關(guān)于直流調(diào)速裝置晶閘管常見故障介紹和分析

李云

摘要：直流調(diào)速裝置晶閘管在日常使用中會發(fā)生各種故障，對于不同的故障必須要采取適合的解決方法，確保晶閘管正常使用，充分發(fā)揮晶閘管的性能，提高主要生產(chǎn)設備的經(jīng)濟效益具有重要意義?；诖?，本文主要介紹了直流調(diào)速裝置晶閘管的工作條件，而且分析了直流調(diào)速裝置晶閘管的常見故障，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：直流調(diào)速裝置;晶閘管;故障

對于直流調(diào)速裝置而言，晶閘管是傳遞功率的重要元器件，其他各種裝置都基于晶閘管來進行搭配，在直流調(diào)速系統(tǒng)中是不可或缺的。然而在生產(chǎn)中，直流調(diào)速系統(tǒng)會受到現(xiàn)場環(huán)境以及生產(chǎn)條件等多種因素影響，晶閘管的故障是一直困擾生產(chǎn)一線的主要問題，其故障原因以及維護是必須要探究的問題。解決故障的要求體現(xiàn)在兩個方面，一是在較短的時間內(nèi)將故障解決，馬上恢復生產(chǎn)，另一是認真準確地分析故障的真正原因，總結(jié)防控措施從而解決問題，減少故障。

一、直流調(diào)速裝置晶閘管的工作條件

每個生產(chǎn)一線的條件都不一樣，針對現(xiàn)場實際情況，必須要對直流調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管的工作環(huán)境進行認真觀察。

（一）環(huán)境溫度

晶閘管可靠性造成影響的很多因素中散熱是造成故障的主要問題。直流調(diào)速裝置中晶閘管的實際電流大小不同，最小的有幾百安，最大的有幾千安，在實際運行中出現(xiàn)功率耗散，并產(chǎn)生大量的熱量。若不能迅速散熱，晶閘管性能很有可能由于溫度偏高而急劇降低，甚至會出現(xiàn)燒毀的情況。根據(jù)我公司直流調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管的運行情況來看，檢查出的晶閘管的主要問題是，由于沖擊負荷，短時間內(nèi)電流漲幅過大，如果散熱不良，容易造成晶閘管表面出現(xiàn)點蝕，一段時間后點蝕面擴大，出現(xiàn)大量小洼坑，散熱困難，最終造成擊穿，晶閘管損壞。其主要原因是晶閘管在進行組裝時，未正確按照規(guī)范進行組裝，散熱器與晶閘管壓緊力矩過大或過小。

現(xiàn)階段，普遍采用的散熱方法有多種，要想讓晶閘管長時間正常工作，必須要正確選擇散熱方法。自冷方式：晶閘管直接壓接散熱器，利用散熱器表面積使散熱范圍不斷擴大，在空氣中進行自然冷卻。風冷方式：晶閘管壓接散熱器，利用外加風機風道對散熱器進行吹風，強化散熱。與自冷相比之下，其散熱效果更佳。熱管散熱：利用全封閉真空管中的液體循環(huán)，對熱量進行傳遞，與風機散熱相結(jié)合運用，其散熱效果更加顯著，與水冷十分相似。水/油冷散熱器：效果最理想，一次性投入成本高，體積大，安裝施工要求高，在傳動系統(tǒng)中應用較少，一般在超大功率傳遞系統(tǒng)有所使用。

夏季晶閘管故障率高的其中一個重要原因就在于室內(nèi)溫度偏高，散熱條件惡化。需要維護人員測定晶閘管的運行環(huán)境溫度是不是符合設備供應商提出的各項溫度指標。采取加大降溫設備（空調(diào)等）能力。對于在同一間配電室有較多大容量電力負荷做出適當調(diào)整等多項措施，會對晶閘管故障降低有一定改善。

（二）現(xiàn)場的潔凈程度

大部分生產(chǎn)一線都不能保持干凈衛(wèi)生的環(huán)境，比如：部分生產(chǎn)一線油污非常嚴重，也有部分生產(chǎn)一線存在粉塵問題[1]。不管是油污還是粉塵，都會降低總體架構(gòu)的絕緣性，也會導致風道受阻，造成散熱效果不明顯，并直接威脅設備的絕緣。

（三）阻容吸收

RC回路的重要作用是對換相過電壓進行抑制，一般來說，作為維護人員，必須要確認RC元器件是否出現(xiàn)損壞，線路是否有問題，電阻在實際運行過程中不能出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。RC回路故障往往都相當隱蔽，由于其不會導致設備迅速停機，而且多數(shù)裝置都不能監(jiān)測RC回路運行。此故障容易損壞晶閘管，進而造成設備故障停機的情況發(fā)生。

二、直流調(diào)速裝置晶閘管的常見故障

通常，直流調(diào)速晶閘管之所以出現(xiàn)故障，其原因相當多，下文詳細敘述判定直流調(diào)速裝置晶閘管故障以及有可能造成晶閘管發(fā)生故障的主要原因。

（一）判斷晶閘管

首先需要正確判斷晶閘管是不是發(fā)生故障。在現(xiàn)場能夠利用對門極電阻與陰陽極之間的阻值進行測量而作出判斷。利用觸發(fā)脈沖線對門極電阻進行測量。直流調(diào)速裝置往往使用的3寸以及3寸半晶閘管，門極電阻阻值在10 Ω到20 Ω之間。每種晶閘管型號，各個批次的晶閘管的門極電阻阻值范圍都是有差異的[2]。若門極電阻偏大，容易導致脈沖觸發(fā)效果不好，若門極電阻偏小，就很有可能晶閘管器件內(nèi)部存在隱患。對陰陽極之間的阻值進行測量時，一般在現(xiàn)場借助萬用表對該阻值進行測量是不準確的，很有可能錯誤判斷晶閘管性能，建議采用精確性高的方式，如通過搖表的方式進行測量。比如：有些晶閘管的額定電壓是2500V，通過萬用表對正向阻值進行測量，獲得數(shù)值時300 Ω，但通過DC1000V搖表進行測量很有可能導通。這就表示該只晶閘因為使用時間長了，容易出現(xiàn)老化的情況，反映其耐壓值不高，不能繼續(xù)使用。一般來說，如果使用DC1000V的搖表進行測量能夠初步認定無問題，便可正常使用。

明確晶閘管存在故障后，就必須要全面分析導致晶閘管故障發(fā)生的主要原因是。最常見的現(xiàn)象是，使用一段時間后，陰陽極之間的阻斷性能劣化，阻值下降，影響因素主要有粉塵，負荷過大，散熱不良等。根據(jù)我們工作經(jīng)驗，認為低于0.7mΩ時，晶閘管的運行就不再可靠。

（二）晶閘管元件制造質(zhì)量缺欠和老化

當前，我國晶閘管產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，相同品牌、相同型號的元件也無法保障，不同批次的元件質(zhì)量對設備穩(wěn)定性有著一定的影響[3]。每個元件都有其使用期限，結(jié)合各個元件的質(zhì)量以及現(xiàn)場維護情況等等，我們認為晶閘管產(chǎn)品壽命在5年到10年之間。建議生產(chǎn)一線，通過跟蹤晶閘管使用情況，選用質(zhì)量可靠的廠家或品牌，可在一定條件下減少晶閘管故障。

（三）外部過流

外部過流往往包括多種情況，比如：短路，還有外部線路故障，電機故障，堵轉(zhuǎn)等等。此故障現(xiàn)象非常顯著，具體表現(xiàn)在快熔熔斷，有些情況十分嚴重時，晶閘管容易被擊穿。需要維護人員完善保護值，合理選用快熔，加強系統(tǒng)的檢查和專業(yè)維護人員培訓，從而能夠快速排除故障。在較短的時間內(nèi)將故障解決，馬上恢復生產(chǎn)。

（四）觸發(fā)或者裝置內(nèi)部電路故障

就晶閘管的觸發(fā)問題來看，最為普遍應用的是脈沖列，能夠大幅度減少門極損耗，也降低脈沖變壓器體積。若脈沖觸發(fā)不良好，可能導致調(diào)速系統(tǒng)不線性，門極擴散不良的情況出現(xiàn)，比如：有些經(jīng)常使用的晶閘管，元件參數(shù)是2500A/2500V，拆下來后硅片的直徑是77毫米，在毫無異常的工作中能夠直觀的覺得2500A的電流從截面積4654平方毫米的導體中通過。若觸發(fā)不佳，容易導致門極擴散不良，硅片僅僅有中心區(qū)域?qū)?，外圍區(qū)還是始終處在絕緣狀態(tài)。等同于2500A的電流從截面積1500平方毫米左右的導體中通過，后果顯而易見[4]。該故障，在低負載時影響非常小，但是如果設備負載偏高，容易出現(xiàn)晶閘管由于過流而被燒毀，而原本發(fā)揮保護作用的快熔未熔斷，應當合理選用快熔。當然脈沖線斷線，接觸不良，散熱器與接線母牌之間的螺栓松動等故障也是存在的，需要及時處理和更換。

（五）電源或者供電網(wǎng)絡電壓波形不正常和短時電壓波動

這些情況相當復雜，許多情況在回路設計中僅僅監(jiān)測與保護進線過電壓，而且利用邏輯連鎖使設備在過壓時立刻停機。就其他情況來講，裝置不再進行檢測。良好的RC保護會對晶閘管起到一定保護作用。

（六）可逆裝置制動過程的逆變換流顛覆

因為工藝需求，四象限直流調(diào)速裝置往往出現(xiàn)逆變的工作狀態(tài)，在該工作狀態(tài)下若逆變不成功，容易在裝置內(nèi)部形成一種回路，最終造成短路情況出現(xiàn)[5]。那么，之所以逆變失敗，其原因比較多，多為控制參數(shù)不合理。一旦出現(xiàn)該類型問題，應該立即安排專業(yè)設備調(diào)試人員來再次設置與校對所有參數(shù)。

結(jié)語：

總而言之，直流調(diào)速裝置現(xiàn)場維護往往會碰到一些問題，這里不能全部詳述，僅僅可以簡要分析經(jīng)常見到的現(xiàn)象。這樣做的主要目的是使現(xiàn)場維護人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)問題，制定相應的解決方案，立刻恢復正常生產(chǎn)。為了更好的應對諸多故障，需要充分了解整個系統(tǒng)，在日常工作中慢慢積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]張金龍，王永杰.西門子6RA70直流調(diào)速器在機械壓力機上的應用及維護[J].汽車實用技術(shù)，2017（15）：64-65+69.

[2]陳培超.淺析晶閘管直流調(diào)速裝置維修[J].新課程（下），2013（06）：166-167.

[3]戴薇，劉豐偉，鄭淑玲，邱書明，尤軼.直流調(diào)速裝置晶閘管常見故障介紹和分析[J].電氣傳動，2013，43（06）：73-76.

[4]袁剛.回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動裝置的選型與常見故障分析[J].水泥，2002（04）：46-48.

[5]瞿光華.晶閘管直流調(diào)速裝置事故一例[J].電世界，1994，35（09）：30.