自贡环保电厂#1一次风机变频器超温跳闸分析

#1一次风机超温跳闸原因分析
摘要：在电厂中使用高压变频器的意义是越来越重要，即可实现调速节能，还能起到软启动，保护厂用电网络的作用，变频器的正常工作对于电厂的正常运行有着显而易见的重要性，变频器室的发热问题是变频故障最常见的原因。

本文通过分析本厂发生的变频超温跳闸，提出了几点非常实用的改进意见。

关键词：环境温度，制冷方式，通风设计
1、事故简述
8月6日，#1一次风机变频器室发生跳闸，故障代码为00X204，发出故障指令时间为8月6日21点14分，后经查证为C2功率单元模块超温跳闸并与厂家核实。

对其作建议散热半小时后试转正常。

2、设备原理及参数
我厂一次风机变频器使用的是荣信RHVC5-A10/630-F，采用输出10kv、8级功率模块串联的高压变频调速装置。

通过10kv 高压开关向变频输送10kv厂用电压，变频器内部变压器降压为690v变频可用电压，经过二极管整流模块与大功率薄膜电容过滤，得到稳定直流电源，通过对IGBT组成的逆变桥进行正弦调制的PWM控制，输出等效正弦单项交流输出。

由上述变频器工作原理可见，变频器功率单元模块是变频器的重要组成部分，也是整个变频设备能够稳定正常工作的关键点，通过查阅变频技术资料，查证为功率单元模块超温跳闸设定值为功率模块温度75℃，转换环境温度为＜40℃。

3、安装环境要求
查阅荣信变频用户守则安装要求有如下环境要求：
（1）高压变频调速装置正常运行时，环境温度大于0℃，最高环境温度为40℃，如果环境温度超过允
许值，用户应考虑为其配备相应的制冷设备。

一
般情况下，将调速装置周围环境温度控制在25℃
左右为佳。

经向厂家询证，一般实际生产中保证
在30℃左右即可。

（2）如果高压变频调速装置的使用环境温度较高，或者污染严重，需使用空调间高压变频调速装置产
生的热量带出室外，并保证室内密封；或制作风
道把热量排到室外。

（3）高压变频调速装置的最大发热量按照高压变频调速装置的规定容量×0.04做粗略的计算，得出发
热功率。

从而计算通风量和散热要求。

空调制冷
容量，即P数的计算是：总容量=电机容量×0.04
÷2.5+房间制冷量。

南方气候按制冷量180w/㎡计
算。

4、设备跳闸原因分析
在#1一次风机高压变频跳闸后，临时增加了五组抽送风机，并通过安装在高压变频器室四个角落的温度计发现。

最低温度在380v至变频器室大门处，40℃左右，最高温度在#2一次风机背部，为55℃左右，另外两组温度计显示也在40℃到55℃之间。

已严重超越变频器正常运行所要求的＜40℃。

经查证，故障发生时#1一次风机继保装置并未发出保护跳闸指令，而由#1一次风机高压变频功率模块温度达到80±5℃时，由变频器内部温度开关闭合发出跳闸脉冲，造成了#1一次风机变频跳闸并导致#1炉压火停炉的大事故。

经现场以及厂家配置用户手册查证，高压变频调速装置由变压器与功率模块组构成，散热系统为：功率室底部安装有三个离心风机，每个风量3000m³/h，总风量9000m³/h；变频室内气流经离心风机抽进柜内，经变压器本体以及功率单元后由顶部散热罩排出。

如图19：
故障发生时，散热风机未见异常，并试转时均工作正常。

故基本可以排出由于设备本体散热故障原因。

但是，设备本身粉尘过大，导致设备散热效果降低，特别是单元模块粉尘尤其严重，加重了设备超温故障的概率。

分析造成变频器室产生高温的原因，对保护变频设备，有很重要的意义：
我厂变频室拥有6台变频设备，分别为引风机630kw×2，一次风机355kw×2，二次风机132kw×2，总功率为2234kw，全功率运行时的发热功率为2234×0.03≈67kw（注：变频功率按照负荷功率计算，且效率为97%）。

对应需要空调制冷容量为67+40×0.18≈74kw（注：空间散热按40㎡，空间散热按180w/㎡计算）。

我厂变频器室采用空调型号为KFRD-120LW,制冷量为12kw，故我厂变频室需要74÷12≈6台，而我厂高压变频室现有空调1台，导致制冷效果严重不足，这是此次一次风机跳闸的主要原因之一。

变频室通风不足，呈减负压状态，造成散热困难。

我厂变频器室暖通设备设计见附图1所示，主要拥有两道采用百叶自然进风、房顶机械排风风道。

采用两台防爆斜流通风机将变频室热空气排出室外，出风口在主变侧采用通风机型号为BGXF-II NO.6.0，风量为12084m³/h，功率为3.8kw。

出风口在锅炉0米层侧采用通风机型号为BGXF-II NO.5.0，风量为10200m³/h，功率为2.2kw。

总抽风量为22284m³/h,而只有一台KFRD-120LW空
调，空气循环量为1700m³/ h,往室内送风，造成变频室内与室外负压。

此状态下，可以造成两种危害：①造成粉尘从门缝、电缆桥架大量进入变频室，造成环境恶化，减小了变频设备的散热效果。

②负压一定程度上阻止了空气循环，对热空气排出变频室起到阻力作用。

循环不足可导致气流组织分布不均匀，散热不均匀，即使制冷容量足够也可能造成某一设备超温，此次变频室只有#1一次风机跳闸而其余设备正常有很大概率由此原因造成。

以上综述：①空调制冷严重不足。

②变频室内负压降低了变频室内散热效果。

③设备附着粉尘过多，大大降低了设备本地散热效果。

4、改造方案
（1）增加制冷；考虑到正常运行时变频设备均未全频率运行，经锅炉人员总结，一次风频率在45HZ左右，引风机频率在35~40HZ左右。

总制冷容量可适当减少，按平均使用功率90%计算，总制冷容量为67kw，还需要增加35kw制冷，按现有型号空调还应增加3台。

（2）增加通风；为使得变频室正压，加强变频室内气流流通，强化散热效果，有两种方法：①若保持现有两组防爆斜流通风机均为抽风，则应增加一组送风量至少24000m³/h的送风通道，并在进风口装设防尘过滤网，为加强气流循环，风口应安装在变频室靠近底部，这样由高压变频调速装置的散热风机从底部抽到冷空气，强迫循环至散热罩由室内顶部防爆斜流通风机排出
室外。

此种改进成本大，效果好②关闭靠配电室侧风道通往电缆沟间出风口，将通风机改造为送风机，并将主变风口的防雨百叶改成防尘过滤网，有主变室外抽入空气送玩变频室内，由于主变侧通风机风量比另一侧通风机风量大2000m³/h，也可形成正压。

优点利用现有设备，不多做改进，降低改造成本。

（3）加强维护；停炉时，检修人员加强对移相变压器以及功率模块的清灰工作，加强对功率室散热风机的巡视。

运行人员保持变频室内地面环境卫生，为设备正常运行提供必要环境。

（4）加强巡检;运行人员加强对变频室的巡检，特别是温度较高情况，并及时记录变频室各时段温度参数，以便及时发现问题，并处理，发现异常、故障以及环境温度超温及时汇报，以便及时调整负荷功率，或者切换符厂用设备。

及时通知检修人员处理，以便减少停机时间，降低损失。

参考文献
[1]变频调速在电厂中的节能应用[J].中国高新技术企业…向丽清
[2]荣信股份RHVC5 系列高压变频调速装置用户手册
[3]发电厂高压变频器室空调系统改造设计探讨.制冷空调与电力机械.浙江省电力设计院.2010李志统、潘灯
附图1。