高压变频器常见故障分析及处理

高压变频器常见故障分析及处理

孙克平

新疆宝明矿业有限公司 新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州  831700

摘要：近年来，我国的电厂建设越来越多，对高压变频器的应用也越来越广泛。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现交流电机的软启动、变频调速、运转精度提升、功率因数改变，同时还具有过流、过压、过载保护等功能。电厂的水泵、风机、各种皮带调速电机设备上均装设了变频器。根据电厂的生产特点，对锅炉、汽轮机等主设备的连续可靠运行要求是非常高的，但在变频器—电机构成的控制系统中任何一个功能单元都有可能发生故障，并且变频器部分发生故障的概率很高。变频器的故障可能导致经济损失，严重可危害操作人员安全。如果对变频器能够做到正确有效的日常维护、准确分析判断故障原因、及时处理和采取相应防范措施，就可以大大提高其运行可靠性。本文首先分析变频器工作原理，其次探讨高压变频器应用优势，最后就高压变频器常见故障及处理措施进行研究，以供参考。

关键词：火电厂；高压变频器；检修维护

引言

在火电厂中应用高压变频器，能提升电厂运行设备的安全稳定性，而且高压变频器可以根据机组实际运行的负荷要求，向电动机提供变频电源，改变电机转速，可以降低设备运行的能耗，对于火电厂节能运行具有重要的作用。在实际应用过程中，由于火电厂高温、多粉尘、高腐蚀等环境影响，导致变频器易出现故障，影响设备的安全运行。因此，分析高压变频器常发生故障的原因，并提出相应的故障处理措施，确保高压变频器稳定运行，对于火电厂机组运行具有重要的意义。

1变频器工作原理

变频器电路设计由主电路、控制电路两部分构成。主电路分为电压型和电流型两类，其中电压型是将直流电压转化成交流电压，电容是直流回路的滤波；电流型是将直流电流转化成交流电流，电感是直流回路的滤波。整流器可以将工频电压转化为直流电源，常用二极管或者晶体管作为可逆变流器；经过整流器的直流电压，会产生6倍频率的脉动电压，利用电容和电感构建平波回路对脉动电压进行吸收，起到抑制作用。脉动电压平稳后利用逆变器将直流功率转为符合要求的交流功率，通过人机对话界面，操控中央控制系统，促使运算电路、驱动电路、电压电流检测电路、速度检测电路实现高效配合，通过指令对电动机进行控制。

2高压变频器应用优势

火电厂中应用的高压变频器具有节能降耗、保护设备，以及提高自动化水平等优势。在实际运行中，电动机在未满负荷工况下运行时，会有部分的有功功率消耗，利用变频器可以降低电动机的转速，满足实际的运行要求，减少功率消耗，尤其是在机组低负荷运行时，变频器节能效果更好。火电厂中的很多设备购置价格高，维护费用高，尽可能地延长设备的使用寿命，能大大降低火电厂的生产成本。设备启动时，利用变频器能让启动时的压力更平稳，有效减少启动过程对电机的冲击。比如，风机启动常有喘振效应，对设备冲击大，采用变频器启动，可以很好地降低喘振效应对设备的危害。在机组低负荷运行时，变频器随着负荷变化调整设备的转速，转速降低可以减少机械磨损，设备的使用寿命就会延长。高压变频器的输出频率可以灵活调整，调节的范围比较宽，而且自身的对外接口支持远程控制，与传统的调速方式相比，变频调速在动态响应、智能控制以及便捷通信等方面功能完善，自动化程度高，能提高电厂自动化控制水平。此外，高压变频器的使用，实现了电机软启动，减小了电机启动对电网的冲击。

3高压变频器常见故障及处理措施

3.1变频器反馈信号电压波动消除处理

为实现对变频器故障的诊断，需要建立钻机变频器与终端监控设备之间的通信连接，通过此种方式，实现对变频器作业信号的实时反馈。考虑到通过此种方式反馈的信号中携带大量噪声与干扰信息，因此，在完成信号的采集后，对反馈信号进行电压波动消除处理。可将此过程作为盲源信号的分离处理过程，在已知信号源与信号传输信道参数的基础上，提取噪声信号、观测信号，将信号一并录入观测系统，通过此种方式，实现对源信号的分离处理。在此基础上，由于变频器中直流母线的电压为非恒定值，在运行过程中，电压必须达到一定的过欠压范围才能实现对其运行的逻辑检测。因此，通常设计的变频器过电压应满足10%、50%的欠压容量，而采用固定阈值的检测原理，则不能探测到电源输出电压的改变。为解决此方面的问题，在完成对电源信号的处理后，引进镜像电流源检测法，在直流母线电压发生动态改变时，对电源输出逻辑进行错误判断，以此为依据，设计变频器反馈信号电压波动的消除处理。处理过程中，假设变频器在作业过程中三极管射极电压相同。按照反馈信号的盲源处理方式，提取源信号，以此种方式，完成对变频器反馈信号电压波动的消除处理。

3.2变频器跳闸故障处理方法

（1）对箱变跳闸情况进行检查，看其是否跳闸，同时对保险跌落情况进行观察；（2）对风力发电机主控操作界面进行观察，如果出现其他故障，主控操作界面会出现故障提示，依照故障提示对相应故障，如变频器通信信号缺失等进行处理；（3）观察变频控制器故障可以利用相应软件进行，通过查看软件中的故障记录可以对相应故障进行了解。并对故障原因进行分析，引发故障的原因有很多，如并网开关故障、电网过低故障、发电机超欠速故障、变频器内部过高温度故障、定子侧出现过电流故障、发电机编码器出现异常干扰等，针对不同类型故障需要采用不同处理方法，以提高故障处理效率和质量。

3.3高压变频器的过故障

高压变频器的过故障主要包括变压器过和柜温过。变压器温控仪测量温度大于其设置的跳闸温度（默认设置为130℃）时，温控仪跳闸触点闭合，系统报变压器过重故障，检查项目同变压器超温报警。单元柜测温点的温度大于60℃时，系统会报柜温过重故障，检查项目同柜温超温报警。

3.4变频器启动即跳闸故障处理

出现这种故障的主要原因是：变频器输出到电机回路有短路、缺相等情况；功率单元有局部短路或驱动板故障；主控板输出信号不良等。处理措施：短路、缺相等故障要检查电机是不是正常，尤其是工频电流是不是在正常范围内；检查输出电缆的绝缘情况，有无绝缘破损；输出电压的互感器绝缘情况；接线柜的输出螺栓有没有松动、烧断等情况。根据检查的结果，及时更换元件或紧固部件。功率单元局部短路或驱动板故障要先检查功率单元报警模块，更换模块后故障仍不能排除，则需要进一步检查，排查故障单元。具体流程是：断开高压电源，在做好防护措施的基础上，将功率单元的三相输出铜排拆开，接通高压电，用万用表测试某功率单元的输出电压值，之后再逐一测试其它功率单元的输出电压值，找出与其它功率单元输出电压值差别大的功率单元，即为故障功率单元，再进一步排查故障点。主控板输出信号不良，一般只需要更换主控板即可。

结语

高压变频器结构复杂，电子元件多，加上火电厂运行环境的影响，易发生故障，且故障类型多种多样，影响设备正常运行。高压变频器故障中有的可以根据故障代码进行排查，但很多故障不是单一原因引起的，需要根据实际情况从多个方面进行排查。火电厂相关技术人员要做好高压变频器的日常维护及定期检修工作，重点排查易发生故障部位，定期更换零部件，定期清扫设备元件上的积尘，实时关注变频器运行工况，排除隐患，降低高压变频器的故障发生率，确保高压变频器正常运行。

参考文献

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［3］王永德．10kV高压水泵变频运行设计要点简析［J］．现代信息科技，2020，4(9):49－51．