浅谈电机变频器应用中的常见问题及处理

浅谈电机变频器应用中的常见问题及处理

摘要：随着变频器在电厂中应用越来越广泛，对变频器的的安全运行管理工作

是我们日常工作的重点，笔者总结了在发电厂内多年工作的实际经验，对变频器

的异常运行情况、常见故障的分析进行了分析总结，内容包括施工接线错误、设

计缺陷、常见的硬件缺陷引发的故障，以及一些生产运行中的好的经验，这些内

容将有利于及时、准确判断变频器故障的原因、性质，及时采取有效措施，确保

设备的安全运行。

关键词：变频器；异常故障；分析；事故处理

由于具有启动电流小、节能效果明显等优势，发电厂中变频器的应用越来越

广泛。变频器的故障会极大影响经济和安全。现笔者结合多年的运行经验，对工

作中遇到的变频器的各类问题进行总结和分析说明：

1辅助系统接线失误导致变频器频繁跳停：

某台中压变频器发生跳停事件，跳闸首出为“变压器故障”，此信号由变频器

隔离变温控仪在超温达到跳闸值时输出。但现场检查发现温度适中，隔离变的温

控仪温度远未达到跳闸值，对变频器进行检查，也未发现明显的接线错误和寄生

回路，因此故障未能及时解决，并重复出现。

但在一次跳闸过程中，发现进口隔离变温控仪曾短时发出“自检故障”告警，

后又消失，因此怀疑跳停故障与此有关。按照设计，温控仪自检故障只作用于变

频器告警，并不作用于跳闸。现场经过人工核对接线发现，接线盒内隔离变温控

仪的跳闸接点与告警接点产生了并接，导致原本设计的告警输出成了跳闸输出，

如下图所示

由于很多干式变压器都取消了高温控跳闸，而仅发出信号，因此很多干式变

的施工中，不再将跳闸接点单独引出，而是将其与告警接点并接后送出，接至保

护装置的告警开入。但在本事例中，干式变侧的施工人员没有严格按照变频器厂

家要求的图纸施工，而是沿用了这种跳闸端并入告警端的接线方式。但对变频器

来说，干式变超温必须跳闸，因此该侧的施工人员将干式变来线接至变频器跳闸

端子上，造成了上述故障。因此，外回路和变频器自身回路进行对接时，一定要

把好验收关，严格按照设计施工。

2大功率设备启动导致变频器跳停

某电厂机组在启动电动给水泵时，发生了所有风机变频器同时跳闸的故障，.

故障发生在电机刚刚启动、电压跌落的过程中。现场检查时所有变频器告警窗显

示为空白，没有首出提示，现场人员首先想到了因电源电压跌落过大，导致变频

器动力电源电压过低，使直流母线电压无法正常建立而使变频器跳闸，同时因控

制回路电压同步降低，报警记录失效。

但通过查询6KV母线电压历史曲线，将电压波动过程中的最低点与变频器低

压保护的定值进行比较，发现事故过程中电压并未跌至动作值，说明真正的问题

并未找到。

通过对变频器及其附属系统的全面排查，最终判断出问题出在变频器的低压

辅助回路。所有风机变频器的冷却风扇和控制回路均集中在一个电源点上，该电

源点采用双回路供电，电源取自厂用400V母线，工作电源电压低时会自动切换，切换方式为串联，即先分后合。如400V母线电压降低，则工作电源跳闸，经延

时后切至备用电源，在切换过程中辅助回路有短时失电，造成冷却风扇跳闸，变

频器联跳，同时由于告警及控制回路失电，导致报警信息无法记录，产生了前述

的故障现象，即控制电源过于集中且不具备低电压穿越能力。

随后该电厂进行了改造，通过厂用变分接开关调整将400V母线电压提高，又在每台变频器的告警及控制回路上分别并联了一台小容量UPS，即使总电源处再

次发生短时间的失电，仍然可以靠UPS正确记录事故原因，以方便对事故原因的

判断和进行针对性的改进。在此后进行大功率辅机启动时，未再发生类似问题。

现在变频器低电压穿越的问题越来越得到重视，相应的解决手段包括将控制

电源采用单独UPS或可以快速切换的电源供电，也出现了大量的低电压穿越装置，防止系统电压的短时跌落而导致变频器不必要的跳闸，使变频器的运行安全得到

大大的提高！

3变频器跳闸后未正确联跳断路器

中压变频器跳停后，应同时联跳进口断路器。当断路器不能正常联跳，应立

即将断路器断开，但要注意，应使用断路器本身的跳闸回路去操作，而不应使用

按下变频器的危急按钮的方式进行联跳。变频器危急按钮，是用于变频器正常运

行过程中，遇到紧急情况时的现场开断使用，动作后作用于联跳变频器和进线断

路器，并通过导通放电电阻回路的晶闸管接通直流母线上的紧急放电回路，将剩

余能量导入保护电阻，以热能的形式释放掉残余能量如下图所示。

但在变频器不能正确联跳断路器时，说明变频器至断路器的联跳回路已经出

现异常，如果按下变频器的危急按钮，不光无法联跳断路器，还会使晶闸管导通

而接通直流母线上的紧急放电回路，此时变频器输入电压仍然存在，通过导通的

晶闸管和放电电阻形成闭合回路，产生巨大电流，造成设备损坏。因此中压变频

器的使用过程中，一定要规范危急遮断按钮的使用。

4变频器的过电压跳闸

变频器另一常见故障为过电压跳闸，现场人员常将此故障总结为电源电源的

波动，且一般情况下复位重启又可运行。而实际上，所谓的过电压，指的是变频

器入口直流母线的过电压，该电压是通过交流输入侧的全控整流桥来生成，其理

论值为1.35倍的输入电压。过电压跳闸的定值一般在700V左右，对应的输入电

压约500V左右，这显然不是电源电压波动所能达到的.

现场常见的过电压，主要原因是发生了电机实际转速高于变频器指令转速的

情况，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩，电动机处于发电状态，传动

系统中所储存的机械能经电动机转换成电能。能量通过逆变器的续流二极管回送

到变频器的直流回路中，此时的逆变器处于整流状态，如果变频器中没采取消耗

能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。

过电压的成因多为电机受外力影响而使转速升至超出当前变频器的输出频率

对应的转速，或负载减速时变频器减速时间设定过短，变频器输出频率下降过快，导致指令转速低于电机的实际转速。一般的解决办法是根据负荷的机械特性适当

调整变频器的减速时间，保证变频器的输出转速不至下降过快而导致电机产生制动，如果是变频器停运过程中易出现过电压故障，则可采用停变频器时直接联跳

电源的办法，使变频器没有能量输入，让电机自由停车。

5结语

变频器虽已在电力生产中应用多年，但由于其内部逻辑及附属回路较复杂，

对元器件的可靠性要求较高，对施工和维护质量要求也非常高，因此我们仍需付