高压变频器常见故障分析及处理

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伴随着现代电力电子技术和微电子技术的快速发展，大功率的高压变频调速装置在不断的发展和改进，同时被广泛的应用于大型矿业生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等设备中。

为了使高压动力设备更平稳的运行，在提高设备寿命、降低运维成本的同时还能保证检修质量，本文将介绍高压变频器的常见故障并提出有效的防范措施。

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源转换为另一频率的电能控制装置。

在传统高耗能行业，如冶金、电力和采矿等，泵类负载占整个用电设备能耗的40%左右。

伴随着市场经济的繁荣，设备智能化程度的不断提升，利用高压变频器对泵类负载进行速度调节，不仅改进了工艺，而且大幅提升了产品品质，同时大大减少了人工干预，消除了安全隐患，又满足了节能和设备经济运行的要求，是可持成对每个功率单元的整流、逆变控制与检测。

通过上述过程后便可借助操作界面实现频率所需要的给定值。

而控制单元功能的实现，是通过控制功率单元完成的，之后再进行相应的整流和逆变操作得到实际所需求的电压等级。

高压变频调速系统，主要应用于高耗能、有节能需求的场合，如风机、泵类等设备。

具有多方面的优势：
（1）高可靠性：采用高—高电压源型变频调速系统，直接高压输入，直接高压输出，无需输出变压器。

（2）实现高质量的功率输入和输出，具有输入功率因数高、输入谐波少、无需功率因数补偿或谐波抑制装置。

（3）完善、简易的功能参数设定：完整的通参数设定功能（频率给定、运行方式设定、控制方式、自动调度等）。

高压变频器常见故障分析及处理
国电电力邯郸热电厂 胡 伟
表1 故障分类
续发展的必然趋势。

这在实现自动控制的同时，提高了控制精度，从而提高了产品质量。

1 变频器
变频器调速原理：
变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。

(1)
其中，n ：电机转速（r/min ）；f ：频率（Hz ）；p ：电机的极对数（p ）。

工业中使用的大部分电机均为感应式交流电机。

根据对上述公式(1)的分析可以得出：影响感应式交流电机（以下简称电机）旋转速度数值的主要因素是电机的极对数和频率。

通过对电机的工作原理分析可知，电机的极对数是固定的，所以不能通过改变极对数来调整电机的转速。

故需要通过调节频率来控制电机转速，同时做到将频率在电机外部调节好以后再供给电机，实现对电机转速的自由控制。

2 高压变频器简介
高压变频器主要由变压器柜（采用移相变压器）、功率单元柜、控制柜三个部分组成。

控制柜里面的控制单元需要通过光纤完
表2 影响输出异常的因素及解决办法
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3 常见故障及故障排除
3.1 故障分类（见表1）3.2 常见故障的排除
输出异常：
输出异常是一个综合性的问题，影响输出异常的因素主要有三个方面的因素：电源、负载和其它（见表1）。

输入异常：
输入异常包括电流异常和电压异常。

虽然此异常不影响变频器的正常工作，不需要立刻进行停机检查，但仍需注意三个方面的内容：输入电压、电流检测、输入/输出功率检测。

注意点调整变频器参数设置中电压（电流）设置是否合理，注意输入电压系数（输入电流变比）等是否正确，输入的电缆相序是否一一对应。

通讯故障：
变频器出现通讯故障的主要原因是线路问题，其次就是信号干扰。

表3 通讯故障及解决办法
图1 散热不良引起的变压器绝缘受损
云南某电厂#2引风机变频器发“轻故障”报警，但是变频器仍正常运行；2min 后，#2引风机发“重故障”信号，#2引风机跳闸，锅炉RB 动作减负荷；2min 后，#1引风机变频器发“重故障”信号，#1引风机跳闸。

锅炉MFT 动作，首出原因“引风机全停”，锅炉熄火，汽机跳闸、发电机解列。

事故的直接原因就是变频器温度过高。

引风机变频器以及通风冷却设备维护不到位，冷却效果不好，引发重故障。

图2 堵塞严重的滤网 图3 粉尘堆积严重的板件
布线引起的问题：
有时因为现场需要或者改造，需要另外加线，此时现场工作工人由于消缺紧急性或者施工难度大等原因，很可能不会按原厂变频器柜内走线方式布线，而是根据现场实际情况来布线。

但是，这往往给事故埋下了隐患。

国内某水泥厂采用一台高压变频器和两台低压变频器，且低压变频器
表4 单元故障及解决办法
3.3 现场事故案例
其实，电厂每年的检修计划都是经过科学的计划部署得出的，小到“打扫卫生”，大到做试验等各种标项，都是很重要的，这相当于是在给机组“体检”，只有平时检修工作做的，机组才能平稳运行。

所以，大家对这种重复性的工作不仅不能有半点马虎，反而更要做到谨小慎微、一丝不苟，这样才能真正做到“安全第一、预防为主”。

温度、粉尘、通风对变频器的影响：
变频器是通过强迫风冷实现散热的。

但是通风增大会使通过变频器内部的粉尘增多，产生粉尘的堆积，如果不及时清理滤网，则会影响散热。

温度过高会引起爬电放电、影响元器件的稳定性、造成控制失灵、保护误动作等等。

未配置输入输出电抗，三台变频器共用一个电缆沟，电缆沟内动力电缆与控制电缆混搭，导致高压变频器控制系统经常出现控制器不通讯，DCS 与变频器之间的信号传输经常出现偏差与不可控。

处理方法：由于电缆整理工作繁重，费时费力，只能从变频器着手，采取以下措施：
（1）将变频器控制电源采用直流电源单独供电；
（2）将变频器的开关信号采用中间继电器进行隔离；
（3）将变频器的模拟信号采用信号隔
离器进行隔离。

高压变频调速控制装置在我厂投运以来，极大地提高了机组运行的安全性、可靠性以及节能性，确保了机组的高质量运行，实现了高转矩、高精度、宽调速范围驱动；运行过程平稳，故障率低，节能效果显著。

同时，我们也要不断的完善和落实隐患排查治理工作，加强检修、运行人员技能培训强化事故预想和演练，提高应急处理能力。

严格执行规程制度，落实安全生产责任制，强化生产纪律，进一步提高工作责任心，持续深入开展隐患排查治理。

作者简介：胡伟（1987—），男，硕士，工程师，主要从事继电保护检修工作。