Foutanalise van die neutrale busbalkringonderbreker tydens blokkering van ultra-hoogspanningsomskakelaarventile

1.Blokkering Prinsipe van Ultra-Hoogspannings Omskakelaarventile
1.1 Werkprinsipe van Omskakelaarventile
Ultra-hoogspannings (UHV) omskakelaarventile maak tipies gebruik van tiristors of geïsoleerde-gate bipolaire transistor (IGBT) ventile om wisselstroom (AC) na gelykstroom (DC) en omgekeerd te omskakel. As voorbeeld neem die tiristorventiel, wat bestaan uit verskeie tiristors wat in reeks en parallel verbonden is. Deur die beheer van die triggering (aanmaak) en afsluiting van tiristors, reguleer en omskakel die ventiel elektriese stroom. Tijdens normale operasie omskakel die omskakelaarventiel AC na DC of DC na AC volgens 'n voorafgedefinieerde vuurvolgorde en tyd [1].

1.2 Oorsake en Proses van Omskakelaarventielblokkering
Omskakelaarventielblokkering kan deur verskeie faktore veroorsaak word, insluitend oorskynspanning, oorstroming, interne komponentefalings, en anomalië in die beheer- en beskermingstelsel. Wanneer sulke anomalieë opgemerk word, gee die beheer- en beskermingstelsel vinnig 'n blokkeringbevel, wat die triggering van alle tiristors of IGBT-ventile stop, en daardeur die omskakelaarventiel blokkeer.

Tydens die blokkeringsproses vind beduidende veranderinge in die stelsel se elektriese parameters plaas. Byvoorbeeld, aan die rektifierkant, nadat die omskakelaarventiel geblokkeer is, val die AC-kant stroom vinnig. Maar as gevolg van lyninduktansie, val die DC-kant stroom nie onmiddellik na nul nie, maar vloei eerder voort deur padte soos die neutrale busbal, wat 'n freewheel-stroom vorm. Op hierdie oomblik moet die neutrale busbal-sirkuitskruiwer vinnig optree om die DC-stroom te onderbreek en die stelselapparatuur teen skade as gevolg van oorstroming te beskerm [2].

2.Bedryfsomstandighede van die Neutrale Busbal Sirkuitskruiwer Tydens Omskakelaarventielblokkering
2.1 Veranderinge in Elektriese Parameters
Wanneer die omskakelaarventiel geblokkeer word, ondergaan die spanning en stroom oor die neutrale busbal sirkuitskruiwer drastiese veranderinge. Aan die DC-kant, aangesien die geblokkeerde omskakelaarventiel normale stroomvloei verhinder, treed oorstroming op in die neutrale busbal en geassosieerde toerusting. Tegelykertyd, as gevolg van elektromagnetiese transiënte prosesse in die stelsel, kan oorskynspanning oor die neutrale busbal sirkuitskruiwer voorkom.

Byvoorbeeld, in 'n sekere UHV DC-oordraagprojek, het die neutrale busbalstroom onmiddellik tot 2–3 keer die spesifieke stroom gestyg, en die spanning oor die neutrale busbal sirkuitskruiwer het beduidende fluktuasies vertoon, met 'n piek van 1,5 keer die normale bedryfsspanning. Tabel 1 illustreer visueel die veranderinge in elektriese parameters tydens omskakelaarventielblokkering.

Tabel 1: Veranderinge in Elektriese Parameters Tydens Omskakelaarventielblokkering in 'n Sekere UHV DC-Oordraagprojek

2.2 Spannings- en kragverskynsels
Wanneer die omskakelaarventiel geblokkeer word, moet die neutrale busbalansbreekker nie net elektriese spanning tros, maar ook meganiese spanning. Elektriese spanning ontstaan hoofsaaklik as gevolg van oorspanning en oorgeldra, wat die elektriese erosie van die breekkerkontakte vererger en hul diensleeftyd verkort. Meganiese spanning kom voornamelijk voor as gevolg van impakkrage wat deur die bedryfsmechanisme tydens vinnige oop- en toemaakoperasies gegenereer word, sowel as elektromeganiese kragte veroorsaak deur vinnige goudra-veranderinge. Byvoorbeeld, in gevalle van gereelde omskakelaarventiel-blokkering kan komponente van die bedryfsmechanisme van die neutrale busbalansbreekker los of versleet raak, wat negatief op sy normale oop- en toemaakvermoë inwerk [3].

3.Gewone Fouttipes en Oorsaakanalise van Neutrale Busbalansbreekkers Tydens UHV Omskakelaarventielblokkering
3.1 Isolasiestoring
3.1.1 Foutmanifestasies
Isolasiestoring is een van die meer algemene fouttipes vir neutrale busbalansbreekkers tydens omskakelaarventielblokkering. Dit manifesteer hoofsaaklik as ouderdom of skade aan interne isolasie-materiaal, wat lei tot 'n vermindering in isolasievermoë en daartoe lei dat flitsoorgang of -inslag plaasvind. Byvoorbeeld, in sommige lankloopende UHV DC-oordra-projekte het oppervlakbesoedeling en barste op die isolateerde porseleinbuistes binne die neutrale busbalansbreekker verskyn, wat ernstig die isolasievermoë vermindert het.

3.1.2 Oorsaakanalise
Die oorsake van isolasiestoring sluit verskeie aspekte in. Eerstens, langdurige operasie onder hoëspanning en groot goudra verouder geleidelik isolasie-materiaal, wat hul isolasievermoë oor tyd verlaag. Tweedens, die oorspanning en oorgeldra wat tydens omskakelaarventielblokkering gegenereer word, stel isolasie-materiaal bloot aan swaar spanning, wat die verouderingsproses bespoedig. Verder veroorsaak streng operasie-omgewings—soos hoë vochtinghouding en hoë besoedeling—dat isolasieoppervlaktes besoedelings akkumuleer, wat die isolasievermoë verder vermindert. Byvoorbeeld, in 'n kuslandige UHV DC-oordra-projek met hoë vochtinghouding en soutbehoorde lug, vorm 'n geleidende film maklik op die oppervlak van die neutrale busbalansbreekker se isolateerde porselein, wat die isolasiekrag aansienlik verlaag en veroorsaak dat flitsoorgange gereeld voorkom.

3.2 Bedryfsmechanisme Storing
3.2.1 Foutmanifestasies
Bedryfsmechanisme-storings manifesteer hoofsaaklik as ongebruikelike oop-/toemaaktye of foute om te oop/toemaak (weier om te werk). Byvoorbeeld, tydens omskakelaarventielblokkering kan die neutrale busbalansbreekker onnatuurlik lank oopmaaktye vertoon, waardoor dit nie in staat is om DC-goudra spoedig te onderbreek nie, of kan dit nie regtig toemaak nie, wat lei tot swak kontak.

3.2.2 Oorsaakanalise
Die oorsake van bedryfsmechanisme-storings is kompleks. Enerzijds, verouder meganiese komponente oor tyd as gevolg van gereelde operasies, wat slyt of vervorming veroorsaak wat die prestasie beïnvloed. Byvoorbeeld, veers in die mekanisme kan elastisiteit verloor as gevolg van vermoeidheid, wat lei tot onvoldoende oop-/toemaakkrag. Anderkant, foute in die beheerkring—soos relaasfoute of gebroke beheer-kabels—kan die mekanisme verhinder om bevels korrek te ontvang of uit te voer. Bovendien kan elektromeganiese interferensie tydens omskakelaarventielblokkering beheersignale versteur, wat lei tot foute of weier om te werk. Byvoorbeeld, in 'n sekere UHV DC-oordra-projek, het beheer-kabels naby hoëgeldra-busbalks sterke magneetlike interferensie ondervind tydens ventielblokkering, wat die breekker laat weier om oop te maak.

3.3 Kontakstoring
3.3.1 Foutmanifestasies
Kontakstorings sluit hoofsaaklik kontakerosie, verhoogde kontakweerstand, en kontaklasering in. Tydens omskakelaarventielblokkering, wanneer die neutrale busbalansbreekker groot goudra's onderbreek, vorm hoëtemperatuur-bogen, wat kontakoppervlak-erosie veroorsaak. Langdurige erosie lei tot oneffen kontakoppervlakke en hoër weerstand, wat normale operasie verhinder. In ernstige gevalle kan kontakke las word, wat die breekker verhinder om oop te maak.

3.3.2 Oorsaakanalise
Die hoofoorsaak van kontakstoring is die groot goudra en hoëtemperatuur-boog wat tydens omskakelaarventielblokkering gegenereer word. Groot goudra-vloei produseer Joule-verwarming, wat die kontaktemperatuur verhoog, terwyl die boog se intense hitte erosie bespoedig. Daarbenewens, kontakmateriaaleienskappe en vervaardigingskwaliteit beïnvloed boogbestandheid. Kontakke gemaak van materiaal met swak hoëtemperatuur- of boogbestandheid, of dié wat met substandaard prosesse vervaardig is, is meer geneig tot erosie. Byvoorbeeld, in 'n UHV DC-projek, het die neutrale busbalansbreekker kontakke gebruik met onvoldoende boogbestandheid; na verskeie blokkering-insidente het ernstige erosie plaasgevind, wat die kontakweerstand aansienlik verhoog en normale operasie versteur.

3.4 Stromingstransformator Storing
3.4.1 Foutmanifestasies
Stroomtransformator-storings sluit hoofsaaklik sekondêre-kant oop-sirkels, windingisolasie-skade, en kernverzadiging in. Tydens omskakelaarventielblokkering, onderwerp die abrupte verandering in DC-goudra die stroomtransformator aan aansienlike spanning, wat dit vatbaar maak vir foute. Byvoorbeeld, 'n oop sekondêre-sirkel kan gevaarlik hoë spannings genereer, wat toerusting en personeel in gevaar stel; windingisolasie-skade kan interne kortsluitings veroorsaak, wat meetakkuraatheid verlaag; en kernverzadiging verhoog meetfoute, wat potensieel onjuiste beskermingsaksies kan aktiveer.

3.4.2 Oorsaakanalise
Oorsake van stroomtransformator-storings sluit die volgende in: Eerstens, oorgeldra tydens omskakelaarventielblokkering stel windinge bloot aan hoë termiese en elektromeganiese spanning, wat moontlik isolasie kan skade. Tweedens, isolasievermoë verouder natuurlik oor tyd, wat transformatore meer vatbaar maak vir foute onder abnormaliteits-toestande soos ventielblokkering. Verder, onjuiste ontwerp of seleksie—soos onkorrekte bepaalde goudra of akkuraatheidsklasse—kan lei tot kernverzadiging tydens blokkering-insidente. Byvoorbeeld, in een UHV DC-projek, was die stroomtransformator se bepaalde goudra te laag; tydens ventielblokkering het die kern vinnig verzadig, kon die goudra nie akkuraat meet nie en het beskermingsrelae foute aktiveer.

Om 'n beter begrip te kry van die verhouding van elke fouttipe onder neutrale busleier skakelaarfeilures tydens omskakelaarval blokkering, het hierdie dokument 'n statistiese analise van foutdata uit verskeie UHV DC oordraagprojekte gedoen, met resultate soos in Tabel 2 getoon.

Tabel 2: Verhouding van Neutrale Busleier Skakelaar Fouttipes Tydens UHV Omskakelaarval Blokkering

4.Foutvoorkoming en -handhawing vir neutrale busbalkontakbrekers tydens UHV-omskakelaarvalve-blokkering
4.1 Foutvoorkomende maatreëls
4.1.1 Optimering van toerustingkeuse en -ontwerp
Tydens die konstruksiefase van UHV-DC-oordragprojekte, moet die impak van abnormaliteite soos omskakelaarvalve-blokkering op neutrale busbalkontakbrekers volledig in ag geneem word, en toerustingkeuse en -ontwerp moet daarvolgens geoptimeer word. Kruiskomponente—soos kontakbrekers met hoë isolasievermoë, uitsonderlike boogbestendige kontakte, betroubare bedryfsmechanismes, en gepaste beoordelde stroomvervormers—moet gekies word. Byvoorbeeld, isolerende porseleinbuisies gemaak van gevorderde isolasie-materiaal en vervaardigingsprosesse kan isolasiebetroubaarheid verhoog; kontaktmateriaal met sterk boogbestendigheid verleng kontaktleeftyd; en 'n goed ontwerp bedryfsmechanisme verseker akkurate en betroubare oop-/toebedryf onder verskillende bedryfsomstandighede.

4.1.2 Versterking van toerustingmonitering en -onderhoud
'n Omvattende toerustingmoniteringstelsel moet gestig word om operasionele parameters van die neutrale busbalkontakbreker te moniter, insluitend elektriese parameters, temperatuur, druk, trilling, en ander statusaanwyser. Deur data-analise kan potensiële foutrisiko's vroegtydig geïdentifiseer word. Byvoorbeeld, infrarood termografie kan gebruik word om temperature by kontakte en verbindingpunte te moniter; ongewone temperatuurstygging activeer tydige inspeksies en korrigerende trefballes. Onlyn monitering van isolasieweerstand en deelvlug help om isolasietoestand te evalueer. Daarbenewens, gereeld onderhoud—insluitend skoonmaak, smering, en aanspanning—moet versterk word om verseker dat die toerusting in optimale bedryfskondisie bly.

4.1.3 Verbetering van bedryfsomgewingkwaliteit
Die bedryfsomgewing van die neutrale busbalkontakbreker moet verbeter word om negatiewe omgewingsimpakte te verminder. Byvoorbeeld, lugverskuurders kan in transformasies installeer word om lugvervuiling en korrosiewe gasse te verminder; effektiewe vochtbeheermaatreëls—soos droogmakers—kan droë toestande rondom die toerusting handhaaf. In kusgebiede of swaar industrieel besoedelde areas, spesiale beskermende behandeling—soos antikorrosie-lae—kan toegepas word om die toerusting se weerstand teen omgewingsdegradasie te verhoog.

4.2 Fouthandhawingmaatreëls
4.2.1 Toepassing van vinnige foutdiagnose-tegnologieë
Wanneer 'n fout in die neutrale busbalkontakbreker gedetekteer word, moet vinnige foutdiagnose-tegnologieë gebruik word om akkuraat die fouttipe en hoofoorzaak te identifiseer. Intelligente diagnostiese stelsels, gekombineer met real-time operasionele data en foutkenmerke, maak dit moontlik om vinnig foutlokalisering deur middel van data-analise en modelgebaseerde berekeninge te doen. Byvoorbeeld, real-time monitering en analise van stroom- en spanningsparameters kan help om te bepaal of isolasie-faal, kontakskade, of stroomvervormer-faal plaasgevind het; trillingsanalise kan meganiese kwessies in die bedryfsmechanisme onthul.

4.2.2 Stipulering van redelike fouthandhawingsprosedures
Gedetailleerde en redelike fouthandhawingsprosedures moet ontwikkel word om 'n vinnige en effektiewe reaksie te verseker wanneer foute voorkom. Hierdie prosedures moet insluit foutrapportering, terplek-inspeksie, foutdiagnose, herstelbeplanning, implementering van herstelle, toerustingtoetsing, en aanvaardingstoetsing. Deurgaans moet streng aan veiligheidsprotokolle vasgehou word om personeel en toerusting te beskerm. Byvoorbeeld, wanneer isolasie-foute aangespreek word, moet eerstens krag afgeskop en opgestoorde energie ontlad word voordat inspeksie en herstel gedoen word; na komponentvervanging moet streng toetsing en aanvaardingstoetsing bevestig dat prestasie aan vereiste standaarde voldoen.

4.2.3 Noodopsparingstoerusting en noodplanne
Om die impak van neutrale busbalkontakbreker-foute op stelselbedryf te minimeer, moet noodopsparingstoerusting beskikbaar wees, en omvattende noodplanne moet opgestel word. Indien 'n ernstige fout nie spoedig herstel kan word nie, kan opsparingstoerusting vinnig ingesit word om normale stelselbedryf te herstel. Gereelde onderhoud en toetsing van opsparingstoerusting is nodig om verseker dat dit in goeie paraatheidstoestand bly. Die noodplan moet noodgevalreaksieprosedures, personeel-verantwoordelikhede, kommunikasie-protokolle, en ander kruis elemente stipuleer om 'n geordende en doeltreffende noodgevalhandhawing te verseker.

5.Sluiting
Tydens UHV-omskakelaarvalve-blokkering, staan neutrale busbalkontakbrekers voor meerdere foutrisiko's—insluitend isolasie-faal, bedryfsmechanisme-faal, kontakskade, en stroomvervormer-foute—wat almal die veilige en stabiele bedryf van UHV-DC-oordragstelsels aansienlik kan kompromitteer. Deur grondige analise van die blokkering-meganisme van omskakelaarvalves en die operasionele toestand van neutrale busbalkontakbrekers onder sulke omstandighede, is algemene fouttipes en hul oorsake duidelik geïdentifiseer, ondersteun deur gedetailleerde gevallestudies. Om hierdie foute doeltreffend te voorkom en aan te spreek, moet voorkomende maatreëls in toerustingkeuse en -ontwerp, operasionele monitering en -onderhoud, en omgewingsverbetering geïmplementeer word. Gelyktydig moet fouthandhawingstrategieë—insluitend vinnige diagnose-tegnologieë, gestandaardiseerde herstelprosedures, en noodopsparingstelsels—aangewend word om die bedryfsbetroubaarheid van UHV-DC-oordragstelsels verder te verhoog.