Ofbúðarannsókn á miðju stangabrytjara í tíma þegar hægstspennaumveldisbreytistökur eru lokuð

1.Úthlutunarskilyrði hágildis spennuumsýnisvalva
1.1 Virkni spennuumsýnisvalva
Hágildisspennuumsýnisvalv (UHV) nota venjulega thyristorvalv eða valv með geislalíkanum tvíþátt (IGBT) til að umbreyta víxli (AC) í beina straum (DC) og öfugt. Að taka dæmi um thyristorvalv, það er samsett af mörgum thyristorum tengdum í röð og samsíða. Með stjórn á virkjun (turn-on) og slökkingu thyristora stjórnað er og umbreytt straumur. Í venjulegri virkni breytir spennuumsýnisvalvinn AC í DC eða DC í AC eftir ákveðinni virkjunarröð og tíma [1].

1.2 Öryggisskilyrði og ferli úthlutunar spennuumsýnisvalva
Úthlutun spennuumsýnisvalva getur verið valin vegna ýmsgra ástæða, eins og ofrspenna, ofstraumur, innri hlutbrot og óvenjuleika í stjórn- og verndarkerfi. Þegar slíkar óvenjuleikar eru uppgötvaðir, gefur stjórn- og verndarkerfi fljótt úthlutunarbeiðni, hættir virkjun allra thyristora eða IGBT-valva, sem brotar spennuumsýnisvalvin.

Á meðan úthlutun fer fram, gerast mikilvægar breytingar á elektrískum stærðfræðilegum. Til dæmis, á reklastað, eftir að spennuumsýnisvalvinn hefur verið brottur, falla víxlistraumur hratt. En vegna línumagnsins falla ekki DC-strömur strax niður að núlli heldur halda þeir áfram að renna gegnum leiðir eins og miðstrengslin, sem mynda friðandi straum. Í þessu skipti verður miðstrengsleiðarbrotari að vinna fljótt til að hætta DC-strömun og vernda kerfisequipment frá skemmdum vegna ofrmikils straums [2].

2.Virkni miðstrengsleiðarbrotara á meðan spennuumsýnisvalvin er brottur
2.1 Breytingar á elektrískum stærðfræðilegum
Þegar spennuumsýnisvalvin er brottur, fara spenna og straumur yfir miðstrengsleiðarbrotara í miklar breytingar. Á DC-hliðinni, þar sem brottur spennuumsýnisvalvi forstendur venjulegan straum, kemur ofstraumur fyrir í miðstrengsleið og tengdrum hlutum. Samhverflega, vegna electromagnetiskrar efnaveltar í kerfinu, gæti ofrspenna birtist yfir miðstrengsleiðarbrotara.

Til dæmis, í ákveðnu UHV DC-sendingarkerfi, eftir að spennuumsýnisvalvin var brottur, stóð miðstrengsleiðsstraumur strax upp við 2–3 sinnum merktstraum, og spennan yfir miðstrengsleiðarbrotara sýndi miklar svifan, með topppunktum við 1,5 sinnum venjulega virknisspenna. Tafla 1 sýnir lýsilega breytingar á elektrískum stærðfræðilegum á meðan spennuumsýnisvalvin er brottur.

Tafla 1: Breytingar á elektrískum stærðfræðilegum á meðan spennuumsýnisvalvin er brottur í ákveðnu UHV DC-sendingarkerfi

2.2 Ófærslur á spennu
Þegar umskiptarvalveinn er blokuð, þá verður gangabréfslykill miðbúnaðarins að standa ekki bara við rafmagnsstraumheldur einnig við mekanískan strétt. Rafmagnsstraumurinn kemur í mun hvorki af ofrspennu né af ofræðandi, sem sterkar rafmagnsþróun á snertingum lykilsins og skyrta líftíma hans. Mekanískan strétt kemur hauðri af slagsstökkum sem myndast af virkni virkjanar á tímum hrattar opnunar og lokunar, auk þess sem magnslegar stökkur koma fram vegna hrattar breytingar á straumi. Til dæmis, í tíðum umskiptarvalves blokur eru hlutir virknarvirkslunnar fyrir gangabréfslykil miðbúnaðarins með möguleika á að blakka eða sletta, sem hefur neikvæð áhrif á venjulega opnun og lokun [3].

3.Almennt um villutegundir og orsakagreining á gangabréfslyklum miðbúnaðarins á meðan umskiptarvalveinn er blokuð
3.1 Ofraun
3.1.1 Villutekning
Ofraun er ein af algengustu villutegundum fyrir gangabréfslykil miðbúnaðarins á meðan umskiptarvalveinn er blokuð. Hann kemur til syngar eða skemmdir innri ofraunarmaterial, sem leifir til lækkun á ofraunarefni og fer fram í ofraun eða brot. Til dæmis, í sumum langtíma keyrslu UHV DC flutningsverkefnum, birtist yfirborðsskemmd og brot í ofraunarkeramíkum inni í gangabréfslykil miðbúnaðarins, sem skemmir ofraunarefni.

3.1.2 Orsakagreining
Orsakir ofraunaskemmdu eru margar. Fyrst, langtíma keyrsla undir háspenna og stórum straumi gerir ofraunarmaterialum að aldast, sem lækkar ofraunarefni yfir tíma. Annar, ofrspenna og ofræðandi sem koma fram á meðan umskiptarvalveinn er blokuð setja mikil strétt á ofraunarmaterial, sem skyndar aldun. Auk þess, erfitt starfsgangarhverfi - eins og hátt fektu og mikið áskemdir - leyfa ofraunarsvæði að safna áskemdir, sem skemmir ofraunarefni. Til dæmis, í UHV DC flutningsverkefnum við sjávarlendi með hátt fektu og sólufullt loft, formast lettleitilegt film yfir ofraunarkeramíkum gangabréfslykils miðbúnaðarins, sem lækkar ofraunarefni og valdi frekari ofraunavillum.

3.2 Villur í virknarvirkslu
3.2.1 Villutekning
Villur í virknarvirkslu komast fram sem óvenjuleg opnun/lokunartímar eða misfall í opnun/lokun (neitan til að virka). Til dæmis, á meðan umskiptarvalveinn er blokuð, getur gangabréfslykil miðbúnaðarins haft of langa opnunartíma, sem ekki birtist á DC strauma, eða getur misfallið í lokun, sem valdi sleppu snertingum.

3.2.2 Orsakagreining
Orsakir villuna í virknarvirkslu eru flóknir. Á annarri hlið, mekanískar hlutir aldast af oftum virkjunum, sem skemmir eða dreifir, sem lækkar virkni. Til dæmis, fjötrar í virkninni gætu mist liðsvið á meðan fatögn, sem valdi ónógum opnun/lokunarkrafti. Á hinni hlið, villur í stýringarleið - eins og relays villur eða brotin stýringarleið - gætu forðast virkni frá að taka eða framkvæma skipanir rétt. Auk þess, magnsleg árekstur á meðan umskiptarvalveinn er blokuð, gæti skapað villur eða neitan til að virka. Til dæmis, í ákveðnu UHV DC flutningsverkefnum, stýringarleið lögð nær stórum straumalínum fékk sterka magnslega árekstur á meðan valveinn var blokuð, sem valdi lykli að neita opnun.

3.3 Snertingavillur
3.3.1 Villutekning
Snertingavillur innihalda snertingaros, aukin snertingaröðun og snertingar samveld. Á meðan umskiptarvalveinn er blokuð, þegar gangabréfslykil miðbúnaðarins birtist stórum straum, mynda sig hárhitad ark, sem valdi snertingarosi. Langtímabil rosi leiðir til ójafns snertingasvæða og hærri öðun, sem skemmir venjulegra aðgerða. Í alvarlegum tilvikum, geta snertingar samveld, sem valdi lykli að neita opnun.

3.3.2 Orsakagreining
Aðal orsök snertingavilla er stórir straumar og hárhitad ark sem myndast á meðan umskiptarvalveinn er blokuð. Stórir straumar mynda Joule hit, sem hækka hitastig snertinga, en hárhitad ark skyndar rosi. Auk þess, snertingamaterial eiginleikar og framleiðslu gæði hafa áhrif á ark viðvaran. Snertingar gert af material sem hafa lágt hárhitad eða ark viðvaran, eða þeir sem framleiddir með lausalegum ferli, eru meira áhættu fyrir rosi. Til dæmis, í UHV DC verkefnum, notuðu gangabréfslykil miðbúnaðarins snertingar með ónógum ark viðvaran; eftir mörgum blokur, kom til alvarleg rosi, sem aukin snertingaröðun og skemmti venjulegra aðgerða.

3.4 Straumkerfisvilla
3.4.1 Villsýn
Straumkerfisvilla innihalda opnar sekundarar, vefir ofraunardommur, og kjarnmetning. Á meðan umskiptarvalveinn er blokuð, snabb breyting á DC straumi setur stóran strétt á straumkerfi, sem gerir það með möguleika á villa. Til dæmis, opinn sekundara getur myndað hárhitad spennu, sem gefur hættu fyrir tæki og mannfólki; vefir ofraunardommur geta valdi innri kortslóð, sem lækkar mælingar nákvæmni; og kjarnmetning aukar mælingar villur, sem getur triggjað rangar varnir aðgerðir.

3.4.2 Orsakagreining
Orsakir straumkerfisvilla eru eftirfarandi: Fyrst, ofræðandi á meðan umskiptarvalveinn er blokuð setur stóran hita og magnslegan strétt á vefir, sem gæti skemmt ofraun. Annar, ofraunarefni aldast sjálfgefið yfir tíma, sem gerir kerfi með möguleika á villa undir óvenjulegum aðstæðum eins og valveinn blokuð. Auk þess, rang hönnun eða val - eins og rangur mettar straumur eða nákvæmni flokkur - gætu valdi kjarnmetning á meðan blokur. Til dæmis, í einu UHV DC verkefnum, var straumkerfis mettar straumur of lágr; á meðan valveinn var blokuð, mettur kjarni hraða metning, sem valdi straum mælingar ónákvæmur og valdi varnir relays að villu.

Til að skilja betur hlutfall hverrar villutegund meðal vikna skyldubjalla skyndunarhringa við spennubréfaskipti umvinningsvala, framkvæmdi þetta grein tölfræðilega greiningu á villugögnum frá mörgum UHV DC skyndanarverkefnum, með niðurstöðum sem sýnt er í töflu 2.

Töflu 2: Hlutfall vikna skyldubjalla skyndunarhringa tegunda á meðan spennubréfaskipti umvinningsvala koma til vegar

4.Villuleiðir og aðgerðir til að verndast og meðhöndla villur í miðju straumstangar áfskæranarþurrá meðan UHV umskiptarvalt er lokuð
4.1 Aðgerðir fyrir vellíðni
4.1.1 Útfærsla valmynda og hönnunar
Á byggingartímabili UHV DC flutningsverka skal alvarlega hefja áhrif óvenjulegra skilyrða eins og lokun umskiptarvalts á miðju straumstangar áfskæranarþurrá og útfæra valmynda og hönnunarmál eftir því. Skal valmynda grunnhluti eins og áfskæranarþurrá með háu öryggisatriði, haga við bogaskiptingu, traustri virkni og passandi metnaðaraflara. Til dæmis geta gerðar af breskum húskapar sem gert eru af framleiðslu og nýjum öryggismaterygum auðveldlegt bætt við öryggishluta; efni við snertipunkta með sterkum bogaskiptingargagnverkjum lengi líftíma snertipunkta; og vel hönnuð virknarhlutur tryggir rétt og traust opnun/slökun undir mismunandi virkni.

4.1.2 Styrkt vöktun á tæki og viðhald
Skal ræsa almennt vöktunarkerfi til að halda áfram að vöktun virkni miðju straumstangar áfskæranarþurrá, eins og rafmagnsatriði, hiti, þrýstingur, skelfing og aðrar stöðukenningar. Með greiningu gögnanna er hægt að finna mögulegar villur á ártíma. Til dæmis er hægt að nota geislavarmamælingu til að mæla hita við snertipunkta og tengipunkta; óvenjuleg hitastigi kalla á tíma að skoða og reyna að leysa. Rafræn vöktun yfir öryggisatriði og hlutbogaskipting hjálpar að meta öryggisatriði. Auk þess skal styrka venjulegt viðhald—eins og hreinsun, smjörpun og fastsetning—til að tryggja að tækið sé í bestu virkni.

4.1.3 Bætting á virkni umhverfis
Virkni umhverfis miðju straumstangar áfskæranarþurrá skal bæta til að minnka neikvæð áhrif umhverfis. Til dæmis er hægt að setja upp loftlærumarkað í spennuskemmunum til að minnka loftfang og rostkveim; efni við rósu viðtöl—eins og rósupakkar—geta haldið torrt umhverfi um tækið. Á landsmiðbúðum eða á svæðum með mikil orkuframleiðslu geta verið notað sérstök varnarmál—eins og rósumótandi lyklar—til að bæta viðmot við umhverfisheitrun.

4.2 Aðgerðir fyrir villumeðhöndlun
4.2.1 Notkun hröðrar villudignunar tækni
Þegar villu er áttað í miðju straumstangar áfskæranarþurrá, skal notast við hröð villudignunar tækni til að nákvæmt átta villutegund og rætur. Smáræktar dignunarakerfi, samanbundið við rauntíma virkni og villueiginleika, leyfa flott villuáttun gegnum gögnagreiningu og reikninga eftir dæmi. Til dæmis geta rauntíma mælingar og greining á rafstraumi og spennu hjálpað til að átta hvort öryggisvilla, snertipunktsskemmd eða misvirking aflara hafi átt sér stað; skelfingargreining getur birt mekanískar vandamál í virknarhlutanum.

4.2.2 Ræsing lýðræðisara villumeðhöndlunarferla
Skal ræsa nákvæma og lýðræðisara villumeðhöndlunarferli til að tryggja flott og árangursríkt svar þegar villur komast. Þessi ferli ættu að innihalda villukenningu, staðbundið skoðun, villudignun, rækskipulag, framkvæmd rækja, prófun tækis og samþykkt. Í ferlinu er mikilvægt að halda fast við öryggisreglur til að vernda starfsmenn og tæki. Til dæmis, þegar verið er að meðhöndla öryggisvilla, skal fyrst aftengja rafstraum og losa geymda orku áður en skoðun og rækskipulag; eftir að skipta út hlutum, skal streng að ganga í prófun og samþykkt til að staðfesta að virkni samsvarar kröfur.

4.2.3 Nýrarskyld tákn og dæmaplán
Til að minnka áhrif villu miðju straumstangar áfskæranarþurrá á kerfi, ætti að vera til nýrarskylda tákn og fullkomna dæmaplán. Ef mikil villa kemur upp sem ekki er hægt að ræsa flott, er hægt að fluttu nýrarskylda tákn til að endurtaka venjulega kerfisvirkni. Venjulegt viðhald og prófan af nýrarskylda tákn er nauðsynlegt til að tryggja að þau séu í góðu biðstöðu. Dæmaplanið ætti að tilgreina skyldugeri við villur, persónuverk, samskiptareglur og aðra helstu atriði til að tryggja röðuð og flott villumeðhöndlun.

5.Afmarkanir
Meðan UHV umskiptarvalt er lokuð, standa miðju straumstangar áfskæranarþurrá fyrir margar villur—aðallega öryggisvilla, misvirking virknarhluts, skemmd snertipunkta og misvirking aflara—allar sem geta mjög brotið öruggu og stöðugri virkni UHV DC flutningskerfa. Með að greina lokunaratriði umskiptarvalts og virkni miðju straumstangar áfskæranarþurrá á þessu tíma, hafa algengar villutegundir og þeirar rætur verið klart áttaðar, studdar af nákvæmum dæmum. Til að árangursrækt vera að forðast og meðhöndla þessar villur, ætti að framkvæma forvarnarmál í valmynda og hönnun, vöktun á virkni og viðhald, og bætting á umhverfi. Samtímis, ætti að taka við villumeðhöndlunarstrategíum—eins og hröða dignunartækni, staðlað rækskipulag og nýrarskylda kerfi—til að bæta vöxt á vöxt á virkni UHV DC flutningskerfa.