Pagsusuri ng Kamalian sa Neutral Busbar Circuit Breaker Sa Panahon ng Pag-block ng Ultra-High-Voltage Converter Valves

1.Prinisipyong Pagsasara ng Ultra-High-Voltage Converter Valves
1.1 Prinsipyo ng Pagtrabaho ng Converter Valves
Karaniwang gumagamit ang mga ultra-high-voltage (UHV) converter valves ng thyristor valves o insulated-gate bipolar transistor (IGBT) valves upang i-convert ang alternating current (AC) sa direct current (DC) at vice versa. Bilang halimbawa, ang thyristor valve ay binubuo ng maraming thyristors na konektado sa serye at parallel. Sa pamamagitan ng pagkontrol ng pag-trigger (turn-on) at turn-off ng thyristors, nagre-regulate at nai-convert ng valve ang electrical current. Sa normal na operasyon, ina-convert ng converter valve 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 Pagsasara ng Converter Valve
Maaaring maitimulang magsara ang converter valve dahil sa iba't ibang mga kadahilanan, kabilang ang overvoltage, overcurrent, pagkakasira ng mga internal component, at mga abnormalidad sa control at protection system. Kapag natukoy ang mga anomaliyang ito, mabilis na inilalabas ng control at protection system ang blocking command, nagtutugon sa paghinto ng pag-trigger ng lahat ng thyristors o IGBT valves, na nagreresulta sa pagsasara ng converter valve.

Sa panahon ng proseso ng pagsasara, mayroong malaking pagbabago sa mga elektrikal na parameter ng sistema. Halimbawa, sa rectifier side, pagkatapos magsara ang converter valve, mabilis na bumababa ang AC-side current. Gayunpaman, dahil sa line inductance, hindi agad bumababa sa zero ang DC-side current at patuloy na lumiliko sa mga ruta tulad ng neutral busbar, na nagpapabuo ng freewheeling current. Sa sandaling ito, kailangan ng mabilis na pag-operate ng neutral busbar circuit breaker upang putulin ang DC current at maprotektahan ang mga equipment ng sistema mula sa pinsala dulot ng excessive current [2].

2.Kondisyong Paggana ng Neutral Busbar Circuit Breaker Sa Panahon ng Pagsasara ng Converter Valve
2.1 Pagbabago ng Mga Electrical Parameters
Kapag magsara ang converter valve, mayroong malaking pagbabago sa voltage at current sa neutral busbar circuit breaker. Sa DC side, dahil sa pagsasara ng converter valve, nagiging overcurrent ang current sa neutral busbar at kasamang 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 magsara ang converter valve, ang neutral busbar current ay agad na tumataas hanggang 2–3 beses ang rated current, at ang voltage sa neutral busbar circuit breaker ay nagpapakita ng malaking pagbabago, umabot sa 1.5 beses ang normal na operating voltage. Ang Table 1 ay nagbibigay ng visual na ilustrasyon ng mga pagbabago sa mga electrical parameters sa panahon ng pagsasara ng converter valve.

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

2.2 Pagbabago ng Stress
Kapag ang converter valve ay nablock, ang neutral busbar circuit breaker ay kailangang 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 naman ay pangunahing nagmumula sa impact forces na inililikha ng operating mechanism sa panahon ng mabilis na pagbubukas at pagsasara, at electromagnetic forces na dulot ng mabilis na pagbabago ng current. Halimbawa, sa madalas na blocking events ng converter valve, ang mga bahagi ng operating mechanism ng neutral busbar circuit breaker ay maaaring maging loose o worn out, na negatibong apektado ang normal na performance ng 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 Pagkawala ng Insulation
3.1.1 Manifestasyon ng Sira
Ang pagkawala ng insulation ay isa sa mas karaniwang uri ng sira para sa neutral busbar circuit breakers sa panahon ng blocking ng converter valve. Ito ay pangunahing lumilitaw bilang pagluma o pinsala ng mga internal na insulation materials, na nagdudulot ng pagbaba ng kakayahan ng insulation at nagresulta sa flashover o breakdown. Halimbawa, sa ilang mahabang operasyon na UHV DC transmission projects, ang surface contamination at cracks ay lumitaw sa insulating porcelain bushings sa loob ng neutral busbar circuit breaker, na lubhang nagcompromise sa kakayahan ng insulation.

3.1.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkawala ng insulation ay kinabibilangan ng maraming aspeto. Una, ang mahabang operasyon sa mataas na voltage at malaking current ay unti-unting nagluluma ng mga insulation materials, na nagbabawas ng kanilang kakayanan sa pag-insulate sa loob ng panahon. Pangalawa, ang overvoltage at overcurrent na nalilikha sa panahon ng blocking ng converter valve ay nagpapalakas ng stress sa mga insulation materials, na nagpapabilis ng proseso ng pagluma. Bukod dito, ang harsh na operating environments—tulad ng mataas na humidity at heavy pollution—ay nagdudulot ng pag-accumulate ng contaminants sa ibabaw ng insulation, na lalo pa nagpapababa ng kakayahan ng insulation. Halimbawa, sa isang coastal UHV DC transmission project na may mataas na humidity at salt-laden air, ang conductive film ay madaling nabubuo sa ibabaw ng insulating porcelain ng neutral busbar circuit breaker, na lubhang nagbabawas ng lakas ng insulation at nagdudulot ng madalas na flashover faults.

3.2 Pagkawala ng Operating Mechanism
3.2.1 Manifestasyon ng Sira
Ang mga sira sa operating mechanism ay pangunahing lumilitaw bilang abnormal na oras ng pagbubukas/pagsasara o pagkawala ng kakayahan na bumukas/magsara (refusal to operate). Halimbawa, sa panahon ng blocking ng converter valve, ang neutral busbar circuit breaker ay maaaring magpakita ng napakataas na oras ng pagbubukas, na hindi makapagtugon sa DC current nang maaga, o maaaring magsara nang hindi maayos, na nagreresulta sa mahinang contact.

3.2.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkawala ng operating mechanism ay komplikado. Sa isang banda, ang mga mechanical components ay nagluluma sa loob ng panahon dahil sa madalas na operasyon, na nagdudulot ng wear o deformation na nagpapababa ng performance. Halimbawa, ang mga spring sa mechanism maaaring mawalan ng elasticity dahil sa pagod, na nagreresulta sa insufficient na force ng pagbubukas/pagsasara. Sa kabilang banda, ang mga sira sa control circuit—tulad ng relay failure o broken control cables—ay maaaring mapigilan ang mechanism na tumanggap o i-execute ng mga command nang maayos. Bukod dito, ang electromagnetic interference sa panahon ng blocking ng converter valve ay maaaring mapagkamalan ang control signals, na nagdudulot ng malfunction 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 strong magnetic interference sa panahon ng blocking ng valve, na nagresulta sa refusal to open ng breaker.

3.3 Pagkawala ng Contact
3.3.1 Manifestasyon ng Sira
Ang mga sira sa contact ay pangunahing kinabibilangan ng 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, ang high-temperature arcs ay lumilikha, na nagdudulot ng erosion sa ibabaw ng contact. Ang mahabang erosion ay nagreresulta sa uneven na ibabaw ng contact at mas mataas na resistance, na nagpapababa ng normal na operasyon. Sa mga severe cases, ang mga contact ay maaaring mag-weld, na nagpapahintulot sa breaker na hindi mabubukas.

3.3.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang pangunahing dahilan ng pagkawala ng contact ay ang malaking current at high-temperature arc na nalilikha sa panahon ng blocking ng converter valve. Ang malaking flow ng current ay nagpapalikha ng Joule heating, na nagpapataas ng temperatura ng contact, habang ang intense na init ng arc ay nagpapabilis ng erosion. Bukod dito, ang properties ng contact material at quality ng manufacturing ay nakakaapekto sa resistance ng arc. Ang mga contact na gawa sa materyales na may mahina sa high-temperature o arc resistance, o yung mga ginawa sa substandard na proseso, ay mas prone sa erosion. Halimbawa, sa isang UHV DC project, ang neutral busbar circuit breaker ay gumamit ng mga contact na may inadequate na arc resistance; pagkatapos ng maraming blocking events, ang severe erosion ay nangyari, na lubhang nagtaas ng contact resistance at nag-disrupt ng normal na operasyon.

3.4 Pagkawala ng Current Transformer
3.4.1 Manifestasyon ng Sira
Ang mga sira sa current transformer ay pangunahing kinabibilangan ng secondary-side open circuits, winding insulation damage, at core saturation. Sa panahon ng blocking ng converter valve, ang abrupt na pagbabago ng DC current ay nagpapalakas ng stress sa current transformer, na nagpapahiwatig ng pagkawala. Halimbawa, ang open secondary circuit ay maaaring lumikha ng dangerously high voltages, na nagpapanganib sa equipment at personnel; 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 magsimula ng mali na protective actions.

3.4.2 Pagsusuri ng Dahilan
Ang mga dahilan ng pagkawala ng current transformer ay kinabibilangan ng sumusunod: Una, ang overcurrent sa panahon ng blocking ng converter valve ay nagpapalakas ng thermal at electromagnetic stress sa windings, na maaaring magdulot ng pinsala sa insulation. Pangalawa, ang performance ng insulation ay natural na nagluluma sa loob ng panahon, na nagpapahiwatig ng mas vulnerable na transformers sa abnormal conditions tulad ng blocking ng valve. Bukod dito, ang improper design o selection—tulad ng mali na rated current o accuracy class—ay maaaring magdulot ng 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 blocking ng valve, ang core ay mabilis na nasauration, na hindi maaaring sukatin nang tama ang current at nagdulot ng mali na operation ng protective relays.

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

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

4.Mga Taktika 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 Taktika sa Pag-iwas sa Kamalian
4.1.1 Pagsasaayos ng Pagpili at Disenyo ng Kagamitan
Sa panahon ng konstruksyon ng mga proyekto ng UHV DC transmission, ang epekto ng mga abnormal na kondisyon tulad ng blocking ng converter valve sa neutral busbar circuit breakers ay dapat mabigyang-pansin, at ang pagpili at disenyo ng kagamitan ay dapat maging optimal. Dapat pumili ng mahalagang komponente—tulad ng mga circuit breaker na may mataas na insulation performance, mahusay na arc-resistance contacts, reliable operating mechanisms, at maayos na rated current transformers. Halimbawa, ang insulating porcelain bushings na gawa sa advanced insulation materials at manufacturing processes ay maaaring mapataas ang insulation reliability; ang contact materials na may malakas na resistance sa arc ay nagpapahaba ng buhay ng mga contact; at isang maayos na disenyo ng operating mechanism ay nagbibigay ng accurate at reliable opening/closing sa iba't ibang kondisyong operasyonal.

4.1.2 Pagsasaayos ng Monitoring at Maintenance ng Kagamitan
Dapat magtatag ng comprehensive na sistema ng monitoring para sa patuloy na pag-monitor ng mga operational parameters ng neutral busbar circuit breaker, kasama ang electrical parameters, temperatura, presyon, vibration, at iba pang status indicators. Sa pamamagitan ng data analysis, maaaring ma-identify ang mga potensyal na risk ng kamalian. Halimbawa, ang infrared thermography ay maaaring gamitin upang monitorin ang temperatura sa mga contact at connection points; ang abnormal na pagtaas ng temperatura ay nag-trigger ng oportunong inspeksyon at corrective actions. Ang online monitoring ng insulation resistance at partial discharge ay tumutulong sa pag-assess ng kalidad ng insulation. Bukod dito, ang routine maintenance—kasama ang paglilinis, pag-lubricate, at pag-tighten—ay dapat maging matibay upang tiyakin na nasa optimal na kondisyon ang kagamitan.

4.1.3 Pagsasaayos ng Kalidad ng Operating Environment
Ang operating environment ng neutral busbar circuit breaker ay dapat maging optimal upang mabawasan ang mga negatibong epekto ng kapaligiran. Halimbawa, ang air purification systems ay maaaring i-install sa mga substation upang mabawasan ang airborne contaminants at corrosive gases; ang effective moisture control measures—tulad ng dehumidifiers—ay maaaring i-maintain ang dry conditions sa paligid ng kagamitan. Sa coastal o highly industrial-polluted areas, ang special protective treatments—tulad ng anti-corrosion coatings—ay maaaring i-apply upang mapataas ang resistance ng kagamitan sa environmental degradation.

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

4.2.2 Pagtatatag ng Rational na Proseso sa Pag-aayos ng Kamalian
Dapat magtatag ng detailed at rational na proseso sa pag-aayos ng kamalian upang tiyakin ang mabilis at epektibong tugon sa pagkakaroon ng mga pagkakamali. Ang proseso na ito ay dapat kumakatawan sa fault reporting, on-site inspection, fault diagnosis, repair planning, implementation ng repairs, equipment testing, at acceptance verification. Sa buong proseso, mahalaga ang strict adherence sa safety protocols upang protektahan ang mga tao at kagamitan. Halimbawa, sa pag-aayos ng insulation faults, ang power ay dapat muna idisconnect at ang stored energy ay dapat idischarge bago ang inspeksyon at repair; pagkatapos ng component replacement, ang rigorous testing at acceptance checks ay dapat kumpirmahin na ang performance ay sumasang-ayon sa required standards.

4.2.3 Emergency Backup Equipment at Contingency Plans
Upang mabawasan ang impact ng mga pagkakamali ng neutral busbar circuit breaker sa system operation, dapat available ang emergency backup equipment, at dapat maging comprehensive ang contingency plans. Sa pagkakaroon ng severe fault na hindi maaaring mabilisan na i-repair, maaaring mabilis na i-deploy ang backup equipment upang ibalik ang normal na system operation. Ang regular na maintenance at testing ng backup equipment ay kinakailangan upang tiyakin na nasa good standby condition ito. Ang contingency plan ay dapat magspesipiko ng emergency response procedures, personnel responsibilities, communication protocols, at iba pang key elements upang mabigyan ng orderly at efficient na emergency handling.

5.Kasunodan
Sa panahon ng blocking ng UHV converter valve, ang neutral busbar circuit breakers ay nakaharap sa maraming risks ng kamalian—kabilang ang insulation failure, operating mechanism malfunction, contact damage, at current transformer faults—lahat ng ito ay maaaring makasira sa safe at stable operation ng UHV DC transmission systems. Sa pamamagitan ng thorough analysis ng blocking mechanism ng converter valves at operational state ng neutral busbar circuit breakers sa ganitong kondisyon, ang mga common fault types at kanilang causes ay malinaw na nai-identify, suportado ng detailed case studies. Upang mabigyan ng epektibong pag-iwas at pag-aayos sa mga kamalian, dapat ipatupad ang preventive measures sa pagpili at disenyo ng kagamitan, operational monitoring at maintenance, at environmental improvement. Samantalang, ang fault handling strategies—kasama ang rapid diagnostic technologies, standardized repair procedures, at emergency backup systems—ay dapat tanggapin upang paigtingin ang operational reliability ng UHV DC transmission systems.