Konverter frekuensi kapal tertentu tidak berfungsi dan tersandung selama navigasi, menyebabkan kapal kehilangan daya. Berdasarkan gejala gangguan, informasi, dan komponen yang rusak, dilakukan analisis pohon kesalahan untuk mencari solusi, menghilangkan gangguan, dan memulihkan daya.
Sistem penggerak listrik komunikasi merupakan arus utama penggerak listrik kapal saat ini, dengan berbagai bentuk.
Sebuah kapal tertentu mengadopsi dua set sistem propulsi AC tipe "AC-DC-AC + motor sinkron AC". Konverter frekuensi berperan sebagai jembatan dalam konversi daya sistem propulsi ini dan merupakan peralatan utama sistem propulsi listrik. Sekali terjadi kesalahan maka akan menyebabkan kapal kehilangan tenaga.
Oleh karena itu, cara memecahkan masalah dan mengatasi kesalahan konverter frekuensi merupakan masalah penting untuk memastikan pengoperasian normal sistem propulsi jenis ini. Artikel ini menjelaskan proses penyelesaian masalah pada konverter frekuensi sistem propulsi listrik kapal.
Fenomena kesalahan
Sirkuit utama konverter frekuensi kapal tertentu mengadopsi struktur topologi AC-DC-AC. Inputnya adalah dua set daya AC tiga fasa 690 V 50 Hz, yang diubah menjadi daya DC melalui penyearah yang tidak terkendali, dan kemudian diubah menjadi daya AC tiga fasa yang dibutuhkan oleh beban melalui inverter dan penyaringan keluaran.
Selama uji navigasi sistem propulsi listrik kapal, selama peralihan dari mesin ganda ke tiga kondisi kerja ke mesin ganda ke satu uji kondisi kerja:
Setelah berjalan selama beberapa menit dalam kondisi pengoperasian mesin ganda, konverter frekuensi propulsi kiri mengeluarkan suara aneh, dan bagian bawah kabinet inverter mengeluarkan suara dan asap hitam keluar dari lubang ventilasi. Konverter frekuensi tidak berfungsi dan berhenti, dan pemutus sirkuit sistem propulsi utama tersandung;
Selama uji navigasi tiga sumbu tunggal, terdengar suara di tengah kabinet inverter konverter frekuensi propulsi kanan, dan asap hitam muncul dari lubang ventilasi. Konverter frekuensi tidak berfungsi dan berhenti, dan pemutus sirkuit sistem propulsi utama trip.
2) Informasi kesalahan
Panel kontrol terpusat mencatat kesalahan dan informasi alarm yang terjadi berturut-turut selama penghentian kesalahan:
① Konverter frekuensi kiri
Pemutus arus propulsi tidak normal; Perlindungan perangkat keras pengontrol; Kesalahan unit inverter C2; Kerusakan saklar utama.
② Konverter frekuensi kanan
Perlindungan perangkat keras pengontrol; Kesalahan pada unit inverter B1, B2, dan A2; Kontrol kegagalan daya dan kegagalan unit pendingin air.
③ Informasi kesalahan konverter frekuensi kiri yang disebutkan di atas menunjukkan hal tersebut
Arus berlebih pada pemutus sirkuit propulsi kiri menyebabkan perlindungan tersandung arus lebih; Dan pemutus arus dorong kanan dibuka secara normal tanpa ada fenomena arus lebih.
Komponen rusak karena kesalahan
Bongkar konverter frekuensi, dan komponen yang rusak adalah sebagai berikut:
Konverter frekuensi kiri:
IGBT fase C2 rusak, dan beberapa cangkang kapasitor pendukung DC rusak dan berubah bentuk. Terminal kapasitor penyangga rusak parah, dan terminal bus DC yang terhubung ke kapasitor penyangga meleleh; Busbar tumpuk fase C rusak; Komponen fase lainnya normal, dan status perangkat keras dan perangkat lunak kontrol normal.
Konverter frekuensi kanan
Papan antarmuka driver IGBT fase A2 putus; Busbar inverter bersama B1 dan B2 serta busbar inverter bersama A1 dan A2 rusak; Komponen fase lainnya normal, dan status perangkat keras dan perangkat lunak kontrol normal.
Analisis penyebab konverter frekuensi kiri
① Pembongkaran di lokasi terungkap:
Pin CE dari kapasitor penyangga fase C2 mengalami fenomena terbakar, tetapi kapasitansi internal dan dioda seri kapasitor penyangga masih utuh, menunjukkan bahwa arus hubung singkat mengalir melalui pin eksternal kapasitor penyangga pada saat terjadi gangguan, tanpa mengalir melalui kapasitansi internal kapasitor penyangga. Berdasarkan hal ini, dapat ditentukan bahwa terdapat fenomena hubung singkat antara pin luar kapasitor penyangga pada saat terjadi gangguan;
Kapasitor pendukung komponen inverter fase C2 rusak dan berubah bentuk, menunjukkan bahwa telah terjadi pelepasan arus tinggi dalam waktu singkat, dan panas berlebih yang terakumulasi dalam waktu singkat telah menyebabkan deformasi cangkang kapasitor pendukung;
Casing IGBT fase C2 mengalami kerusakan ringan yang menandakan bahwa energi hubung singkat belum dilepaskan dalam jumlah besar di dalam modul IGBT;
② Dari informasi gangguan pemutus arus dapat ditentukan bahwa:
Selama gangguan, arus lebih terjadi pada sisi masukan transformator, menyebabkan pemutus arus putus; Perlindungan perangkat keras pengontrol menunjukkan terjadinya tegangan lebih pada sisi DC internal;
Sambungan terminal antara busbar bertumpuk dan IGBT fase C2 di unit inverter fase C terkikis parah, menandakan korsleting dan disertai pelepasan energi tinggi;
③ Selama pengoperasian peralatan, karena agitasi jalur angin internal dan guncangan kapal, pengotor konduktif yang ada di kabinet tumpang tindih pada pin kapasitor penyangga fase C2 sebelum gangguan, mengakibatkan korsleting sebesar pin kapasitor penyangga;
Gangguan hubung singkat pertama kali terjadi di bagian luar modul IGBT yang berdekatan dengan busbar bertumpuk. Setelah hubungan pendek, hal ini menyebabkan pelepasan hubungan pendek yang panjang ratusan milidetik, yang menghasilkan busur antara pin kapasitor penyangga. Arus yang tinggi menyebabkan pemutus sirkuit yang masuk secara aktif melindungi dan trip, dan masukan energi pada sisi yang masuk terputus, menyebabkan energi yang mengalir di antara pin kapasitor penyangga berkurang dengan cepat;
Ketika energi pelepasan kapasitor pendukung tidak cukup untuk mempertahankan busur, busur listrik padam. Pada saat pemadaman busur, tegangan tinggi dihasilkan di antara pin kapasitor penyangga, menyebabkan tegangan lebih dari IGBT fase C2 menerobos dan melewatinya. Sisa energi pelepasan kapasitor pendukung mengalir melalui modul IGBT, menyebabkan IGBT fase C2 menjadi terlalu panas dan meledak;
Setelah pengkabelan sistem ditingkatkan, tindakan perlindungan konverter frekuensi tidak diikuti, dan inspeksi serta pekerjaan pembersihan yang sesuai tidak dilakukan sebelum pengujian. Pengotor konduktif memasuki bagian dalam konverter frekuensi, dan pengotor konduktif tumpang tindih antara terminal DC positif dan negatif, membentuk busur hubung singkat dan menghasilkan tegangan lebih. Tegangan lebih akan memutus IGBT yang dihubungkan secara paralel antara terminal positif dan negatif sehingga menyebabkan IGBT melewati secara langsung dan menyebabkan kerusakan IGBT.
(2) Analisa penyebab konverter frekuensi tidak tepat
① Pembongkaran di lokasi terungkap:
IGBT fase B1 rusak parah, menunjukkan bahwa arus besar mengalir melalui modul IGBT selama proses gangguan, dan akumulasi energi tinggi dalam waktu singkat menyebabkan IGBT meledak dan rusak;
Driver IGBT fase A-2 terlepas dan tidak rusak parah dibandingkan dengan fase B1, yang menunjukkan bahwa energi yang mengalir melalui IGBT fase A2 selama proses gangguan lebih kecil dibandingkan energi yang mengalir melalui IGBT fase B1;
IGBT fase B2 hampir tidak rusak, tetapi parameter internal IGBT tidak normal, menunjukkan bahwa tidak ada energi besar yang mengalir melalui IGBT fase B2 selama gangguan;
Dari analisis informasi kesalahan:
Perlindungan perangkat keras pengontrol menunjukkan terjadinya tegangan lebih pada sisi DC internal;
Terjadi pembakaran parah di dalam IGBT fase B1, dan terminal bus DC yang terhubung dengannya telah meleleh, yang menunjukkan bahwa bagian IGBT yang terbakar berada pada saat terjadi gangguan dan terjadi korsleting. Arus hubung singkat mengalir melalui IGBT dan terminal sambungan bus dalam waktu singkat, mengumpulkan sejumlah besar panas dan menyebabkan IGBT fase B1 meledak;
Ledakan IGBT fase B1 menyebabkan papan antarmuka driver IGBT fase A2 atas terjatuh, yang selanjutnya menyebabkan kerusakan pada IGBT fase A2;
Karena IGBT fase B2 dan IGBT fase B1 dihubungkan ke sirkuit utama melalui busbar bertumpuk yang sama, IGBT fase B1 meledak, menyebabkan kerusakan pada IGBT fase B2
Selama pengoperasian peralatan penggerak listrik, jalur angin internal dan goyangan kapal pada peralatan tersebut menyebabkan pengotor konduktif di dalam kabinet tumpang tindih di terminal positif dan negatif IGBT DC fase B1, yang menyebabkan korsleting. Pada saat hubung singkat, busur berenergi tinggi dihasilkan antara terminal DC IGBT fase B1, melelehkan pengotor konduktif, meningkatkan celah listrik terminal DC, dan memadamkan busur;
Pada saat pemadaman, tegangan tinggi dihasilkan antara titik-titik hubung singkat, menyebabkan IGBT fase B1 menerobos dan melewatinya. Energi masukan pada sisi masukan AC dan energi yang tersimpan pada kapasitor pendukung semuanya dilepaskan melalui IGBT sehingga menyebabkan fasa B1 meledak dan rusak. Gelombang kejut ledakan menyebabkan papan driver IGBT fase A2 yang berada tepat di atasnya terjatuh, sehingga tidak dapat mengontrol konduksi normal dan mematikan IGBT fase A2. Gerbang berada dalam keadaan kehilangan kendali, dan listrik statis terakumulasi sampai batas tertentu, menyebabkan IGBT bekerja. Sisa energi di sisi DC akan mengalir melalui IGBT fase A2 sehingga menyebabkan kerusakan;
Tegangan busur yang dihasilkan oleh terminal DC IGBT fase B1 mengganggu terminal DC IGBT fase B2 melalui busbar bertumpuk, menyebabkan kerusakan pada IGBT fase B2.
Tindakan penanganan kesalahan
Berdasarkan analisis penyebab malfungsi, tindakan perbaikan berikut akan diambil:
(1) Ganti komponen inverter yang rusak; Bersihkan secara menyeluruh komponen lain dan komponen sirkuit utama, terutama permukaan IGBT dan kabel terkait; Kencangkan dan periksa semua konektor dan terminal kabel untuk konfirmasi; Melakukan pemeriksaan statis dan status pada konverter frekuensi yang dipulihkan, dan mengonfirmasi sesuai dengan proses penyalaan listrik statis, menyimpan catatan terkait;
(2) Merevisi lebih lanjut dan meningkatkan "Teknologi Konstruksi untuk Perlindungan Peralatan Sistem Propulsi Tenaga Listrik Komprehensif", melakukan pekerjaan dengan baik dalam perlindungan dan pembersihan peralatan propulsi listrik, mengawasi tepat waktu dan secara aktif bekerja sama dengan produsen untuk melakukan inspeksi menyeluruh terhadap perkabelan , pemeliharaan, dan pembersihan peralatan penggerak listrik, untuk memastikan pengujian yang aman dan lancar;
(3) Setelah perbaikan selesai, dilakukan berbagai pengujian kondisi kerja pada sumbu tunggal dan sumbu ganda, dan hasil pengujian memenuhi persyaratan garis besar pengujian dan buku pengujian.
5. Kesimpulan
Pemecahan masalah konverter frekuensi dan pemulihan daya menunjukkan bahwa metode analisis dan proses penanganan dalam artikel ini sudah benar.
Pemeliharaan harian peralatan listrik merupakan bagian penting untuk memastikan pengoperasian normal, dan kelalaian apa pun dapat menyebabkan kegagalan peralatan, yang mengakibatkan konsekuensi serius.