西门子变频器接地分析及处理

西门子变频器接地分析及处理

摘要西门子公司生产的变频器因具有强大的通讯功能和全面的配套软件,控制精度高,低廉的价格等因素而受到大众的普遍欢迎。但正是由于价格低廉,变频器在制造时选用原器件时考虑的富余量太小,如:耐压、耐温、耐电压、电流冲击、接地性能等。因此,在我国使用的实践中出现问题相对较多,本文针对西门子变频器常见的接地故障进行了分析和研究。

关键词西门子;变频器;接地

1 西门子变频器的主要产品

西门子公司生产的变频器系列产品主要有:矢量型MM440系列、节能型MM430系列、通用型MM420系列、简易型MM410系列、SIMAMICS G110系列、SIMATIC ET200S FC 系列、工程型6SE70系列等。

其中,西门子工程型6SE70系列变频器是西门子公司采用矢量控制技术,结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器,它优越的速度控制和转矩控制特性、完整的保护功能以及灵活的编程能力,在工程中被广泛的应用。

2 西门子变频器接地技术要求

变频器正确接地是确保安全,并减少电磁辐射和干扰的重要手段。变频器接地端子的接地电阻越小越好,接地导线截面积不小于2mm2,长度应控制在20m以内。变频器的接地点必须与动力设备接地点分开,不能共地。信号输入线的屏蔽层应接至接地端子上,其另一端绝不能接于地端;否则会引起信号变化波动,使系统振荡不止。电动机电缆屏蔽层在电动机端应可靠接地,将屏蔽层按照宽度大于长度1/5的原则绞合,在电动机电缆接线盒出线孔处将电动机电缆屏蔽层360°接地。变频器与控制柜之间应电气连通,如果实际安装有困难,可利用铜芯导线跨接。

3 西门子变频器接地故障诊断及处理

1)所带电机接地故障。电机在运转过程中,由于轴承或线圈发热的原因,使电机线圈的某相接地或绝缘性能变差,造成接地故障。这时需对电机进行检修;

2)所接电缆接地故障。连接电机和变频器的电缆破损或过热引起绝缘性能变差,也容易引起接地故障。这时必须在电缆破损处进行绝缘包扎处理或者更换电机和变频器的电缆;

3)变频器内部故障。在变频器长时间运行后,内部线路板绝缘性能变差,也会引起对地绝缘电阻偏小,变成接地故障。这时需对变频器线路板作绝缘处理,断电

后喷绝缘漆,可消除此故障;

4)上电显示正常。进行操作启动,即跳“GF”故障,并未运行起来,或者是一点运行的迹象都没有,很快地跳接地故障了。此时的“GF”故障相当于其它变频器的“OC”故障,故障部位在逆变模块或驱动电路。CPU在发送触发脉冲的瞬间,检测到某只IGBT管子有异常大的管压降,未能在触发脉冲到来期间正常开通。事实上在此时间内,变频器的电流互感器根本未检测到输出电流的信号。此时的“GF”故障信号是由驱动电路的模块故障检测电路,回馈CPU的。

修复与检查:检测逆变块的好坏,尤其不能忽略对触发端子的检查;检查驱动电路,尤其不能忽略对驱动电源滤波电容的检查,测量驱动电压正常,但是否有一定的电流驱动能力。

5)运行中跳“GF”故障,为电流检测电路报的故障。须区分两个方面,一方面为正常的故障停机动作,由电流互感器检测到异常的过流,报CPU实施故障停机保护;一方面为电流互感器的后续电流信号处理电路不良,如电阻元件变值等使“GF”故障电压整定点漂移,造成误报故障。电流互感器来的信号,一路经由运算放大器处理,送CPU用作电流显示及故障报警处理,一路送电压比较器,报出“GF”故障。

修复与检查:当落实确为误报故障时,并不一定非得换主板修复,详查电流互感器及其后续电路应能修复之。

4 共用直流母线的6SE70系列变频器接地分析

共用直流母线的6SE70系列整流器、逆变器、制动单元等组成的系统可以实现转矩、速度等多种控制方式,具有软件自检测和硬件自检测功能,综合检测和诊断功能也较强。该系统中,直流母线与逆变器传动装置之间均装有熔断隔离开关,用于实现对逆变器的保护。

1)报“F100GRNDlnit”

故障信息:在接地故障测试期,测出不等于0的电流,或则尽管无任何管子被触发,UCE监控或者过流监控器反应,故障原因能从r376读出。

处理措施:检查变频器输出中有无短路或接地故障;(-X2U2V2W2-包括电机)检查CU板是否正确装入;结构尺寸1和2:检查PEU板A23上面的晶体管模块有无短路;结构尺寸3和4:检查晶体管模块-A100-A200-A300有无短路。

2)报“F101GRNDUCE”

故障信息:在接地故障测试期间,在无管子触发的一相中出现UCE监控反应。可以用r376参数来了解哪一个UCE监控起了反应。

处理措施:检查功率部分管子有无短路,对带光纤控制触发检查触发单元接线及UCE返回信号,检查其配合正确否。

3)报“F102GRNDPhase”

故障信息:在接地故障测试期间,电流流入无任何管子触发的一相中,或在有管子触发的一相中,UCE有监控反应。从r949中读出故障值,第x位置处数字表示在通电时发生故障的管子

x=1=V+x=2=V-x=3=U+

x=4=U-x=5=W+x=6=W

第x位置处数字规定了1不等于0的相,因此有一个管子有缺陷(一直导通)

x=1=Phase1(U)

x=3=Phase3(W)

x=4=Phase1(U)or3(W)

处理措施:检查有缺陷管子(一直导通)的相。

4)报“F103Groundfault”

故障信息:接地故障或功率部分故障在接地故障测试期,电流从管子被触发的相中流出,过电流比较器反应,或在管子被触发的一种相中UCE监控反应。可从r949中读出故障值,第x位处数字确定了接通时出现故障的管子x=1=V+x=2=V-x=3=U+x=4=U-x=5=W+x=6=W。

处理措施:检查电机包括其电源线有无接地故障,如果无接地故障,检查功率部分有无保持导通的管子。第x位数字指明1不等于0的相,因此有一管子有缺陷(一直导通)在接地故障检测期间,电机速度应小于额定速度的10(%)。

5 结论

变频控制系统工作电压较高,当导线与金属外壳短接时,就会使金属外壳对地形成较高电压。为了保护人和设备不受损害,变频器控制系统中平时不带电的金属部分必须与地之间进行良好的电气连接。各个生产厂家变频控制系统中接地连线不同,有的系统把保护地与电源地相连,有的却不允许两地相连。因此,一定要根据厂家的接地安装说明进行正确的保护接地。

参考文献