Ανάλυση και Διάγνωση Σφαλμάτων σε Μετατροπείς Ρεύματος
Οι μετατροπείς ρεύματος είναι πολυάριθμοι στις υποσταθμούς και είναι βασικό εξοπλισμός για την εγγύηση της φυσιολογικής λειτουργίας του συστήματος. Εάν αποτυχεί ένας μετατροπέας ρεύματος, θα προκαλέσει την ενεργοποίηση του σταδιακού διαχωριστή και μπορεί ακόμη και να εξελιχθεί σε γεγονός απορροφής ρεύματος, το οποίο θα έχει αρνητικό αντίκτυπο στην ασφαλή και σταθερή λειτουργία του ηλεκτρικού δικτύου. Παραθέτοντας ως παράδειγμα ένα γεγονός λειτουργίας της διαφορικής προστασίας του κύριου μετατροπέα λόγω αποτυχίας του μετατροπέα ρεύματος στην χαμηλή πλευρά του κύριου μετατροπέα σε μια 66 kV υποσταθμό, μέσω επιθεώρησης στο χώρο, αναθεώρησης δοκιμών και έρευνας αποσυναρμολογήσεως, αναλύονται και διαγνώσεις των αιτιών της αποτυχίας και προτείνονται προτάσεις για την πρόληψη της ίδιας τύπου αποτυχίας.
1 Διάγνωση και ανάλυση της αποτυχίας
1.1 Βασική κατάσταση στο χώρο
Τον Σεπτέμβριο 2020, ο υπολογιστής του υπόβαθρου μιας 66 kV υποσταθμού σε λειτουργία εκδήλωσε συνάλαμμα, δείχνοντας ότι η δεύτερη σειρά της διαφορικής προστασίας του κύριου μετατροπέα αριθ. 2 λειτουργούσε. Οι σταδιακοί διαχωριστές στην υψηλή και χαμηλή πλευρά του κύριου μετατροπέα αριθ. 2 ενεργοποιήθηκαν, η αυτόματη ανασύνδεση του τμήματος λειτουργούσε, και ο σταδιακός διαχωριστής του τμήματος κλείστηκε χωρίς απώλεια φορτίου. Μετά την άφιξη στο χώρο, το προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης της υποσταθμού εξέτασε όλο το σχετικό εξοπλισμό και δεν βρήκε καμία ανώμαλη εμφάνιση, ξένο αντικείμενο, οσμή καύσης ή σημάδια αποδόσεως. Μετά την άφιξη στο χώρο, το προσωπικό συντήρησης της υποσταθμού εντόπισε μέσω εξέτασης ότι η πρώτη σειρά προστασίας του κύριου μετατροπέα αριθ. 2 δεν ανίχνευσε διαφορικό ρεύμα, μόνο η εφεδρική προστασία ξεκίνησε, αλλά δεν έφτασε στην τιμή του χρονικού καθυστερήματος μετά την έναρξη, ενώ η δεύτερη σειρά προστασίας ανίχνευσε διαφορικό ρεύμα και ενεργοποίησε τους σταδιακούς διαχωριστές σε και τα δύο πλευρά του κύριου μετατροπέα.
1.2 Ανάλυση των αιτιών της αποτυχίας
Οι ρυθμίσεις του συστήματος προστασίας εμφανίζονται στον Πίνακα 1, και τα παράμετρα του μετατροπέα ρεύματος στην χαμηλή πλευρά εμφανίζονται στον Πίνακα 2. Μετά από εξέταση, οι ρυθμίσεις είναι σωστές, και τα αποτελέσματα της δοκιμής ακρίβειας δείγματος, της δοκιμής λόγου φρένας, της διαφορικής δοκιμής και της δοκιμής φρένας δευτέρου αρμονικού είναι καλά. Επανεξέταση της σύνδεσης της δευτερεύουσας πλευράς του μετατροπέα ρεύματος στην χαμηλή πλευρά του κύριου μετατροπέα, και η εξωτερική σύνδεση των τερματικών είναι σωστή.
Η ανάλυση των δεδομένων και των μορφών της διαφορικής προστασίας αποκάλυψε μια παράλληλη σύνδεση στη φάση A του δευτερεύοντος μετατροπέα ρεύματος χαμηλής τάσης. Για επαλήθευση, εφαρμόστηκαν 30 A στις φάσεις A/B της πρωτεύουσας πλευράς. Η πρώτη σειρά έδειξε σωστές τιμές (A: 0.100 A, B: 0.099 A); η δεύτερη σειρά είχε B 0.098 A, αλλά A 0.049 A, δείχνοντας μια αποτυχία στη φάση A.
Η εφαρμογή ~5 A στη δευτερεύουσα 1S1-1S2 προκάλεσε μικρό ρεύμα στη δεύτερη σειρά; η άμεση εφαρμογή στην πρώτη σειρά δεν έδειξε ρεύμα στη δεύτερη, επιβεβαιώνοντας τη σωστή σύνδεση της δευτερεύουσας. Οι δοκιμές αντοχής και τομεακής αποδόσεως στον μετατροπέα πληρούσαν τα πρότυπα. Μετά την αφαίρεση της εξωτερικής σύνδεσης της φάσης A, μια δοκιμή διαϊσχνίσεως φάσης έδειξε 0 Ω αντίσταση μεταξύ 1S2 και 2S1, αποδεικνύοντας πλήρη κατάρρευση.
Αυτή η κατάρρευση προκάλεσε παράλληλη σύνδεση στη φάση A της δεύτερης σειράς, προκαλώντας λάθη μέτρησης. Πριν τη λειτουργία της προστασίας, η πρώτη σειρά μέτρησε 8.021 A, η δεύτερη 4.171 A—ένα πραγματικό λάθος 3.850 A. Μετατραπέντος, δημιουργήθηκε ένα διαφορικό ρεύμα 3.217 A (υπερβαίνοντας τη ρύθμιση), προκαλώντας την λειτουργία της προστασίας.
1.3 Διάγνωση της αποτυχίας
Η αποσυναρμολόγηση του αποτυχημένου μετατροπέα ρεύματος και η παρατήρηση της εσωτερικής δομής και της διαδικασίας κατασκευής αποκάλυψαν την βασική αιτία: Κατά την παραγωγή, οι κατάδεσμοι πήραντες επιβλέπονται στα δευτερεύοντα τερματικά (με υπερβολική αφαίρεση επικάλυψης). Παρ' όλη τη χρήση επιμαγνητικών αγωγών, οι χειροκίνητες λειτουργίες και οι περιορισμοί χώρου είχαν ως αποτέλεσμα ανεπαρκή απόσταση επιμάγνησης μεταξύ των δευτερευόντων κατάδεσμων. Με την πάροδο του χρόνου, η μακρά εκθεώρηση σε ρεύμα προκάλεσε την επιβάρυνση της επιμάγνησης των δευτερευόντων στροφών, προκαλώντας κατάρρευση μεταξύ στροφών και ενεργοποιώντας την αποτυχία.
2 Επεξεργασία της αποτυχίας
Εξετάστηκαν οι μετατροπείς ρεύματος των φάσεων B και C στο ίδιο διάστημα. Μετά την επιβεβαίωση της σωστής εγκατάστασης/σύνδεσης και την επιτυχή διεξαγωγή νέων δοκιμών παράδοσης, παραμένουν. Επείγοντα εισήχθησαν μετατροπείς ρεύματος (ίδια χαρακτηριστικά, διαφορετική παρτίδα) και εγκαταστάθηκαν μετά την επιτυχή διεξαγωγή δοκιμών, επαναφέροντας την φυσιολογική λειτουργία της υποσταθμού (σταθερή έως τώρα).
3 Προτάσεις και προληπτικά μέτρα
Βάσει αυτής της αποτυχίας:
Οι κατασκευαστές πρέπει να ενισχύσουν τον έλεγχο της διαδικασίας παραγωγής (π.χ., επανεξέταση των βημάτων κατάδεσης/ενσωμάτωσης) και να επιβάλουν αυστηρούς ελέγχους ποιότητας.
Αύξηση των επιπέδων τάσης για τις δοκιμές αντοχής μεταξύ στροφών κατά τις ελέγχους εργοστασίου.
Τα μονάδες λειτουργίας/συντήρησης πρέπει να προγραμματίζουν προληπτική συντήρηση, να αποθηκεύουν επιπλέον ανταλλακτικά και να εξετάζουν εξοδικά τους μετατροπείς ρεύματος της ίδιας παρτίδας—αντικαθιστώντας τους αποτυχημένους εντός του χρόνου.
