Spowolnione przepalanie bezpiecznika: przyczyny wykrywanie i zapobieganie

I. Struktura bezpiecznika i analiza przyczyn podstawowych

Wolne przepalanie się bezpiecznika:
W oparciu o zasady konstrukcyjne bezpieczników, gdy duży prąd uszkodzeniowy przepływa przez element bezpiecznika, ze względu na efekt metaliczny (niektóre metale wytrzymujące stają się topliwe w określonych warunkach stopów), bezpiecznik najpierw topi się w miejscu spawanej kuli cynowej. Następnie łuk szybko spowoduje parowanie całego elementu bezpiecznika. Powstający łuk jest szybko gaszony przez kwarcowy piasek.

Jednakże, ze względu na surowe warunki eksploatacji, element bezpiecznika może się starzeć pod wpływem kombinacji grawitacji i nagromadzenia ciepła. Może to prowadzić do pęknięcia bezpiecznika nawet przy normalnym prądzie obciążenia. Ponieważ bezpiecznik przepala się przy normalnym prądzie, proces topienia jest wolny. Gdy opór bezpiecznika stopniowo wzrasta, amplituda napięcia fazowego spada, co może powodować nieprawidłowe działanie skojarzonych relé ochronnych.

Wpływ wolnego przepalania się bezpiecznika PT:
Jeśli bezpiecznik strony wysokiego napięcia PT nie wyczyści się w określonym czasie, opór rury bezpiecznika ciągle rośnie, co powoduje stałe obniżanie się napięcia wyjściowego wtórnego transformatora napięcia (TV).

II. Zagrożenia związane z wolnym przepalaniem się bezpiecznika PT

• System wzbudzenia inicjuje wymuszanie pola, prowadząc do aktywacji ochrony przeciwko nadwzbudzeniu i nadnapięciu.

• Nieprawidłowe działanie ochrony przeciwko zwarcia między obiema częściami statora a ziemią.

• Przeciążenie generatora i turbiny, które w ciężkich przypadkach może prowadzić do uszkodzenia sprzętu.

III. Analiza przyczyn podstawowych

• Różne materiały używane w pierwszych kontaktach wtykowych transformatora napięcia wyjściowego powodują powstanie warstw utlenionych i słabego kontaktu; luźne śruby połączeń zwiększają wzrost temperatury na bezpieczniku.

• Wysoka temperatura otoczenia wokół bezpiecznika PT. Element bezpiecznika wykonany jest z metalu o niskiej temperaturze topnienia i jest bardzo cienki – sam drgania mechaniczne mogą spowodować jego pęknięcie.

• Niskiej jakości bezpieczniki PT są podatne na degradację lub przedwczesne uszkodzenie podczas eksploatacji.

• Przemienne nadnapięcia wynikające z nagłego zamknięcia przełącznika lub okresowego łuku uziemienia mogą powodować ferrorezonans, prowadzący do przepalenia się bezpieczników pierwotnych i wtórnych w transformatorach napięcia.

• Niskoczęstotliwościowy prąd nasycenia może powodować przepalenie się bezpieczników pierwotnych i wtórnych w transformatorach napięcia.

• Zmniejszenie izolacji lub zwarcia w obwodach pierwotnych/wtórnych transformatora napięcia, lub degradacja izolacji w tłumiaczu harmonicznych, może prowadzić do przepalenia się bezpieczników.

• Zwarcia jednofazowe do ziemi mogą prowadzić do spalenia transformatora napięcia.

• Generatory są zwykle uziemione poprzez cewkę tłumiącą łuk na punkcie neutralnym. Jednakże, taka konfiguracja może powiększać napięcie przemieszczenia punktu neutralnego, powodując, że jedna lub dwie fazy będą zmuszone do utrzymania napięcia znacznie wyższego niż normalne przez dłuższy czas, prowadząc do przepalenia się bezpieczników PT.

IV. Środki zapobiegawcze

• W celu eliminacji utlenienia i słabego kontaktu w pierwszych kontaktach wtykowych z powodu niezgodności materiałów, należy poddać polerowaniu powierzchnie kontaktowe podczas konserwacji i nałożyć smar przewodzący.

• Aby rozwiązać problem niestabilnej jakości bezpieczników, należy cyklicznie zastępować bezpieczniki pierwotne wysokiego napięcia zgodnie z harmonogramem konserwacji sprzętu. Powierzchnie kontaktowe muszą być odutleniane i pokryte smarem przewodzącym.

• Dla systemów o wysokim drganiu: po wprowadzeniu wózka PT do pozycji serwisowej, należy sprawdzić, czy wszystkie połączenia przewodzące są solidne i wolne od luzu. W razie potrzeby, należy wyciągnąć wózek i zacieśnić śruby. Podczas awarii zespołu bez prac na obwodzie pierwotnym generatora lub obwodzie PT na wyjściu generatora, należy zachować PT na wyjściu generatora w trybie gotowości (bez odłączania go). Tylko otworzyć przekaźnik wtórny. To minimalizuje częste wstawianie/wyciąganie, zapobiegając upadkowi bezpiecznika, uszkodzeniom mechanicznym lub słabemu kontaktem z klamrami gniazdka – zmniejszając prawdopodobieństwo awarii bezpiecznika wysokiego napięcia. (Przed umieszczeniem generatora w gotowości ciepłej, personel operacyjny musi zweryfikować integralność bezpiecznika PT pierwotnego.)

• Podczas zwarcia jednofazowego do ziemi, jeśli generator działa z częstotliwością nominalną, chwilowe nadnapięcia na zdrowych fazach mogą osiągać do 2,6 razy napięcie fazowe nominalne. Dlatego transformatory napięcia na wyjściu generatora muszą być dobrane tak, aby wytrzymać te nadnapięcia:

• Wytrzymałość na nadnapięcia ustalone ≥ napięcie liniowe

• Wytrzymałość na nadnapięcia chwilowe ≥ 2,6 × napięcie fazowe nominalne
  Wybór bezpiecznika PT musi nie tylko izolować wewnętrzne zwarcia transformatora, ale także chronić przed stanami nadnapięcia, takimi jak wzrost napięcia i ferrorezonans.

Pierwsza supresja harmoniczna: Zainstaluj transformator napięcia z uziemieniem między punktem neutralnym pierwotnym VT a ziemią. Skutecznie tłumaczy lub eliminuje nadnapięcia w obwodzie pierwotnym i zapobiega ferrorezonansowi i spaleniu transformatora.

Supresja harmoniczna wtórna: Zainstaluj urządzenie tłumienia (wtórny tłumik harmoniczny) na otwartym trójkącie resztkowego obwodu VT. Nowoczesne mikroprocesorowe tłumiki harmoniczne wykrywają początkową rezonans i natychmiast podłączają rezystor tłumienia, aby usunąć ferrorezonans. Gdy punkt neutralny generatora jest uziemiony poprzez cewkę tłumiącą łuk (której indukcyjność jest znacznie mniejsza niż indukcyjność magnetyzująca VT), nadnapięcia ferrorezonansowe są skutecznie zapobiegane. Dlatego nie ma potrzeby rozważania ferrorezonansu w analizie przepalenia się bezpieczników PT.

Skonsultuj się z producentem systemu wzbudzenia, aby upewnić się, że regulator wzbudzenia zawiera logikę wykrywania wolnego przepalania się bezpieczników pierwotnych PT (uwzględniając scenariusze awarii jednofazowej, dwufazowej i trójfazowej) oraz przerw w obwodzie wtórnym. Po wykryciu przerwy PT, główny kanał wzbudzenia powinien automatycznie przełączyć się z trybu AVR na tryb FCR, lub przełączyć się na kanał rezerwowy. Dostosuj ustawienia progowe w logice wykrywania przerwy PT, aby zmniejszyć fałszywe wyzwalanie wymuszenia pola ze względu na słaby kontakt w obwodzie PT, co zwiększa czułość i niezawodność systemu.

V. Metody wykrywania wolnego przepalania się bezpieczników PT

Kryterium 1: Wprowadzenie napięcia zerowego i ujemnego ciągu

a) Metoda napięcia zerowego ciągu
Monitoruj napięcie otwartego trójkąta na stronie wtórnej PT. Porównaj napięcie zerowego ciągu na końcówce generatora z napięciem zerowego ciągu punktu neutralnego. Jeśli bezwzględna różnica przekracza ustawiony próg, wskazuje to na wolne przepalanie się bezpiecznika PT. W tym przypadku kryterium prądu ujemnego ciągu statora musi być zablokowane.

b) Metoda napięcia ujemnego ciągu
System wzbudzenia mierzy jedynie napięcie na końcówce generatora, a nie napięcie punktu neutralnego, co sprawia, że metoda zerowego ciągu jest niewykonalna. Zamiast tego, należy rozłożyć napięcie wtórne PT, aby wyodrębnić składową ujemnego ciągu. Jeśli napięcie ujemnego ciągu przekracza ustawiony próg, wskazuje to na wolne przepalanie się bezpiecznika pierwotnego PT. Kryterium prądu ujemnego ciągu statora musi również być zablokowane.

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

Kluczowy punkt: Użyj metod napięcia zerowego ciągu, ujemnego ciągu i porównywania napięć. Nigdy nie używaj napięcia dodatniego ciągu (używanego przez relé ochronne) do wykrywania awarii bezpiecznika pierwotnego PT, ponieważ faza uszkodzona nadal indukuje napięcie (nie zero), co może nie spełniać kryteriów dodatniego ciągu.

Awaria bezpiecznika pierwotnego PT powoduje nierównowagę indukowanej EMF na stronie wtórnej, co prowadzi do napięcia na otwartym trójkącie i wyzwalania alarmu zerowego ciągu. Ten zjawisko nie występuje w przypadku awarii bezpiecznika wtórnego – to jest główne kryterium rozróżnienia pomiędzy awarią bezpiecznika pierwotnego a wtórnego.

Awaria bezpiecznika pierwotnego PT zmniejsza indukowane napięcie wtórne (ponieważ pozostałe dwie fazy nadal tworzą strumień magnetyczny w rdzeniu), więc odpowiednie napięcie fazowe wtórne maleje. W przeciwieństwie do tego, awaria bezpiecznika wtórnego usuwa obwód z obwodu, powodując, że napięcie fazowe spada do zera.