濾波器放電線圈過熱燒損的原因分析及優(yōu)化措施

摘 要：卸船機(jī)電氣傳動(dòng)普遍采用晶閘管變流方式，RSD系統(tǒng)具有控制特性好，高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但是由于晶閘管電路的固有特性，設(shè)備運(yùn)行時(shí)將向電網(wǎng)注入諧波電流，在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變，影響供電質(zhì)量及運(yùn)行安全，所以濾波器在此類設(shè)備起到的作用尤為明顯。此文針對(duì)卸船機(jī)濾波器在實(shí)際應(yīng)用中所遇到問題，進(jìn)行舉例說明并分析其故障原因、結(jié)合實(shí)際改造成果，總結(jié)出了一些較為成熟且行之有效的優(yōu)化措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：濾波器;原因分析;優(yōu)化措施

0.引言

為保證卸船機(jī)正常運(yùn)行和供電系統(tǒng)可靠供電，需要采取抑制諧波電流的技術(shù)措施，同時(shí)考慮補(bǔ)償基波無功功率。根據(jù)我國(guó)有關(guān)電網(wǎng)電壓質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以及目前國(guó)內(nèi)外在諧波治理方面的研究成果，我廠卸船機(jī)設(shè)計(jì)采用濾波兼補(bǔ)償技術(shù)方案，針對(duì)變流裝置產(chǎn)生的特征諧波分別設(shè)置濾波回路，吸收諧波電流，同時(shí)也起到補(bǔ)償基波無功功率的作用，提高電網(wǎng)的電能治理和功率因數(shù)。

1.技術(shù)數(shù)據(jù)

1.1環(huán)境條件（如表1）

1.2 供電系統(tǒng)

每臺(tái)卸船機(jī)上兩臺(tái)變壓器，參數(shù)如下：控制變壓器為6/0.4KV，250kVA;動(dòng)力變壓器為6/0.525KV，2200kVA;濾波裝置接電點(diǎn)額定電壓（Un）為0.525kV;電網(wǎng)電壓偏移范圍（△U）為+5%～-7%;額定頻率（f）為50Hz;頻率偏移范圍（△f）為±1Hz。

1.3負(fù)荷特性

諧波源設(shè)備為重復(fù)繼續(xù)工作，一個(gè)工作周期為起動(dòng)→加速→等速→下降→減速→制動(dòng);整流裝置為三相橋式全控整流;設(shè)備自然功率因數(shù)為0.72。

1.4諧波源特性

整流裝置為6脈動(dòng);整流裝置所產(chǎn)生的特征諧波為奇次濾波，由于整流變壓器的繞組 方式相同，各同次濾波在網(wǎng)側(cè)為算術(shù)和。

1.5諧波源負(fù)荷

每臺(tái)卸船機(jī)的諧波源負(fù)荷為晶閘管變流器供電的直流設(shè)備。電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表如下表。

2.濾波器故障現(xiàn)象

7次濾波器放電線圈損壞，現(xiàn)象表現(xiàn)為爆裂，內(nèi)部絕緣漆液化流下。在更換損壞放電線圈后，三相電流出現(xiàn)不平衡且高出正常電流值：A相=645A、B相=665A、C相=832A（正常時(shí)三相均為400A左右）。

3.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及使用情況推測(cè)大致可能原因

3.1卸船機(jī)的諧波源負(fù)荷為晶閘管變流器供電的直流設(shè)備，主要有起升、開閉和小車/俯仰驅(qū)動(dòng)，作為諧波源的設(shè)備為重復(fù)斷續(xù)工作，一個(gè)工作周期按起動(dòng)→加速→等速→下降→減速→制動(dòng)運(yùn)行，負(fù)荷的變化比較快，諧波變化和電壓波動(dòng)較大。

3.2在諧波變化和電壓波動(dòng)較大的工況下，濾波器投入未運(yùn)行過程時(shí)，濾波器控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)可控硅觸發(fā)回路干擾情況，導(dǎo)致可控硅在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)多次誤導(dǎo)通，正常時(shí)一個(gè)周波導(dǎo)通一次，而在干擾的情況下一個(gè)周波可能導(dǎo)通多次，這樣造成放電線圈反復(fù)頻繁的放電而發(fā)生過熱燒毀的現(xiàn)象。

3.3在更換了放電線圈后，空載投入濾波器發(fā)現(xiàn)三相電流均增大，由以前的三相400A變?yōu)椋篈相B相為600A，C相變?yōu)?00A，并且三相電流均不穩(wěn)定波動(dòng)劇烈。通過檢查發(fā)現(xiàn)并且本次故障還造成F7支路一只C 相可控硅損壞和兩臺(tái)電容器被擊穿。其中損壞的可控硅的電阻已降低了，正常電阻為26～28歐姆，實(shí)際測(cè)量只有22歐姆。

4.根據(jù)故障現(xiàn)象出現(xiàn)特性，陸續(xù)開展以下治理方案

4.1 更改了F7和F11觸發(fā)回路的觸發(fā)器。由以前的每相一個(gè)觸發(fā)器改為每相兩個(gè)觸發(fā)器，把兩個(gè)觸發(fā)器串聯(lián)使用，增大觸發(fā)器內(nèi)部ZG和FG的間隔，使兩個(gè)反并聯(lián)地可控硅的觸發(fā)回路單獨(dú)隔離開來，降低電源對(duì)觸發(fā)器的干擾，并建議濾波器在以后的運(yùn)行方式上改為手動(dòng)運(yùn)行。

4.2更換了燒毀的F7次的放電線圈。此次更換的放電線圈的型號(hào)為FDGE8-1.0/0.1，相比以前的FDGE8-1.0/√3 /0.1 性能更好（耐壓等級(jí)得到提高）。加大放電線圈容量，改變放電線圈的接線方式，改以前的三角接法為星形接法，加強(qiáng)可控硅觸發(fā)模塊與提高放電線圈對(duì)地絕緣性能等一系列方法。

4.3更換了F7支路的所有六臺(tái)電容器，使所有的電容器的型號(hào)和參數(shù)與以前電容器的相同，同時(shí)避免電容器受到以前事故的影響到絕緣。

4.4更換F7支路的兩臺(tái)可控硅。在檢查故障點(diǎn)時(shí)，更換電容器后采用排除法，甩開可控硅后運(yùn)行，濾波器能夠正常運(yùn)行。

4.5安排人員定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，觀察在故障處理后日常溢變現(xiàn)象，隨時(shí)做好異常記錄。

經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間地觀察試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，我們可以確認(rèn)：（1）誤觸發(fā)只會(huì)出現(xiàn)在觸發(fā)模塊沒有觸發(fā)信號(hào)的時(shí)候，如果濾波器投入以后則誤觸發(fā)現(xiàn)象很小或消失。如過零觸發(fā)正常，濾波器各個(gè)元器件的溫度正常。（2）現(xiàn)象只會(huì)發(fā)生在卸船機(jī)工作而濾波器沒有投入的間隙。

從以上現(xiàn)象總體分析，我門不難看出各個(gè)濾波支路的投入與切除是用控制器發(fā)出高電平控制晶閘管的閉合與開斷來實(shí)現(xiàn)的。由于控制器受到干擾誤發(fā)信號(hào)致使晶閘管的誤動(dòng)作導(dǎo)致濾波器的放電線圈和晶閘管的燒毀。所以必須在晶閘管的控制上來根除故障源。

5.濾波器放電治理措施

F5濾波器支路不變。取消晶閘管及其觸發(fā)系統(tǒng)F7和F11濾波支路的晶閘管及其觸發(fā)系統(tǒng)，在F7和F11支路原來安裝晶閘管的位置各加裝1臺(tái)大容量的接觸器，接觸器安裝在斷路器的下口，電容器柜過來的三相電纜連接在F7和F11濾波支路新裝的接觸器的下口。操作濾波器投入運(yùn)行時(shí)，直接按F5/F7/F11的順序合各個(gè)濾波支路的斷路器后，新增加控制器可根據(jù)卸船機(jī)的負(fù)荷變化情況來分合接觸器來自動(dòng)投入或切除各個(gè)濾波支路。

作者簡(jiǎn)介：

何備 （1985一07）男，漢族，湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)，學(xué)歷：本科，助理工程師，研究方向：電力工程。