高壓變頻器在運行中常見的故障及相應對策研究

胡韜

摘 要：隨著現代科學技術的迅速發展，大型發電企業正在使用高壓變頻器。高壓變頻器在使用過程中具有顯著的節能效果，但也存在一定的潛在安全隱患，可能會對發電企業的生產活動造成嚴重影響。基于此，本文圍繞高壓變頻器在運行中的常見故障及相應對策進行研究，希望對解決相關問題提供一定幫助。

關鍵詞：高壓變頻器;系統;性能;電源

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）13-0070-02

Abstract： With the rapid development of modern science and technology， large power generation enterprises are using high voltage inverter. The high voltage inverter in the use process has shown significant energy saving effect， but there are some potential safety hazards， may cause serious impact on the production activities of power generation enterprises. Based on this， this paper revolved around the high voltage inverter in the common faults in the operation and studied corresponding countermeasures， hoping to provide certain help to solve the related problem.

Keywords： high voltage inverter;system;performance;power supply

在實際運行和操作過程中，高壓變頻器經常出現故障，且故障較為復雜，排除時間長[1]。因此，相關人員在進行排查、搜索、分析過程中，需要明確高壓變頻器出現故障的原因，并以多種方式比較高壓變頻器的特性，從而縮短故障查找時間，減少故障發生概率。本文主要對高壓變頻器發生故障的原因和解決對策進行分析，具體內容如下。

1 高壓變頻器的組成及原理

為了了解高壓變頻器出現故障的原因并提出針對性的解決對策，企業需要對高壓變頻器的構成和工作原理有一個準確了解。高壓變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。本系統由10級系列模塊、60脈沖高壓速度控制器、交流電抗器、17個高壓柜、13個高壓開關柜、2個勵磁控制柜和集中控制柜等共同組成。高壓變頻器的工作原理在于2點：第一，通常在設計中具有一定儲備;第二，泵必須由操作條件變化產生不同的流速。

2 高壓變頻器在運行中常見的故障及原因

2.1 環境影響高壓變頻器的運行性能

在高壓變頻器運行過程中，偶爾會出現一些突發狀況，比如，高壓變頻器的接地故障同時出現跳停狀況，這時輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流平衡，變頻電源等設備均能夠進行正常工作，但在運行一段時間后，4～5h后，將會再次報告發生同樣的故障。出現上述故障的原因在于當用振動器檢查電纜絕緣時，電纜絕緣是正常的。

2.2 系統控制電源性能影響高壓變頻器

高壓變頻器在運行過程中，輸入功率容易發生電壓波動。輸入和輸出電流產生較大變化時，可能是系統控制電源性能影響了高壓變頻器。高壓變頻器在正常操作期間出現跳閘的原因可能在于控制系統控制了電源，導致電壓欠壓。如果控制系統電路表現出正常狀態，而檢測到電源和相應設備部件電源線中的一個相線連接器接觸不穩定，可能會導致相線接觸不穩定，發生控制電源故障。

2.3 小型電源老化影響高壓變頻器正常運行

在高壓變頻器運行過程中出現通信報告錯誤的情況，可能是小型電源老化對高壓變頻器正常運行造成影響。在實際操作過程中，現場進行通信報告的儀器需要通過DP總線傳輸信號，而控制PLC和高壓變頻器也由DP總線控制。因此，當設備出現老化狀況時，將會影響通信報告。隨著時間推移，DP總線絕緣老化和坍塌，導致DP銅線與金屬電纜直接接觸。此時，盡管DP總線仍可以交換數據，但有時會中斷。在正常通信期間，DP總線具有一定的電壓和電流，在某個電源線接地后，兩個總線之間的電壓發生變化。通過總線傳輸的數據信號將產生劇烈震動，整個系統將報告通信故障并停止。

3 解決高壓變頻器在運行中常見故障的措施

3.1 環境影響高壓變頻器運行性能的解決措施

為了解決故障，需要確定故障發生的環節。高壓和低壓電流穿過高壓變頻器的電纜進行傳輸，從而能夠使電源線不被中斷或短路，熱老化和碳化外絕緣確定了電纜故障的位置。高壓變頻器內存在一定數量的傳感器，對環境溫度和濕度進行檢測和判斷。為了確保安全操作，企業應將溫度和濕度控制在可接受的范疇內。

高壓變頻器大多安裝于現場輔機附近，灰塵較多，灰塵進入變頻柜內會導致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網造成功率柜散熱效果差，使功率模塊過熱失效損壞。有些廠家把空氣濾網設計為可在運行中拆換清洗，便于維護。在南方高溫、潮濕氣候地區，應選擇對環境溫度濕度要求低、系統溫升相對低的產品，以保證系統安全穩定運行。

高壓變頻器具有單元旁路功能，即某個功率單元出故障時，該單元能夠自動退出，使整個系統可持續帶故障運行，實際上，這是一種冗余設計技術。此時，應注意單元旁路后對變頻器帶載能力的影響，主要考慮變頻裝置功率單元個數、控制系統的電壓補償。單元串聯越多，故障概率越大，單個單元故障對輸出能力的影響較小，二者應折中取舍。若采用電壓補償算法、中性點偏移算法，可提高系統單元旁路后的帶載能力，但此種方法可能帶來共模電壓等問題，需視電動機絕緣安全等設備具體情況取舍[2]。

3.2 系統控制電源性能對高壓變頻器的解決措施

首先，高壓變頻器主控制系統的主要工作在于利用數字變頻信號處理器對產生具有脈沖寬度調制的三相電壓發出指令，使用正弦空間矢量方法執行所有發動機控制功能。信號板收集逆變器電壓和電流輸出信號，并對模擬信號進行處理，經過處理后的信號由十組變頻器進行相應操作，當主控板或信號板發生故障時，上交給系統控制板的信息采集將導致輸出電流出現明顯波動，由此可以判斷故障位置。大多數高壓變頻器的設備是在過載期間對損壞極其敏感的電子元件，因此，控制系統具有安全性電源對于正常的高壓變頻器操作必不可少。在處理該故障時，相關人員有必要及時修理或更換有問題的部件，購買高度安全的部件，以便增加電源控制的安全性。

3.3 小型電源老化對高壓變頻器正常運行的解決措施

首先，必須打開PROFIBUS DP總線的DP插頭兩端，并且必須關閉問題的中間部分，連接DP插頭的總線順序不得出錯。系統總線的接地設備必須要完好無缺，總線不得與任何電源線纏結在一起。同時，相關維修人員需對西門S7模塊的程序進行詳細檢查，通過S7確定可能的故障位置，然后轉到現場檢查每個站點的PROFIBUS接口。由此可以發現，當PROFIBUS總線的一部分出現老化損壞現象時，相關人員需要及時維護、更換電纜，排除故障，在最短的時間內恢復系統的正常工作。此外，高壓變頻器在正常運行期間檢測到停機現象，且在故障報告中檢測到嚴重故障，高壓逆變器柜的低壓電源導致高壓逆變器和PLC控制臺控制電源斷電。工作人員可以將高壓變頻器中的小電源更換為較大的電源，減少中間不必要的環節，增加電源工作的安全性。

4 結語

通過對高壓變頻器在運行中常見故障以及相關應對措施進行探究，使相關企業對于高壓變頻器在運行過程中較為常見的故障和解決對策有了更加清晰地了解。而在實際操作過程中，相關人員仍然需要根據系統運行過程中的實際情況進行更加精準地判斷，由此采取相應對策，提高高壓變頻器的可靠性、安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]李新煒.高壓變頻器在運行中常見的故障及相應對策的研究[J].南方農機，2018（20）：65.

[2]張偉，陳欣，張東，等.高壓變頻器常見故障分析處理[C]//第十一屆中國鋼鐵年會論文集——S18.冶金自動化與智能管控，2017.