高壓變頻器的維護和故障處理

張娟芝　王艷麗　魏立宇　呂冬冬

[摘要]高壓變頻器技術(shù)作為目前電機調(diào)速節(jié)能最有效的方式之一在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但由于其所帶設(shè)備的重要性，變頻器的日常維護和故障處理，保證其穩(wěn)定的運行就顯得尤為重要。本文以榮～RHVC高壓變頻器為主介紹了變頻器的的維護和保養(yǎng)以及故障處理。

[關(guān)鍵詞]高壓變頻器 維護保養(yǎng) 故障處理

[中圖分類號]TN773 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0223-01

1 引言

我廠3#高爐噴煤排煤風(fēng)機采用了榮信公司RHVC（1000KVA）高壓變頻器。從目前使用情況來看，高壓變頻器很好的實現(xiàn)了電機軟起動，起動電流小，而且可以連續(xù)調(diào)速，滿足生產(chǎn)工藝過程對電機調(diào)速控制的要求，達到了提高產(chǎn)量，節(jié)約能源，降低成本的目的。

榮信RHVC高壓變頻調(diào)速統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高高電壓源型變頻器，直接10kV輸入，10kV輸出。變頻器本身由變壓器柜、功率柜、旁路柜三部分組成。三相高壓電經(jīng)高壓開關(guān)柜進入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。功率柜由功率單元和控制機組成，其中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測，這樣根據(jù)實際需要通過操作界面進行頻率的給定，控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進行相應(yīng)得整流、逆變調(diào)整，輸出滿足負(fù)荷需求的電壓等級。

2 高壓變頻器的維護和保養(yǎng)

高壓變頻器具有高度的可靠性和免維護性，但是，由于環(huán)境的溫度、濕度、粉塵、磁場、諧波及振動等因素的影響，高壓變頻器內(nèi)部器件的老化及磨損等諸多原因，都會導(dǎo)致高壓變頻器潛在的故障發(fā)生，因此，我們應(yīng)對高壓變頻器進行日常和定期的維護和保養(yǎng)。

2.1 固定螺栓的緊固：

1）高壓變頻器每運行三個月，應(yīng)對所有螺栓進行一次檢查，查看其是否發(fā)生松動或變色，若松動需重新緊固，變色需要更換；2）檢查高壓變頻器柜內(nèi)所有接地應(yīng)可靠，接地點無生銹；3）每次檢修時，檢查功率單元的固定螺絲是否緊固，避免功率單元的觸頭接觸不良。

2.2 灰塵的清除：

1）變頻器每運行一個月，用帶塑料吸嘴的吸塵器對控制機內(nèi)部、功率單元、變壓器一次、二次線圈進行一次全面的除塵處理，檢查控制機卡板是否松動，CPU風(fēng)扇是否能靈活轉(zhuǎn)動；2）高壓瓷瓶、絕緣子、電壓互感器、避雷器等高壓設(shè)備也要定期清掃。

2.3 通風(fēng)散熱：

1）夏季環(huán)境溫度較高時，應(yīng)加強變頻器室內(nèi)的通風(fēng)，保證變頻器良好的通風(fēng)散熱；2）變頻器停機后恢復(fù)運行，如果環(huán)境潮濕，應(yīng)先打開各控制電源，使變頻器通風(fēng)半小時，以驅(qū)除變頻器內(nèi)部潮氣，然后再通高壓電投入運行。

2.4 電纜檢查：

1）檢查所有電氣連接的緊固性，查看各個回路沒有異常的放電痕跡，沒有怪味、變色、裂紋、破損等現(xiàn)象；2）注意高壓電纜的搭接放電；3）變頻器長期停機，半年左右應(yīng)通高壓電一次，持續(xù)最少一小時，以防電解電容發(fā)生漏電增加、耐壓降低的劣化現(xiàn)象。若要恢復(fù)運行，應(yīng)使用2500V兆歐表測量變頻器（包括移相變壓器一側(cè)、旁路柜主回路）絕緣合格后，才能啟動。

2.5 其它檢查項目：

1）檢查各接觸器是否動作靈活，旁路接觸器是否可靠動作；2）檢查每路反饋信號是否可靠檢測；3）檢查導(dǎo)體絕緣物是否有腐蝕過熱的痕跡、變色和破損；4）檢查端子排是否有損傷，觸點是否粗糙；5）檢查控制室內(nèi)的器件是否安裝緊固，插拔器件是否插緊。

3 高壓變頻器的故障分析和排除

高壓變頻器具有完善的保護和檢測功能，能夠檢測故障和報警信息，并將它們保存在記錄中，可以通過觸摸屏的人機界面進行查詢詳細(xì)的故障現(xiàn)象記錄。一股情況下，高壓變頻器處于故障狀態(tài)時，封鎖所有IGBT，使電機失電自由停車保存并顯示故障記錄；處于報警狀態(tài)時，繼續(xù)運行，保存并顯示報警記錄，待排除問題后，報警消失。

3.1 過電壓、欠電壓故障：

過壓欠壓分為一二三級，故障原因一般是來自電源輸入側(cè)的過欠電壓，正常情況下電網(wǎng)電壓的波動在額定電壓的-10%-+10%以內(nèi)，但是在特殊情況下。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升和下降，所以當(dāng)電壓上升或下降到保護值時（額定輸入電壓的70%-120%），變頻器會因保護而跳閘。措施：去除造成輸入側(cè)電壓過高過低的因素，檢查電壓傳感器系數(shù)，過壓欠壓等級參數(shù)設(shè)置及其接線，更換模擬板卡、cpu板卡；為避免輸入側(cè)過電壓可以改變變壓器的抽頭進行調(diào)節(jié)，此種方法只適合于現(xiàn)場電壓一直偏高的情況下，另外還可以考慮在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少變頻器輸入側(cè)過電壓因素。

3.2 過載故障：

過載分為一二三級，故障原因是電機電流超過額定電流的105%、120%、150%，措施：負(fù)荷過大降低負(fù)荷，檢查傳感器系數(shù)、過流等級設(shè)置及其接線，檢查變頻器輸出到電機的接線，更換模擬板卡、pwm板卡、cpu板卡。

3.3 控制通道異常故障：

故障原因通常由于PWM板與功率單元板之間的光纖通信造成的，一般由以下幾種情況：光纖連接部位接觸不良或光纖頭脫落；光纖信號發(fā)送，接收器內(nèi)部堆積灰塵；光纖折斷；光纖通信控制板損壞；措施：在出現(xiàn)光纖故障的情況下，首先需要判斷是功率單元故障還是控制器側(cè)出現(xiàn)故障，可以通過對調(diào)光纖的方法進行判斷。將在控制器中光纖板上的同一相的任意一個功率單元對應(yīng)的光纖與報故障的光纖進行對調(diào)，再次上電監(jiān)控界面定位的光纖故障如果仍然在原位置，說明是光纖板損壞，反之，監(jiān)控界面顯示的光纖故障已經(jīng)更換位置，則說明是功率單元故障，此時可以考慮更換或維修故障功率單元。

3.4 輸入/輸出故障：

故障原因系統(tǒng)讓接觸器合閘，輔助點反饋信號沒有檢測到，或繼電器（接觸器）損壞，接觸器粘連，措施：打開接觸器輔助點的后蓋，檢查接觸器合閘后，輔助桿有沒有到指定位置，更換接觸器，檢查電源模塊，保險管，如有損壞更換元件，查看直流220V電源，220V保險管，如有損壞更換元件。

3.5 IGBT過流故障：

IGBT是高壓變頻器中最關(guān)鍵的功率器件，IGBT作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過流時可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問題。為了提高系統(tǒng)的可靠性，采取了一些措施防止因過流而損壞。通常引起IGBT過流故障的原因有以下幾種：變頻器輸出短路；功率單元內(nèi)IGB礅擊穿；驅(qū)動檢測電路損壞；檢測電路被干擾。措施：根據(jù)監(jiān)控界面顯示的故障定位找到對應(yīng)得模塊，拆開檢查IGBT是否損壞，判斷的方法是找到功率單元內(nèi)部直流母線的正極v+與負(fù)極v一，將萬用表的黑表筆接到v+上，紅表筆分別接到u，v上，用二極管檔，應(yīng)該顯示0.4V左右的數(shù)值，反相則顯示無窮大；將紅表筆接到v一上，重復(fù)以上步驟，應(yīng)得到相同的結(jié)果，否則可判斷IGBT損壞需要更換。

3.6 單元故障

1）單元超溫故障：故障原因功率單元散熱器的溫度到達75°，通風(fēng)不佳或溫度開關(guān)損壞，措施：處理風(fēng)道，檢查散熱風(fēng)機是否正常，更換功率單元或功率單元控制板卡，更換溫度開關(guān)，處理系統(tǒng)干擾問題。2）單元直流母線欠壓故障：故障原因單元直流母線電壓低于550VDC，措施：更換功率單元或功率單元控制板卡，檢查熔斷器、二極管有無損壞，單元輸入端與柜體插件連接不佳，系統(tǒng)輸入電壓過低。3）單元直流母線電壓過高故障：故障原因單元中母線電壓超過1230VDC，通常由于再生制動過高或不正確調(diào)整引起，措施：查看V/F曲線、加速時間、降速時間參數(shù)設(shè)置，檢查系統(tǒng)輸入電壓是否過高，更換功率單元或功率單元控制板卡。

4 結(jié)束語

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，能源的短缺和環(huán)境的污染，高壓變頻器在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的節(jié)能效果會越來越顯著，應(yīng)用會越來越廣泛，其日常的維護保養(yǎng)和運行時出現(xiàn)的各種問題和故障的處理也將成為每一個現(xiàn)場維檢人員必須掌握的技術(shù)。

參考文獻

[1]榮信RHVC系列高壓變頻調(diào)速裝置技術(shù)手冊，榮信電力電子股份有限公司