關于直流調速裝置晶閘管常見故障介紹和分析

李云

摘要：直流調速裝置晶閘管在日常使用中會發生各種故障，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，充分發揮晶閘管的性能，提高主要生產設備的經濟效益具有重要意義。基于此，本文主要介紹了直流調速裝置晶閘管的工作條件，而且分析了直流調速裝置晶閘管的常見故障，以供大家參考。

關鍵詞：直流調速裝置;晶閘管;故障

對于直流調速裝置而言，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，在直流調速系統中是不可或缺的。然而在生產中，直流調速系統會受到現場環境以及生產條件等多種因素影響，晶閘管的故障是一直困擾生產一線的主要問題，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在兩個方面，一是在較短的時間內將故障解決，馬上恢復生產，另一是認真準確地分析故障的真正原因，總結防控措施從而解決問題，減少故障。

一、直流調速裝置晶閘管的工作條件

每個生產一線的條件都不一樣，針對現場實際情況，必須要對直流調速系統中晶閘管的工作環境進行認真觀察。

（一）環境溫度

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，在實際運行中出現功率耗散，并產生大量的熱量。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，甚至會出現燒毀的情況。根據我公司直流調速系統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，短時間內電流漲幅過大，如果散熱不良，容易造成晶閘管表面出現點蝕，一段時間后點蝕面擴大，出現大量小洼坑，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，未正確按照規范進行組裝，散熱器與晶閘管壓緊力矩過大或過小。

現階段，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，對熱量進行傳遞，與風機散熱相結合運用，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，在傳動系統中應用較少，一般在超大功率傳遞系統有所使用。

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整等多項措施，會對晶閘管故障降低有一定改善。

（二）現場的潔凈程度

大部分生產一線都不能保持干凈衛生的環境，比如：部分生產一線油污非常嚴重，也有部分生產一線存在粉塵問題[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元器件是否出現損壞，線路是否有問題，電阻在實際運行過程中不能出現過熱的現象。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，而且多數裝置都不能監測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生。

二、直流調速裝置晶閘管的常見故障

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

（一）判斷晶閘管

首先需要正確判斷晶閘管是不是發生故障。在現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。利用觸發脈沖線對門極電阻進行測量。直流調速裝置往往使用的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，容易導致脈沖觸發效果不好，若門極電阻偏小，就很有可能晶閘管器件內部存在隱患。對陰陽極之間的阻值進行測量時，一般在現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，容易出現老化的情況，反映其耐壓值不高，不能繼續使用。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生的主要原因是。最常見的現象是，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。根據我們工作經驗，認為低于0.7mΩ時，晶閘管的運行就不再可靠。

（二）晶閘管元件制造質量缺欠和老化

當前，我國晶閘管產品質量良莠不齊，相同品牌、相同型號的元件也無法保障，不同批次的元件質量對設備穩定性有著一定的影響[3]。每個元件都有其使用期限，結合各個元件的質量以及現場維護情況等等，我們認為晶閘管產品壽命在5年到10年之間。建議生產一線，通過跟蹤晶閘管使用情況，選用質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，堵轉等等。此故障現象非常顯著，具體表現在快熔熔斷，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，加強系統的檢查和專業維護人員培訓，從而能夠快速排除故障。在較短的時間內將故障解決，馬上恢復生產。

（四）觸發或者裝置內部電路故障

就晶閘管的觸發問題來看，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。若脈沖觸發不良好，可能導致調速系統不線性，門極擴散不良的情況出現，比如：有些經常使用的晶閘管，元件參數是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。若觸發不佳，容易導致門極擴散不良，硅片僅僅有中心區域導通，外圍區還是始終處在絕緣狀態。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，容易出現晶閘管由于過流而被燒毀，而原本發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，四象限直流調速裝置往往出現逆變的工作狀態，在該工作狀態下若逆變不成功，容易在裝置內部形成一種回路，最終造成短路情況出現[5]。那么，之所以逆變失敗，其原因比較多，多為控制參數不合理。一旦出現該類型問題，應該立即安排專業設備調試人員來再次設置與校對所有參數。

結語：

總而言之，直流調速裝置現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常見到的現象。這樣做的主要目的是使現場維護人員能夠迅速發現問題，制定相應的解決方案，立刻恢復正常生產。為了更好的應對諸多故障，需要充分了解整個系統，在日常工作中慢慢積累豐富的經驗。

參考文獻：

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

[2]陳培超.淺析晶閘管直流調速裝置維修[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.回轉窯主驅動裝置的選型與常見故障分析[J].水泥，2002（04）：46-48.

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