摘要：在灵活交流输电(Facts)装置中，晶闸管在工作时容易受到损坏，且用人工检测的方式很难发现受损的开关元件。文章分析了晶闸管在使用当中可能出现的故障，讨论了故障产生的原因及其危害，并针对不同的故障特点提出了具体的检测与诊断手段。该手段硬件设计简单、可靠，能实时、准确的发现晶闸管故障。

　　关键字：晶闸管；故障；检测与诊断

　　目前，以晶闸管为代表的电力电子开关装置，如无功补偿装置、有载调压装置和励磁装置等在电力系统中得到了广泛应用。然而，晶闸管在使用当中受运行条件的影响容易出现各种故障，这些故障采用人工检测的方式往往很难发现问题，为了提高装置的可靠性及安全性，除了应对晶闸管采取一些必要的保护措施外，还应加强对晶闸管故障的在线检测与诊断。

　　1晶闸管可能出现的故障

　　无功补偿装置在投切电容器的过程中若控制晶闸管导通的时机不当，将会在补偿电路中产生超过20倍额定电流的冲击电流；在关断晶闸管的过程中,晶闸管两端也极易产生过电压；同时，随着工作时间的增加，晶闸管的性能也会变差。由此，晶闸管在运行的过程中可能会出现以下故障：

　　(1)晶闸管元件故障。晶闸管元件因电压过高使PN结被击穿(短路)，或因电流过大使PN结被烧断(开路)。

　　(2)晶闸管非全波导通。无功补偿装置由于电路的负载为电力电容器，因此，脉冲控制回路需引入电压、电流作为参考信号晶闸管才能全波导通，否则，如果电流信号发生错误将会使晶闸管非全波导通。

　　(3)晶闸管缺相导通。在三相无功补偿装置当中，根据各补偿装置的设计不同，需在三相补偿电路上加装2组晶闸管阀("两控三"技术)或3组晶闸管阀。补偿电路晶闸管停止给脉冲后，回路电流过零点截止，此时电容器已充电到电网的峰值电压，因并联于电容的放电电阻数值较大，电压衰减时间较长，有可能出现3组晶闸管阀中某组不导通的情形即晶闸管缺相导通。

　　晶闸管出现故障时，不仅会影响无功补偿装置的正常运行，还会影响被补偿系统的供电质量。当晶闸管发生PN结被击穿或烧断故障时，对三相补偿电路来说就会有电容器非正常投入到系统中，对系统造成不良影响：①系统出现严重的三相不平衡，影响供电质量；②由于三相不平衡，补偿装置中的数据采集系统在计算系统的无功时出现较大误差；③发生击穿故障时,晶闸管不可控，采用"两控三"技术的补偿装置将向系统注入额外的无功，使系统无功过剩；④晶闸管开路时，补偿装置实际投入系统的无功少于计算应投入的无功，整个装置处于故障运行状态，为了平衡系统的无功缺额，补偿装置会继续增加投入系统的电容器组数，此时，系统无功过剩，补偿装置退出追加的电容器组又回到追加前的故障运行状态，最终形成投切振荡。

　　在无功补偿装置中，补偿容量一般按容量分组，容量越大的电容器组，由于其放电时间较容量小的电容器组长，因此出现缺相导通的概率就越大，时间也越长。出现缺相导通时，晶闸管的开通时刻无法控制，电容器投入系统时产生的冲击大小具有不可预见性，晶闸管容易受到损害。

　　晶闸管在非正常情况下导通时，补偿电路会产生比较严重的谐波，引起电容器局部放电击穿，从而缩短了电容器的正常使用寿命。

　　2硬件设计

　　晶闸管故障检测和诊断、硬件设计的主要依据是晶闸管发生不同故障时所表现出的特点。硬件电路由晶闸管状态采样、故障分析、报警、显示和记录5部分组成，见图1。