PT Fuse Slow Blow: Oorzaken, Detectie & Preventie

I. Fusstructuur en oorzakanalyse

Langzame fusverbranding:
Op basis van het ontwerpprincipe van fuses, smelt de fusie-eenheid eerst op de gesoldeerde tinbal wanneer er een grote foutstroom doorheen gaat, doordat bepaalde refractaire metalen onder specifieke legeringomstandigheden vloeibaar worden. De boog verdampt vervolgens snel de hele fusie-eenheid. De resulterende boog wordt snel gedoofd door kwartszand.

Echter, door de strenge werkomstandigheden kan de fusie-eenheid ouderen door de gecombineerde effecten van zwaartekracht en thermische accumulatie. Dit kan leiden tot breuk van de fuse zelfs onder normale belastingsstroom. Aangezien de fusie langzaam verbrandt onder normale stroom, neemt de fusweerstand geleidelijk toe, waardoor de fase-spanningsamplitude afneemt, wat mogelijk kan leiden tot onjuiste werking van bijbehorende beschermingsrelais.

Impact van langzame PT-fusverbranding:
Als de hoogspanningsside PT-fus niet binnen de gespecificeerde tijd volledig helder is, neemt de weerstand van de fusbuiss continu toe, wat leidt tot een gestage daling van de secundaire uitvoerspanning van de spanningstransformator (TV).

II. Gevaren van langzame PT-fusverbranding

• Aanvuursysteem activeert veld dwang, wat leidt tot over-opwinding en overspanningsbescherming activering.

• Onjuiste werking van stator grondfoutbescherming.

• Overbelasting van generator en turbine, wat in ernstige gevallen schade aan apparatuur kan veroorzaken.

III. Oorzakanalyse

• Verschillende materialen die in de primaire plug-in contacten van de uitvoerspanningstransformator worden gebruikt, veroorzaken oxidatielaagjes en slecht contact; losse verbindingsschroeven verhogen de temperatuurstijging op de fus.

• Hoge omgevingstemperatuur rond de PT-fus. De fusie-eenheid is gemaakt van metaal met een laag smeltpunt en is zeer dun—mechanische trilling alleen kan al leiden tot breuk.

• Slechte kwaliteit PT-fuses zijn geneigd te degenereren of voorbarig te falen tijdens bedrijf.

• Tijdelijke overspanningen door plotseling sluiten van schakelaars of tussentijdse booggronding kunnen ferroresonantie veroorzaken, wat leidt tot het springen van primaire en secundaire fuses in spanningstransformatoren.

• Lage frequentie saturatie stroom kan leiden tot het springen van primaire en secundaire fuses in spanningstransformatoren.

• Verlaagde isolatie of kortsluitingen in primaire/secundaire windingen van de spanningstransformator, of gedegenereerde isolatie in de harmonische demper, kunnen leiden tot fusverbranding.

• Enkelvoudige fase-naar-grond fouten kunnen leiden tot verbranding van de spanningstransformator.

• Generatoren zijn meestal via een boogdemper aan de neutrale punt aangesloten. Echter, deze configuratie kan de neutrale puntsverschuivingsspanning versterken, waardoor één of twee fasen gedurende lange periodes significante hogere spanningen dan normaal moeten doorstaan, wat leidt tot PT-fusverbranding.

IV. Preventieve maatregelen

• Voor oxidatie en slecht contact op primaire plugcontacten door materiaalmismatch, moet tijdens onderhoud de contactoppervlakken worden gepolijst en conductieve vet worden aangebracht.

• Om onstabiele fuskwaliteit te tackelen, moeten hoogspanningsprimaire fuses periodiek worden vervangen volgens het onderhoudsschema van de apparatuur. Contactoppervlakken moeten worden gedegreaseerd en bedekt met conductief vet.

• Voor systemen met hoge trilling: na het duwen van de PT-trolley naar de servicepositie, controleren of alle geleidende verbindingen stevig en zonder losse delen zijn. Indien nodig, trek de trolley terug en verstevig de bouten. Tijdens eenhidsuitval zonder werkzaamheden op de primaire generatorkant of de generatoruitgang PT-circuits, houd de generatoruitgang PT in stand-by (verbreek het niet). Open alleen de secundaire circuitbreker. Dit minimaliseert frequente in- en uitschuiven, waardoor fusdrop, mechanische schade of slecht contact met de contactveerclips wordt voorkomen—wat de kans op falen van de hoogspanningsfuse vermindert. (Voordat de generator in warme stand-by wordt geplaatst, moeten de bedrijfsmedewerkers de integriteit van de primaire PT-fus controleren.)

• Tijdens enkelvoudige fase-naar-grond fouten, als de generator op de nominale frequentie werkt, kan de tijdelijke overspanning op gezonde fasen tot wel 2,6 keer de nominale fase-spanning bereiken. Daarom moeten de generatoruitgang spanningstransformatoren worden geselecteerd om deze overspanningen te weerstaan:

• Statische overspanning weerstand ≥ lijnspanning

• Tijdelijke overspanning weerstand ≥ 2,6 × nominale fase-spanning
  De selectie van de PT-fus moet niet alleen interne transformator kortsluitingen isoleren, maar ook beschermen tegen overspanningscondities zoals spanningsstijging en ferroresonantie.

Primaire harmonische demping: Installeer een aardingsspanningstransformator tussen de primaire neutrale punt van de VT en de aarde. Dit onderdrukt of elimineert effectief overspanning in de primaire winding en voorkomt ferroresonantie en transformatorverbranding.

Secundaire harmonische demping: Installeer een dempend apparaat (secundaire harmonische demper) over de open delta van de resterende winding van de VT. Moderne microprocessor gebaseerde harmonische dempers detecteren beginnende resonantie en sluiten onmiddellijk een dempende weerstand aan om ferroresonantie te elimineren. Wanneer de generatorneutrale punt via een boogdemper (wiens inductie veel kleiner is dan de magnetiseringsinductie van de VT) wordt aangesloten, wordt ferroresonantie-overspanning effectief voorkomen. Daarom hoeft ferroresonantie niet te worden overwogen in de analyse van PT-fusverbranding.

Coördineer met de fabrikant van het aanvuursysteem om ervoor te zorgen dat de aanvuurregelaar logica bevat om de langzame verbranding van primaire PT-fuses te detecteren (met inachtneming van enkele-, twee- en driefase fusfaalscenario's) en secundaire circuitscheuring. Bij het detecteren van een PT-scheuring, moet de hoofdaanvuurkanaal automatisch overschakelen van AVR-modus naar FCR-modus, of overschakelen naar het back-upkanaal. Pas de drempelinstanties in de PT-scheuringdetectielogica aan om vals positieve activering van veld dwang te verminderen ten gevolge van slecht contact in de PT-schakeling, waardoor de systeemgevoeligheid en -betrouwbaarheid worden verbeterd.

V. Methoden voor het detecteren van langzame PT-fusverbranding

Criterium 1: Invoering van nulreeks- en negatieve reeks-spanning

a) Nulreeks-spanningsmethode
Bewaak de open-delta spanning aan de secundaire zijde van de PT. Vergelijk de generatorterminal nulreeks-spanning met de neutrale punt nulreeks-spanning. Als het absolute verschil een vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt, wijst dit op een langzame PT-fusverbranding. In dit geval moet het criterium voor de stator negatieve reeks-stroom worden geblokkeerd.

b) Negatieve reeks-spanningsmethode
Het aanvuursysteem meet alleen de generatorterminal spanning, niet de neutrale punt spanning, waardoor de nulreeks-methode niet van toepassing is. In plaats daarvan decomposeer de PT-secundaire spanning om de negatieve reekscomponent te extraheren. Als de negatieve reeks-spanning een ingestelde drempelwaarde overschrijdt, wordt een langzame PT-primaire fusverbranding gedetecteerd. Het criterium voor de stator negatieve reeks-stroom moet ook worden geblokkeerd.

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

Kernpunt: Gebruik nulreeks-, negatieve reeks- en spanning-vergelijkingsmethoden. Gebruik nooit positieve reeks-spanning (gebruikt door beschermingsrelais) om primaire PT-fusfouten te detecteren, omdat de gebroken fase nog steeds spanning induceert (niet nul), wat mogelijk niet voldoet aan de positieve reeks-criteria.

Een primaire PT-fusbreuk veroorzaakt een onevenwichtigheid in de secundaire EMF, wat leidt tot spanning op de open delta en het activeren van een nulreeks-alarm. Dit fenomeen treedt niet op bij een secundaire fusverbranding—dit is het primaire onderscheidend criterium tussen primaire en secundaire fusfouten.

Een primaire PT-fusbreuk vermindert de secundaire geïnduceerde spanning (omdat de andere twee fasen nog steeds flux in het kernproduceert), dus de corresponderende secundaire fase-spanning daalt. In contrast, bij een secundaire fusverbranding wordt de winding uit het circuit verwijderd, waardoor de fase-spanning naar nul daalt.