Poluskač za sporo prekidanje: uzroci detekcija i prevencija

I. Struktura prekidača i analiza uzroka

Sporo ispaljivanje prekidača:
Prema principu dizajna prekidača, kada veliki strujni greška prođe kroz element prekidača, zbog metalnog efekta (određene vatrene metale postaju topljivi pod određenim legurnim uslovima), prekidač se prvo otopi na lutanom loptici. Zatim brzo ispari ceo element prekidača. Rezultirajući luk je brzo ugaseven kvarcnim peskom.

Međutim, zbog teških radnih uslova, element prekidača može stari pod kombinovanim uticajem gravitacije i toplinskog akumuliranja. To može dovesti do pucanja prekidača čak i pod normalnom radnom strujom. Budući da prekidač puca pod normalnom strujom, proces tapanja je spor. Kako se otpor prekidača postepeno povećava, amplituda faze napona opada, što može dovesti do neispravnog rada povezanih relaja zaštite.

Uticaj sporo ispaljivanja visokonaponskog PT prekidača:
Ako visokonaponski PT prekidač ne ispalji u potpunosti unutar određenog vremena, otpor cevprekidača se neprekidno povećava, što dovodi do stalnog smanjenja sekundarnog izlaznog napona naponskog transformatora (TV).

II. Opasnosti sporo ispaljivanja PT prekidača

• Sistem pobude pokreće prisilnu pobudu, što dovodi do aktivacije zaštite od prepobude i prenapona.

• Neispravno funkcionisanje zaštite od zemljane greške statora.

• Preopterećenje generatora i turbine, što može dovesti do oštećenja opreme u težim slučajevima.

III. Analiza uzroka

• Različiti materijali koristi u primarnim kontaktima ulaznog naponskog transformatora dovode do oksidacionih slojeva i lošeg kontakta; luze vezne boltovi povećavaju temperaturu na prekidaču.

• Visoka okružujuća temperatura oko PT prekidača. Element prekidača je napravljen od metala niske tačke taloženja i vrlo tank—samo mehanička vibracija može dovesti do pucanja.

• Loše kvalitetne PT prekidače su skloni degradaciji ili prethodnom otkazu tokom rada.

• Privremeni prenaponi iznenadnog zatvaranja prekidača ili intermitentnog luka zemljenja mogu dovesti do ferorezonancije, što dovodi do ispaljivanja primarnog i sekundarnog prekidača naponskog transformatora.

• Niskofrekventna nasycena struja može dovesti do ispaljivanja primarnog i sekundarnog prekidača naponskog transformatora.

• Smanjena izolacija ili kratki spoj u primarnim/sekundarnim obmotima naponskog transformatora, ili degradirana izolacija u harmoničkom supresoru, može dovesti do ispaljivanja prekidača.

• Jednofazne greške prema zemlji mogu dovesti do ogorčavanja naponskog transformatora.

• Generatori su tipično zemljeni putem koila za gasenje luka na neutralnoj tački. Međutim, ova konfiguracija može amplifikovati napon pomaknute neutralne tačke, što dovodi do toga da jedna ili dve faze nose znatno veće napone od normalnih duže vreme, što dovodi do ispaljivanja PT prekidača.

IV. Preventivne mere

• Zbog oksidacije i lošeg kontakta na primarnim kontaktima zbog neusaglašenosti materijala, izvršiti poliranje površine kontakta tokom održavanja i naneti provodni mast.

• Da bi se rešila nestabilnost kvaliteta prekidača, redovno menjati visokonaponske primarne prekidače prema planu održavanja opreme. Površine kontakta moraju biti deoksidadne i prekrita provodnim mastom.

• Za sisteme sa visokom vibracijom: nakon pomicanja PT voza u poziciju servisa, proveriti da su svi provodni spojevi sigurni i bez lužnina. Ako je potrebno, povući voz i utvrditi boltove. Toku isključivanja agregata bez rada na primarnim krugovima generatora ili izlaznim PT krugovima generatora, držati izlazni PT generatora u rezervi (bez odspajanja). Samo otvoriti sekundarni prekidač. Ovo minimizira često ubacivanje/izbacivanje, sprečavajući pad prekidača, mehaničko oštećenje ili loš kontakat sa klipama soketa—smanjuje verovatnoću otkaza visokonaponskog prekidača. (Pre nego što se generator postavi u toplu rezervu, operativni osoblje mora proveriti integritet primarnog PT prekidača.)

• Toku jednofaznih grešaka prema zemlji, ako generator radi na nominaciji frekvencije, privremeni prenapon na zdravim fazama može doseći do 2,6 puta nominaciju faznog napona. Stoga, izlazni naponski transformatori generatora moraju biti izabrani da izdrže ovaj prenapon:

• Izdržljivost stabilnog prenapona ≥ linijaski napon

• Izdržljivost privremenog prenapona ≥ 2,6 × nominaciju faznog napona
  Izbor PT prekidača ne samo da izoluje unutrašnje krace transformatora, već i štiti od prenaponskih stanja kao što su povišeni napon i ferorezonanca.

Primarna supresija harmonika: Instalirati naponski transformator zemljenja između primarne neutralne tačke VT i zemlje. Ovo efektivno smanjuje ili eliminira prenapon u primarnom obmotu i sprečava ferorezonanciju i ogorčavanje transformatora.

Sekundarna supresija harmonika: Instalirati demping uređaj (sekundarni harmonički supresor) preko otvorene delta ostatak obmot VT. Moderni mikroprocesorski harmonički supresori detektuju početnu resonanciju i trenutno povezuju demping otpornik da eliminišu ferorezonanciju. Kada je neutralna tačka generatora zemljena putem koila za gasenje luka (čija induktivnost je mnogo manja od magnetizacijske induktivnosti VT), ferorezonantni prenapon je efektivno sprečen. Stoga, ferorezonancija ne treba da se razmatra u analizi ispaljivanja PT prekidača.

Koordinirati sa proizvođačem sistema pobude kako bi se osiguralo da regulator pobude uključuje logiku za detekciju sporo ispaljivanja primarnog PT prekidača (uzimajući u obzir scenarije sa jednofaznim, dvofaznim i trofaznim otkazima prekidača) i prekid sekundarnog kruga. Nakon detekcije prekida PT, glavni kanal pobude treba automatski prebaciti sa AVR na FCR mod, ili prebaciti na rezervni kanal. Prilagoditi pragove u logici detekcije prekida PT kako bi se smanjila lažna aktivacija prisilne pobude zbog lošeg kontakta u PT krugu, time poboljšavajući osjetljivost i pouzdanost sistema.

V. Metode za detekciju sporo ispaljivanja PT prekidača

Kriterijum 1: Uvođenje nulte sekvence i negativne sekvence napona

a) Metoda nulte sekvence napona
Nadgledati otvorenu delta napona na sekundarnoj strani PT. Uporediti nultu sekvencu napona na terminalu generatora sa nultom sekvencom napona na neutralnoj tački. Ako apsolutna razlika premaši predpostavljeni prag, indicira se sporo ispaljivanje PT prekidača. U ovom slučaju, kriterijum negativne sekvence struje statora mora biti blokiran.

b) Metoda negativne sekvence napona
Sistem pobude meri samo napon na terminalu generatora, a ne napon na neutralnoj tački, što čini metod nulte sekvence neprimenljivim. Umesto toga, dekomponovati sekundarni napon PT da bi se izdvojio negativni sekvencijski komponent. Ako negativna sekvencia premaši postavljeni prag, detektovan je spor ispaljivanje primarnog PT prekidača. Kriterijum negativne sekvence struje statora mora takođe biti blokiran.

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

Ključna tačka: Koristiti metode nulte sekvence, negativne sekvence i uporedbe napona. Nikada ne koristiti pozitivnu sekvencu napona (koristi se za relaje zaštite) za detekciju otkaza primarnog PT prekidača, jer faza koja je prekinuta još uvijek indukuje napon (koji nije nula), što može ne zadovoljavati kriterijume pozitivne sekvence.

Otkaz primarnog PT prekidača dovodi do neravnoteže indukovane sekundarne EMF, što dovodi do napona na otvorenoj delti i aktivaciji alarme nulte sekvence. Ovaj fenomen ne nastupa kod otkaza sekundarnog prekidača—ovo je glavni kriterijum razlikovanja između otkaza primarnog i sekundarnog prekidača.

Otkaz primarnog PT prekidača smanjuje indukovani sekundarni napon (jer druge dvije faze još uvek generišu fluks u jezgru), tako da odgovarajući sekundarni fazni napon opada. U suprotnom, otkaz sekundarnog prekidača uklanja obmot iz kruga, što dovodi do pada faznog napona na nulu.