卷揚控制用變頻器頻繁故障原因分析及整改措施

陳 輝

(中條山有色金屬集團有限公司 生產部， 山西 垣曲 043700)

卷揚控制用變頻器頻繁故障原因分析及整改措施

陳 輝

(中條山有色金屬集團有限公司 生產部， 山西 垣曲 043700)

針對篦子溝礦業公司389副井卷揚控制用變頻器在調試及投運階段頻繁出現故障的情況，進行了原因分析，并提出了相應的整改措施，為同類型四象限變頻器在井下卷揚的應用提供了很好的借鑒作用。

卷揚； 變頻器； 整改措施

0 概述

篦子溝礦業公司389副井卷揚采用單繩纏繞式礦井提升機，型號為2JK- 2.5×1.2E,電控系統選用ABB公司生產的ACS800型660 V變頻器，電機采用變頻電機，型號為YZPF400L2- 8- AH603。電控系統安裝調試工作于2012年9月11日結束，9月28日開始試運行，2013年4月底卷揚開始帶負載正常提升。在試運行和帶負載正常提升期間，變頻器多次發生故障，嚴重制約了礦業公司的正常生產。為此，中條山集團公司召集有關技術人員對該問題進行了專題研討。

1 變頻器故障情況

(1)2012年9月28日卷揚正常運行20 min后，聽見短路聲音，6 kV高壓線路越級跳閘保護，卷揚變頻系統報故障，經查找判斷變頻器逆變柜出現故障，ABB廠家技術人員更換變頻器逆變柜電源集成電路板五塊，卷揚正常運行。

(2)調試初期，卷揚頻繁出現超溫故障報警代碼。

(3)2013年1月8日卷揚開始正常運行75 min后變頻器突然停止工作并跳閘，ABB廠家技術人員更換變頻器整流柜電源集成電路板五塊，卷揚正常運行。

(4)2013年7月15日下午17時左右，操作工在卷揚提人過程中聽見變頻柜有短路放炮聲音，隨后變頻器不能工作，ABB廠家技術人員更換變頻器逆變柜電源集成電路板五塊，卷揚正常運行。

2 故障原因分析

2.1 變頻器使用環境的影響

經了解，該型號變頻器(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)并沒有在井下環境中使用的先例。井下環境比較惡劣，空氣潮濕且粉塵較大，對變頻器的防護等級要求較高，招標時使用方對產品絕緣防護等級要求達到IP54，廠家供貨只能達到IP23。井下供電采用6 kV供電電壓，電壓波動在15%左右。另外，在調試階段，變頻器每天只能開動2 h左右，開動率偏低，容易受潮，所以在卷揚調試階段發生故障頻次較多。

2.2 變頻器柜頂側冷卻風扇線路接錯

調試初期，變頻器多次出現超溫報警故障代碼，原因就是變頻器柜頂側冷卻風扇線路接錯，機體產生的熱量不能往外抽。

2.3 卷揚工操作不熟練的影響

變頻器故障報警后，卷揚工沒有按技術操作要求停10 min左右時間，或消除故障后再啟動變頻器，而是為了不影響提升工作馬上啟動變頻器試運，可能會擴大變頻器的事故。另外維修工(包括廠家技術人員)在變頻器出現故障時，不能明確判斷出是哪個模塊有問題，只能把五個模塊都換掉，這樣影響了處理故障的時間。

2.4 卷揚在招標時改變了設計參數

389副井卷揚設計罐籠為5號罐籠，尺寸為4 m×1.44 m×2 m，自重3.2 t，設計為2×0.75立方雙斗車或一個1.2立方側卸式礦車。后來技術人員考慮井下礦車的通用性(目前井下都采用2立方側卸式礦車)將罐籠改為5A號罐籠，尺寸為3.2 m×1.44 m×2 m，自重2.7 t，承載2立方側卸式礦車。電機容量由原設計280 kW改為250 kW。參數改變后，卷揚運行多次出現提不起來或者在提升過程中溜鉤現象。

2.5 變頻器逆變單元容量配置不合理

該款變頻器單元柜主要分三個部分(配三個小車)，分別是濾波部分(ALCL- 15- 7)、整流部分(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)、逆變部分(ACS800- 104- 0440- 7+E205+V991)。卷揚變頻器是一種四象限變頻器，和普通變頻器結構和工作原理不同，普通變頻器采用二極管整流橋將交流電轉化成直流，然后采用IGBT逆變將直流轉化成電壓頻率皆可調整的交流電，這種變頻器只能工作在電動狀態，所以稱之為兩象限變頻器，由于兩象限變頻器采用二極管整流橋，無法實現能量的雙向流動，所以沒有辦法將電機回饋系統的能量送回電網。四象限變頻器采用IGBT做整流橋，IGBT功率模塊可以實現能量的雙向流動，可以將電動機回饋產生的能量反送到電網，達到節能的效果。

通過對四象限變頻器原理分析可以知道，該型號變頻器的整流單元和逆變單元應該配置是一樣的(圖紙也反應了這一點)。但副井卷揚變頻器實際配置逆變單元容量(0440)小于整流單元容量(0580)，這樣的配置是不合適的，技術人員同時查看了主井卷揚變頻器單元的配置，逆變單元和整流單元容量一樣，均為0580。

2.6 廠家對變頻器調試參數提供不完整

比如卷揚電機額定轉矩輸入參數一般為1.2倍，現副井已調整1.6倍，對電氣系統運行是否有影響？調試參數當中沒有給出明確的要求，現場技術人員只能根據經驗來調整和輸入一些參數。

3 處理措施

3.1 改善變頻器工作環境

在配電室中單獨把變頻器柜間隔出來，密閉并裝上空調；在變頻器上側制作專門的冷卻風道把熱風引出間隔；對變頻柜下側電纜溝入口處進行密封，定期清理柜門粉塵過濾網；對副井硐室控制變頻器專用630 kVA變壓器的高壓柜整定保護值進行調整；要求廠家提供更為詳細的變頻器調試參數表。

3.2 加強卷揚工技術培訓

對變頻器故障跳閘后什么情況下不能重新啟動變頻器，什么情況下可以重新啟動變頻器做出規定；對經常出現的故障代碼及其對應的故障類型和處理方式有針對性的進行培訓；對變頻器內部三個主要工作單元的構成結構、主要單元模塊的安裝位置及故障預判進行培訓。

3.3 降低礦車裝滿率，避免過載

針對卷揚運行多次出現提不起來或者在提升過程中溜鉤現象，采取降低2立方側卸式礦車裝滿率(規定不能超過80%),并在189中段提礦時，采用鋼梁先托住礦車，可以降低卷揚提升時所需要的啟動轉矩。

3.4 調整變頻器逆變單元容量配置

因為變頻器還在質保期，經和廠家溝通，調整變頻器逆變單元容量配置為ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991，和整流單元容量配置一樣。

3.5 增加配備變頻器逆變(整流)備用小車

389副井卷揚的作用是提人、提料及開拓主井時提廢石，對卷揚的安全穩定運行要求是很高的。目前的實際情況是操作人員對新的電控系統(尤其是變頻器)操作維護不熟悉，出了故障不能及時發現和處理。如果對變頻器只是配一些備用模塊，判斷故障位置不明確，更換時間長，不能起到及時處理故障的作用，另外由于前幾次模塊故障，已經造成了部分接線端子出現炭化的現象，所以建議增加配備變頻器逆變(整流)備用小車一臺，這樣一旦故障，先更換小車，恢復變頻器正常運行，再處理和更換小車內的故障模塊。因為主副井變頻器配置是一樣的，兩個變頻器可以配一臺備用小車。

3.6 增設輸入、輸出側電抗器，變頻柜至電機段采用專用的變頻電纜

增設輸入電抗器，可以削弱輸入電路中的浪涌電壓、電流對變頻器的沖擊，削弱電源電壓不平衡的影響作用；增設輸出電抗器可以有效抑制變頻器的IGBT開關時產生的瞬間高電壓，減少此電壓對電纜絕緣和電機的不良影響；變頻電纜具有較強的耐電壓沖擊性，能經受高速頻繁變頻時的脈沖電壓，對變頻電器起到良好的保護作用。

4 結束語

經過分步實施的各項處理措施，389副井卷揚控制變頻器運行幾個月來沒有再出現整流、逆變或電源模塊燒毀現象，也沒有出現其它報警故障代碼，這為同類型四象限變頻器在井下卷揚電控系統中的應用提供了很好的借鑒作用。

[1] 樊武明.井下卷揚提升機變頻柜故障頻發原因分析[J].電世界，2009，(3).

Failure Analysis and Corrective Measures of Converter Used on Winch Control System

CHEN Hui

(Production Department, Zhongtiaoshan Non-ferrous Metals Group Co., Ltd. Yuanqu 043700, China)

The converter of winch control system had occurred faults frequently in commissioning stage in BIZIGOU mining company 389 auxiliary shaft, the paper analyses reasons and carries out corresponding corrective measures, these can provides good reference to the same type of four-quadrant drive in the underground hoist the application.

winch； converter； corrective measures

2013-09-23

陳輝(1969-)，男，山西運城人，高級工程師，大學本科，主要從事電氣運行及設備管理工作，現任中條山集團生產部機動科科長。

TN773

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1003-8884(2014)01-0064-03