Pagsusuri ng Sakit sa Neutral Busbar Circuit Breaker Sa Panahon ng Blocking ng Ultra-High-Voltage Converter Valves

1.Prinisipyong Paggalaw ng Ultra-High-Voltage Converter Valves
1.1 Prinsipyo ng Paggalaw ng Converter Valves
Ang mga ultra-high-voltage (UHV) converter valves sa pangkalahatan ay gumagamit ng thyristor valves o insulated-gate bipolar transistor (IGBT) valves upang i-convert ang alternating current (AC) sa direct current (DC) at kabaligtaran nito. Bilang halimbawa, ang thyristor valve ay binubuo ng maraming thyristors na konektado sa serye at parallel. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa triggering (paggalaw) at turn-off ng thyristors, ang valve ay nagreregulate at nai-co-convert ang electrical current. Sa normal na operasyon, ang converter valve ay nai-con-convert ang AC sa DC o DC sa AC ayon sa pre-defined na firing sequence at timing [1].

1.2 Mga Dahilan at Proseso ng Blocking ng Converter Valve
Ang blocking ng converter valve ay maaaring mapabilis ng iba't ibang mga dahilan, kasama ang overvoltage, overcurrent, internal component failures, at anormalidad sa control at protection system. Kapag natuklasan ang mga anomalya, ang control at protection system ay mabilis na nagbibigay ng blocking command, nagtutugon sa paghinto ng pag-trigger ng lahat ng thyristors o IGBT valves, kaya nagiging blocked ang converter valve.

Sa panahon ng proseso ng blocking, nangyayari ang malaking pagbabago sa mga electrical parameters ng sistema. Halimbawa, sa rectifier side, pagkatapos mablock ang converter valve, ang AC-side current ay mabilis na bumababa. Gayunpaman, dahil sa line inductance, ang DC-side current ay hindi agad bumababa hanggang zero at patuloy na umuusad sa pamamagitan ng mga ruta tulad ng neutral busbar, na nagpapabuo ng freewheeling current. Sa sandaling ito, ang neutral busbar circuit breaker ay kailangang mabilis na gumana upang higituin ang DC current at protektahan ang mga equipment ng sistema mula sa pinsala dulot ng excessive current [2].

2.Kondisyon ng Operasyon ng Neutral Busbar Circuit Breaker Sa Panahon ng Blocking ng Converter Valve
2.1 Pagbabago ng Electrical Parameters
Kapag nablock ang converter valve, ang voltage at current sa neutral busbar circuit breaker ay dadaan sa malaking pagbabago. Sa DC side, dahil sa pinigilan ng nablock na converter valve ang normal na pag-uusad ng current, nagiging overcurrent ang neutral busbar at associated equipment. Samantala, dahil sa electromagnetic transient processes sa sistema, maaaring magkaroon ng overvoltage sa neutral busbar circuit breaker.

Halimbawa, sa isang tiyak na UHV DC transmission project, pagkatapos mablock ang converter valve, ang neutral busbar current ay agad na tumaas hanggang 2–3 beses ang rated current, at ang voltage sa neutral busbar circuit breaker ay nagpakita ng malaking pagbabago, na umabot sa 1.5 beses ang normal na operating voltage. Ang Table 1 ay nagpapakita nang visual ng mga pagbabago sa electrical parameters sa panahon ng blocking ng converter valve.

Table 1: Mga Pagbabago sa Electrical Parameters Sa Panahon ng Blocking ng Converter Valve sa Isang Tiyak na UHV DC Transmission Project

2.2 Pagbabago ng Stress
Kapag ang converter valve ay naka-block, kailangan ng neutral busbar circuit breaker na matiis hindi lamang ang electrical stress kundi pati na rin ang mechanical stress. Ang electrical stress ay pangunahing nagmumula sa overvoltage at overcurrent, na nagpapalakas ng electrical erosion ng mga contact ng breaker at nakakapangkat ng kanilang serbisyo buhay. Ang mechanical stress ay pangunahing nagmumula sa impact forces na idinudulot ng operating mechanism sa panahon ng mabilis na pagbubukas at pagsasara, pati na rin ang electromagnetic forces na dulot ng mabilis na pagbabago ng current. Halimbawa, sa madalas na mga pangyayari ng blocking ng converter valve, maaaring maging maluwag o masira ang mga bahagi ng operating mechanism ng neutral busbar circuit breaker, na may negatibong epekto sa normal na pagbubukas at pagsasara nito [3].

3.Karaniwang Uri ng Mga Sira at Pagsusuri ng Dahilan ng Neutral Busbar Circuit Breakers Sa Panahon ng Blocking ng UHV Converter Valve
3.1 Pagkabigo ng Insulation
3.1.1 Pagpapakita ng Sira
Ang pagkabigo ng insulation ay isa sa mga karaniwang uri ng sira para sa neutral busbar circuit breakers sa panahon ng blocking ng converter valve. Ito ay pangunahing nagpapakita bilang pagluma o pagkasira ng mga internal na insulating materials, na nagdudulot sa pagbagsak ng kakayahan ng insulation at nagresulta sa flashover o breakdown. Halimbawa, sa ilang mahabang oras ng operasyon ng UHV DC transmission projects, lumitaw ang surface contamination at cracks sa insulating porcelain bushings sa loob ng neutral busbar circuit breaker, na nangangahulugan ng malaking pinsala sa insulation performance.

3.1.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkabigo ng insulation ay kasama ang mga sumusunod. Una, ang mahabang operasyon sa mataas na voltage at malaking current ay unti-unting nagpapaluma ng mga insulating materials, na nagbabawas ng kanilang kakayahan sa insulation sa paglipas ng panahon. Pangalawa, ang overvoltage at overcurrent na idinudulot sa panahon ng blocking ng converter valve ay nagpapadala ng matinding stress sa mga insulating materials, na nagpapabilis ng proseso ng pagluma. Bukod dito, ang mapangit na kondisyong operasyonal—tulad ng mataas na humidity at heavy pollution—ay nagdudulot sa mga ibabaw ng insulation na mag-accumulate ng contaminants, na nagpapababa pa ng insulation performance. Halimbawa, sa isang coastal UHV DC transmission project na may mataas na humidity at salt-laden air, madaling nabubuo ang conductive film sa ibabaw ng insulating porcelain ng neutral busbar circuit breaker, na nagbabawas ng insulation strength at nagdudulot ng madalas na flashover faults.

3.2 Pagkabigo ng Operating Mechanism
3.2.1 Pagpapakita ng Sira
Ang mga pagkabigo ng operating mechanism ay pangunahing nagpapakita bilang abnormal na oras ng pagbubukas/pagsasara o pagkakamali sa pagbubukas/pagsasara (refusal to operate). Halimbawa, sa panahon ng blocking ng converter valve, maaaring ipakita ng neutral busbar circuit breaker ang sobrang mahabang oras ng pagbubukas, na hindi makapagtatapos ng DC current nang mabilis, o maaaring maging hindi makapagsasara nang maayos, na nagreresulta sa mahina na contact.

3.2.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkabigo ng operating mechanism ay komplikado. Sa isang banda, ang mga mechanical components ay nagluluwag sa paglipas ng panahon dahil sa madalas na operasyon, na nagdudulot ng wear o deformation na nagpapahina ng performance. Halimbawa, ang mga spring sa mechanism maaaring mawalan ng elasticity dahil sa pagod, na nagreresulta sa hindi sapat na force ng pagbubukas/pagsasara. Sa kabilang banda, ang mga sira sa control circuit—tulad ng relay failure o broken control cables—ay maaaring pigilan ang mechanism na tumanggap o i-execute ng commands nang tama. Bukod dito, ang electromagnetic interference sa panahon ng blocking ng converter valve ay maaaring mag-disrupt sa control signals, na nagdudulot ng malfunctions o refusal to operate. Halimbawa, sa isang UHV DC transmission project, ang mga control cables na inilagay malapit sa high-current busbars ay naranasan ang malakas na magnetic interference sa panahon ng valve blocking, na nagresulta sa breaker refusal to open.

3.3 Pagkabigo ng Contact
3.3.1 Pagpapakita ng Sira
Ang mga pagkabigo ng contact ay pangunahing kasama ang contact erosion, pagtaas ng contact resistance, at contact welding. Sa panahon ng blocking ng converter valve, kapag ang neutral busbar circuit breaker ay nag-interrupt ng malaking current, nabubuo ang high-temperature arcs, na nagdudulot ng erosion sa ibabaw ng contact. Ang matagal na erosion ay nagreresulta sa hindi pantay na ibabaw ng contact at mas mataas na resistance, na nagpapahina ng normal na operasyon. Sa malubhang kaso, maaaring mag-weld ang mga contact, na nagpapigil sa breaker na mabuksan.

3.3.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang pangunahing dahilan ng pagkabigo ng contact ay ang malaking current at high-temperature arc na idinudulot sa panahon ng blocking ng converter valve. Ang malaking current flow ay nagpapagawa ng Joule heating, na nagpapataas ng temperatura ng contact, habang ang intense heat ng arc ay nagpapabilis ng erosion. Bukod dito, ang properties ng contact material at kalidad ng paggawa ay nakakaapekto sa resistance ng arc. Ang mga contact na gawa sa materyales na may mahina na high-temperature o arc resistance, o ang mga ito na gawa sa substandard na proseso, ay mas susceptible sa erosion. Halimbawa, sa isang UHV DC project, ang neutral busbar circuit breaker ay gumamit ng mga contact na may hindi sapat na arc resistance; pagkatapos ng maraming blocking events, nangyari ang severe erosion, na nagresulta sa malaking taas ng contact resistance at nagpapahamak sa normal na operasyon.

3.4 Pagkabigo ng Current Transformer
3.4.1 Pagpapakita ng Sira
Ang mga pagkabigo ng current transformer ay kasama ang secondary-side open circuits, winding insulation damage, at core saturation. Sa panahon ng blocking ng converter valve, ang biglaang pagbabago ng DC current ay nagpapadala ng matinding stress sa current transformer, na nagpapahirap nito sa pagkabigo. Halimbawa, ang open secondary circuit ay maaaring bumuo ng napakataas na voltages, na nagpapanganib sa equipment at personal; ang winding insulation damage ay maaaring magdulot ng internal short circuits, na nagpapababa ng accuracy ng measurement; at ang core saturation ay nagpapataas ng measurement errors, na maaaring magtrigger ng maling protective actions.

3.4.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkabigo ng current transformer ay kasama ang mga sumusunod: Una, ang overcurrent sa panahon ng blocking ng converter valve ay nagpapadala ng mataas na thermal at electromagnetic stress sa mga winding, na maaaring magdulot ng pinsala sa insulation. Pangalawa, ang insulation performance ay natural na nagluluma sa paglipas ng panahon, na nagpapahina ng transformers sa pagkabigo sa abnormal na kondisyon tulad ng valve blocking. Bukod dito, ang improper design o selection—tulad ng mali na rated current o accuracy class—ay maaaring magresulta sa core saturation sa panahon ng blocking events. Halimbawa, sa isang UHV DC project, ang rated current ng current transformer ay masyadong mababa; sa panahon ng valve blocking, ang core ay mabilis na nasa saturasyon, na hindi maaaring sukatin ang current nang tama at nagdulot ng maling pag-operate ng protective relays.

Upang mas maunawaan ang proporsyon ng bawat uri ng kaputanan sa mga pagkakamali ng neutral busbar circuit breaker habang naka-block ang converter valve, ginawa ng papel na ito ang pagsusuri ng estadistika ng datos ng kaputanan mula sa maraming UHV DC transmission projects, na may resulta na ipinapakita sa Table 2.

Table 2: Proporsyon ng Mga Uri ng Kaputanan ng Neutral Busbar Circuit Breaker Habang Naka-block ang UHV Converter Valve

4.Mga Paraan sa Pag-iwas at Pag-aayos ng mga Kamalian sa Neutral Busbar Circuit Breakers Sa Panahon ng Blocking ng UHV Converter Valve
4.1 Mga Paraan sa Pag-iwas ng Kamalian
4.1.1 Pagsasabatas ng Piliin at disenyo ng mga kagamitan
Sa panahon ng pagtatayo ng mga proyektong UHV DC transmission, ang epekto ng mga hindi normal na kondisyon tulad ng blocking ng converter valve sa neutral busbar circuit breakers ay dapat mabigyan ng sapat na pagpapahalaga, at ang piliin at disenyo ng mga kagamitan ay dapat mapabuti. Dapat piliin ang mga mahalagang bahagi—tulad ng mga circuit breaker na may mataas na insulation performance, mahusay na arc-resistance contacts, maaswang operating mechanisms, at angkop na rated current transformers. Halimbawa, ang insulating porcelain bushings na gawa sa advanced insulation materials at manufacturing processes ay maaaring mapataas ang reliability ng insulation; ang contact materials na may malakas na arc-resistance ay nagpapahaba ng buhay ng contact; at ang isang well-designed operating mechanism ay nagse-secure ng tama at reliable na pagbubukas/pagsasara sa iba't ibang kondisyong operasyonal.

4.1.2 Pinatibay na Monitoring at Maintenance ng Kagamitan
Dapat itatag ang isang komprehensibong sistema ng monitoring ng kagamitan upang patuloy na monitorin ang mga operational parameters ng neutral busbar circuit breaker, kasama ang electrical parameters, temperatura, presyon, vibration, at iba pang status indicators. Sa pamamagitan ng pag-analyze ng data, maaaring matukoy ang mga potensyal na panganib ng kamalian nang maaga. Halimbawa, ang infrared thermography ay maaaring gamitin para monitorin ang temperatura sa mga contact at connection points; ang abnormal na pagtaas ng temperatura ay nag-trigger ng oportunista na inspeksyon at pag-aayos. Ang online monitoring ng insulation resistance at partial discharge ay nakatutulong sa pag-assess ng kalidad ng insulation. Bukod dito, dapat palakasin ang routine maintenance—kasama ang paglilinis, pag-lubricate, at pag-tighten—upang siguruhin na nasa pinakamahusay na kondisyon ang kagamitan.

4.1.3 Pagsasabatas ng Kalidad ng Operating Environment
Dapat mapabuti ang operating environment ng neutral busbar circuit breaker upang mabawasan ang masamang epekto ng kapaligiran. Halimbawa, maaaring ilagay ang mga air purification systems sa mga substation upang mabawasan ang airborne contaminants at corrosive gases; ang mga effective moisture control measures—tulad ng dehumidifiers—ay maaaring panatilihin ang dry conditions sa paligid ng kagamitan. Sa mga coastal o highly industrial-polluted areas, maaaring ipagsamantalahan ang mga special protective treatments—tulad ng anti-corrosion coatings—upang mapataas ang resistance ng kagamitan sa environmental degradation.

4.2 Mga Paraan sa Pag-aayos ng Kamalian
4.2.1 Paggamit ng Mga Teknolohiya ng Mabilis na Diagnosis ng Kamalian
Kapag natukoy ang isang kamalian sa neutral busbar circuit breaker, dapat gamitin ang mga teknolohiya ng mabilis na diagnosis ng kamalian upang tumpakin ang uri ng kamalian at root cause. Ang mga intelligent diagnostic systems, na pinagsama sa real-time operational data at fault characteristics, ay nagbibigay-daan sa mabilis na localization ng kamalian sa pamamagitan ng pag-analyze ng data at model-based calculations. Halimbawa, ang real-time monitoring at analysis ng mga current at voltage parameters ay maaaring tumulong sa pagtukoy kung anumang insulation failure, contact damage, o current transformer malfunction ang nangyari; ang vibration analysis ay maaaring ipakita ang mga mechanical issues sa operating mechanism.

4.2.2 Pagsasabatas ng Rasyonal na Proseso ng Pag-aayos ng Kamalian
Dapat itatag ang mga detalyado at rasyonal na proseso ng pag-aayos ng kamalian upang tiyaking mabilis at epektibong tugon sa mga pagkakamali. Ang mga prosesong ito ay dapat kasama ang pag-uulat ng kamalian, on-site inspection, diagnosis ng kamalian, pagplano ng repair, pag-implement ng repairs, testing ng kagamitan, at acceptance verification. Sa buong proseso, mahalagang sumunod sa mahigpit na safety protocols upang protektahan ang mga tauhan at kagamitan. Halimbawa, sa pag-aayos ng insulation faults, kinakailangan munang idisconnect ang power at i-discharge ang stored energy bago ang inspeksyon at pag-aayos; pagkatapos ng pagpalit ng component, kinakailangan ng matiyagang testing at acceptance checks upang kumpirmahin na ang performance ay sumasaklaw sa kinakailangang standards.

4.2.3 Emergency Backup Equipment at Contingency Plans
Upang mabawasan ang epekto ng mga pagkakamali ng neutral busbar circuit breaker sa operasyon ng sistema, dapat magkaroon ng emergency backup equipment, at dapat itatag ang mga comprehensive contingency plans. Sa pagkakaroon ng malubhang kamalian na hindi maaaring mabilisan na maisaayos, maaaring mabilis na ihanda ang backup equipment upang mabalik ang normal na operasyon ng sistema. Regular na maintenance at testing ng backup equipment ay kinakailangan upang siguruhin na nasa mahusay na kondisyon ang kagamitan. Ang contingency plan ay dapat tukuyin ang mga emergency response procedures, responsibilidad ng mga tauhan, communication protocols, at iba pang mahahalagang elemento upang makapagbigay ng maayos at epektibong emergency handling.

5.Kasunodan
Sa panahon ng blocking ng UHV converter valve, ang mga neutral busbar circuit breakers ay nakaharap sa maraming panganib ng kamalian—kasama ang insulation failure, malfunction ng operating mechanism, contact damage, at current transformer faults—lahat ng ito ay maaaring lubhang masira ang ligtas at matatag na operasyon ng mga UHV DC transmission systems. Sa pamamagitan ng maipapalubha ang pag-analyze ng blocking mechanism ng converter valves at ng estado ng operasyon ng neutral busbar circuit breakers sa ganitong kondisyon, mabuti nang matukoy ang mga karaniwang uri ng kamalian at ang kanilang mga sanhi, suportado ng mga detalyadong case studies. Upang mabisa na iwasan at aayusin ang mga kamalian, dapat ipatupad ang mga preventive measures sa piliin at disenyo ng kagamitan, operational monitoring at maintenance, at pagpapabuti ng kapaligiran. Samantalang, ang mga strategy ng pag-aayos ng kamalian—kasama ang mga rapid diagnostic technologies, standardized repair procedures, at emergency backup systems—ay dapat tanggapin upang paigtingin pa ang operational reliability ng UHV DC transmission systems.