靜止式進相器的常見使用故障與處理

靜止進相器是專為大中型繞線式異步電動機設(shè)計制作、接于電動機轉(zhuǎn)子回路的無功功率就地補償裝置。異步電動機正常運行后，靜止式進相器采集電動機轉(zhuǎn)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)楹碗妱訖C轉(zhuǎn)子電流同頻率的附加電勢，加在電動機轉(zhuǎn)子回路中，改變轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系，通過磁場進而改變電動機定子電流和定子電壓的相位關(guān)系，減小功率因數(shù)角，提高電動機功率因數(shù)。定子電流下降，降低電動機自身銅損和溫升，提高電動機的過載能力，從而改善電動機的運行狀況。靜止進相器自上世紀90年代問世以來，已廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)各種繞線式異步電動機的無功補償，并取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益。與此同時，在使用過程中，也不同程度地遇到了一些問題，現(xiàn)將我們多年來積累的一些靜止進相器使用與改造經(jīng)驗進行一下總結(jié)。

1.靜止進相器的常見故障

1.1晶閘管擊穿

會造成靜止進相器投入時，用于進相變壓器一次線圈保護的低壓空氣斷路器開關(guān)過流跳閘、熔斷器熔斷，或者雖能投入靜止進相器、但投入后主電機電流下降幅度比正常時要小且電流波動大，指針式功率因數(shù)表指示不穩(wěn)，表針擺動幅度較大，很短時間內(nèi)靜止進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

會造成靜止進相器晶閘管和散熱器室內(nèi)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

會造成不能正常投入靜止進相器或投入后主電機電流下降幅度比正常時要小且電流波動大，指針式功率因數(shù)表指示不穩(wěn)，表針擺動幅度較大，進相器主回路環(huán)流現(xiàn)象嚴重。

2．主要原因分析:

2.1晶閘管擊穿是靜止進相器的常見的故障，我們認為主要有下列原因：

2.1.1晶閘管的本身質(zhì)量問題：

晶閘管是一種電力電子器件，是晶體閘流管（Thyristor）的簡稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅；1957年美國通用電氣公司開發(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(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極，陰極和門極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)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(nèi)生產(chǎn)廠家很多，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相器的關(guān)鍵。

2.1.2晶閘管的安裝使用方法及使用細節(jié)不當：

晶閘管作為一種功率半導(dǎo)體器件，其使用時的合理散熱至關(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，由靜止進相器的生產(chǎn)廠家組合裝配到靜止進相器的晶閘管和散熱器室內(nèi)，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(zhí)行一定的技術(shù)要求，主要注意點有：（1）晶閘管器件和風(fēng)冷散熱器臺面是重要的導(dǎo)電和導(dǎo)熱工作面，應(yīng)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(xiàn)臺面被灰塵、汗?jié)n、油脂等沾污，應(yīng)用含有無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(dǎo)熱硅脂、凡士林等介質(zhì)，否則涂抹后，將會有損導(dǎo)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(yīng)大小吻合，無碰傷、變形、氧化和沾污，若出現(xiàn)上述現(xiàn)象就應(yīng)對風(fēng)冷散熱器接觸臺面進行精心打磨修復(fù)或予以更換風(fēng)冷散熱器（因為晶閘管器件的價值遠高于風(fēng)冷散熱器），否則會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(yīng)嚴格符合要求，好在壓力設(shè)備上進行裝卸，緊固螺栓時應(yīng)確保用力循環(huán)遞進增加，放松緊固螺栓時應(yīng)確保用力循環(huán)遞進減少，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，再用萬用表進行相關(guān)測量與確認，進一步判定器件的三個極是否有短路或開路現(xiàn)象。（6）將晶閘管器件、風(fēng)冷散熱器組合往靜止進相器安裝時，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：進風(fēng)溫度≤40℃  風(fēng)速≥6m/s 。

2.1.3靜止進相器本身電路設(shè)計有缺陷或使用投切方法不當：

個別靜止進相器的生產(chǎn)廠家由于對靜止進相器現(xiàn)場客觀使用環(huán)境了解不夠，在電路設(shè)計時只是簡單地把繞線式電動機起動時轉(zhuǎn)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?shù)模粶蚀_的，異步電動機起動時，作用在電動機軸上的有兩種轉(zhuǎn)矩，一種是電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，另一種是所拖動機械作用在軸上的負載轉(zhuǎn)矩和風(fēng)阻、摩擦等所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)矩，二者的相互關(guān)聯(lián)作用體現(xiàn)了電動機的實際起動狀況，而起動過程中兩個轉(zhuǎn)矩又是各自變化的，這就決定了異步電動機起動過程的復(fù)雜性即異步電動機起動過程中電流大小、變化是受到多種因素的影響和制約的，工作在現(xiàn)場的繞線式異步電動機，往往在其配備的起動器中用于短接轉(zhuǎn)子回路的短接接觸器閉合動作時、電動機還未真正達到額定工況運行轉(zhuǎn)速，即還在加速起動過程中，這時如果進行投切靜止進相器，由于異步電動機的電流還未下降回落到穩(wěn)定的運行電流，就會對靜止進相器的晶閘管產(chǎn)生較大的過負荷沖擊，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）是進相器為改善晶閘管器件的使用條件而配備的重要輔助設(shè)備，對其質(zhì)量要求應(yīng)該很高，不能認為只是輔助設(shè)備，暫時損壞后不會影響靜止進相器的投切使用！其實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(xiàn)故障不能正常運轉(zhuǎn)，將會給使用中的晶閘管器件帶來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）的常見故障是電機燒壞、扇葉停轉(zhuǎn)，主要原因多是制造質(zhì)量缺陷、軸承進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相器能否安全正常使用的一個重要方面，主要原因多是電子線路設(shè)計不合理或選用電子元件質(zhì)量不過關(guān)造成的。

3．主要改進改造措施:

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

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(guī)廠家的優(yōu)質(zhì)品，更換時均按產(chǎn)品說明書的要求精心操作、注重細節(jié)。

3.2 改造靜止進相器的控制線路，不再簡單地把繞線式電動機起動時轉(zhuǎn)子回路短接接觸器的閉合信號作為能投切條件，而是增加了一段時間延時及電流檢測聯(lián)鎖，在繞線式電動機確實起動完畢電流正常后，才能允許進相器投切操作。

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

4．結(jié)束語

我們公司的靜止進相器經(jīng)過我們在實踐中不斷摸索使用經(jīng)驗、不斷改進改造，目前使用效果良好，故障率極低！其作為繞線式異步電動機的一種無功就地補償裝置，在工礦企業(yè)中的應(yīng)用還會越來越廣泛，認真總結(jié)不足進一步改善其性能，達到高效可靠經(jīng)濟環(huán)保，應(yīng)該成為電氣技術(shù)行業(yè)關(guān)注的一個重點，受到越來越多的重視。

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