PT Fuse Slow Blow: 원인, 검출 및 예방

I. 퓨즈 구조 및 근본 원인 분석

느린 퓨즈 용단:
퓨즈의 설계 원칙에 따르면, 큰 고장 전류가 퓨즈 요소를 통과할 때, 금속 효과(특정 합금 조건에서 특정 난연 금속이 녹는 성질) 때문에 퓨즈는 먼저 솔더링된 주석 공에서 녹기 시작합니다. 그 후 아크가 퓨즈 요소 전체를 빠르게 증발시키고, 생성된 아크는 석영 모래에 의해 신속히 소멸됩니다.

그러나 혹독한 작동 환경으로 인해, 중력과 열 축적의 복합적인 영향으로 퓨즈 요소가 노화될 수 있습니다. 이로 인해 정상 부하 전류에서도 퓨즈가 단절될 수 있습니다. 정상 전류에서도 퓨즈가 용단되므로 용융 과정은 느립니다. 퓨즈 저항이 점진적으로 증가함에 따라 위상 전압 진폭이 감소하여 관련 보호 계전기의 오작동을 초래할 수 있습니다.

PT 느린 퓨즈 용단의 영향:
고압 측 PT 퓨즈가 지정된 시간 내에 완전히 제거되지 않으면, 퓨즈 튜브의 저항이 계속 증가하여 전압 변환기(TV)의 2차 출력 전압이 지속적으로 감소합니다.

II. PT 느린 퓨즈 용단의 위험성

• 격자 강제 시스템이 시작되어 과격자와 과전압 보호가 활성화됩니다.

• 정자 접지 고장 보호의 오작동.

• 발전기와 터빈의 과부하로 인해 심각한 경우 장비 손상을 초래할 수 있습니다.

III. 근본 원인 분석

• 출력 전압 변환기의 1차 플러그 인 접점에서 사용되는 다양한 재료로 인해 산화층이 형성되고 접촉이 불량해집니다. 연결 볼트가 느슨하면 퓨즈의 온도 상승이 증가합니다.

• PT 퓨즈 주변의 높은 환경 온도. 퓨즈 요소는 저융점 금속으로 매우 얇습니다. 기계적 진동만으로도 단절될 수 있습니다.

• 저품질의 PT 퓨즈는 작동 중에 쉽게 열화되거나 조기에 실패하기 쉽습니다.

• 돌발 회로 차단이나 간헐적인 아크 접지로 인한 일시적 과전압은 발진공명을 유발하여 전압 변환기의 1차 및 2차 퓨즈 용단을 초래할 수 있습니다.

• 저주파 포화 전류는 전압 변환기의 1차 및 2차 퓨즈 용단을 초래할 수 있습니다.

• 전압 변환기의 1차/2차 권선의 절연 저하 또는 단락, 또는 고조파 억제기의 절연 저하로 인해 퓨즈 용단이 발생할 수 있습니다.

• 단상 대 접지 고장은 전압 변환기의 파손을 초래할 수 있습니다.

• 발전기는 일반적으로 중성점에서 아크 억제 코일을 통해 접지됩니다. 그러나 이러한 구성은 중성점 이동 전압을 증가시켜, 한 개 또는 두 개의 상이 정상보다 크게 연속적으로 전압을 유지하게 하여 PT 퓨즈 용단을 초래할 수 있습니다.

IV. 예방 조치

• 재료 불일치로 인한 1차 플러그 접점의 산화 및 불량 접촉 문제는 유지보수 중 접촉 표면을 연마하고 도전성 그리스를 적용해야 합니다.

• 불안정한 퓨즈 품질을 해결하기 위해, 장비 유지보수 일정에 따라 고압 1차 퓨즈를 주기적으로 교체해야 합니다. 접촉 표면은 산화를 제거하고 도전성 그리스를 도포해야 합니다.

• 진동이 많은 시스템에서는 PT 트롤리가 서비스 위치로 밀려나면 모든 도전 접속이 안정적이고 느슨하지 않은지 확인해야 합니다. 필요하다면 트롤리를 빼내어 볼트를 조여야 합니다. 발전기 1차 또는 발전기 출구 PT 회로에 작업이 없는 단위 정지 기간 동안 발전기 출구 PT를 대기 상태(연결 해제하지 않음)로 유지해야 합니다. 2차 회로 차단기를 열어야 합니다. 이를 통해 자주 삽입/제거를 최소화하여 퓨즈 떨어짐, 기계적 손상 또는 소켓 스프링 클립과의 불량 접촉을 줄이며, 고압 퓨즈 실패 가능성을 줄입니다. (발전기가 열대기 상태로 들어가기 전에 운영 인원은 1차 PT 퓨즈의 무결성을 확인해야 합니다.)

• 단상 대 접지 고장 시, 발전기가 정격 주파수로 작동하는 경우 건전한 상의 일시적 과전압은 정격 상 전압의 최대 2.6배까지 도달할 수 있습니다. 따라서 발전기 출구 전압 변환기는 이러한 과전압을 견딜 수 있도록 선택되어야 합니다:

• 정상 상태 과전압 견디기 ≥ 선전압

• 일시적 과전압 견디기 ≥ 2.6 × 정격 상 전압
  PT 퓨즈 선택은 내부 변압기 단락 회로를 격리하고 전압 상승 및 발진공명과 같은 과전압 조건을 보호해야 합니다.

1차 고조파 억제: VT의 1차 중성점과 접지 사이에 접지 전압 변환기를 설치합니다. 이를 통해 1차 권선의 과전압을 효과적으로 억제하거나 제거하고, 발진공명과 변압기 파손을 방지합니다.

2차 고조파 억제: VT 잔류 권선의 오픈 델타에 가로질러 감쇠 장치(2차 고조파 억제기)를 설치합니다. 현대의 마이크로프로세서 기반 고조파 억제기는 초기 공명을 감지하고 즉시 감쇠 저항을 연결하여 발진공명을 제거합니다. 발전기 중성이 아크 억제 코일(VT 자기 유도의 유도보다 훨씬 작은 유도)을 통해 접지되면, 발진공명 과전압이 효과적으로 방지됩니다. 따라서 PT 퓨즈 용단 분석에서 발진공명을 고려할 필요가 없습니다.

격자 시스템 제조사와 협력하여 격자 조정기에는 PT 1차 퓨즈의 느린 용단(단상, 2상, 3상 퓨즈 실패 시나리오 포함) 및 2차 회로 단락을 감지하는 로직이 포함되어 있는지 확인해야 합니다. PT 단락을 감지하면 주 격자 채널은 AVR 모드에서 FCR 모드로 자동으로 전환되거나 백업 채널로 전환되어야 합니다. PT 단락 감지 로직의 임계값 설정을 조정하여 PT 회로 접촉 불량으로 인한 격자 강제의 잘못된 트리거를 줄임으로써 시스템 민감도와 신뢰성을 향상시킵니다.

V. PT 느린 퓨즈 용단 검출 방법

기준 1: 제로 시퀀스 및 음 시퀀스 전압 도입

a) 제로 시퀀스 전압 방법
PT 2차측의 오픈 델타 전압을 모니터링합니다. 발전기 단자 제로 시퀀스 전압과 중성점 제로 시퀀스 전압을 비교합니다. 절대 차이가 미리 설정된 임계값을 초과하면 PT 느린 퓨즈 용단이 나타납니다. 이 경우, 정자 음 시퀀스 전류 기준을 차단해야 합니다.

b) 음 시퀀스 전압 방법
격자 시스템은 발전기 단자 전압만 측정하며 중성점 전압은 측정하지 않으므로, 제로 시퀀스 방법은 적용할 수 없습니다. 대신 PT 2차 전압을 분해하여 음 시퀀스 성분을 추출합니다. 음 시퀀스 전압이 설정된 임계값을 초과하면 PT 1차 퓨즈의 느린 용단이 감지됩니다. 정자 음 시퀀스 전류 기준을 차단해야 합니다.

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

중점: 제로 시퀀스, 음 시퀀스, 전압 비교 방법을 사용합니다. 보호 계전기에 사용되는 양 시퀀스 전압을 사용하여 1차 PT 퓨즈 실패를 감지해서는 안 됩니다. 왜냐하면 부러진 상에도 여전히 유도 전압(0이 아님)이 발생하여 양 시퀀스 기준을 만족하지 않을 수 있기 때문입니다.

1차 PT 퓨즈 단락은 2차 유도 전동력의 불균형을 초래하여 오픈 델타에서 전압이 발생하고 제로 시퀀스 알람이 트리거됩니다. 이 현상은 2차 퓨즈 용단에서는 발생하지 않으며, 1차와 2차 퓨즈 실패를 구별하는 주요 기준입니다.

1차 PT 퓨즈 단락은 2차 유도 전압을 감소시킵니다(다른 두 상이 여전히 코어에서 플럭스를 생성하기 때문). 따라서 해당 2차 상 전압이 감소합니다. 반면에 2차 퓨즈 단락은 회로에서 권선을 제거하여 상 전압이 0으로 떨어집니다.