晶闸管损坏原因

　　晶闸管的过载能力弱。它是最容易损坏的功率器件。由于价值比较贵，如果经常损坏给用户带来经济损失。

　　晶闸管损坏除元件本身的原因之外，从使用角度来讲造成损坏的原因主要有以下几方面:

　　1)  冷却水池不能满足要求。有些用户水池太小，电炉与电源共用一个水池，电炉冷却水温高，很快使整池水温上升。往往在工作2～3炉后出现损坏晶闸管的情况，夏天室温高更是如此。

　　根据水冷晶闸管元件标准要求，每只元件需4mL／min的水流量，一般冷却水进水温度不大于+35℃，出水温度低于+55℃。

　　设想炉体和电源的冷却水池分开各为5m3，约2.5h整个池的水将循环一次。几炉以后，冷却炉体的水池水温比较高，但电源冷却水池的水温还是允许的。如果把两个水池混在一起将会使中频电源工作受到影响。

　　2)  冷却水质不符合要求。按晶闸管元件标准要求，冷却水主要参数为①PH值6～8呈中性；②硬度不大于10度(每度为1L水中含10mgCaO)；③总固体含量不超250mg／L。

　　不少地区直接采用地下水(或井水)，呈强碱性，硬度较大，非常容易在晶闸管水冷套及电抗器铜管内“结垢”，水温高时“结垢”厉害，“结垢”后冷却效果变差水温将更高，产生恶性循环，最终将水路堵塞。

　　另有一些用户采用河塘湖水，所含鱼虫杂物较多，很易使水路不畅产生电气事故。

　　实际上在现场值班人员的一个主要任务是“看水”，应注意各水路的流量和温升，有条件时应使用单独的冷却水系统，使用纯净并经软化的水，设置水温和水流量报警，定期清理水路。

　　3)  电网波动大。中频电源要求电网电压波动±5％，而一般电气设备也要求不大于±10％。但有不少用户的电网电压波动远远超过这个范围，在深夜电压升高，线电压超过420V，可能造成过压保护动作，甚至压敏电阻“放炮”，个别晶闸管在结温升高时耐压下降，在外电压的作用下造成电压击穿。电网电压有时又很低，线电压不足330V，这时电炉的功率很低，大大地影响了使用。   

　　4)  环境温度高，灰尘大。一些中频电源所在的配电室通风差与电炉车间不隔离，配电室内温度高，电炉中产生的腐蚀性气体及导电尘埃使电气元件锈蚀，导电部分接触不良，可能出现故障致使晶闸损坏。

　　由于环境温度高，加上电源柜内一些发热元件的热量使大多数中频电源装置开着门工作，这更增加了电源内部故障因素。

　　5) 中频电源过压，过流保护环节失灵。中频电源的保护环节很重要，一般有过电压、过电流保护，截压、截流、过载保护及快速熔断器短路保护。这三道“防线”对一般的故障是可以起到保护作用的。

　　如果保护环节出现故障，一些元件失效、电路虚焊等或整定值不对，则有可能损坏晶闸管。因此应定期检验它们的保护特性，不允许“带病”工作，

　　6) 供电侧突然停电及高压部分接触不良造成元件损坏。由于供电紧张的地区经常停电．在突然停电过程中电源中的保护环节不能起到正常的保护作用，电路中的电感在突然断电时产生高电压往往造成晶闸管电压击穿。

　　车间供电侧的开关某一相触点接触不良，打火、或高压进线跌落保护开关容量不够都会造成供电“缺相”，使中频电源突然损坏晶闸管。

　　例如某用户使用KGPS250／1中频电源，由360kVA l0kV变压器供电，变压器的副边额定电流20.8A，最好选用30A的跌落保险，但有些厂只选用DLl5A／10kV跌落保险。中频电源在小功率时可以工作，当升到一定功率时，保险开关断了一相引起两只KK逆变晶闸管损坏。这种情况本来是很简单，而且不应发生的故障，但往往被人忽视。

　　7） 阻容吸收电路开路或损坏。

　　损坏晶闸管的原因确实很多，但每次损坏元件应尽量分析出原因。不少用户在使用一段时间后都会总结出一套使用管理方法，大大减少了晶闸管的损坏。

　　从晶闸管元件参数本身考虑，有些因素可能造成它的损坏，这可以从解剖大量损坏的元件芯片上分析看出。

　　a）晶闸管元件标准规定，芯片内部P-N结的结温Tj不得超过115℃，当结温超过临界允许结温Tj出时，元件所能承受的阻断电压将允许结温Tjm时，元件所能承受的阻断电压将急剧下降。例如当Tj=150℃时(甚至只是局部)正反向阻断电压只有额定值的一半。这种结温完全可能产生电压击穿。

　　考虑到我们的冷却效果达不到标准的要求，所选择的元件参数应适当降级使用。

　　b)  偶然的过电压，电网波动，外界供电网路中的浪涌电压，雷击以及中频电源的过压保护来不及动作都会造成电压击穿，

　　c)  du/dt ，di/dt及关断时间对晶闸管使用的影响。

　　晶闸管对电压上升率du/dt是有限制的。晶闸管由导通转为关断时，电压突然加在元件两端，因为P—N结有一定的电容量，如果电压上升率du/dt太大，则会产生一定的漏电流，使元件关不断。一般在元件两端并联RC阻容吸收回路，其中电阻应该采用无感电阻。

　　晶闸管对电流上升率di/dt也是有限制的，当元件使用在电流比较大，频率比较高的情况下，由于di/dt比较大，在芯片上电流来不及扩展开，产生局部结温过高而损坏。这种情况的损坏在解剖芯片上可以明显地看到，在控制极附近有较大的烧损。为限制di/dt过大，一般在晶闸管电路中串联一定的电感。

　　晶闸管的关断时间tq对逆变电路工作有较大的影响，工作频率愈高要求tq愈小，晶闸管从导通到关断需要一定时间，储存在P—N结中的电荷(载流子)要逐渐泄放掉。如果tq太大则使晶闸管不能可靠地关断，使逆变电路换流失败。因此在选配晶闸管时应根据使用频率选择有足够小的关断时间，以及同一桥臂的tq相近配套使用。

　　随着晶闸管制造水平的不断提高，从使用者来讲对上述情况有所忽视，有时用有感电阻代替无感电阻，有时为提高启动功率尽量减少Lk，而不注意减少di/di，有时因逆变电路采用单管而不注意元件关断时间的匹配，这些对可靠使用都是不利的。