靜止式進(jìn)相器的常見(jiàn)使用故障與處理

靜止進(jìn)相器是專(zhuān)為大中型繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機設計制作、接于電動(dòng)機轉子回路的無(wú)功功率就地補償裝置。異步電動(dòng)機正常運行后，靜止式進(jìn)相器采集電動(dòng)機轉子電流信號，經(jīng)微處理器CPU處理后給可控硅晶閘管發(fā)出觸發(fā)信號。由可控硅晶閘管組成的交—交變流器將工頻電源變?yōu)楹碗妱?dòng)機轉子電流同頻率的附加電勢，加在電動(dòng)機轉子回路中，改變轉子電流和轉子電壓的相位關(guān)系，通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)而改變電動(dòng)機定子電流和定子電壓的相位關(guān)系，減小功率因數角，提高電動(dòng)機功率因數。定子電流下降，降低電動(dòng)機自身銅損和溫升，提高電動(dòng)機的過(guò)載能力，從而改善電動(dòng)機的運行狀況。靜止進(jìn)相器自上世紀90年代問(wèn)世以來(lái)，已廣泛應用于工礦企業(yè)各種繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機的無(wú)功補償，并取得了巨大的經(jīng)濟和社會(huì )效益。與此同時(shí)，在使用過(guò)程中，也不同程度地遇到了一些問(wèn)題，現將我們多年來(lái)積累的一些靜止進(jìn)相器使用與改造經(jīng)驗進(jìn)行一下總結。

1.靜止進(jìn)相器的常見(jiàn)故障

1.1晶閘管擊穿

會(huì )造成靜止進(jìn)相器投入時(shí)，用于進(jìn)相變壓器一次線(xiàn)圈保護的低壓空氣斷路器開(kāi)關(guān)過(guò)流跳閘、熔斷器熔斷，或者雖能投入靜止進(jìn)相器、但投入后主電機電流下降幅度比正常時(shí)要小且電流波動(dòng)大，指針式功率因數表指示不穩，表針擺動(dòng)幅度較大，很短時(shí)間內靜止進(jìn)相器的主回路及電抗器發(fā)熱嚴重。

1.2冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）故障

會(huì )造成靜止進(jìn)相器晶閘管和散熱器室內的關(guān)鍵器件散熱條件惡化，晶閘管和散熱器發(fā)熱嚴重，加速晶閘管和散熱器的氧化老化過(guò)程，大大縮短其正常使用壽命。

1.3主控板、觸發(fā)板等故障

會(huì )造成不能正常投入靜止進(jìn)相器或投入后主電機電流下降幅度比正常時(shí)要小且電流波動(dòng)大，指針式功率因數表指示不穩，表針擺動(dòng)幅度較大，進(jìn)相器主回路環(huán)流現象嚴重。

2．主要原因分析:

2.1晶閘管擊穿是靜止進(jìn)相器的常見(jiàn)的故障，我們認為主要有下列原因：

2.1.1晶閘管的本身質(zhì)量問(wèn)題：

晶閘管是一種電力電子器件，是晶體閘流管（Thyristor）的簡(jiǎn)稱(chēng)，又可稱(chēng)做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱(chēng)為可控硅；1957年美國通用電氣公司開(kāi)發(fā)出世界上第一臺晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化；晶閘管是PNPN四層半導體結構，它有三個(gè)極：陽(yáng)極，陰極和門(mén)極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門(mén)極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開(kāi)關(guān)型半導體器件，在電路中用文字符號“V”、“VT”表示（舊標準中用字母“SCR”表示）。目前國內生產(chǎn)廠(chǎng)家很多，但各家質(zhì)量又良莠不齊，因此選用優(yōu)質(zhì)的晶閘管是使用好靜止進(jìn)相器的關(guān)鍵。

2.1.2晶閘管的安裝使用方法及使用細節不當：

晶閘管作為一種功率半導體器件，其使用時(shí)的合理散熱至關(guān)重要，也是影響其使用壽命的重要因素。靜止進(jìn)相器的晶閘管一般是選用風(fēng)冷散熱器，很少使用水冷散熱器，由靜止進(jìn)相器的生產(chǎn)廠(chǎng)家組合裝配到靜止進(jìn)相器的晶閘管和散熱器室內，上部或下部安裝有冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）。晶閘管和風(fēng)冷散熱器的組合裝配要嚴格執行一定的技術(shù)要求，主要注意點(diǎn)有：（1）晶閘管器件和風(fēng)冷散熱器臺面是重要的導電和導熱工作面，應保持清潔、平整，不能用手直接接觸，并防止與異物觸碰損傷，若發(fā)現臺面被灰塵、汗漬、油脂等沾污，應用含有無(wú)水乙醇的清潔棉紗將其擦拭干凈。（2）晶閘管器件與風(fēng)冷散熱器接觸表面不得涂抹導熱硅脂、凡士林等介質(zhì)，否則涂抹后，將會(huì )有損導電性能，并大大降低晶閘管器件與風(fēng)冷散熱器的正常使用壽命。（3）晶閘管器件與風(fēng)冷散熱器接觸表面應大小吻合，無(wú)碰傷、變形、氧化和沾污，若出現上述現象就應對風(fēng)冷散熱器接觸臺面進(jìn)行精心打磨修復或予以更換風(fēng)冷散熱器（因為晶閘管器件的價(jià)值遠高于風(fēng)冷散熱器），否則會(huì )嚴重降低晶閘管器件與風(fēng)冷散熱器的使用效能及使用壽命。（4）晶閘管器件屬于易碎器件，與風(fēng)冷散熱器的安裝力應嚴格符合要求，好在壓力設備上進(jìn)行裝卸，緊固螺栓時(shí)應確保用力循環(huán)遞進(jìn)增加，放松緊固螺栓時(shí)應確保用力循環(huán)遞進(jìn)減少，以保證器件受力均勻，接觸良好。（5）晶閘管器件安裝風(fēng)冷散熱器后，再用萬(wàn)用表進(jìn)行相關(guān)測量與確認，進(jìn)一步判定器件的三個(gè)極是否有短路或開(kāi)路現象。（6）將晶閘管器件、風(fēng)冷散熱器組合往靜止進(jìn)相器安裝時(shí)，務(wù)必注意器件極性與電路的極性是否一致，及RC保護元件是否可靠連接。

總之，一般要確保晶閘管器件具備下列良好使用條件：環(huán)境溫度-40℃～35℃  濕度≤80%  風(fēng)冷：進(jìn)風(fēng)溫度≤40℃  風(fēng)速≥6m/s 。

2.1.3靜止進(jìn)相器本身電路設計有缺陷或使用投切方法不當：

個(gè)別靜止進(jìn)相器的生產(chǎn)廠(chǎng)家由于對靜止進(jìn)相器現場(chǎng)客觀(guān)使用環(huán)境了解不夠，在電路設計時(shí)只是簡(jiǎn)單地把繞線(xiàn)式電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)轉子回路短接接觸器的閉合信號作為能投切條件，這是不恰當的，不準確的，異步電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，作用在電動(dòng)機軸上的有兩種轉矩，一種是電動(dòng)機產(chǎn)生的電磁轉矩，另一種是所拖動(dòng)機械作用在軸上的負載轉矩和風(fēng)阻、摩擦等所產(chǎn)生的反轉矩，二者的相互關(guān)聯(lián)作用體現了電動(dòng)機的實(shí)際起動(dòng)狀況，而起動(dòng)過(guò)程中兩個(gè)轉矩又是各自變化的，這就決定了異步電動(dòng)機起動(dòng)過(guò)程的復雜性即異步電動(dòng)機起動(dòng)過(guò)程中電流大小、變化是受到多種因素的影響和制約的，工作在現場(chǎng)的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機，往往在其配備的起動(dòng)器中用于短接轉子回路的短接接觸器閉合動(dòng)作時(shí)、電動(dòng)機還未真正達到額定工況運行轉速，即還在加速起動(dòng)過(guò)程中，這時(shí)如果進(jìn)行投切靜止進(jìn)相器，由于異步電動(dòng)機的電流還未下降回落到穩定的運行電流，就會(huì )對靜止進(jìn)相器的晶閘管產(chǎn)生較大的過(guò)負荷沖擊，極易使其擊穿損壞！

2.2 冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）故障也是影響靜止進(jìn)相器能否安全正常使用的重要因素

冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）是進(jìn)相器為改善晶閘管器件的使用條件而配備的重要輔助設備，對其質(zhì)量要求應該很高，不能認為只是輔助設備，暫時(shí)損壞后不會(huì )影響靜止進(jìn)相器的投切使用！其實(shí)晶閘管器件的使用條件要求是比較嚴格和苛刻的，冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）一旦出現故障不能正常運轉，將會(huì )給使用中的晶閘管器件帶來(lái)散熱條件急劇惡化的嚴重后果，必將大大降低晶閘管器件的使用效能及使用壽命。冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）的常見(jiàn)故障是電機燒壞、扇葉停轉，主要原因多是制造質(zhì)量缺陷、軸承進(jìn)灰和日常維護不到等。

2.3 主控板、觸發(fā)板等故障也是影響靜止進(jìn)相器能否安全正常使用的一個(gè)重要方面，主要原因多是電子線(xiàn)路設計不合理或選用電子元件質(zhì)量不過(guò)關(guān)造成的。

3．主要改進(jìn)改造措施:

為使無(wú)環(huán)流進(jìn)出式進(jìn)相器更加安全可靠的使用，根據以上對其常見(jiàn)故障及原因分析，我們主要采取了下列改進(jìn)改造措施：

3.1 嚴格把關(guān)備品配件的產(chǎn)品質(zhì)量，例如晶閘管器件、冷卻風(fēng)機（風(fēng)扇）等均選用正規廠(chǎng)家的優(yōu)質(zhì)品，更換時(shí)均按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求精心操作、注重細節。

3.2 改造靜止進(jìn)相器的控制線(xiàn)路，不再簡(jiǎn)單地把繞線(xiàn)式電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)轉子回路短接接觸器的閉合信號作為能投切條件，而是增加了一段時(shí)間延時(shí)及電流檢測聯(lián)鎖，在繞線(xiàn)式電動(dòng)機確實(shí)起動(dòng)完畢電流正常后，才能允許進(jìn)相器投切操作。

3.3 將采取分流器采樣型的無(wú)環(huán)流進(jìn)出式進(jìn)相器全部改成用優(yōu)質(zhì)霍爾傳感器采樣、九點(diǎn)智能算法型靜止式進(jìn)相器，可提高采樣精度及無(wú)功補償效果。

4．結束語(yǔ)

我們公司的靜止進(jìn)相器經(jīng)過(guò)我們在實(shí)踐中不斷摸索使用經(jīng)驗、不斷改進(jìn)改造，目前使用效果良好，故障率極低！其作為繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機的一種無(wú)功就地補償裝置，在工礦企業(yè)中的應用還會(huì )越來(lái)越廣泛，認真總結不足進(jìn)一步改善其性能，達到高效可靠經(jīng)濟環(huán)保，應該成為電氣技術(shù)行業(yè)關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)，受到越來(lái)越多的重視。

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