當逆變器兩個閥進行換相時，因換相過程未能進行完畢，或者預計關斷的閥關斷後，在反向電壓期間未能恢復阻斷能力，當加在該閥上的電壓為正時，立即重新導通，則發生了倒換相，使預計開通的閥重新關斷，這種現象稱之為換相失敗。
基本介紹
- 中文名：換相失敗
- 外文名：Commutation failure
- 出現：逆變器
- 原因：逆變器閥臂短路、丟失觸發脈衝
- 危害：直流輸電系統受到擾動
- 學科：電力工程
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簡介
換相失敗是逆變器最常見的故障。當兩個橋臂之間換相結束後，剛退出導通的閥在反向電壓作用的時間內，如果未能恢復阻斷能力，或者在反向電壓期間換相過程一直未能進行完畢，這兩種情況在閥電壓轉變正向時被換相的閥都將向原來預定退出導通的閥倒換相，這稱為換相失敗。
換相失敗原因
換相失敗的主要原因有逆變器閥臂短路、丟失觸發脈衝、交流系統故障、逆變角過小、交流電壓上升率過大等。閥臂短路和換相失敗的過程是基本相似的。丟失觸發脈衝使得換相缺少觸發脈衝，不能及時地觸發該導通的閥，需換相的閥因不能及時地倒換電流，而繼續導通，進而出現閥臂短路。
交流系統故障會使單相或多相交流電壓降低，換流器的熄弧角減小或逆變電壓降低，造成正在換相的閥未能恢復關斷能力又承受正向電壓而繼續導通。逆變電壓降低後，直流電流會劇增。交流電壓上升率過大時，儘管有阻尼均壓電路的作用，也有可能使晶閘管的門極上感應出電壓，從而使晶閘管自行導通。這也是把最大電壓上升率作為晶閘管重要參數的原因。
換相失敗危害
(1)一次換相失敗使逆變器出現了一次歷時約1/3基波周期的直流短路，在許多情況下一次換相失敗可以自動恢復。
(2)兩次不連續的換相失敗會延長直流短路時間，使直流輸電系統受到更大的擾動。
(3)兩次連續的換相失敗將工頻交流引入到直流迴路中，引起諧振過電壓。
(4)發生多次連續的換相失敗後，直流系統將被迫停運，整流側直流節點對交流系統的注入電流為零。
(5)正常換相時，每個換流閥都只在1/3基波周期內導通，發生換相失敗後，換相失敗的那個換流閥將長期導通，而且此時直流電流也有所增長，所以如果不採取有效的措施，換流閥將會由於長期電流過大而影響其運行壽命，甚至會遭到毀壞。
(7)逆變器發生換相失敗會形成直流母線暫時短路，引起直流電流上升，整流側電流調節器增大觸發角以限制直流電流，此時整流器將消耗更多的無功功率，從而使整流側換相電壓下降。而在逆變側，由於換相失敗後逆變器側直流電壓為零，直流功率也降到零，從而逆變器的無功消耗也為零，結果使濾波器和無功補償裝置發出的無功功率流入交流系統，導致交流系統電壓升高。
逆變器換相失敗的特徵
換相失敗的特徵是：
(1)關斷角小於換流閥恢復阻斷能力的時間（大功率可控矽約需0.4ms）：
(2)6脈動逆變器的直流電壓在一定時間將到零；
(3)直流電流短時增大：
(4)交流側短時開路，電流減小；
(5)基波分量在直流側出現；
(6)換流變壓器持續流過直流電流產生偏磁。
