變頻器選用應注意的幾個問題

劉成浩(中國石油工程建設公司大連設計分公司,遼寧 大連 116085)

隨著變頻器在工業及民用領域得到越來越廣泛的應用，近年在煉油廠電氣設計中多有涉及高低壓變頻器，同時也發現真正能完全掌握，并在出現問題后準確發現原因還是十分困難的，有些問題在工程設計中往往被忽視，本文將針對遇到的一些問題進行探討。

1 變頻器基本原理

變頻器是將電源由工頻50Hz 轉換為另一頻率的電能控制裝置，現在較常用交—直—交方式，先把工頻電流通過整流器轉換成直流電，然后再將其轉換成頻率、電壓可控的交流電供給用電設備。變頻器電路可由整流、中間環節、逆變和控制4 個部分組成。

2 變頻器選型設計要確定的幾項內容

(1)負載類型 主要有恒轉矩、恒功率、風機水泵三種類型。

(2)電壓匹配 選擇變頻器的額定電壓應與負載的額定電壓一致。

(3)電流匹配 應以電流值作為變頻器選用的依據，功率作為參考，特別對于高速泵電機、多級低轉速電機等非常規電機更要注意電流的匹配。

(4)轉矩匹配 在驅動恒轉矩負載或有減速裝置的負載時有可能發生，像離心機類負載為大慣性負載，起動轉矩較大，起動時間較長，因此要選擇起動過載能力大、具有低頻轉矩補償的變頻器。

(5)安裝距離 變頻器如與用電負荷之間距離較遠，需要采取措施，抑制長電纜對地耦合電容，防止變頻器輸出能力降低，可采取在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器或將容量要放大一檔的方式解決。

3 變頻器的設計與安裝

(1)確認安裝環境 選擇變頻器的安裝位置主要考慮溫度、海拔、濕度和腐蝕性氣體、振動、沖擊的影響。

變頻器內部主要是電子元件，本身發熱量大，易受周邊環境影響，一般要求環境溫度為0～55℃，最好控制在40℃以內。高壓變頻器使用上控制好溫度尤為重要，在某石化電廠1600kW 變頻器安裝中雖然設置了通風系統，但是因為房間里有多臺干式變壓器、較封閉等原因，溫度經常超標，進而造成停機保護，后通過增加隔斷和空調設施予以解決。在海拔超過1000m 后，部分變頻器輸出功率會有所降低，選用時要有所考慮。

(2)電纜的選擇和布線方法 ①為減少電纜對地電容，變頻器和負荷距離應盡可能短，有可能的話變頻應在負荷旁就近布置。②動力電纜優先選用變頻電纜，控制電纜選用屏蔽電纜。③動力電纜宜獨立于其它電纜，盡可能不予其他電纜在同一橋架內敷設。

(3)配電及控制電路 下面結合以往設計的電動機變頻/工頻電路對主要元器件和功能做一介紹：

①主回路：刀熔開關QA 的作用是提供短路保護，并在檢修時切斷主電路。進線電抗器是防止變頻器產生的高次諧波反饋回電網，從而影響其他用電設備，對于90kW 以上變頻器和電源側電子器件較多、電源容量較小時建議裝設。輸出電抗器用以減少高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝輸出電抗器。電動機如在變頻器的過載保護范圍內，可不再單獨裝設，如變頻器容量較大，應考慮額外裝設。接觸器KM1～KM3 用來實現變頻器變頻和工頻運行，如果僅考慮在變頻下運行，KM1～KM3 可不裝設。

②控制回路：轉換開關SA 用來實現變頻和工頻切換。開關SB11、SB12 實現接通主電路，并啟動變頻。在變頻回路的控制上要注意先后順序，即先通電，后運行，先停機，后斷電。同時要防止變頻器通電和運行同時進行，通電后要給與變頻器5～10s 的自檢時間，因此控制回路中采用KM1 延時閉合節點實現。因變頻器輸出端不能反向加電壓，固工頻和變頻要有互鎖，由KM1、KM2 兩接觸器互鎖實現。

(4)變頻器的接地 變頻器在工作中會產生較多的干擾電磁波，對周圍電子產品會有一定的干擾。因此，變頻器和周邊的電子元件應可靠接地，變頻器接地導線的截面不宜小于4mm2，長度不超過5m。

4 故障分析

變頻回路故障基本上可從電源、變頻器、負載三個方面考慮，除變頻器本身故障外，還存在以下可能：①過電壓。主要有電源過電壓、負荷過電壓。②過流。主要有負載突變、失速，輸出側短路。③過載。主要有負載過重，電壓不平衡。

5 結語

在變頻器設計、安裝、使用過程中要首先要充分了解負荷狀況，合理選擇變頻設備和附件，合理規劃安裝位置和選擇電線電纜，從而保障變頻器安全、經濟、可靠運行。

[1]戴廣平.電動機變頻器與電力拖動[M].北京：中國石化出版社.

[2]卓樂友.電力工程電氣設計200 例[M].中國電力出版社.