Uchunguzi wa Matukio kwenye Kitumbo cha Kufunga wa Mzunguko wa Busbar wa Kati wakati Kubwa la Valves za Converter ya Umeme wa Kiwango Cha Juu

1.Serikali ya Kukataa kwa Vavu vya Mabadilisho wa Umeme wa Aina Kubwa
1.1 Njia ya Kufanya Kazi ya Vavu vya Mabadilisho
Vavu vya mabadilisho wa umeme wa aina kubwa mara nyingi hutumia vavu vya thyristor au vavu vya insulated-gate bipolar transistor (IGBT) ili kubadilisha umeme wa mwangaza (AC) hadi umeme wa mstari (DC) na upande mzito. Kulingana na mfano wa vavu vya thyristor, yanajumuisha viwango vingine vya thyristor vilivyotenganishwa kwa mstari na upande mzito. Kwa kudhibiti kutukuza (kuanza) na kutokua kwa thyristors, vavu hii husimamia na hukubadilisha umeme. Wakati wa kazi sahihi, vavu vya mabadilisho hukubadilisha AC hadi DC au DC hadi AC kulingana na msando maalum wa kutukuza na muda [1].

1.2 Sababu na Mchakato wa Kukataa Vavu vya Mabadilisho
Kukataa vavu vya mabadilisho linaweza kutokea kwa sababu nyingi, ikiwa ni overvoltage, overcurrent, matatizo ya vipengele vya ndani, na magonjwa katika mfumo wa udhibiti na usalama. Wakati magonjwa haya yanapopatikana, mfumo wa udhibiti na usalama huwasilisha amri ya kukataa haraka, kusimamisha kutukuza kwa vyote vya thyristors au vavu vya IGBT, kwa hiyo kukataa vavu vya mabadilisho.

Wakati wa kukataa, mabadiliko makubwa yanatokea katika parametra za umeme za mfumo. Kwa mfano, upande wa rectifier, baada ya vavu vya mabadilisho kukataa, current ya AC inapungua haraka. Lakini, kutokana na inductance ya mstari, current ya DC haiwezi kupungua moja kwa moja chini ya sifuri na inaendelea kutembelea njia kama vile neutral busbar, ikibonyeza freewheeling current. Waktu huo, circuit breaker wa neutral busbar lazima aweze kutumia haraka ili kugawanya current ya DC na kuhifadhi vifaa vya mfumo kutokana na athari za current zinazozidi [2].

2.Masharti ya Kazi ya Circuit Breaker wa Neutral Busbar Wakati Vavu vya Mabadilisho Yamekataa
2.1 Mabadiliko katika Parametra za Umeme
Wakati vavu vya mabadilisho yamekataa, voltage na current kwenye circuit breaker wa neutral busbar yanategemea mabadiliko makubwa. Upande wa DC, tangu vavu vya mabadilisho vilivyokataa vinaharibu mzunguko wa current sahihi, overcurrent inatokea kwenye neutral busbar na vifaa vilivyovunjika. Pia, kutokana na mchakato wa electromagnetic transient katika mfumo, overvoltage inaweza kuonekana kwenye circuit breaker wa neutral busbar.

Kwa mfano, katika mradi fulani wa utafutaji wa umeme wa DC wa aina kubwa, baada ya vavu vya mabadilisho kukataa, current ya neutral busbar ilizidi mara 2-3 ya current imara, na voltage kwenye circuit breaker wa neutral busbar ilionekana kwa mabadiliko makubwa, ikitembelea 1.5 mara ya voltage ya kazi ya kawaida. Meza 1 inavyofanikiwa inaelezea mabadiliko ya parametra za umeme wakati vavu vya mabadilisho yamekataa.

Meza 1: Mabadiliko ya Parametra za Umeme Wakati Vavu vya Mabadilisho Yamekataa katika Mradi Fulani wa Utafutaji wa Umeme wa DC wa Aina Kubwa

2.2 Mabadiliko ya Mwongozo
Wakati kivuli cha konverta liko kimbo, kitufe cha busi nchi lazima lisidume tu mwongozo wa umeme bali pia mwongozo wa nguvu. Mwongozo wa umeme unatokana na kuwa juu zaidi ya kiwango cha umeme na muda wa kuvuma, ambayo huchanganya magamba ya kitufe na kukurusha muda wao wa kutumika. Mwongozo wa nguvu unatokana na nguvu za mapinduzi yanayotokana na muunganisho wa mfumo wa kutumia wakati wa kufungua na kufunga kwa haraka, pamoja na nguvu za electromagnetism kutokana na mabadiliko ya kasi ya umeme. Kwa mfano, katika matukio mengi ya kifungo cha konverta, sehemu za mfumo wa kutumia kitufe cha busi nchi zinaweza kupungua au kupotea, kuchelewesha ufanisi wao wa kutofautiana na kufunga [3].

3.Aina Za Matukio Na Tathmini Ya Sababu Za Matukio Ya Kitufe Cha Busi Nchi Wakati Konverta Ina Kimbo
3.1 Uharibifu Wa Insulation
3.1.1 Maoni Ya Matukio
Uharibifu wa insulation ni moja ya aina za matukio zinazohusu sana kitufe cha busi nchi wakati konverta ina kimbo. Huonekana kwa kawaida kama ukosefu wa nguvu za insulation ndani ya vifaa vilivyovunjika au vilivyopungua, kusababisha upunguaji wa uwezo wa insulation na kufuatilia flashover au breakdown. Kwa mfano, katika baadhi ya mipango ya kutumia DC ya UHV yenye muda mrefu, imeonekana usafi wa ngozi na vigogo kwenye insulating porcelain bushings ndani ya kitufe cha busi nchi, kuchelewesha uwezo wa insulation.

3.1.2 Tathmini Ya Sababu
Sababu za uharibifu wa insulation ni kadhaa. Kwanza, kutumika kwa muda mrefu kwenye kiwango cha umeme cha juu na kasi kubwa kunafanya vifaa vya insulation vinapungua kwa muda, kuregeshesha uwezo wao wa insulation. Pili, overvoltage na overcurrent yanayotokana na kifungo cha konverta hupataka stress kwa vifaa vya insulation, kuboresha mchakato wa kupungua. Pia, mazingira mingi ya kutumika—kama vile maji mengi na usafi mdogo—huchanganya uso wa insulation na kutoa contaminants, kuboresha upunguaji wa uwezo wa insulation. Kwa mfano, katika mipango ya kutumia DC ya UHV yenye maji mengi na hewa yenye chumvi, film ya kuleta umeme unaweza kujenga kwenye uso wa insulating porcelain ya kitufe cha busi nchi, kuchelewesha nguvu za insulation na kusababisha matukio ya flashover mara kwa mara.

3.2 Uharibifu Wa Mfumo Wa Kutumia
3.2.1 Maoni Ya Matukio
Matukio ya mfumo wa kutumia huonekana kwa kawaida kama muda wa kutofautiana na kufunga uliyobadilika au kutokuwa na uwezo wa kutofautiana na kufunga (kutokubali kutumika). Kwa mfano, wakati konverta ina kimbo, kitufe cha busi nchi linaweza kuonyesha muda wa kutofautiana mrefu, kutokuelekea DC current kwa haraka, au linaweza kutokufunguka vizuri, kusababisha mgomvu wenye ubora mdogo.

3.2.2 Tathmini Ya Sababu
Sababu za uharibifu wa mfumo wa kutumia ni magumu. Upande mmoja, sehemu za nguvu zinapungua kwa muda kutokana na kutumika mara kwa mara, kuchanganya au kubadilika na kuchelewesha ufanisi. Kwa mfano, springs ndani ya mfumo zinaweza kupotea nguvu yao kutokana na upungufu, kusababisha nguvu tofauti na kufunga isiyo ya kutosha. Upande mwingine, matukio kwenye circuit ya kudhibiti—kama vile uharibifu wa relay au cables za kudhibiti yenye upunguaji—yanaweza kuzuia mfumo kutambua au kutimiza amri vizuri. Pia, electromagnetic interference wakati konverta ina kimbo inaweza kuharibu ishara za kudhibiti, kusababisha malfunctions au kutokubali kutumika. Kwa mfano, katika baadhi ya mipango ya kutumia DC ya UHV, cables za kudhibiti zinazopanda karibu na high-current busbars zilipata magnetic interference mkubwa wakati valve ina kimbo, kusababisha kitufe kutoa kufungua.

3.3 Uharibifu Wa Mgomvu
3.3.1 Maoni Ya Matukio
Uharibifu wa mgomvu unajumuisha erosion ya mgomvu, ongezeko la resistance ya mgomvu, na welding ya mgomvu. Wakati konverta ina kimbo, wakati kitufe cha busi nchi kilikuwa kinachotoa kasi kubwa, arc za joto kuu zinakuwa, kusababisha erosion ya uso wa mgomvu. Erosion iliyotofautiana linaweza kuchanganya uso wa mgomvu na kuongeza resistance, kuchelewesha ufanisi wa kutumika. Katika hali mbaya, mgomvu zinaweza kuwelded kwa pamoja, kutokubali kitufe kutoa.

3.3.2 Tathmini Ya Sababu
Sababu muhimu ya uharibifu wa mgomvu ni kasi kubwa na arc ya joto kuu yanayotokana na kifungo cha konverta. Mzunguko wa kasi kubwa unatengeneza heat ya Joule, kuregeshesha joto la mgomvu, wakati joto la arc linalofanya erosion kuongezeka. Pia, vipengele vya mgomvu na ubora wa ufumbuzi wanaweza kuathiri resistance ya arc. Mgomvu wanaotengenezwa kutokana na vifaa vinavyopungua kwa joto au arc, au waliofanyika kwa masuala ya substandard, zinaweza kuwa na erosion zaidi. Kwa mfano, katika baadhi ya mipango ya DC ya UHV, kitufe cha busi nchi lilitumia mgomvu ambao walikuwa na resistance ya arc chache; baada ya blocking events mingi, erosion iliyoyuzwa, kuregeshesha resistance ya mgomvu na kuchelewesha ufanisi wa kutumika.

3.4 Uharibifu Wa Transformer Ya Current
3.4.1 Maoni Ya Matukio
Uharibifu wa transformer ya current unajumuisha open circuits ya secondary-side, damage ya winding insulation, na core saturation. Wakati konverta ina kimbo, mabadiliko ya kasi ya DC yanayotofautiana yanaweza kusababisha stress kwa transformer ya current, kufanya iwe rahisi kuharibika. Kwa mfano, circuit ya secondary inayofungwa inaweza kuchanganya voltage ya juu, kusababisha hatari kwa vifaa na watu; damage ya winding insulation inaweza kusababisha short circuits ndani, kuchelewesha ubora wa measurement; na core saturation inongeza errors za measurement, inaweza kuchelewesha actions za protection sahihi.

3.4.2 Tathmini Ya Sababu
Sababu za uharibifu wa transformer ya current ni ifuatavyo: Kwanza, overcurrent wakati konverta ina kimbo unaweza kusababisha stress ya joto na electromagnetic kwa windings, inaweza kuchanganya insulation. Pili, performance ya insulation inapungua kwa muda, kufanya transformers zinaweza kuwa na uharibifu zaidi wakati wa tofauti kama valve blocking. Pia, design au chaguo si sawa—kama vile rated current au accuracy class isiyosawa—yanaweza kusababisha core saturation wakati wa blocking events. Kwa mfano, katika baadhi ya mipango ya DC ya UHV, rated current ya transformer ya current ilikuwa chache; wakati valve ina kimbo, core ilikuwa saturation haraka, kutokubali kumaliza current vizuri na kusababisha protective relays kuharibika.

Kuelewa vizuri asilimia ya aina kila ya makosa kati ya vifunguizio vya moshi wa katikati wakati wa uvimbo wa valvuli ya muungano, makala haya yamefanya uchambuzi wa takwimu wa data ya makosa kutoka miradi mingi ya uhamisho wa UHV DC, na matokeo yameonyeshwa kwenye Jedwali 2.

Jedwali 2: Asilimia ya Aina za Makosa ya Kivunjika cha Moshi wa Katikati wakati wa Uvimbo wa Valvuli ya Muungano wa UHV

4.Ukosefu wa Hitilafu na Hatua za Kusimamia Hitilafu kwa Vifaa vya Kutumia Breaker wa Busbar ya Neutral wakati wa Ukimbo wa Valve ya Converter ya UHV
4.1 Hatua za Kuzuia Hitilafu
4.1.1 Ubora wa Chaguo na Mipango ya Vifaa
Kwenye hatua ya jenga projekti za usafirishaji wa umeme wa DC wa UHV, athari za hali mbaya kama ukimbo wa valve ya converter inapaswa kuangaliwa kwa undani, na chaguo na mipango ya vifaa inapaswa kukubalika kulingana. Vitu muhimu—kama vile vifaa vya kutumia breaker bila hitilafu, magatigaji yenye ubora wa kutokata arc, mikono muhimu ya kutumia, na mawasiliano yenye upimaji sahihi—yinapaswa kuchaguliwa. Kwa mfano, magatigaji ya porcelaine yenye ubora wa kutokata arc zinaweza kuboresha uhakikisha wa kutokata; chaguo la matumizi ya magatigaji yenye ubora wa kutokata arc kunaweza kuongeza muda wa kutumia; na mikono muhimu yenye utaratibu unaweza kuuhakikisha kwamba kutumia au kufunga itafanyika kwa ufanisi sana.

4.1.2 Kuongeza Mtazamo na Huduma ya Vifaa
Mtazamo wazi wa vifaa unapaswa kuundwa ili kumtazama parameta za kutumia kwa breaker wa busbar ya neutral, ikiwa ni kiwango cha umeme, joto, nguvu, maudhui, na taarifa nyingine za hali. Kwa kutathmini data, hatari za hitilafu zinaweza kuonekana mapema. Kwa mfano, teknolojia ya kutosha ya kumtazama joto kwa magatigaji na maeneo ya majukumu yanaweza kutumika; ongezeko la joto linaweza kuhamishia mtazamo na hatua za kurekebisha. Mtazamo wa kutosha wa kupunguza ukuta na kutokata arc unaweza kutoa taarifa kuhusu hali ya ukuta. Pia, huduma za kila siku—kama vile kuhakikisha, kujaza maji, na kuhakikisha—yanapaswa kuongezeka kuhakikisha kwamba vifaa yamebaki katika hali nzuri ya kutumia.

4.1.3 Ubora wa Mazingira ya Kutumia
Mazingira ya kutumia breaker wa busbar ya neutral yanapaswa kuongezeka ili kupunguza athari mbaya za mazingira. Kwa mfano, mifumo ya kupunguza udongo wa hewa yanaweza kuwekwa katika steshoni za umeme ili kupunguza vitu vinavyotokana na udongo wa hewa na madini; njia sahihi za kupunguza maji yanaweza kuendeleza hali ya kuwa na maji machache karibu na vifaa. Katika maeneo ya pwani au maeneo ambayo yana udongo wa viwanda, tiba za kuongeza kupunguza udongo wa madini—kama vile kuleta madini—yanaweza kutumika kuboresha kupunguza udongo wa vifaa.

4.2 Hatua za Kusimamia Hitilafu
4.2.1 Matumizi ya Teknolojia za Kuzingatia Hitilafu Kwa Haraka
Wakati hitilafu itapatikana katika breaker wa busbar ya neutral, teknolojia za kuzingatia hitilafu kwa haraka yanapaswa kutumiwa kuhakikisha aina ya hitilafu na sababu asili. Mipango yenye akili, pamoja na data ya muda mzima na aina za hitilafu, yanaweza kuhakikisha kwamba hitilafu itapatanishwa kwa haraka kwa kutathmini data na hesabu za modeli. Kwa mfano, mtazamo wa muda mzima na kutathmini data za umeme na kiwango cha umeme yanaweza kusaidia kuhakikisha kwamba hitilafu ya ukuta, magatigaji, au matokeo ya kutokata arc imekuwa; kutathmini maudhui yanaweza kutoa taarifa kuhusu matatizo ya mikono muhimu.

4.2.2 Ukubalika wa Njia Sahihi za Kusimamia Hitilafu
Njia sahihi za kusimamia hitilafu zinapaswa kubuniwa ili kuhakikisha kwamba jibu linalofanyika kwa haraka na kwa ufanisi. Njia hizi zinapaswa kuzingatia kurudia hitilafu, mtazamo wa mahali, kuzingatia hitilafu, mipango ya kurekebisha, kutekeleza kurekebisha, kutajiri vifaa, na kutathmini kubali. Katika mchakato mzima, ni muhimu sana kuandika sheria za usalama kuhakikisha kwamba watu na vifaa wanaweza kulinda. Kwa mfano, wakati wa kurekebisha hitilafu za ukuta, umeme unapaswa kuuondolewa na energy yenye kujiweka kuuondolewa kabla ya mtazamo na kurekebisha; baada ya kubadilisha sehemu, kutajiri na kutathmini kubali yanaweza kuhakikisha kwamba ufanyiki unaenda kwa kikomo kinachohitajika.

4.2.3 Vifaa vya Hesabu na Mipango ya Kubadilisha
Ili kupunguza athari ya hitilafu za breaker wa busbar ya neutral kwa mchakato wa system, vifaa vya hesabu yanapaswa kuwepo, na mipango fulani ya kubadilisha yanapaswa kuundwa. Wakati wa hitilafu nzito ambayo haipatikani kurekebishwa kwa haraka, vifaa vya hesabu yanaweza kutumika kwa haraka kurekebisha mchakato wa system. Huduma na kutajiri vifaa vya hesabu ni muhimu sana kuhakikisha kwamba yanaenda kwa hali nzuri. Mipango ya kubadilisha yanapaswa kutoa njia sahihi za kurekebisha, majukumu ya watu, njia za kumsikia, na vitu muhimu vingine ili kuhakikisha kwamba kurekebisha kwa haraka itafanyika kwa utaratibu na kwa ufanisi.

5.Mwisho
Wakati wa ukimbo wa valve ya converter wa UHV, breaker wa busbar ya neutral huwa na hatari nyingi za hitilafu—kama vile hitilafu za ukuta, mikono muhimu, magatigaji, na matokeo ya kutokata arc—zote zinaweza kuboresha ustawi wa kutumia na usalama wa mchakato wa usafirishaji wa umeme wa DC wa UHV. Kwa kutathmini mekanizmo ya ukimbo wa valve ya converter na hali ya kutumia breaker wa busbar ya neutral, aina za hitilafu na sababu zao zimeonekana kwa undani, na kwa kutumia masuala mengi. Ili kuzuia na kusimamia hitilafu hizo, hatua za kuzuia yanapaswa kutumika kwenye chaguo na mipango ya vifaa, mtazamo na huduma, na ubora wa mazingira. Pia, mipango ya kusimamia hitilafu—kama vile teknolojia za kuzingatia hitilafu kwa haraka, njia sahihi za kurekebisha, na vifaa vya hesabu—yanapaswa kutumika ili kuboresha ustawi wa kutumia wa mchakato wa usafirishaji wa umeme wa DC wa UHV.