Плавкий предохранитель медленного действия: Причини, виявлення та запобігання

I. Структура запобіжника та аналіз первинних причин

Повільне перегорання запобіжника:
Згідно з принципом дизайну запобіжників, коли через елемент запобіжника проходить великий аварійний струм, через металевий ефект (певні високоплавкі метали стають плавкими при певних умовах сплаву) запобіжник спочатку плавиться в місці луженого олов'яного кульки. Дуга швидко париє весь елемент запобіжника. Утворена дуга швидко гаситься кварцевим піском.

Однак, через складні умови роботи, елемент запобіжника може постаріти внаслідок комбінованого впливу гравітації та термічного накопичення. Це може призвести до поділу запобіжника навіть при нормальному робочому струмі. Оскільки запобіжник перегорає при нормальному струмі, процес плавлення є повільним. З поступовим збільшенням опору запобіжника амплітуда фазового напруги зменшується, що може призвести до невірної роботи пов'язаних релейних захистів.

Вплив повільного перегорання запобіжника PT:
Якщо запобіжник на високій стороні PT не повністю очищається в заданий час, опір трубки запобіжника поступово зростає, що призводить до стабільного зниження вторинного виводного напруги напругових перетворювачів (TV).

II. Небезпеки повільного перегорання запобіжника PT

• Система збудження ініціює обмеження поля, що призводить до активізації захисту від надзбудження та наднапруги.

• Невірна робота захисту від заземлення статора.

• Перенавантаження генератора та турбіни, що може призвести до пошкодження обладнання у складних випадках.

III. Аналіз первинних причин

• Різні матеріали, використані для первинних вставних контактів виводного напругового перетворювача, призводять до утворення оксидних шарів та поганого контакту; вільні кріпильні болти збільшують температурний підйом на запобіжнику.

• Висока оточуюча температура біля запобіжника PT. Елемент запобіжника виготовлений з металу з низькою точкою плавлення і дуже тонкий — механічна вібрація сама по собі може призвести до поділу.

• Низькоякісні запобіжники PT піддаються витратам або ранньому виходу з ладу під час роботи.

• Трансієнтні наднапруги від раптового закриття вимикачів або перервистого дугового заземлення можуть призводити до феррозонансу, що призводить до перегорання запобіжників на первинній та вторинній сторонах напругових перетворювачів.

• Низькочастотний насичений струм може призводити до перегорання запобіжників на первинній та вторинній сторонах напругових перетворювачів.

• Зниження ізоляції або короткозамкнення в первинних/вторинних обмотках напругових перетворювачів, або зниження ізоляції в гармонійному супресорі, можуть призводити до перегорання запобіжників.

• Однофазні заземлення можуть призводити до спалення напругових перетворювачів.

• Генератори зазвичай заземлюються через катушку загасування дуги в нейтральній точці. Однак, ця конфігурація може підвищувати напругу зміщення нейтральної точки, що призводить до того, що одна або дві фази довго тримаються на значно більшій напругі, ніж нормальна, що призводить до перегорання запобіжників PT.

IV. Профілактичні заходи

• Для вирішення проблем з оксидами та поганим контактом на первинних контактних поверхнях через несумісність матеріалів, проводити полірування контактних поверхонь під час обслуговування та застосовувати провідну змазку.

• Для вирішення проблем з нестабільною якістю запобіжників, періодично замінювати високовольтні первинні запобіжники відповідно до графіка технічного обслуговування обладнання. Контактні поверхні мають бути деоксидовані та покриті провідною змазкою.

• Для систем з високою вібрацією: після втягування тележки PT до робочої позиції, перевіряйте всі провідні з'єднання на наявність та відсутність розслабленості. Якщо потрібно, виведіть тележку та затягніть болти. Під час простої одиниці без роботи на первинній стороні генератора або на лініях PT виводу генератора, тримайте вивід генератора PT в режимі очікування (не відключайте його). Відкриваєте лише вторинний вимикач. Це мінімізує частоту введення/виведення, запобігаючи випаданню запобіжника, механічному пошкодженню або поганому контакту з пружинними захопами — зменшується ймовірність виходу з ладу високовольтного запобіжника. (Перед введенням генератора в теплу чергу, операторський персонал має перевірити цілісність первинного запобіжника PT.)

• Під час однофазних заземлень, якщо генератор працює на номінальній частоті, трансієнтні наднапруги на здорових фазах можуть досягати 2,6 рази номінальної фазової напруги. Тому виводні напругові перетворювачі генератора повинні бути вибрані, щоб витримати ці наднапруги:

• Стійкість до стаціонарних наднапруг ≥ лінійної напруги

• Стійкість до трансієнтних наднапруг ≥ 2,6 × номінальної фазової напруги
  При виборі запобіжника PT слід враховувати не тільки внутрішні короткозамкнення перетворювача, але й захист від наднапруг, таких як підвищення напруги та феррозонанс.

Первинне пригнічення гармонік: встановити напруговий перетворювач заземлення між первинною нейтральною точкою VT та землею. Це ефективно пригнічує або усуває наднапруги в первинній обмотці та запобігає феррозонансу та спалення перетворювача.

Вторинне пригнічення гармонік: встановити демпфуючий пристрій (вторинний гармонічний супресор) поперек відкритого трикутника залишкової обмотки VT. Сучасні мікропроцесорні гармонічні супресори виявляють нарождаючийся резонанс і моментально підключають демпфуючий резистор, щоб усунути феррозонанс. Коли нейтральна точка генератора заземлена через катушку загасування дуги (її індуктивність значно менша за індуктивність намагнічування VT), наднапруга феррозонансу ефективно запобігається. Тому феррозонанс не треба враховувати при аналізі перегорання запобіжника PT.

Скоординуйте з виробником системи збудження, щоб забезпечити, що регулятор збудження включає логіку для виявлення повільного перегорання первинних запобіжників PT (з урахуванням сценаріїв виходу з ладу однієї, двох або трьох фаз) та вторинних цепів. При виявленні виходу з ладу PT основний канал збудження повинен автоматично переключатися з режиму AVR на режим FCR, або переключатися на резервний канал. Настройте порогові параметри в логіці виявлення виходу з ладу PT, щоб зменшити хибне запускання обмеження поля через поганий контакт у цепі PT, що покращує чутливість та надійність системи.

V. Методи виявлення повільного перегорання запобіжника PT

Критерій 1: Введення нульової послідовності та негативної послідовності напруги

a) Метод нульової послідовності напруги
Моніторинг відкритого трикутника напруги на вторинній стороні PT. Порівняння нульової послідовності напруги на кінці генератора з нульовою послідовністю напруги на нейтральній точці. Якщо абсолютна різниця перевищує заданий поріг, то це вказує на повільне перегорання запобіжника PT. У цьому випадку критерій негативної послідовності струму статора має бути заблокований.

b) Метод негативної послідовності напруги
Система збудження вимірює лише напругу на кінці генератора, а не напругу на нейтральній точці, що робить метод нульової послідовності непридатним. Замість цього, розкладається вторинна напруга PT, щоб виділити компонент негативної послідовності. Якщо напруга негативної послідовності перевищує заданий поріг, то виявляється повільне перегорання первинного запобіжника PT. Критерій негативної послідовності струму статора також має бути заблокований.

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

Ключовий момент: використовуйте методи нульової, негативної послідовностей та порівняння напруг. Ніколи не використовуйте позитивну послідовність напруги (використовується релейними захистами) для виявлення виходу з ладу первинного запобіжника PT, оскільки зламана фаза все ще викликає напругу (не нуль), що може не задовольняти критерії позитивної послідовності.

Повільне перегорання первинного запобіжника PT призводить до нерівноважного впливу на вторинну ЕДС, що призводить до появи напруги на відкритому трикутнику та запуску сигналу нульової послідовності. Цей феномен не відбувається при виході з ладу вторинного запобіжника — це основний критерій розрізнення між виходом з ладу первинного та вторинного запобіжників.

Повільне перегорання первинного запобіжника PT зменшує вторинну викликану напругу (оскільки інші дві фази все ще викликають потік в сердечнику), тому відповідна вторинна фазова напруга зменшується. Натомість, виходу з ладу вторинного запобіжника призводить до вилучення обмотки з цепи, що призводить до зниження фазової напруги до нуля.