Phụ tải cầu chì chậm nổ: Nguyên nhân Điều tra và Phòng ngừa

I. Cấu trúc và Phân tích Nguyên nhân Gốc rễ của cầu chì

Cầu chì nổ chậm:
Từ nguyên tắc thiết kế của cầu chì, khi dòng điện lỗi lớn đi qua phần tử cầu chì, do hiệu ứng kim loại (một số kim loại chịu nhiệt trở nên có thể chảy dưới điều kiện hợp kim cụ thể), cầu chì sẽ bắt đầu chảy ở điểm hàn bi thiếc. Sau đó, hồ quang điện nhanh chóng bốc hơi toàn bộ phần tử cầu chì. Hồ quang điện được dập tắt nhanh chóng bởi cát thạch anh.

Tuy nhiên, do môi trường vận hành khắc nghiệt, phần tử cầu chì có thể lão hóa dưới tác động kết hợp của trọng lực và tích tụ nhiệt. Điều này có thể dẫn đến gãy cầu chì ngay cả khi dòng điện tải bình thường. Khi cầu chì nổ dưới dòng điện bình thường, quá trình chảy diễn ra chậm. Do đó, điện trở của cầu chì tăng dần, làm giảm biên độ điện áp pha, có thể gây ra hoạt động sai lệch của các rơ-le bảo vệ liên quan.

Ảnh hưởng của cầu chì PT nổ chậm:
Nếu cầu chì phía cao áp của PT không hoàn toàn tách khỏi hệ thống trong thời gian quy định, điện trở của ống cầu chì tăng liên tục, gây giảm ổn định điện áp thứ cấp của biến áp điện áp (TV).

II. Nguy cơ từ Cầu chì PT Nổ Chậm

• Hệ thống kích từ khởi động ép từ, dẫn đến kích hoạt bảo vệ quá từ và quá điện áp.

• Hoạt động sai lệch của bảo vệ ngắn mạch stator.

• Quá tải máy phát điện và tua bin, có thể gây hỏng thiết bị trong trường hợp nghiêm trọng.

III. Phân tích Nguyên Nhân Gốc Rễ

• Sử dụng vật liệu khác nhau cho các tiếp xúc cắm chính của biến áp điện áp đầu ra gây ra lớp oxit và tiếp xúc kém; bulông nối lỏng lẻo làm tăng nhiệt độ trên cầu chì.

• Nhiệt độ môi trường xung quanh cầu chì PT cao. Phần tử cầu chì được làm bằng kim loại có điểm nóng chảy thấp và rất mỏng—chỉ rung động cơ học cũng có thể gây gãy.

• Cầu chì PT chất lượng kém dễ bị suy giảm hoặc hỏng sớm trong quá trình vận hành.

• Điện áp quá tải thoáng qua do đóng đột ngột hoặc nối đất hồ quang gián đoạn có thể gây cộng hưởng từ, dẫn đến cầu chì nổ ở cả hai bên sơ cấp và thứ cấp của biến áp điện áp.

• Dòng điện bão hòa tần số thấp có thể gây nổ cầu chì ở cả hai bên sơ cấp và thứ cấp của biến áp điện áp.

• Giảm cách điện hoặc ngắn mạch trong cuộn dây sơ cấp/thứ cấp của biến áp điện áp, hoặc cách điện bị suy giảm trong bộ kìm chế谐波抑制器，可能导致熔断器烧断。 - 单相接地故障可能导致电压互感器烧毁。 - 发电机通常通过消弧线圈在中性点接地。然而，这种配置可能会放大中性点位移电压，导致一相或两相长时间承受远高于正常值的电压，从而导致PT熔断器烧断。 **IV. 预防措施** - 对于由于材料不匹配导致的一次插头接触氧化和接触不良，在维护过程中对接触面进行抛光并涂抹导电脂。 - 为解决熔断器质量不稳定的问题，根据设备维护计划定期更换高压一次熔断器。接触面必须去氧化并涂上导电脂。 - 对于高振动系统：将PT手车推至工作位置后，检查所有导电连接是否牢固且无松动。如有必要，拉出手车并拧紧螺栓。在发电机一次侧或发电机出口PT电路无工作时，保持发电机出口PT处于备用状态（不要断开）。仅打开二次回路断路器。这样可以减少频繁插入/拔出，防止熔断器脱落、机械损坏或与插座弹簧夹接触不良，降低高压熔断器故障的可能性。（在将发电机置于热备用状态之前，运行人员必须确认一次PT熔断器的完整性。） - 在单相接地故障期间，如果发电机以额定频率运行，健康相上的瞬态过电压可能达到额定相电压的2.6倍。因此，发电机出口电压互感器必须选择能够承受这些过电压： - 稳态过电压耐受 ≥ 线电压 - 瞬态过电压耐受 ≥ 2.6 × 额定相电压 PT熔断器的选择不仅要隔离内部变压器短路，还要保护过电压条件，如电压升高和铁磁谐振。 一次谐波抑制：在VT一次中性点与地之间安装接地电压互感器。这可以有效抑制或消除一次绕组中的过电压，防止铁磁谐振和变压器烧毁。 二次谐波抑制：在VT剩余绕组的开口三角形两端安装阻尼装置（二次谐波抑制器）。现代微处理器控制的谐波抑制器检测到初始谐振时会立即连接阻尼电阻以消除铁磁谐振。当发电机中性点通过消弧线圈接地（其电感远小于VT的励磁电感）时，铁磁谐振过电压得到有效防止。因此，在分析PT熔断器烧断时不必考虑铁磁谐振。 与励磁系统制造商协调，确保励磁调节器包括检测PT一次熔断器缓慢烧断（考虑单相、两相和三相熔断器故障情况）和二次回路断开的逻辑。检测到PT断线时，主励磁通道应自动从AVR模式切换到FCR模式，或切换到备用通道。调整PT断线检测逻辑中的阈值设置，以减少由于PT电路接触不良引起的误触发强励，从而提高系统的灵敏度和可靠性。 **V. 检测PT熔断器缓慢烧断的方法** 标准1：引入零序和负序电压 a) 零序电压法 监测PT二次侧的开口三角电压。比较发电机端零序电压与中性点零序电压。如果绝对差值超过预设阈值，则表明PT熔断器缓慢烧断。在这种情况下，必须封锁定子负序电流判据。 b) 负序电压法 励磁系统只测量发电机端电压，不测量中性点电压，因此零序方法不可用。相反，分解PT二次电压以提取负序分量。如果负序电压超过设定阈值，则检测到PT一次熔断器缓慢烧断。同样，必须封锁定子负序电流判据。 标准2： UAB – Uab > 5V UBC – Ubc > 5V UCA – Uca > 5V 要点：使用零序、负序和电压比较方法。永远不要使用正序电压（由保护继电器使用）来检测一次PT熔断器故障，因为断相仍然感应电压（不为零），可能不满足正序标准。 一次PT熔断器断开会导致二次EMF不平衡，产生开口三角电压并触发零序报警。这种现象不会发生在二次熔断器烧断的情况下——这是区分一次和二次熔断器故障的主要标准。 一次PT熔断器断开会降低二次感应电压（因为其他两相仍在铁芯中产生磁通），因此相应的二次相电压下降。相比之下，二次熔断器烧断会将绕组从电路中移除，导致相电压降至零。