Analizo de la ŝulpo ĉe la neŭtrala busŝuto dum blokado de ultrahaltegaj konvertilovalvoj

1.Blokada Principo de Ultra-Alta-Voltaga Konvertilovalvoj
1.1 Funkciado Principo de Konvertilovalvoj
Ultra-alta-voltagaj (UHV) konvertilovalvoj kutime uzas tiristorovalvojn aŭ izolit-gate bikpolare tranzistorovalvojn (IGBT) por konverti alternan kurenton (AC) al rekta kurento (DC) kaj inverse. Prezentante la tiristorovalvon kiel ekzemplon, ĝi konsistas el multaj tiristoroj konektitaj en serio kaj paralele. Per regado de la startigo (turn-on) kaj turn-off de tiristoroj, la valvo regulas kaj konvertas elektran kurenton. Dum normala operacio, la konvertilovalvo konvertas AC al DC aŭ DC al AC laŭ predifinita akcela sinsekvo kaj tempigo [1].

1.2 Kialoj kaj Proceso de Konvertilovalva Blokado
Konvertilovalva blokado povas esti iniciatita per diversaj faktoroj, inkluzive supervoltago, superkurento, internaj komponentdefektoj, kaj anomalioj en la kontrola kaj proteksa sistemo. Kiam tiaj anomalioj estas detektitaj, la kontrola kaj proteksa sistemo rapide emitas blokadkomandon, ĉesigante la startigon de ĉiuj tiristoroj aŭ IGBT-valvoj, do blokante la konvertilovalvon.

Dum la blokadproceso, okazas signifaj ŝanĝoj en la elektraj parametroj de la sistemo. Ekzemple, sur la rektifilflanko, post blokado de la konvertilovalvo, la AC-flanka kurento rapide falas. Tamen, pro linia induktanco, la DC-flanka kurento ne tuj falas al nul kaj anstataŭe daŭre fluas tra vojoj kiel la neutra busbaro, formanta libere rulantan kurenton. En tiu momento, la cirkvitoŝaltilo de la neutra busbaro devas rapide funkcii por interrompi la DC-kurenton kaj protekti la sistemekipaĵon kontraŭ damaĝo kaŭzita de trogranda kurento [2].

2.Operaciumstatoj de la Neutra Busbaro Cirkvitoŝaltilo Dum Konvertilovalva Blokado
2.1 Ŝanĝoj en Elektraj Parametroj
Kiam la konvertilovalvo estas blokita, la voltago kaj kurento trans la cirkvitoŝaltilo de la neutra busbaro subiras drastajn ŝanĝojn. Sur la DC-flanko, ĉar la blokita konvertilovalvo prevenas normalan kurentfluon, okazas superkurento en la neutra busbaro kaj rilata ekipaĵo. Meze, pro elektromagnetaj transeventaj procezoj en la sistemo, povas aperi supervoltago trans la cirkvitoŝaltilo de la neutra busbaro.

Ekzemple, en certa UHV DC transdonprojekto, post blokado de la konvertilovalvo, la kurento de la neutra busbaro instantan surgis al 2–3 fojoj la norma kurento, kaj la voltago trans la cirkvitoŝaltilo de la neutra busbaro montris signifajn fluktuojn, atingante 1,5 fojon la normalan funkciadvoltagon. Tablo 1 vizualigas la ŝanĝojn en elektraj parametroj dum blokado de la konvertilovalvo.

Tablo 1: Ŝanĝoj en Elektraj Parametroj Dum Blokado de la Konvertilovalvo en Certa UHV DC Transdonprojekto

2.2 Variaĵoj de Streso
Kiam la konvertilo-valvo estas blokita, la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro devas resisti ne nur elektran streson sed ankaŭ mekanikan streson. Elektra streso ĉefe rezultas el supervoltage kaj superkoranto, kiuj intensigas la elektran erosion de la kontaktaroj de la ĉirkaŭŝnuro kaj mallongigas ilian servoperiodon. Mekanika streso ĉefe rezultas el impulsofortoj produktitaj de la operaciestro dum rapidaj malferma/kloza operacioj, kaj ankaŭ el elektromagnetaj fortoj kaŭzitaj per rapidaj ŝanĝoj de koranto. Ekzemple, en ofta okazado de bloko de la konvertilo-valvo, komponantoj de la operaciestro de la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro povas iĝi malstreĉitaj aŭ uzitaj, defavorige influante ĝian normalan malferma/klozan funkciadon [3].

3. Komunaj Defekttipoj kaj Kauza Analizo de Neŭtralaj Busbalkaj Ĉirkaŭŝnuroj Dum Bloko de UHV-Konvertilo-Valvo
3.1 Izolofaŭlo
3.1.1 Defekta Manifesto
Izolofaŭlo estas unu el la pli ofte okazantaj defekttipoj por neŭtralaj busbalkaj ĉirkaŭŝnuroj dum bloko de la konvertilo-valvo. Ĝi ĉefe manifestas sin kiel maljunaĵo aŭ damaĝo de internaj izolmaterialoj, kondukanta al malfortigo de la izolkapablo kaj rezultante en flugfalo aŭ ruino. Ekzemple, en kelkaj longe operantaj UHV-CD-transdonprojektoj, surfaca kontamino kaj kraketoj aperis sur la izolporcelanaj tubetoj ene de la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro, severe kompromisante la izolkapablon.

3.1.2 Kauza Analizo
La kaŭzoj de izolofaŭlo inkluzivas plurajn aspektojn. Unue, longdaŭra operacio sub alta voltajo kaj granda koranto graduale maljuniĝas izolmaterialojn, reduktante ilian izolkapablon kun tempo. Due, la supervoltage kaj superkoranto generitaj dum bloko de la konvertilo-valvo metas severan strecon sur izolmaterialojn, akceligante la maljunigan procezon. Aldone, severaj operaciokondiĉoj—kiel alta humidumo kaj forta kontamino—kaŭzas ke la izolsurfacoj akumulas kontaminaĵojn, plue malfortigante la izolkapablon. Ekzemple, en marborda UHV-DC-transdonprojekto kun alta humidumo kaj salplena aero, kondutema filmo facile formiĝas sur la surfaco de la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro, signife reduktante la izolforton kaj kaŭzante ofta okazantan flugfaldefekton.

3.2 Faŭlo de Operaciestro
3.2.1 Defekta Manifesto
Faŭloj de operaciestro ĉefe manifestas sin kiel abnormaj malferma/kloza tempoj aŭ manko de malfermo/klozo (malvolonteco funkcii). Ekzemple, dum bloko de la konvertilo-valvo, la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro povas montri tro longan malfermatempon, ne kapablan interrompi la DC-koranton tujatempe, aŭ povas malsukcesi propraaŭtoritate fermiĝi, rezultante en malbona kontakto.

3.2.2 Kauza Analizo
La kaŭzoj de faŭloj de operaciestro estas kompleksaj. Unue, mekanikaj komponantoj malbonegas pro ofta operacio, suferante usuron aŭ deformiĝon, kiuj malbonigas ilian funkciadon. Ekzemple, spiraloj en la estro povas perdi elastecan pro laca, kondukante al insufiĉa malferma/kloza forto. Due, defektoj en la regula cirkvo—kiel rela faŭlo aŭ rompitaj regulkaboloj—povas preveni la estron ricevi aŭ ekzekuti komandojn ĝuste. Plue, elektromagnetika interfero dum bloko de la konvertilo-valvo povas perturbigi regulsignalojn, kaŭzante malfunciojn aŭ malvolonteco funkcii. Ekzemple, en certa UHV-DC-transdonprojekto, regulkaboloj kondukitaj proksime de altkorantaj busbalkoj suferis fortan magnetan interferon dum valvbloko, kondukante al rifiuto de la ĉirkaŭŝnuro malfermiĝi.

3.3 Kontakta Faŭlo
3.3.1 Defekta Manifesto
Kontaktaj faŭloj ĉefe inkluzivas kontakta erosion, pligrandigon de kontakta rezisteco, kaj kontakta soldado. Dum bloko de la konvertilo-valvo, kiam la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro interrompas grandan koranton, formiĝas alta temperatara arkulo, kaŭzanta erosion de la kontaktsurfaco. Prolonga erosion kondukas al malregula kontaktsurfaco kaj pli alta rezisteco, malfaciligante normalan funkciadon. En severaj kazoj, la kontaktaroj povas soldiĝi, prevenante la ĉirkaŭŝnuron malfermiĝi.

3.3.2 Kauza Analizo
La ĉefa kaŭzo de kontakta faŭlo estas la granda koranto kaj alta temperatara arkulo generitaj dum bloko de la konvertilo-valvo. Granda korantflujo produktas Joulean varmon, altegantan la temperaturon de la kontakto, dum la arka fortega varmo akceligas erosion. Aldone, la ecoj de la kontakta materialo kaj la productqualito influu la resistancon kontraŭ arkulo. Kontaktoj faritaj el materialoj kun malbona alta-temperatura aŭ arkrezisto, aŭ tiuj produktitaj per substandardaj procezoj, estas pli dispozigaj al erosion. Ekzemple, en UHV-DC-projekto, la neŭtrala busbalka ĉirkaŭŝnuro uzis kontaktarojn kun nedosta arkrezisto; post multaj blokeventoj, severa erosion okazis, signife pligrandigante la kontaktan rezistecon kaj perturbigante la normalan funkciadon.

3.4 Faŭlo de Koranttransformilo
3.4.1 Defekta Manifesto
Faŭloj de koranttransformilo ĉefe inkluzivas duan-flankan malfermon, daŭraĝon de la vindaĵo, kaj saturiĝon de la kernego. Dum bloko de la konvertilo-valvo, la bruska ŝanĝo de la DC-koranto metas gravan strecon sur la koranttransformilon, faciligante sian defekton. Ekzemple, malferma dua flanko povas generi danĝere altan voltan, danĝerigante equipaĵon kaj personaron; daŭraĝo de la vindaĵo povas kaŭzi internan mallongan cirklon, malfortigante mezurprecizecon; kaj saturiĝo de la kernego pligrandigas mezurerarojn, eble kaŭzante eraran protektan reagon.

3.4.2 Kauza Analizo
La kaŭzoj de faŭlo de koranttransformilo inkluzivas jenajn: Unue, superkoranto dum bloko de la konvertilo-valvo metas altan termalan kaj elektromagnetan strecon sur la vindaĵojn, eble damaĝante la izolon. Due, la izolperfomance naturale malfortiĝas kun tempo, igante transformilojn pli vulnereblajn al defekto sub abnormalaj kondiĉoj kiel valvbloko. Aldone, malpropra dizajno aŭ selektado—kiel malĝusta nomata koranto aŭ precizecklaso—povas kondukadi al saturiĝo de la kernego dum blokeventoj. Ekzemple, en unu UHV-DC-projekto, la nomata koranto de la koranttransformilo estis tro malalta; dum valvbloko, la kernego rapide saturiĝis, ne kapabla precize mezuri la koranton kaj kaŭzante malfunkciadon de protektrelaĵoj.

Por pli bone kompreni la proporciojn de ĉiu erartipo inter neŭtralaj busbarĉiklaĵa eraroj dum blokado de konvertilovalvo, ĉi tiu artikolo faris statistikan analizon de erardatoj el pluraj UHV DC transdonprojektoj, kun rezultoj montritaj en Tabelo 2.

Tabelo 2: Proporcio de Neŭtrala Busbarĉiklaĵa Erartipoj Dum UHV Konvertilovalva Blokado

4. Malprezento kaj traktado de ŝanĝantaj mezuriloj por neŭtralaj busbaraj cirkvitorompiloj dum UHV konverta valvbloko
4.1 Malprezentaĵoj de malfunkciĝo
4.1.1 Optimumigo de ekiparselectado kaj dizajno
Dum la konstrua fazo de UHV DC transmetprojektoj, oni devas plene konsideri la efikon de anormalaj kondiĉoj, kiel ekzemple bloko de konverta valvo, sur neŭtralaj busbaraj cirkvitorompiloj, kaj la ekiparselectado kaj dizajno devas esti akurate optimumigita. Oni devas elekti kluccelementojn, kiel ekzemple cirkvitorompiloj kun alta izolaperformanco, kontaktoj kun bona arkrezisto, fidindaj operacimekanismoj, kaj proprate valoritaj transformiloj de elektra fluo. Ekzemple, izolaj porcelanaj tubetoj faritaj el avangardaj izolmaterialoj kaj produktprocedoj povas plibonigi la fiablon de izolo; kontaktmaterialoj kun forta arkrezisto etendas la vivdaŭron de la kontaktoj; kaj bone dezegna operacimekanismo certigas precizan kaj fidindan malfermon/fermon sub diversaj operacikondiĉoj.

4.1.2 Plibonigo de ekipara monitorado kaj manĝo
Oni devas starigi kompletan ekiparan monitoradsistemon por daŭre monitoradi operacparametrojn de la neŭtrala busbara cirkvitorompilo, inkluzive de elektraj parametroj, temperaturo, premo, vibrado, kaj aliaj statusindiciloj. Per datenanalizo, oni povas frue identigi potencialajn riskojn de malfunkciĝo. Ekzemple, infraruda termografia kontrolado povas esti uzata por monitoradi la temperaturon je kontaktoj kaj konektpunktoj; abnormalaj temperaturmontroj kaŭzas tempan inspektadon kaj korigitajn agojn. En-linia monitorado de izolarrezisto kaj parta elŝargo helpas asesi la kondiĉon de la izolo. Krome, rutinaj manĝoperacioj, inkluzive de netado, lubrikado, kaj fiksado, devas esti fortigita por certigi ke la ekiparo restas en optimuma operaca stato.

4.1.3 Plibonigo de la operaca medio
La operaca medio de la neŭtrala busbara cirkvitorompilo devas esti plibonigita por minacigi negativajn ambientajn efikojn. Ekzemple, aerpurigaj sistemoj povas esti instalitaj en substacioj por redukti aerajn kontaminaĵojn kaj korozivajn gazojn; efektivaj humideckontrolaj mezuroj, kiel ekzemple dehumidigiloj, povas teni sekajn kondiĉojn ĉirkaŭ la ekiparo. En marbordaj aŭ forte industriepoluĝitaj areoj, specialaj protektaj traktadoj, kiel ekzemple antikorozivaj kovraĵoj, povas esti aplikitaj por plibonigi la reziston de la ekiparo kontraŭ ambienta degenerado.

4.2 Traktado de malfunkciĝo
4.2.1 Apliko de rapidaj teknologioj de malfunkciĝodiagnozo
Kiam malfunkciĝo estas detektita en la neŭtrala busbara cirkvitorompilo, oni devas uzi rapidajn teknologiojn de malfunkciĝodiagnozo por akurate identigi la tipon de malfunkciĝo kaj la fundamentan kaŭzon. Inteligencaj diagnozsistemoj, kombinitaj kun realtempa operacdata kaj malfunkciĝokarakterizoj, permesas rapide lokigi malfunkciĝon per datenanalizo kaj model-bazitaj kalkuloj. Ekzemple, realtempa monitorado kaj analizo de elektra fluo kaj voltaj parametroj povas helpi determini ĉu okazis izolmalsukceso, kontaktdamajo, aŭ malfunkciĝo de transformilo de elektra fluo; analizo de vibrado povas reveli mekanikajn problemojn en la operacimekanismo.

4.2.2 Etablo de raciaj proceduroj de malfunkciĝotraktado
Detalaj kaj raciaj proceduroj de malfunkciĝotraktado devas esti evoluigitaj por certigi rapidan kaj efikan respondon kiam malfunkciĝoj okazas. Tiuj proceduroj devas inkluzivi raporton pri malfunkciĝo, lokan inspektadon, malfunkciĝodiagnozon, planigon de riparo, realigon de riparo, testadon de ekiparo, kaj akceptkontrolon. Tiu tuta procezo devas strikte sekvi sekurecaprotokolojn por protekti personaron kaj ekiparon. Ekzemple, por trakti izolmalfunkciĝojn, oni unue devas diskonigi la energion kaj liberigi la stokitajn energiojn antaŭ inspektado kaj riparo; post anstataŭigo de komponentoj, rigora testado kaj akceptkontrolo devas konfirmi ke la performanco kongruas kun la postulitaj normoj.

4.2.3 Emerga backup-equiparo kaj kontingentplanoj
Por minimumigi la efikon de malfunkciĝoj de neŭtralaj busbaraj cirkvitorompiloj sur la sisteman operacion, oni devas havi emerĝan backup-equiparon kaj formuli kompletajn kontingentplanojn. En okazo de severa malfunkciĝo, kiun ne eblas rapide ripari, oni povas rapide disponebligi backup-equiparon por restarigi la normalan sisteman operacion. Regula manĝado kaj testado de la backup-equiparo estas necesa por certigi ke ĝi restas en bona stand-by-stato. La kontingentplanoj devas specifi emerĝajn respondprocedurojn, personarajn respondecojn, komunikaprotokolojn, kaj aliajn kluccelementojn por permesi ordigitan kaj efikan emerĝan traktadon.

5.Konkludo
Dum UHV konverta valvbloko, neŭtralaj busbaraj cirkvitorompiloj frontas multajn malfunkciĝriskojn, inkluzive de izolfaligo, malfunkciĝo de operacimekanismo, kontaktdamajo, kaj malfunkciĝo de transformilo de elektra fluo, ĉiuj el kiuj povas signife kompromiti la sekuran kaj stabilan operacion de UHV DC transmetaj sistemoj. Per kompleta analizo de la blokomatrico de konvertvalvoj kaj la operacstatono de neŭtralaj busbaraj cirkvitorompiloj sub tiaj kondiĉoj, komunaj malfunkciĝotipoj kaj iliaj kaŭzoj estas klare identigitaj, subtenitaj per detalaj kazstudoj. Por efike preveni kaj trakti tiujn malfunkciĝojn, preventaj mezuroj devas esti realigitaj en ekiparselectado kaj dizajno, operacmonitorado kaj manĝo, kaj amelioro de la medio. Simultane, strategioj de malfunkciĝotraktado, inkluzive de rapidaj diagnostikteknologioj, normigitaj riparproceduroj, kaj emerĝaj backup-sistemoj, devas esti adoptitaj por plu plibonigi la operacfiablon de UHV DC transmetaj sistemoj.