高压变频器在运行中常见的故障及相应对策的研究

高压变频器在运行中常见的故障及相应对策的研究

范厚良

江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省226246

摘要：随着电力行业的发展，能源的短缺和环境的污染，高压变频器在工业生产领域的节能效果会越来越显著，应用会越来越广泛，其日常的维护保养和运行时出现的各种问题和故障的处理也将成为每一个现场维检人员必须掌握的技术。基于此，本文对高压变频器在运行中常见的故障及相应对策进行分析研究。

关键词：高压变频器；常见故障；相应对策

变频器是由整流电路、滤波电路、逆变电路组成。其中整流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件，在控制上则采用的是PWM控制方式，这就决定了变频器的输入、输出电压和电流除了基波之外，还含有许多的高次谐波成分。这些高次谐波成分将会引起电网电压波形的畸变，产生无线电干扰电波，它们对周边的设备、包括变频器的驱动对象-电动机带来不良的影响。

同时由于变频器的使用，电网电源电压中会产生高次谐波的成分，电网电源内有晶闸管整流设备工作时，会引导电源波形产生畸形。

另外，由于遭受雷击或电源变压器的开闭，电功率用电器的开闭等，产生的浪涌电压，也将使电源波形畸变，这种波形畸变的电网电源给变频器供电时，又将对变频器产生不良影响。

1变频器的作用

1.1调速

可以通过控制变频器的输出频率使普通的三相异步电动机工作在调速范围即任意地改变电动机的转速，频率与转速成正比。

1.2节能

因为介质流量与风机或泵类的转速成一次方正比，转速大流量即大，而功率与转速成正比三次方，P1／P2=（N1／N2）3，转速低功率小。变频器调速比传统的电磁调速可以节电25％-80％。

1.3软启动

将电动机的启动电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。

2高压变频器在运行中常见的故障及相应对策

2.1运行环境温度问题

在运行过程中高压变频器（凝结水泵变频器）有时会发生跳闸，这种情况下可以判断为重故障跳闸。对高压变频器配电室进行检查可以发现，由于高温室内空调的走线盒与电源线均变形脱落，且没有制冷，造成室内温度剧烈增加，变频器无法运行。发生这种现象的原因是长期运行增加了高压变频器设备的温度，使得制冷空调在变频室运行时出现故障，增加了室内温度，最终导致变频器停运。

为解决该问题，需要改造变频器配电室的制冷空调，利用空水冷却器结构的特殊性达到气和水二者间交换热量的目的，冷却受热升温的空气；冷水吸收热量后，在循环流动过程中排出机外，接着在气和水的循环中降低热水的温度，维持室温在规定值之内。模块柜与变压器柜顶部的风机会抽出高压变频器内模块与变压器产生的热量，经过风道进入水冷却器（空水冷却器内）中，水和空气在水冷却器管壁处发生热量交换，能够降低空气温度，经过模块柜与变压器柜底部的滤网冷空气进入柜内，和柜中设备进行热交换反应，使模块与变压器的运行温度降低，空气循环顺利完成。通过改造高压变频器室的冷却系统，空调故障增高室内温度，并且影响高压变频器运行的问题可以得到有效解决，并且具备维护量小、能耗低、无污染等优势。

2.2系统控制电源故障

高压变频器设备内部大部分为电子元件，在高低压或短路过载时极其容易被损坏，所以控制系统电源的可靠性对高压变频器的正常运行至关重要。变频器在一次正常的运行过程发生了跳闸，故障的原因是因为控制系统控制电源电压欠压。经检查发现：控制系统电路一切正常，在检测电源及相应的设备元件时发现，电源接线中的一路相线接头接触不良，导致控制电源故障发生的原因为相线接触不良。

措施：维修或更换相应缺陷部件，购买可靠性高的部件，提高控制电源的可靠性。除此之外，要对控制系统电源进行定期的检查、维护，以防止该现象的发生。

2.3风扇热偶动作问题

运行过程中锅炉一次风机变频发生跳闸，此时可判断为重度故障跳。检查后可发现变频器停运主要是因为变压器柜冷却风扇故障。变频轻故障指控制单元冷却风扇故障，而变频重故障则指功率单元柜、变压器柜冷却风机故障。维护与使用人员在设备的运行实践阶段可以得知变压器柜中任何一个冷却风机出现故障，短时间内变压器温度不会显著升高，对运行无明显影响。如果发生故障为轻度，那么检修人员收到报警后仍有足够时间处理问题，能够预防跳闸的发生。如果功率单元模块柜中的任何一个冷却风扇损坏，模块温度会在几秒钟内快速升高，此时若仍然当作“变频轻故障”触动警报，检修人员就会没有足够时间处理，所以不可以改报轻故障。

解决对策包括以下三点：首先，以“轻故障发信”取代变压器柜冷却风扇故障的“重故障跳闸”规定，使变频重故障造成跳闸的几率降低；其次，对柜上滤网进行定期清扫，尽可能增大散热效能；最后，在停机时应抓住机会及时保养和维护，对紧固螺丝详细检查，预防由于接点接触不好或螺丝松动而发生发热问题。

2.4回路接线故障

高压变频器控制系统由信号板、主控板、电源、接口板和触摸屏等部分组成，任意一个部件的损坏都将影响其正常的运行工作。风机变频器在一次正常的运行过程当中因为外部发生故障，从而导致电压短时消失，在其恢复过程中，电源发生了跳闸，最终的报告显示为失压重启跳闸。

经检查及测试相应的电路发现：在高压变频器及电机电源接线正确的情况下，风机变频柜内高压相线交叉接线出现错位，该错误最终导致了高压变频器的短时失压后重启后又跳闸。在实际使用的高压变压器实中，一部分是不具备短时失压后再重启功能，因此对该类高压变频器而言，在电源短时失压后再回复电压后是不会重启的。而本次研究的高压变频器虽具备失压后重启的功能，但因为其内部电路接线的错误而致使其功能不能实现，即该高压变频器不能实现有效的重启。

措施：与购买厂家协商、沟通，让其技术人员对内部电路的接线进行全面检查，并将内部接错的线路进行纠正。

2.5振动、噪声

振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。

结束语：

总而言之，虽然高压变频器的应用能够为发电厂节约电能，降低成本，但是在运行过程中存在较多问题，很容易被各种因素影响，引发故障，导致电厂运行的稳定性与安全性受到影响，甚至会无法运行，经济损失严重，不利于企业的发展。因此电厂必须重视高压变频器的运行，定期养护和及时维修，尽早发现存在于运行过程中的问题，消除安全隐患，保障其运行正常，促进企业经济效益的提升。

参考文献：

[1]段建国，张少萍.电厂高压变频器运行中的问题及解决方法[J].机械工程与自动化，2014，（4）：192-193.

[2]陈东阳.火力发电厂高压变频器的运行与维护策略探究[J].电子技术与软件工程，2015，（22）：105.

[3]王会勤，谢葛尚.高压变频装置运行中存在的问题分析及对策[J].浙江电力，2014，（5）：43-45.