變頻器引起空氣開關跳閘的故障及對策研究

薛峰

摘 要：在電路中，空氣開關是重要的保護元件，能夠起到短路、過載、失壓等故障的保護作用。變頻器是控制交流電動機的重要控制設備，其作用是在電動機工作時，調節其頻率，達到節約電能的目的。變頻器涉及到的知識范圍十分廣泛，包括變頻技術、微電子技術等，在運行時會涉及到交流電與直流電之間的轉換等，正因如此經常會出現變頻器、空氣開關之間不匹配的現象，導致空開跳閘的故障發生。本文就空氣開關的特點展開分析，研究了變頻器引起空氣開關跳閘的原因，針對相關問題給出了建議。

關鍵詞：變頻器;跳閘故障;對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.191

社會在不斷進步，科技也隨之飛速發展，社會中各行各業都與新科技、新能源等相結合，促進企業能夠實現現代化發展。在新科技、新產品等的使用過程中，人們對新事物的認知領域也在不斷提高。我國崇尚低碳、節能的發展方針，將可持續發展作為始終堅持的基礎戰略。變頻器是新型的一種節能產品，能夠在電器運行時，通過改變頻率而節約電能。但是變頻器引起空氣開關跳閘的故障發生比較頻繁，發生故障的因素比較多，因此本文就引起故障的幾點基本因素展開分析。

1 變頻器與空氣開關特點簡述

變頻器，是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器是由交流電與直流電轉化、直流電變交流電、制動單元、驅動單元、處理單元、檢測單元等模塊構成。隨著科技的發展，工業自動化發展水平越來越高，對于變頻器的使用越來越廣泛[1]。

空氣開關，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關。在配電網中，空氣開關能夠自動監測電力線路中的異常，出現異常情況下能夠及時的做出斷電等反應，保護電力線路中的用電設備[2]。空氣開關原理如下圖1所示。

2 變頻器引起空氣開關跳閘的故障分析

在研究變頻器引起空氣開關跳閘的故障及對策的研究過程中，我們以某化工廠變配電站的變頻器為例進行分析與研究。該變配電站內的變頻器品牌為ABB，所使用的型號為ACS510，共有四臺同一型號的變頻器。接入變頻器后，確認變頻器與配電柜、水泵等其他配套設備連接正常，但在變頻器工作的過程中，出現了空氣開關自動跳開的現象。技術人員將空氣開關復位處理后，運行十分鐘左右后空氣開關再次跳閘。空氣開關反復跳閘的現象引起了工作人員的注意，經技術人員對變頻器及空氣開關等進行仔細檢查后，總結出變頻器引起空氣開關跳閘的故障的原因一共有兩個。

首先是漏電引起跳閘現象。受工作原理的影響，變頻器在工作時存在輕微漏電的現象。在正常情況下，變頻器工作的電路中電壓的頻率極小，約為五十赫茲左右，小電流在機箱外可以直接忽略，并不會對機械設備、工作人員等產生影響。但是當變頻器變頻操作時，會導致線路內電壓發生變化，漏電的情況會加重，甚至是原來的數百倍，空氣開關具有漏電保護功能，因此當線路內出現漏電的情況就會自動跳閘。其次是諧波干擾問題，在變頻器工作的電力線路中，主要應用的是環傳感器，在變頻器諧波發射的過程中，電力輸出端的波會比較明顯，常常有電壓變形或者尖銳電流的情況，當諧波異常或者漏電的電流超出額定范圍內，當空氣開關比較靈敏時，就會出現跳閘的現象，如果堅持繼續使用該電力線路，就會出現空氣開關頻繁跳閘的現象。

3 變頻器引起空氣開關跳閘策略

針對變頻器引起空氣開關跳閘的原因，主要的解決策略有三個，分別是減少保護開關、使用B型電流剩余保護器以及零地合一，下面我們逐一進行分析。

（1）減少保護開關。在電力線路中，并不是所有的線路都具備安裝保護裝置的條件與必要。比如在變頻器電力線路中，變頻器的工作原理就能夠使靈敏的空氣開關檢測出異常，但實際變頻器工作過程中并沒有危險隱患的存在，所以使用變頻器的回路可以適當的將變頻器兩端的空氣開關去除，這樣就避免了電力線路頻繁被斷開的故障。但是為了安全考慮，去除空氣開關后，變頻器的連接一定要接地，保障線路的正常運行。

（2）B型電流剩余保護器。國家對電力線路的安全知識有一定的規定與建議，國際電工委員會中，提倡變頻器電力線路中使用B型電流剩余保護器，該保護器的工作原理與空氣開關相似，但是要優于空氣開關，因為該保護器在工作時能夠將變頻器的漏電、變頻等情況考慮到工作中，改善了頻繁跳閘的問題。

（3）零地合一。變頻器線路中漏電的電流最終會通過零線回到電網線路當中，在理論中電流的大小應該與輸出的大小相同，但是實際計算過程中發現理論值與實際值還是存在一定的差距，因此零地合一處理能夠有效的減少漏電的電流。空氣開關跳閘的主要原因是漏電，零地合一能夠解決漏電問題，跳閘問題自然迎刃而解。

4 總結

綜上所述，變頻器在化工行業中得到了廣泛的應用，為節能方面做出了很大的貢獻，但是變頻器在設計方面、配套元件連接方面等仍然存在很多瑕疵，有待改善。分析、了解變頻器引起空氣開關跳閘的根本原因，能夠在設計中得到優化，并改善與之配套的各種元器件，使此類故障不再出現，保證了變配電站的正常工作，為企業生產經營提供了有效的保障。同時，我們應對各種出現的問題及時做好記錄，為以后的研究與改善準備參考資料。

參考文獻：

[1]呂宗迎.變頻器引起空氣開關跳閘的故障分析[J].科學家，2016， 4（09）：134.

[2]程鵬，何雙軍.一起空氣開關跳閘引起的機組流程閉鎖分析與對策[J].水電與抽水蓄能，2016（01）：103-105.

[3]劉菊鋒.變頻器跳閘分析及解決方法體會[J].華東科技：學術版，2017（09）：165.