熱電廠變頻器應(yīng)用維護及故障處理

徐暉（常州熱電有限公司，江蘇　常州　213018）

熱電廠變頻器應(yīng)用維護及故障處理

徐暉（常州熱電有限公司，江蘇常州213018）

為使變頻器在熱電廠應(yīng)用中有較高的可靠性。分析變頻器在熱電廠具體使用設(shè)備的特性，采取正確的日常維護方法，故障時根據(jù)其所在系統(tǒng)特點，有針對性地分析故障原因，提高處理的速度。

變頻器；熱電廠；維護；故障處理

目前，在熱電廠的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于變頻節(jié)能、功率因數(shù)補償節(jié)能、軟啟動節(jié)能、使用方便靈活和調(diào)節(jié)作用顯著等特點[1]，變頻器作為最為理想的交流傳動設(shè)備[2]，得到了廣泛應(yīng)用，在水泵、風(fēng)機、各種皮帶調(diào)速電機設(shè)備上均裝設(shè)了變頻器。根據(jù)熱電廠的生產(chǎn)特點，對鍋爐、汽輪機等主設(shè)備的連續(xù)可靠運行要求是非常高的，但在變頻器—電機構(gòu)成的控制系統(tǒng)中任何一個功能單元發(fā)生故障都是可能的，而且變頻器部分發(fā)生故障的幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電機[3]。變頻器的故障可能導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，甚至嚴(yán)重危害操作人員安全[4]。對變頻器若能夠做到日常正確有效的維護、準(zhǔn)確分析判斷故障原因，及時處理并采取相應(yīng)防范措施，完全可以提高其運行的可靠性。

針對生產(chǎn)實際中使用變頻器時出現(xiàn)的問題，結(jié)合在熱電廠對變頻器多年的使用經(jīng)驗，本文著重闡述變頻器應(yīng)用中的日常維護及故障處理。

1　對變頻器的日常維護

1.1對變頻器的定期檢查

變頻器屬電力電子產(chǎn)品，使用中對周圍環(huán)境溫度、相對濕度有一定要求。在生產(chǎn)運行中，因疏忽定期維護或維護不到位發(fā)生的故障占到80%，所以堅持正確的日常檢查保養(yǎng)可有效避免大多數(shù)的故障發(fā)生。

1.2建立變頻器運行記錄日志

每班巡回檢查時，用紅外線測溫儀測試溫度并記錄，以便在運行中及時發(fā)現(xiàn)問題并安排停運更換；同時，檢查變頻器內(nèi)部風(fēng)扇運行是否正常，以避免出現(xiàn)風(fēng)扇停運以及變頻器過熱（OH）保護跳閘等。

1.3對變頻器停運檢查

在風(fēng)機、水泵等設(shè)備上使用的較大容量變頻器，其輸入輸出電流大，易發(fā)生主電路螺絲松動及發(fā)熱，造成輸入輸出短路或開路故障引起跳閘。變頻器停運時，應(yīng)著重檢查變頻器輸入輸出端子部位是否變色，并緊固螺絲。

1.4建立變頻器設(shè)備維護臺帳

定期對變頻器內(nèi)部進(jìn)行清灰維護。變頻器內(nèi)部積灰，散熱風(fēng)道臟污、堵塞均會引起散熱不良，同時變頻器散熱風(fēng)扇的風(fēng)葉也會因嚴(yán)重積灰造成減速或停轉(zhuǎn)，引起過熱跳閘。

1.5配電室的通風(fēng)降溫

熱電廠的水泵及風(fēng)機變頻器大多安裝在高、低壓配電室內(nèi)，因配電室內(nèi)開關(guān)、母線均為載流設(shè)備，日常運行中均有發(fā)熱，所以在高溫季節(jié)，配電室的環(huán)境溫度較高，做好配電室的通風(fēng)降溫工作對變頻器的正常運行也很重要。

2　變頻器運行中易發(fā)生的故障及處理

2.1過電流故障種類、原因及處理

常見的過電流故障有啟動過流、恒速過流、減速過流3種，原因及檢查處理如表1所示。在檢查處理過程中，有以下幾點注意事項：

表1　啟動過流、恒速過流、減速過流原因及檢查處理表

2.1.1檢查電機繞組的絕緣

用兆歐表測試電機絕緣是否良好時，若變頻器輸出與電機間有隔離的電氣元件，必須斷開后，或拆下變頻器輸出端至電機的連接線，單獨測試電機絕緣。若是較大功率變頻器且輸出端直接與電機連接，則按圖1所示，將變頻器輸入及輸出端之間及三相均進(jìn)行可靠短接，單獨測試電動機絕緣，否則兆歐表輸出電壓加入變頻器內(nèi)部，會造成變頻器內(nèi)元件損壞。

圖1　較大功率變頻器直接與電機連接測試圖

2.1.2檢查變頻器主電路功率模塊的方法

圖2　變頻器原理示意圖

檢查變頻器主電路功率模塊時，接線關(guān)系如圖2所示，按照表2所示方法測量各端口，如果測量結(jié)果符合表2中的測定值，則判斷主功率模塊良好，否則有可能損壞。

表2　變頻器主電路功率模塊測試表

2.1.3其他因素導(dǎo)致的過流

其他因素產(chǎn)生的過流，檢查思路及案例：如滾筒式冷渣機運行中的變頻器過流，大多因為滾筒被較大渣粒卡住，即變頻器所帶電機負(fù)荷超額定，造成過流故障。

當(dāng)電氣頻率與機械頻率發(fā)生共振，在某一頻率（轉(zhuǎn)速）下運行時會產(chǎn)生振蕩過電流。可通過在變頻器內(nèi)設(shè)置跳躍頻率功能回避該共振頻率得以解決。

當(dāng)變頻器內(nèi)部硬件故障時，如中間直流回路電容電壓的波動；變頻器內(nèi)電流檢測元件損壞；因安裝環(huán)境太差，導(dǎo)電性固體顆粒附著在電路板上，造成靜電損壞或者有腐蝕性氣體，使電路被腐蝕；因為接地不良，電路板的零伏受干擾，都會造成電路板損壞，以上原因?qū)е碌倪^流故障，在變頻器輸入端加入電壓且未啟動設(shè)備時，變頻器即報警“OC”過流。

生產(chǎn)運行場所還因柜體與底腳焊接作業(yè)時，影響與機殼連在一起的電路板零電位，干擾電路板的性能造成過流。其它因連接插件不緊、不牢，如電流或電壓反饋信號線接觸不良，會出現(xiàn)時有時無的過流故障現(xiàn)象。

2.2變頻器運行中轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或不能平滑調(diào)節(jié)

這種故障一般受外部相關(guān)電氣參數(shù)影響，故障出現(xiàn)無規(guī)律且多為暫短性，主要影響源為：

2.2.1電源電壓不穩(wěn)定

檢查電源電壓并改善電源電能質(zhì)量解決。

2.2.2負(fù)載有較大波動

檢查負(fù)載運行狀況，消除影響因素。

2.2.3輸入變頻器內(nèi)的控制信號回路受干擾使設(shè)定頻率起變化

檢查變頻器控制調(diào)速的0~5V（或0~10V）信號來源的電位器接觸是否良好，必要時進(jìn)行更換處理。若為4~20mA輸入量調(diào)速，則可在變頻器的控制輸入端子處并接一10μF電容屏蔽控制線路中的干擾源。

2.3過電壓故障

此故障常發(fā)生在機組啟動及減速制動時，過壓原因大都與中間回路及制動環(huán)節(jié)有關(guān)。

在熱電廠中，鍋爐引風(fēng)機停止再啟動時，因風(fēng)葉慣性仍在較快速轉(zhuǎn)動中，則電動機轉(zhuǎn)速大于變頻器啟動時的輸出轉(zhuǎn)速，電動機就產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)，給變頻器充電，產(chǎn)生過電壓故障。

多臺水泵母管制供水系統(tǒng)中，在其中一臺水泵停止過程中若管道中水流逆向流入，推動泵的葉輪轉(zhuǎn)動，也會產(chǎn)生電動機的電能反饋，造成過電壓故障。

其它引起原因：

（1）電源電壓過高，一般超過345V以上；

（2）制動電阻值過大或損壞，無法及時釋放回饋的能量而造成過電壓；

（3）中間回路濾波電容失效（電容較小）或檢測電路故障。此電容器為鋁電解電容，從物理特性上看，其性能將逐年劣化。另外環(huán)境溫度、負(fù)載及使用時間都會對其壽命產(chǎn)生較大影響。檢查期限至少一年一次，查電容器有否液體漏露，保險閥是否正常，外殼有無變形及裂痕，測量靜電容量是否在額定容量的85%以下。一般五年應(yīng)更換一次；

（4）變頻器所設(shè)定的加、減速時間過短。

2.4低電壓故障

一般主要因交流電源電壓過低或缺相。或變頻器距離電源較遠(yuǎn)，線路阻抗過大，達(dá)到一定運行電流后，變壓器及線路壓降過大也會降低變頻器的輸入電源電壓。這些因素應(yīng)在安裝前進(jìn)行充分考慮以避免。

變頻器整流橋二極管損壞使整流電壓降低。可依據(jù)上述“檢查變頻器主電路主功率模塊的方法”進(jìn)行檢查更換。

[1] 彭立民. 淺析高壓變頻器在電廠中的應(yīng)用[J]. 科技展望. 2016, (14) : 112.

[2] 周桃. 變頻器的集成故障診斷與容錯控制[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué). 2013.

[3] 于泳，蔣生成，楊榮峰. 變頻器 IGBT 開路故障診斷方法[J]. 中國電機工程學(xué)報. 2011, 31 (9) : 30 - 35.

[4] 徐殿國，劉曉峰，于泳. 變頻器故障診斷及容錯控制研究綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報. 2015, 30 (21) : 1 - 12.

Application and Fault Treatment of Inverter in Thermal Power Plant

In order to improve the reliability of inverter applied in the thermal power plants, it is necessary to analyze the features of this kind of inverter and make use of the correct daily maintenance methods. This paper illustrates the protocols of daily maintenance and emergent troubleshooting procedures of inverter to ensure all sectors of thermal power plants running smoothly.

Inverter; Thermal power plant; Maintenance; Trouble shooting

B+.3

1003-0492(2016)08-0090-03

TP206

徐暉（1969-），女，江蘇常州人，工程師，本科，現(xiàn)任常州熱電有限公司電氣專業(yè)工程師。