Ανάλυση τεσσάρων μεγάλων περιπτώσεων καύσης ενεργειακών μετατροπείς

Περίπτωση ένα

Στις 1 Αυγούστου 2016, ένας διανομής μετατροπέας 50kVA σε μια επιχορηγητική σταθμό ξαφνικά άρχισε να αποδίδει πετρέλαιο κατά τη λειτουργία του, ακολουθούμενος από καύση και καταστροφή του υψηλής τάσης φυσικού. Οι ελέγχοι επί της απομόνωσης αποκάλυψαν μηδενική μεγαομμική αντίσταση από την πλευρά χαμηλής τάσης στη γη. Η εξέταση του πυρήνα αποδείξει ότι η βλάβη της απομόνωσης της πλευράς χαμηλής τάσης προκάλεσε μικροσχεδιασμό. Η ανάλυση αναγνώρισε αρκετές βασικές αιτίες γι' αυτή την πτώση του μετατροπέα:

Υπερφόρτωση: Η διαχείριση του φορτίου ήταν ιστορικά ένα αδύναμο σημείο στις επιχορηγητικές σταθμούς. Πριν από τις μεταρρυθμίσεις του συστήματος ρυθμίσεων ρυθμίσεων, η ανάπτυξη ήταν σε μεγάλο βαθμό άπλανη. Τα πτώματα των μετατροπέων ήταν συνηθισμένες εμφανίσεις κατά τη διάρκεια της Εορτής Πρωτογεννίων, της γεωργικής σεζόν και των περιόδων ξηρασίας όπου χρειαζόταν ορόσεισμα. Παρά την εφαρμογή συστημάτων διαχείρισης, οι διαχειριστικές ικανότητες των αγροτικών ηλεκτρολόγων χρειάζονται βελτίωση. Τα αγροτικά φορτία ενέργειας αυξάνονται γρήγορα με ισχυρά σεζονιέρια προφίλ και έλλειψη προγραμματισμένης διαχείρισης. Η μακροχρόνια υπερφόρτωση προκαλεί την καύση των μετατροπέων. Επιπλέον, καθώς οι εισοδήματα των αγροτών έχουν αυξηθεί σημαντικά, τα φορτία οικιακών συσκευών έχουν αυξηθεί γρήγορα, και οι ατομικές βιομηχανίες επεξεργασίας που εστιάζονται στα οικογενειακά σπίτια έχουν αναπτυχθεί γρήγορα, προκαλώντας σημαντική αύξηση των φορτίων ενέργειας. Παρά τη σημαντική επένδυση σε εξοπλισμό διανομής, οι περιορισμένοι πόροι σημαίνουν ότι η αντικατάσταση των μετατροπέων δεν μπορεί να παρακολουθήσει την αύξηση των φορτίων, προκαλώντας την καύση των μετατροπέων από υπερφόρτωση.

Επιπλέον, τα αγροτικά φορτία ενέργειας είναι δύσκολα να διαχειριστούν, και η συνείδηση για προγραμματισμένη χρήση ενέργειας είναι αδύναμη. Κατά τη διάρκεια περιόδων κορυφαίου φορτίου, όπως το ορόσεισμα, η γεωργική σεζόν και τα βράδια, η ανταγωνιστικότητα στη χρήση ενέργειας γίνεται πρόβλημα, συμβάλλοντας στην καύση των μετατροπέων.

Ανισορροπία τριφασικού φορτίου: Όταν τα τριφασικά φορτία είναι ανισορροπημένα, παράγονται ασυμμετρικά τριφασικά ρεύματα, δημιουργώντας μηδενικό ρεύμα στην ουδέτερη γραμμή. Το μηδενικό μαγνητικό ρεύμα που παράγεται από αυτό το ρεύμα επεκτίνει μηδενικό δυναμικό στις πλευρές του μετατροπέα, μετατοπίζοντας το δυναμικό του ουδέτερου σημείου. Η φάση με το υψηλότερο ρεύμα γίνεται υπερφορτωμένη, βλάπτοντας την απομόνωση των πλευρών, ενώ η φάση με το χαμηλότερο ρεύμα δεν μπορεί να φτάσει στην ορθή ικανότητα, μειώνοντας την απόδοση εξόδου του μετατροπέα. Οι κακές συνδέσεις στις πλευρές χαμηλής τάσης και την ουδέτερη πλευρά των υπερφορτωμένων πλευρών μετατροπέα μπορούν να προκαλέσουν θερμανσή, γήρανση και μεταμόρφωση ελαστικών φραγμών και πετρελαϊκών σφραγίδων, προκαλώντας διαρροή πετρελαίου και καύση των πλευρών.

Σφάλματα μικροσχεδιασμού: Είτε πρόκειται για μονοφασικά σφάλματα σε γη είτε για σφάλματα μεταξύ φάσεων, η μικρή αντίσταση των πλευρών χαμηλής τάσης των μετατροπέων διανομής παράγει εξαιρετικά υψηλά μικροσχεδιασμικά ρεύματα. Ειδικά με σφάλματα μικροσχεδιασμού κοντά, τα ρεύματα σφάλματος μπορούν να φτάσουν πάνω από 20 φορές το ρεύμα ρυθμισμένης ικανότητας του μετατροπέα. Αυτά τα ισχυρά μικροσχεδιασμικά ρεύματα παράγουν σημαντικές εμπτυχικές δυνάμεις και θερμότητα που βλάπτουν τους μετατροπείς διανομής, καθιστώντας τα σφάλματα μικροσχεδιασμού την πιο καταστροφική μορφή πτώσης των μετατροπέων.

Οι κυριότερες αιτίες των σφαλμάτων μικροσχεδιασμού περιλαμβάνουν:

• Κακή απόσταση για τις γραμμές χαμηλής τάσης, όπου πεσμένα δέντρα ή οχήματα που χτυπούν στούς πύργους προκαλούν μικροσχεδιασμούς

• Μη ορθή εγκατάσταση, λειτουργία ή συντήρηση των προστατικών ρευστών χαμηλής τάσης, προκαλώντας μικροσχεδιασμούς στις πλευρές των προστατικών ρευστών

• Κακή εγκατάσταση ή ανεπαρκής συντήρηση των μετρητικών κατασκευών χαμηλής τάσης που εγκαταστάνται στους μετατροπείς, προκαλώντας μικροσχεδιασμούς κοντά

Αντιμετώπιση:

• Εγκατάσταση των προστατικών ρευστών χαμηλής τάσης για να λιώνουν όταν το ρεύμα χαμηλής τάσης υπερβαίνει το ρεύμα ρυθμισμένης ικανότητας του μετατροπέα, προστατεύοντας τον μετατροπέα. Οι προστατικοί ρευστοί πρέπει να είναι 1,5 φορές την ικανότητα του μετατροπέα.

• Μέτρηση των φορτίων των μετατροπέων κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής ζήτησης και εγκαίρως αντικατάσταση των υπερφορτωμένων μετατροπέων.

• Ενίσχυση της λειτουργίας και συντήρησης, αντικαθιστώντας τους κατεστραμμένους απομονωτές, διαφωτίζοντας τις οδούς γραμμών και προληπτικά αποτρέποντας τους μικροσχεδιασμούς μεταξύ φάσεων για να προστατευθούν οι μετατροπείς.

Περίπτωση Δύο

Το 2015, ένας διανομητικός οργανισμός βίωσε 32 πτώσεις μετατροπέων. Οι περισσότερες παραγόταν από έναν μόνο παραγωγό. Μετά από εκτενείς εξετάσεις πυρήνα και δείγματα πετρελαίου, ανακαλύφθηκε ότι το 80% των δειγμάτων πετρελαίου περιείχαν νερό. Περαιτέρω ανάλυση αποκάλυψε ότι οι αγωγοί πετρελαίου των συντηρητών αυτών των μετατροπέων είχαν κακή σφράγιση. Κατά τη διάρκεια των βροχών, το νερό συσσωρευόταν στους αγωγούς για μεγάλο χρονικό διάστημα και σταδιακά εισέρχονταν στους μετατροπείς. Σε μακροχρόνια βάση, η περιεχόμενη νερός στο πετρέλαιο των μετατροπέων συνεχίζει να αυξάνεται, μειώνοντας τις απομονωτικές ιδιότητες και προκαλώντας πτώσεις των μετατροπέων.

Αντιμετώπιση:

• Εγκατάσταση μεταλλικών κύπελλων στους αγωγούς πετρελαίου για να τους απομονώσουν από την άμεση επαφή με το νερό. Μετά την εγκατάσταση αυτών των κυπελλών σε όλους τους μετατροπείς αυτού του τύπου, το πλήθος των πτώσεων μειώθηκε σημαντικά.

• Ετήσια λήψη δειγμάτων πετρελαίου από τους μετατροπείς διανομής και εγκαίρως αντικατάσταση του πετρελαίου όταν τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι ανεπαρκή.

Περίπτωση Τρία

Το 2018, ένας μετατροπέας ενέργειας σε μια επιχορηγητική σταθμό κάησε σε μια ηλιόλουστη, ηλιόλουστη μέρα, όταν το φορτίο δεν ήταν βαρύ. Η εξέταση του πυρήνα αποκάλυψε ορατά σημεία μικροσχεδιασμού στην πλευρά υψηλής τάσης, προκαλούμενα από κακή απομόνωση που προκάλεσε μικροσχεδιασμό.

Ανάλυση: Αυτό το είδος αποτυχίας του μετατροπέα δεν παρουσιάζει σαφή εξωτερικούς παράγοντες, κάνοντας δύσκολη την αναγνώριση του λόγου χωρίς εξέταση του πυρήνα. Οι περισσότερες από αυτές τις αποτυχίες συμβαίνουν επειδή η απομόνωση του μετατροπέα επιβαρύνεται με την μακροχρόνια λειτουργία, και δεν λαμβάνονται εγκαίρως μέτρα. Τελικά, η απομόνωση δεν μπορεί να επιτευχθεί τα απαιτούμενα επίπεδα λειτουργίας, προκαλώντας την καύση του μετατροπέα.

Προληπτικά μέτρα:

• Εκτελέστε ετήσια δοκιμή αντίστασης απομόνωσης για τους μετατροπείς κατανομής, διατηρήστε αρχεία και αναλύστε τις τάσεις. Αντικαταστήστε τους μετατροπείς εγκαίρως όταν οι τιμές απομόνωσης πέσουν κάτω από τα απαιτούμενα επίπεδα για να προληφθεί η καύση.

• Επιτηρήστε τακτικά την απομόνωση των μετατροπέων που βρίσκονται συχνά σε περιοχές με πολλούς χτυπούς, για να προληφθεί η αποτυχία λόγω επιβαρυμένης απομόνωσης.

Περίπτωση 4

Στις 6 Ιουλίου 2017, κατά τη διάρκεια μιας χτυπήματος, ένας μετατροπέας στην κορυφή ενός βουνού σε μια ενεργειακή εγκατάσταση είχε καύση του φωτιστικού στο υψηλότερο στάδιο και εκρροή λαδιού. Η δοκιμή απομόνωσης έδειξε μηδενική αντίσταση μεγαωμίων από υψηλότερο στάδιο στη γη, δείχνοντας ζημία στον μετατροπέα.

Ανάλυση: Η αιτία αυτής της αποτυχίας του μετατροπέα ήταν το υπερτάσιο υψηλής τάσης που προκλήθηκε από τον χτύπημα, το οποίο έκλεισε την απομόνωση του μετατροπέα, οδηγώντας σε μια σύνδεση.

Προληπτικά μέτρα:

• Βελτιώστε την αντίσταση συμπλεξιμού των προστατευτικών συσκευών του μετατροπέα για να εξασφαλίσετε ότι οι τιμές παραμένουν εντός λογικών ορίων.

• Εκτελέστε ετήσια δοκιμή απομόνωσης των προστατευτικών συσκευών υψηλής και χαμηλής τάσης των μετατροπέων κατανομής, αντικαθιστώντας εγκαίρως τις που δεν συμμορφώνονται με τα πρότυπα.

Ενίσχυση της Διαχείρισης του Προσωπικού για την Πρόληψη Ατυχημάτων

Η λειτουργική κατάσταση των μετατροπέων κατανομής είναι αδιάσπαστα συνδεδεμένη με την ποιότητα της διαχείρισης. Με λεπτομερή διαχείριση, τα περιστατικά καύσης των μετατροπέων μπορούν να προληφθούν αποτελεσματικά.

• Να κατανοήσετε τις συνθήκες φορτίου για κάθε περιοχή μετατροπέα: Το προσωπικό διαχείρισης ενέργειας πρέπει να αξιολογεί τακτικά τα φορτία των χρηστών, παρακολουθώντας τόσο την αύξηση των οικιακών συσκευών για τους οικιακούς χρήστες όσο και την επέκταση εργοστασίων και εξορυκτικών, πρόσθετης μηχανής και αύξησης εξοπλισμού θέρμανσης/ψύξης. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να συγκεντρωθούν μέσω της ανάγνωσης μετρητών και των τακτικών επισκέψεων στο πεδίο για να διατηρηθεί η ακριβής εικόνα.

• Συνοψίζοντας προηγούμενες εμπειρίες και μαθήματα: Να κατανοήσετε τους τρόπους με τους οποίους οι εποχικές κλιματικές αλλαγές επηρεάζουν τον εξοπλισμό. Ενισχύστε και βελτιώστε τα αδύναμα σημεία και τους πιθανούς κινδύνους που αποκαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια καταστροφών, εφαρμόζοντας στοχευμένα προληπτικά μέτρα όπως η προσαρμογή της προστασίας υπερφόρτωσης του μετατροπέα με βάση τις πραγματικές συνθήκες για να βελτιώσετε την αντοχή του εξοπλισμού σε φυσικές καταστροφές.

• Εκτελέστε προληπτική ανάλυση και πρόβλεψη φορτίου: Χρησιμοποιώντας πρώτες επιχειρήσεις δεδομένα από τα προηγούμενα δύο σημεία, επιστημονικά εκτελέστε πρόβλεψη φορτίου και εφαρμόστε κατάλληλες βελτιώσεις, συμπεριλαμβανομένων τροποποιήσεων γραμμών, ανανεώσεων φορτίου και αυξήσεων ικανότητας μετατροπέα. Ενισχύστε τις επιθεωρήσεις εξοπλισμού κατά τη διάρκεια καταστροφών ανέμου, χιονιού, παγετώνα και περιόδων ακραίας κρύας για να προληφθούν αποτυχίες και να βελτιωθεί η αξιοπιστία του εξοπλισμού, μειώνοντας τις καύσεις μετατροπέων.

• Τονίστε την ευθύνη του προσωπικού: Πρώτον, να δημιουργήσετε μια ισχυρή συνείδηση υπηρεσίας εστιασμένη στην υπηρεσία των χρηστών και την εγγύηση ποιότητας, σταθερής τάσης. Το προσωπικό πρέπει να είναι εξοικειωμένο με την αναγνώριση πιθανών κινδύνων και την ακροασία της αντιδράσης των χρηστών, αντιμετωπίζοντας τα προβλήματα εγκαίρως χωρίς να υπάρχει άλλοθι. Ο εξοπλισμός δεν πρέπει να λειτουργεί με γνωστά προβλήματα ή αγνοημένες παραβιάσεις. Η διαχείριση πρέπει να μετατραπεί από την επικουρική απάντηση σε προληπτική εκτέλεση και από την κανονική εκτέλεση σε δημιουργική εφαρμογή. Δεύτερον, πρέπει να επιβληθεί η ευθύνη. Χωρίς μηχανισμούς ευθύνης, οι εργασιακές ευθύνες και οι κανονισμοί γίνονται άχρηστοι. Πρέπει να επιβληθεί αυστηρή ευθύνη για το προσωπικό που παραμελεί τις ευθύνες, καταχράστηκε την εξουσία για προσωπικό όφελος, εκτέλεσε εργασίες προσωπικά, ή απέτυχε να εφαρμόσει αποτελεσματικά μέτρα - οδηγώντας σε ανυπότακτα προβλήματα χρηστών, ανυπότακτους κινδύνους ή ζημίες στον εξοπλισμό. Μόνο με την ολοκλήρωση της εκπλήρωσης των ευθυνών με αυστηρούς μηχανισμούς ευθύνης μπορεί να ενισχυθεί η ευθύνη της εργασίας, να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της λειτουργίας, να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της εφαρμογής, να υπηρετηθούν καλύτερα τις ανάγκες των χρηστών, να προληφθούν ανθρωπογενείς περιστατικά ενέργειας και να διατηρηθεί η ακεραιότητα της λειτουργίας του εξοπλισμού.

Συμπέρασμα

Σε σύνοψη, οι μετατροπείς ενέργειας μπορούν να αποτύχουν για πολλούς λόγους κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, αλλά με ενισχυμένη διαχείριση και συντήρηση, οι ανθρωπογενείς αποτυχίες μετατροπέων μπορούν να μειωθούν σημαντικά. Αυτό βελτιώνει την αξιοπιστία της παροχής ενέργειας, ενώ μειώνει το κόστος συντήρησης για τις εταιρείες ενέργειας, ωφελώντας τόσο τις επιχειρήσεις όσο και τους χρήστες. Αυτό αποδεικνύει τη σημαντική πρακτική σημασία της ανάλυσης των αποτυχιών των μετατροπέων και της εφαρμογής κατάλληλων προληπτικών μέτρων.