進相器專用電抗器(限流電抗器)在無功補償中的應用之下篇

    5、進相器專用電抗器(限流電抗器)容量的計算
    電抗器容量計算公式是：SN=Ud%x(Up/√3)xIN ，其中IN的單位是A。

    6、進相器專用電抗器(限流電抗器)常見問題實例解答
    問 題：今天我們廠里燒壞兩個進相器專用電抗器(限流電抗器)。想請問下原因？個人覺得晶閘管有短路擊穿現(xiàn)象。請問是否正確？

    解 答：若是有晶閘管，說明那是晶閘管投切的電容器組。相比電抗器而言，電容器比電抗器的故障率高些，若是你的電抗器的散熱條件變差了，或者電抗器導線的截面積選的裕量太小造成電流密度過大加之散熱條件差了，是很容易燒壞電抗器的。當然電力半導體相對電抗器和電容器組來說更是比較容易出故障的，你首先懷疑的是晶閘管，這個思路是對的，是否擊穿很容易檢測的�？梢韵葯z查一下晶閘管。 

    三、靜止式進相器與變負載進相器有哪些不同？
    變負載進相機與靜止式進相器都是補償柜的一種，多用于繞線式電機，其明顯使用的區(qū)別在與負載不同，進相器專用電抗器(限流電抗器)變負載進相機主要用于立磨、軋機、穿孔機等負載電流不穩(wěn)定，電流波動大，不平衡的負載。靜止式進相器主要用于球磨機等負載穩(wěn)定的設備。

    變負載進相器與靜止式進相器區(qū)別在于，變負載進相器可在重載輕載交替使用，進止式進相器只可在重載時使用。

    變負載進相機其內(nèi)部結構與靜止式進相器相比要求更高，電抗器、變壓器全銅式，可以過額定電流的3倍；可控硅用經(jīng)過專業(yè)測試的大功率，可以過4倍電流；說到這里最核心的部分就是控制板，控制版是本公司的核心產(chǎn)品，變負載進相機的使用效果好壞與控制板的選擇很重要，CPU經(jīng)過本公司多年來經(jīng)驗與研究寫入程序，好的進相器性能穩(wěn)定。生產(chǎn)出的變負載進相機，到了現(xiàn)廠需要專業(yè)人士來調(diào)試，根據(jù)負載不同，需要臨時修改程序，直到功率因素達到0.95以上。

     靜止式進相器主要是由四大單元組成，進退相機構，信號采集與單片機處理單元，晶閘管變頻裝置及操作控制回路。進退相機構的作用，是進相補償時，將電機轉(zhuǎn)子切換到進相器，進相器專用電抗器(限流電抗器)退相不補償或進相器出現(xiàn)故障時，將電機轉(zhuǎn)子切換到電機啟動器的星點短接接觸器上，防止轉(zhuǎn)子開路。信號采集與單片機處理單元的作用是從采集電機轉(zhuǎn)子電流的信號和工頻電壓的信號后進行處理，給晶閘管發(fā)出觸發(fā)信號，同時監(jiān)測工作情況，作出自診斷。變頻裝置是根據(jù)觸發(fā)信號將工頻電源變?yōu)榕c轉(zhuǎn)子電流同頻率的附加電勢。操作控制回路時用來進行進退相操作和故障自動退相的。

    四、靜止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計制作、接于電動機轉(zhuǎn)子回路的無功功率就地補償裝置。進相器專用電抗器(限流電抗器)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，進相器專用電抗器(限流電抗器)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。

     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過流跳閘、熔斷器熔斷，進相器專用電抗器(限流電抗器)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 冷卻風機（風扇）故障
     會造成靜止進相器晶閘管和散熱器室內(nèi)的關鍵器件散熱條件惡化，晶閘管和散熱器發(fā)熱嚴重，進相器專用電抗器(限流電抗器)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，進相器專用電抗器(限流電抗器)以前被簡稱為可控硅；1957年美國通用電氣公司開發(fā)出世界上排名靠前臺晶閘管產(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，逆導晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關型半導體器件，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(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體器件，其使用時的合理散熱至關重要，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冷散熱器，進相器專用電抗器(限流電抗器)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機（風扇）。晶閘管和風冷散熱器的組合裝配要嚴格執(zhí)行一定的技術要求，主要注意點有：
    （1）晶閘管器件和風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(xiàn)臺面被灰塵、汗?jié)n、油脂等沾污，應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，將會有損導電性能，并大大降低晶閘管器件與風冷散熱器的正常使用壽命。

    （3）晶閘管器件與風冷散熱器接觸表面應大小吻合，無碰傷、變形、氧化和沾污，進相器專用電抗器(限流電抗器)若出現(xiàn)上述現(xiàn)象就應對風冷散熱器接觸臺面進行精心打磨修復或予以更換風冷散熱器（因為晶閘管器件的價值遠高于風冷散熱器），否則會嚴重降低晶閘管器件與風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，與風冷散熱器的安裝力應嚴格符合要求，好在壓力設備上進行裝卸，進相器專用電抗器(限流電抗器)緊固螺栓時應確保用力循環(huán)遞進增加，放松緊固螺栓時應確保用力循環(huán)遞進減少，以保證器件受力均勻，接觸良好。

    （5）晶閘管器件安裝風冷散熱器后，再用萬用表進行相關測量與確認，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、風冷散熱器組合往靜止進相器安裝時，務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�？傊�，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%  風冷：進風溫度≤40℃  風速≥6m/s 。
    
     2.1.3靜止進相器本身電路設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)�，不準確的，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，進相器專用電抗器(限流電抗器)另一種是所拖動機械作用在軸上的負載轉(zhuǎn)矩和風阻、摩擦等所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)矩，二者的相互關聯(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 冷卻風機（風扇）故障也是影響靜止進相器能否安全正常使用的重要因素：冷卻風機（風扇）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備，對其質(zhì)量要求應該很高，不能認為只是輔助設備，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，冷卻風機（風扇）一旦出現(xiàn)故障不能正常運轉(zhuǎn)，進相器專用電抗器(限流電抗器)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。冷卻風機（風扇）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計不合理或選用電子元件質(zhì)量不過關造成的。

    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 嚴格把關備品配件的產(chǎn)品質(zhì)量，例如晶閘管器件、冷卻風機（風扇）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，進相器專用電抗器(限流電抗器)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。