变频器运行中的常见问题及解决方法探讨

图 !% 原接线控制图
在确保变频器输入 ( 输出高压电源切合的基础 上，可采取以下应对措施，如图 $ 所示。 " ） 将变频器供电断路器和工频供电断路器 分别设置，使系统处于双回路供电状态，提高供 电的可靠性。 # ） 设置隔离配电柜，增加工频、变频电气
变频器运行中的常见问题及解决方法探讨
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$ ） 对主回路增设工频 ) 变频转换断路器，设 置隔离配电柜，充分优化变频器性能，实现供电 方式切换。 /. 冲击电压 雷击、感应雷击和操作真空断路器时产生的 冲击电压，通过变压器耦合在二次侧会形成很高 的浪涌电压，这将对变频器安全运行造成威胁。 对于这类问题，可在变频器的输入端加装压 敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器 主回路元器件所允许的最大电压，同时在高压开 关柜内安装金属氧化锌过电压保护吸收器，吸收 因操作真空断路器产生的过电压。
图 +, 变频器故障解析图
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动功能和允许起动的延时时间；根据负载特性不 同设置合理的加、减速时间等。
’& 高频尖峰浪涌电压对电动机绝缘影响 在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪涌 电压，这些高次谐波冲击电压将使电动机绕组的 绝缘强 度 降 低，影 响 其 使 用 寿 命，应 采 取 以 下 措施： " ） 尽 量 缩 短 变 频 器 到 电 动 机 的 配 线 距 离， 负载线采用耐压等级高一级的绝缘电缆。 # ） 在变频器输出侧加装浪涌电压吸收装置， 以抑制高频尖峰浪涌电压，改善变频器输出电压 波形。 $ ） 在电动机与变频器之间合理设置交流电 抗器，减小因变频器调制方式造成的高次谐波。
变频器本身的故障自诊断及预防功能
变频器存在着容易跳闸，再起动困难和过负 载能力低等特点，西门子变频器具有自诊断及故 障防范功能，提高了变频器的可靠性。 例如，如图 # 所示： ! 对自由停机过程中的 电动机进行再起动。 " 对内部故障自动复位并保 持连续运行。# 负载转矩过大时能自动调整运行 曲线。$能够对机械系统的异常转矩进行检测。 这些功能的实现需要用户必须熟练掌握变频 器的各种参数的功能，合理设置参数的工作范围。 比如：故障电动机再起动时，应设置变频器再起
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!!!" "#$"" %&’" %( 图 ,- 电动机工频控制
结束语
经过技术改进后，变频器抗干扰能力大大加 强，电源受污染程度减小，对周边设备的影响基本 消除，工频、变频转换系统操作安全方便，保护设 置趋于合理，电动机及其调速系统的安全性能进一 步提高，有利于变频器在热电行业的推广使用。
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主辅回路故障原因及预防措施
#& 主回路 原供电主回路如图 # 所示。如果变频器及控 制设备出现异常情况，都必须先将变频器停止运 行，将变频器电缆拆除后，再连接到工频电机柜 上，这样一方面延缓了设备抢修时间，另一方面 还会引起电缆和接线端子损伤，造成费材费力的 状况。
金爱平 ! 工程师
和运行周期的延长，也出现了故障维修 等相关问题。本文就西门子变频器在热 电行业使用中出现的常见问题和注意事 项进行分析及探讨。
主要故障原因及预防措施
在变频器的运行中，使用方法不当 或设备环境配置不合理，容易造成变频 器保护误动作及发生故障，或者无法满 足预期的运行效果，所以，事先对故障 发生原因进行认真分析、力求对症下药 就显得尤为重要。 ,. 外部电磁感应干扰 若变频器内部及周围存在干扰源， 它们将通过辐射或电源线侵入变频器的 内部，引起保护回路误动作，造成工作 不正 常 或 停 机，甚 至 损 坏 变 频 器。因 此，提高变频器的抗干扰能力，采取合 理的抑制措施来消除干扰源显得十分必 要，具体原因及预防措施如下：
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关键词! "#$%&’() 变频器・ 电气主、辅回路・ 联锁・
变频器运行中的常见问题及解决方法探讨
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# ） 变频器不能安装在防爆场所，防爆场所 的变频器可以安装在符合防爆等级要求的控制室 或配电间内，将输出电源线引接到防爆电动机， 间接用在防爆场所，其电气线路应穿钢管敷设并 可靠接地。 $ ） 振动是造成电子元器件机械损伤的主要 原因之一，可以在变频器与基础之间放置橡胶垫 进行避振，利用变频器的频率屏蔽功能，减少电 机脉冲转矩成分，避免产生共振。 % ） 潮湿、腐蚀性气体及尘埃等环境会造成 电子元器件生锈、接触不良和绝缘性能降低，进 而形成电气短路。因此，变频器宜选用封闭式结 构，或封闭式环境，定期进行防腐防尘处理。对 不连续使用的变频器，场所内应有相应的防潮措 施，如安装换气装置和除湿设备等。 & ） 温度是影响集成电路等电子元件寿命及 可靠性的重要因素，若温度超过规定值将加速元 器件老化，降低其使用寿命，最后导致器件的损 坏。西门子变频器安装时留有通风间隙，且加装 轴流风机强迫自然通风，将环境温度控制在&’ ( 以下，如果不能满足要求，则应加装空调等调温 设施来达到效果。 -. 电源异常 电源异常一般表现为缺相、低电压、 停电等，且多半是上级配电系统出现故 障造成的，也有供电系统内部出现对地 短路及相间短路引起的故障。除电压波 动外，电网也会出现频率波动，并且这 些现象有时在短时间内重复出现，为保 证设备的正常运行，对变频器电源质量 也提出相应要求。 # ） 当电源稳定，直接起动电动机 时，一般不会造成电压明显降低；若电 源容量没有裕量，则电动机直接起动时 系统电压会有明显降低。对于瞬时欠电 压问题，可在 保 护 回 路 中 增 加 延 时 环 节，避免电网出现微小波动时，变频器 发出跳闸信号，产生误动作。另外，用 户可用隔离变压器使变频器与供电系统 分离，减小相互影响，提高稳定性。
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工频自动起动信号，确保切换顺利进行。 ./ 二次保护回路 在原接线方式中，输入隔离变压器和电动机 保护不能同时设置，电动机保护只能借助于变压 器的保护来实现，电压波动时变频器低电压保护 易动作，应采取以下措施，如图 ) 所示。 # ） 采用 *+,&’’’ 微机保护装置，将变压器 保护和电动机保护分别设置。 & ） 增设工频 - 变频转换保护模式，增加延时 环节，确保电 动 机 出 现 异 常 时，保 护 优 先 动 作， 电压瞬间波动时，变频器 $ % 内不会停机。
图 .- 改进后主接线图
转换模式，使电动机变频调速系统既能工作于变 频状 态，也 能 工 作 于 旁 路 状 态。电动机在工频运行时，应 避免隔离变压器带电，减少变 压器的空载能耗。同时，应采 取措施避免向变频器反送电而 损坏变频器，比如在变频回路 与工频回路的断路器之间实施 电气联锁等。 )/ 二次控制回路 在变频器柜、工频柜、变 频隔离柜断路器开关接点之间 设置电气联锁，优化变频器及 其调速系统的可控性能和运行 操作方式，避免造成开关跳跃 或短路，防止操作过电压。在 其二 次 控 制 回 路 中 宜 作 如 下 设置： # ） 设置变频、工频切换 延时装置，当电动机由变频切 换至工频运行时，必须延时$ % 后定速运行时接触 器才自动合闸，以防止引起操作过电压。 & ） 当电动机由工频切换至变频运行时，必 须延时 #’ % 后变频器运行接触器再自动合闸，以 防止电动机感应电势损坏变频器功率元件。 ( ） 设置变频器故障时工频模式自动投入系 统，在变频器故障自动起动失败后，#’ % 内自动 起动工频系统，同时向控制中心发送变频故障、
+ ） 与变频器控制电缆连接的电接点 及继电器触点容易接触不良，使接触电阻 发生变化，容易在电缆中产生干扰，应使 用并联触点和镀金触点继电器，同时在继 电器的控制线圈或控制电源上加装防止浪 涌冲击电压的吸收装置，吸收装置的接线 长度不宜超过 ,% -.，若超过 ,% -. 应采 取屏蔽措施，避免引起天线作用。 , ） 缩短控制回路的配线距离，并使 其与主线路分离，分离距离在 +% ( ’% -. 以内，分离比较困难的部位，将控制电缆 穿过保护钢管敷设，并将钢管可靠接地。 ’ ） 与 仪 表 联 锁 回 路 采 用 中 继 方 式、 屏蔽线连接，且屏蔽罩接地良好。屏蔽电 缆的屏蔽层延续到与电缆导体同样长度， 端子箱中的屏蔽电缆要互相连接。 ) ） 变频器接地应与动力接地装置分 离，采用单独的接地体，接地引接点的接 地电阻不应大于 ) !。接地效果应符合抗 干扰接地的要求，同时要避免接地敷设时 与主接地直接导通，必须与主接地体保持 一定的距离，以避免引起干扰。 * ） 变电所内多台电气设备由同一电 源系统供电，会产生干扰电势，可考虑在 变频器电源输入侧安装滤波器，以滤除其 他并联电气回路起、停及负载大幅度变化 时产生的高次谐波，避免由电源进线引入 干扰。若条件允许，可将企业里的各变频 器通过专用的变压器供电，避免不同性质 负载间的相互干扰。 *. 安装环境 变频器有特殊的安装使用环境要求， 如防尘、防爆、防腐蚀、防潮湿和防过热 等，若无法满足要求，则必须采取相应的 防范措施。具体如下：
变频器对周边设备的影响及防范
使用变频器能节能降耗、改善设备的调速性 能、提高设备的工作效率，但也将对其他用电设 备产生电磁干扰等影响，有时甚至导致设备故障。 #& 电源高次谐波 变频器运行时，在电源侧产生高次谐波电流， 并造成电压波形畸变，对电源系统产生污染，特 别是变电所设有功率因数补偿电容器时，高次谐 波电流与电容电流叠加，加重电容器发热。宜采 取以下措施： " ） 优化配电方式，设置专用变压器对变频 器供电，与其他供电系统分离。 # ） 在变频器输入侧加装滤波电抗器和整流 桥回路，降低高次谐波分量。 $ ） 在避免形成 %& 振荡的条件下，可在补偿 电容器前串接电抗器，以减小谐波分量。 ’ ） 在 变 频 器 输 入 侧 安 装 裂 相 隔 离 变 压 器， 以应对来自于电源的传导干扰。 !& 电动机温度过高 工频电动机低速运行时，由于 冷却能力下降会造成电动机发热。 此外，频 率 改 变 后，负 载 一 般 较 轻，而电动机继续在额定磁通下运 行，会引起过度的铁心损耗，影响 传动效率。 同时变频器输出的波形中所含 有的高次谐波也会增加电动机的铁 损和铜损，在同样工况条件下，确 认电动机的负载状态和运行频率之 后，可采取以下措施：!对经常在 低频工况下运行的电动机，进行强 冷通风，该通风系统由频率继电器控制起停，以 保证电动机安全运行。"限制电动机的运行频率， 进口变频器频率可超工频设置，国产电动机按工 频制作，若频 率 设 置 不 当，电 动 机 超 工 频 运 行， 会造成电动机过热，机械系统过载，严重时会烧 毁电动机。
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变频器运行中的常见问题及解决方法探讨
! ! 针对变频器在使用过程中出现的各种问题，阐述了变 频器在运行操作过程中的注意事项，提出了电气主、辅回 路的技术改进措施，解决了变频器在工频 " 变频位置相互 切换过程的联锁问题。
金爱平 ! 浙江省台州市特种设备监督检验中心
# # 在热力发电行业中，各类风机、水 泵的耗电量约占厂用电量的 $%& 左右， 而其在工频工况下的实际运行效率仅为 ’%& ( )%& ， 其 中 节 流 能 耗 损 失 为 ’*& ( )*& ，采用变频调速技术则可以 避免节流能耗损失，所以变频调速技术 在热力发电行业如锅炉风机和水泵等设 备中得到了广泛的应用，取得了良好的 节能效果，同时也改善了设备的机械调 速性能，但随着变频器使用数量的增加