Ultra жылдың конвертер затыратын көпірлерін блоктау уақытында орталық шина автоматтысының дефекттік талдауы

1.Супер жоғары деңгейдегі конвертордың блоктау принципі
1.1 Конвертордың иштету принципі
Супер жоғары деңгейдегі (СЖД) конверторларда адатта тиристорлық конверторлар немесе изоляцияланған гейт биполяр транзистерлер (IGBT) қолданылады, олар альтернативті төле (АТ) мен тұрақты төле (ТТ) арасында айналу жасайды. Тиристорлық конверторды мысал ретінде алсақ, ол сериялық және параллель түрде байланыстырылған бірнеше тиристорлардан тұрады. Тиристорлардың активациясын (қосылуын) және өтуін басқарай отырып, конвертор электр төлені регулидейді және айналдырады. Нормаль іске қосылу кезінде, конвертор берілген активация реті мен уақытша [1] бойынша АТ-ні ТТ-ге, немесе ТТ-ні АТ-ге айналдырады.

1.2 Конвертордың блоктау себептері және процессі
Конвертордың блоктауы өте жоғары напруга, өте жоғары төле, ішкі компоненттердің қындықтары, басқару және қорғау жүйесіндегі аномалиялар сияқты артықшылықтармен пайда болуы мүмкін. Сондай аномалиялар анықталғанда, басқару және қорғау жүйесі тез емес блоктау командалын береді, барлық тиристорларды немесе IGBT конверторлардың активациясын тоқтатады, сондықтан конвертор блокталады.

Блоктау процессінде жүйенің электр параметрлерінде маңызды өзгерістер пайда болады. Мысалы, ректификатор жағында, конвертор блокталғаннан кейін, АТ төлесі тез төмендейді. Бірақ, сызықты индуктивтіліктің нәтижесінде, ТТ төлесі тутасында нөлге тез қалауы мүмкін емес, ол орталық автобусы және сол сияқты жолдар бойынша қалып қалады, қалыптасу төлесін қалып келтіреді. Осы уақытта, орталық автобусының автоматты айналуы керек, ТТ төлесін бұзып, системаның құрылғыларын өте жоғары төлетін зияндан қорғайды [2].

2.Конвертордың блоктауы кезінде орталық автобусының автоматты айналу шарттары
2.1 Электр параметрлеріндегі өзгерістер
Конвертор блокталғанда, орталық автобусының автоматты айналуының артындағы напруга және төле өте маңызды өзгерістерге ұшырайды. ТТ жағында, блокталған конвертор нормалды төле өткізбей, орталық автобусы және оған байланысты құрылғыларда өте жоғары төле пайда болады. Сондай-ақ, жүйедегі электромагниттік кезекті процестерден, орталық автобусының автоматты айналуының артында өте жоғары напруга пайда болуы мүмкін.

Мысалы, бір СЖД ТТ тарату жобасында, конвертор блокталғаннан кейін, орталық автобусы төлесі дерлік құнынан 2-3 есе өсті, орталық автобусының автоматты айналуының артындағы напруга өте маңызды өзгерістерге ұшырайды, максимумда нормалды іске қосылу напругасынан 1,5 есе өседі. Кесте 1 визуалды түрде конвертордың блоктауы кезінде электр параметрлеріндегі өзгерістерді көрсетеді.

Кесте 1: Белгілі бір СЖД ТТ тарату жобасында конвертордың блоктауы кезінде электр параметрлеріндегі өзгерістер

2.2 Стресстің өзгерісі
Конвертердік аймакты блоктау кезінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыш не электр стесіне, не механикалық стесіне дауысуы керек. Электр стесі негізінен ауырсыну мен ауыр ағымдан пайда болады, бұл автоматтық шығуыштың контакттарының электрдық эрозиясын арттырып, олардың қызмет ету мерзімін қысқартады. Механикалық стес негізінен тез ашылу және жабылу операциялары кезінде қозғалыс механизмінен пайда болатын сүрет күштерінен, сондай-ақ тез ағым өзгерістерінен пайда болатын электромагниттік күштерден пайда болады. Мысалы, конвертердік аймактың сикірлеуінің тың жинақты қайталануы кезінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыштың қозғалыс механизмінің бөлшектері ажыратылып немесе жоюы мүмкін, бұл оның нормалды ашылу және жабылу қабілетіне теріс таасир етеді [3].

3. Нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыштардың ұлттық напрямдау аймактарындағы сикірлеу кезінде кездесетін жиі кездесетін арналар және себептерін талдау
3.1 Изоляцияның қатысы
3.1.1 Арна қорытындылары
Изоляцияның қатысы - конвертердік аймакты сикірлеу кезінде нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыштар үшін жиі кездесетін арналардың бірі. Бұл негізінен ішкі изоляция материалдарының қырғылауы немесе зиянды болуы, изоляция қабілетінің төмендетілуі, сонымен қатар жарық шығу немесе жарылуға әкеледі. Мысалы, бірнеше уақытты қызмет еткен УВА DC жүктемеулерінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыштың ішкі изоляция фарфорлық құбырларының бетінде загрязнение және трещины пайда болды, изоляция қабілетінің қатысты қырғылауына әкелді.

3.1.2 Себептерді талдау
Изоляцияның қатысының себептері бірнеше жағдайды қамтиды. Бірінші, жоғары напрям мен ауыр ағым астындағы уақытты қызмет ету, изоляция материалдарының қырғылауына әкеледі, олардың изоляция қабілетін жеделдетеді. Екінші, конвертердік аймакты сикірлеу кезінде пайда болатын ауырсыну және ауыр ағым изоляция материалдарына қатаң стес қояды, қырғылау процесін тездетеді. Сондай-ақ, жылжытушылық деңгейі және терең загрязнение түріндегі кедергілік ағымдағы жағдайлар, изоляция беттерінде загрязненийлерді жинауға әкеледі, изоляция қабілетін төмендетеді. Мысалы, жылдыздық қысымы және тамшылы ауа туралы УВА DC жүктемеулерінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыштың изоляция фарфорлық бетінде құрғау фильмі жылданып, изоляция қатысын қатты төмендетеді, жарық шығу арналарының сикірін әкеледі.

3.2 Қозғалыс механизмінің қатысы
3.2.1 Арна қорытындылары
Қозғалыс механизмінің қатысы негізінен ашылу/жабылу уақытының қатысқаны немесе ашылу/жабылу (қолдану) қатысы ретінде көрінетін. Мысалы, конвертердік аймакты сикірлеу кезінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыш тез ашылмай, DC ағымын тез қатыра алмай, немесе дұрыс жабылмай, контакттық байланыс қатысты болады.

3.2.2 Себептерді талдау
Қозғалыс механизмінің қатысының себептері татаң. Бір жағынан, көптеген қызметтерге қарсы механикалық бөлшектер қырғылауы, жою немесе деформацияға ұшырай, қабілетін төмендетеді. Мысалы, механизмдегі пружиналар ауырсыну нәтижесінде қырғылауы, ашылу/жабылу күшін төмендетеді. Екінші жағынан, басқару цепінің арналары, мысалы, реле қатысы немесе басқару кабелдерінің қатысы, механизмге дұрыс команданы қабылдау немесе орындау қатысына әкеледі. Сондай-ақ, конвертердік аймакты сикірлеу кезінде электромагниттік ауызшау басқару сигналдарын қатыстыруға, механизмнің қатысқанына немесе қолдануына әкеледі. Мысалы, бір УВА DC жүктемеуінде, вентильді сикірлеу кезінде жоғары ағым жолақтарына жақын орналасқан басқару кабелдерінің қатысқанына әкелген, автоматтық шығуыштың ашылуына қатыстыруға әкелді.

3.3 Контакттың қатысы
3.3.1 Арна қорытындылары
Контакттың қатысы негізінен контакттың қырғылауы, контакттық қарсылықтың артуы, контакттың жабылуы ретінде көрінетін. Конвертердік аймакты сикірлеу кезінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыш ауыр ағымды бөліп, жоғары температурадағы дуга пайда болады, бұл контакттың бетін қырғылатады. Узарып кеткен қырғылау контакттың бетін теңсіз етеді, қарсылықты арттырады, нормалды қызмет етуге қатыстыруға әкеледі. Ауыр жағдайларда, контакттар жабылған, автоматтық шығуышты ашылмауға қатыстыруға әкеледі.

3.3.2 Себептерді талдау
Контакттың қатысының негізгі себептері - конвертердік аймакты сикірлеу кезінде пайда болатын ауыр ағым және жоғары температурадағы дуга. Ауыр ағым ағып өткенде, Жоуль ыстықты пайда болады, контакттың температурасын арттырады, ал дуганың ыстықтысы қырғылауды тездетеді. Сондай-ақ, контакт материалдарының қасиеттері мен өндіріс сапасы дугаға қарсылықты әсер етеді. Ыстықты немесе дугаға қарсылықты қатты материалдардан жасалған контакттар, немесе стандартты емес технологиямен өндірілген контакттар, қырғылауға қатты ұшырай. Мысалы, бір УВА DC жүктемеуінде, нейтраль жолақ цепіндегі автоматтық шығуыш қатты дугаға қарсылықты қолданған контакттарды қолданды; бірнеше рет сикірленген кезде, қатты қырғылау пайда болды, контакттың қарсылығы қатты артты, нормалды қызмет ету қатыстыруға әкелді.

3.4 Ағымды өлшейтін трансформатордың қатысы
3.4.1 Арна қорытындылары
Ағымды өлшейтін трансформатордың қатысы негізінен екінші жағындағы ашылу, витковыя изоляцияның қатысы, түйіктің насытылуы ретінде көрінетін. Конвертердік аймакты сикірлеу кезінде, DC ағымының тез өзгерісі ағымды өлшейтін трансформаторға қатаң стес қояды, оның қатысына әкеледі. Мысалы, екінші жағындағы ашылу қатты напрям пайда болуына әкеледі, техника және адамдарға қауіпке әкеледі; витковыя изоляцияның қатысы ішкі короткое қатыстыруға әкеледі, өлшеу дәлдігін төмендетеді; түйіктің насытылуы өлшеу қатесін арттырады, дұрыс емес қорғау арналарын қосуға әкеледі.

3.4.2 Себептерді талдау
Ағымды өлшейтін трансформатордың қатысының себептері төмендегілер: Бірінші, конвертердік аймакты сикірлеу кезінде ауыр ағым виткаларға жоғары термалық және электромагниттік стес қояды, изоляцияны қатыстыруға әкеледі. Екінші, уақытты қызмет ету кезінде изоляция қабілеті өзінен өзі қырғылауы, трансформаторды ауыр жағдайлар, мысалы, вентильді сикірлеу кезінде қатыстыруға әкеледі. Сондай-ақ, дизайнын немесе таңдауын қате жасау, мысалы, дұрыс емес ағымды өлшемді немесе дәлдікті классты таңдау, вентильді сикірлеу кезінде түйіктің насытылуына әкеледі. Мысалы, бір УВА DC жүктемеуінде, ағымды өлшейтін трансформатордың ағымды өлшемдісі өте төмен болды; вентильді сикірлеу кезінде, түйік тез насытылды, ағымды дұрыс өлшемдей алмады, қорғау релеі қатыстыруға әкелді.

Конвертерлік айналуындағы нейтраль шинасының автоматтық выключителерінің жағдайындағы әр түрлі қателердің үлесін жақсы түрде түсіну үшін бұл мақала бірнеше УВАДЭ (IEE-Business) жобаларынан алынған қате деректеріне статистикалық талдау жасады. Нәтижелер кесте 2-де көрсетілген.

Кесте 2: Конвертерлік айналуындағы нейтраль шинасының автоматтық выключителеріндегі қателердің үлесі

4.Жоғары деңгейдегі конвертер көпшігінің блоктауы уақытында нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектердің қателерінен сақталу және шешімдері
4.1 Қателерден сақталу мерзімдері
4.1.1 Жабдықтарды тандау және құрылымдау оптимизациясы
Жоғары деңгейдегі DC электр энергиясын алу құрылымдарын қалыптастыру кезінде, конвертер көпшігінің блоктауы сыны ғана нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектерге тигізген таасирлер толық ескерілетіні керек, және жабдықтарды тандау және құрылымдау сәйкес оптимизациялануы керек. Негізгі компоненттер—мәселе жоғары диэлектрикалық қасиеттерге ие болған сым-сүйектер, жұқтықты жоюға қатынасы жақсы контакттар, ыңғайлаулы іске қосу механизмі және тураханды бағалауға арналған трансформаторлар—тандалуы керек. Мысалы, зерттеу және өндірудің жаңартылған технологияларымен дайындалған изоляциялық фарфорлы құбырлар изоляциялық денсаулықты жақсартады; жұқтықты жоюға қатынасы жақсы контакт материалдары контакт өмірін ұзақтатады; және жақсы ыңғайлаулы іске қосу механизмі арнайы жағдайларда да так және ыңғайлаулы ачылу/қапату қамтамасыз етеді.

4.1.2 Жабдықтардың мониторингі мен қызметкерлігін жетілдіру
Толық жабдық мониторинг жүйесін қалыптастыру керек, оның арқылы нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектердің қызмет көрсету параметрлерін, құбылыс параметрлерін, температурасын, басын, вибрациясын және басқа статус белгілерін жалғыз қалыптасқанда қадағалау. Деректер анализі арқылы қазіргі қателердің рискині оңай тауып шығуға болады. Мысалы, инфракызыл термография арқылы контакттар және байланыс нүктелеріндегі температураларды қадағалау; аномалдық температуралық көбейістер ұзақ емес қадағалау және түзету әрекеттерін басқаратын. Изоляциялық қарсылық және бөлік шығынды онлайн мониторинг арқылы изоляциялық қасиеттерді бағалауға көмектеседі. Сондай-ақ, рутиндық қызметкерлік емделу—жұмыс, смазка, және затыту—жабдықты ыңғайлаулы қызмет көрсету құралында қалыптастыру үшін жетілдірілуі керек.

4.1.3 Қызмет көрсету ортасының сапасын жақсарту
Нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектердің қызмет көрсету ортасын жақсарту керек, оның арқылы жаңартылған мүшелердің таасирлерін азайту. Мысалы, электр станцияларында халықтың деңгейін төмендету үшін ағзагерлерді орнату; деңгейді төмендету үшін—мысалы, суықтыру құрылымдары—жабдықтардың айналуында суықтыру қамтамасыз етеді. Күстің аймақтарында немесе тяжел промышленно загрязненных районах, специальные защитные покрытия, такие как антикоррозийные покрытия, могут быть применены для повышения устойчивости оборудования к воздействию окружающей среды.

4.2 Қателерді шешу мерзімдері
4.2.1 Тез қателерді диагностикалау технологияларын қолдану
Нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектерде қате анықталғанда, тез қателерді диагностикалау технологиялары қолданылуы керек, оның арқылы қате түрін және себебін так анықтау. Ақылды диагностикалық жүйелер, реалдық қызмет көрсету деректері мен қателердің қасиеттерімен бірге, деректер анализі және модельді есептеулер арқылы тез қателерді локациялауға мүмкіндік береді. Мысалы, ағым және напряжение параметрлерінің реалдық мониторингі мен анализі изоляциялық қателер, контакттардың зиянды қызмет көрсетуі немесе ағым трансформаторының қателерін анықтауға көмектеседі; вибрация анализі ыңғайлаулы механизмдегі механикалық мәселелерді анықтауға көмектеседі.

4.2.2 Ақыл-ойлы қателерді шешу процедураларын қалыптастыру
Кезінде қателер пайда болғанда тез және ыңғайлаулы қадағалау үшін толық және ақыл-ойлы қателерді шешу процедуралары қалыптастырылуы керек. Бұл процедуралар қателерді ескере отырып, жерде қадағалау, қателерді диагностикалау, түзету жоспарлау, түзетулерді орындау, жабдықты тесттерге ұстау, және қабылдау тексерулерін қамтамасыз етеді. Процесс бойынша, адамдар мен жабдықтарды қорғау үшін қауіпсіздік протоколдарына строг қатыстыру маңызды. Мысалы, изоляциялық қателерді шешу кезінде, алдын ала энергияны алып тастау және сакталған энергияны алып тастау қажет, содан кейін қадағалау және түзету; компоненттерді алмастыру кезінде, қатарлы тесттер және қабылдау тексерулері қажет, олар арқылы ыңғайлаулы қызмет көрсету құралы стандарттарына сай екендігін дәлелдейді.

4.2.3 Аergency backup equipment and contingency plans
Нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектердің қателері системаның қызмет көрсетуіне тигізген таасирлерді минималдау үшін, emergency backup equipment қол жетімді болуы керек, және comprehensive contingency plans қалыптастырылуы керек. Оқиғалы қате, оны тез түзету мүмкін болмаса, emergency backup equipment тез қолданылады, нормалды системаның қызмет көрсетуін қалпына келтіреді. Emergency backup equipment регулярное обслуживание и тестирование необходимо, чтобы обеспечить его хорошее состояние на случай необходимости. Contingency plan должен включать процедуры экстренного реагирования, ответственность персонала, коммуникационные протоколы и другие ключевые элементы, чтобы обеспечить упорядоченное и эффективное управление чрезвычайными ситуациями.

5.Қорытынды
Жоғары деңгейдегі конвертер көпшігінің блоктауы уақытында, нейтраль жол бөлшектеріндегі сым-сүйектер көптеген қателерге тыңғыз—изоляциялық қателер, ыңғайлаулы механизмдің қателері, контакттардың зиянды қызмет көрсетуі, және ағым трансформаторының қателері—бұлардың барлығы UHV DC transmission системасының ыңғайлаулы және стабилді қызмет көрсетуіне зиян тигізеді. Конвертер көпшігінің блоктауы механизмин толық талдау және оның қызмет көрсету құралындағы қызмет көрсету құралын талдау арқылы, қателердің түрлері және себептері толық анықталған, деталды кейс өнерлерімен қамтамасыз етілген. Бұл қателерді ыңғайлаулы және шешу үшін, жабдықтарды тандау және құрылымдауда, қызмет көрсету құралын қадағалау және қызметкерлік емделуде, орта қауіпсіздігін жақсарту мерзімдерін қолдану қажет. Сондай-ақ, қателерді шешу стратегияларын—тез диагностикалау технологиялары, стандартты түзету процедуралары және emergency backup systems—қолдану үшін, UHV DC transmission системасының қызмет көрсету құралын жақсарту үшін қолданылуы қажет.