione includa logica per rilevare la fusione lenta del fusibile primario PT (considerando scenari di guasto del fusibile monofase, bifase e trifase) e interruzioni del circuito secondario. Al rilevamento di un guasto del PT, il canale principale di eccitazione dovrebbe automaticamente passare dalla modalità AVR alla modalità FCR, o passare al canale di backup. Regolare le impostazioni di soglia nella logica di rilevamento del guasto del PT per ridurre l'attivazione errata della forzatura del campo a causa di cattivi contatti nel circuito del PT, migliorando così la sensibilità e la affidabilità del sistema.
V. Metodi per rilevare la fusione lenta del fusibile PT
Criterio 1: Introduzione di tensione zero-sequence e negativa-sequence
a) Metodo della tensione zero-sequence
Monitorare la tensione delta aperta sul lato secondario del PT. Confrontare la tensione zero-sequence al terminale del generatore con la tensione zero-sequence al punto neutro. Se la differenza assoluta supera una soglia predefinita, indica una fusione lenta del fusibile PT. In questo caso, il criterio di corrente negativa-sequence dello stator deve essere bloccato.
b) Metodo della tensione negativa-sequence
Il sistema di eccitazione misura solo la tensione al terminale del generatore, non la tensione al punto neutro, rendendo inapplicabile il metodo zero-sequence. Invece, decomporre la tensione secondaria del PT per estrarre il componente negativa-sequence. Se la tensione negativa-sequence supera una soglia definita, viene rilevata una fusione lenta del fusibile PT primario. Il criterio di corrente negativa-sequence dello stator deve anche essere bloccato.
Criterio 2:
UAB – Uab > 5V
UBC – Ubc > 5V
UCA – Uca > 5V
Punto chiave: Utilizzare i metodi di confronto di tensione zero-sequence, negativa-sequence e di tensione. Non utilizzare mai la tensione positiva-sequence (utilizzata dai relè di protezione) per rilevare il guasto del fusibile PT primario, poiché la fase rotta induce ancora una tensione (non zero), che potrebbe non soddisfare i criteri positiva-sequence.
Un guasto del fusibile PT primario causa un'impennata asimmetrica della f.e.m. secondaria, risultando in una tensione al delta aperto e attivando un allarme zero-sequence. Questo fenomeno non si verifica con un guasto del fusibile secondario—questo è il criterio principale di distinzione tra guasti del fusibile primario e secondario.
Un guasto del fusibile PT primario riduce la tensione indotta secondaria (poiché le altre due fasi producono ancora flusso nel nucleo), quindi la tensione di fase secondaria corrispondente diminuisce. In contrasto, un guasto del fusibile secondario rimuove l'avvolgimento dal circuito, causando la tensione di fase a scendere a zero.
