高壓變頻器常見故障及操作維護探析

田浩

摘 要：目前，高壓變頻器因具有顯著的節能效果而被廣泛應用于各行各業。但在日常使用過程中，高壓變頻器難免會出現各種故障。由此，本文主要分析高壓變頻器常見的故障，如功率單元常見故障、調制板常見故障、回路接線常見故障、風扇常見故障，并針對這些故障，提出具體的解決措施。

關鍵詞：高壓變頻器;故障;維護

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）10-0040-03

Abstract： At present， high-voltage frequency converter has been widely used in all walks of life because of its remarkable energy-saving effect. But in the daily use process， high-voltage frequency converter will inevitably appear various faults. Therefore， this paper mainly analysed the common faults of high voltage frequency converter， such as power unit faults， modulation board faults， circuit wiring faults， fan faults， and put forward specific solutions to these faults.

Keywords： high voltage frequency converter;fault;maintenance

由于高壓變頻器具有效率高、調速范圍寬、調速精度高、起制動平穩、可實現無極調速及節約電能等優點，因而，被廣泛應用于工業生產中。但在具體應用過程中，高壓變頻器也會出現較多故障，而加強對高壓變頻器的故障研究具有重要的現實意義。

高壓變頻器的安裝環境要求最高溫度40℃，最低環境溫度-5℃。經過大量研究可知，高壓變頻器的故障率隨溫度升高而成指數上升，隨著溫度的升高，使用壽命指數不斷降低;環境溫度每升高10℃，高壓變頻器的使用壽命會減半。此外，高壓變頻器運行情況是否良好，和環境的清潔度也存在較大的關系。夏季是高壓變頻器故障的多發期，只有通過良好的維護保養工作，才能減少設備故障的產生[1]。

1 功率單元常見故障與維修

1.1 故障現象

當變頻器高壓電與控制電均送之后，工藝現場控制面板顯示變頻器無法就緒，高壓變頻器報警燈亮，操作柱綠燈亮，開車之后紅燈閃爍一下，接著綠燈亮，但電機沒有正常啟動，變頻器故障指示燈亮，出現“C2 Link”“Input Protection Fault”“C2 ControlPower”等故障，初步判斷是因為調制板IVIB存在問題。更換完IVIB板后，故障仍為C2 Link，判斷C2單元內部短路。

1.2 故障分析及過程處理

技術人員直接將C2單元拆下，打開C2單元蓋板，發現整流橋母排的位置有放電痕跡，整流二極管表面還有明顯的放電焦化痕跡。通過檢查單元熔絲，發現C2單元輸入熔絲熔斷。之后，利用三相自耦調壓器進行充電測試，輸入電壓為100VAC時，單元直流母排電壓為142VDC。將C2單元直接裝入變頻器，并對其進行三相自耦調壓器升壓實驗，之后，將三相自耦調壓器接入主變壓器二次側C2繞組，將C3單元直接轉移到C2單元，其電壓提升到430VAC，除C3單元外，所有單元的控制板電源燈全亮。為了進一步明確故障狀態，給變頻器送高壓電，之后，變頻器出現“C2 Link”及“C3 link”，斷開高壓以后進行檢查，發現C2單元熔絲熔斷，從而判斷C2單元內部絕緣已經損壞。將C2單元更換二極管和絕緣紙后裝入變頻器內，并更換熔斷的熔絲，送高壓電后變頻器投運正常。

2 調制板常見故障與維修

2.1 故障現象

本文以西門子高壓變頻器為例進行分析。西門子高壓變頻器出現致命啟動中斷、驅動器不通信、變頻器故障報警燈亮、擠出機不能開車的故障現象。在工作中，先對控制單元和柜體進行清掃，然后重新插拔插件，之后出現輸入保護、控制柜指示燈不亮、所有風機不工作、A/D硬件報警燈故障[3]。

2.2 故障分析及過程處理

技術人員檢測變頻器電壓輸出A相、C相位3kV，而B相位6kV，其頻率波動保持在40～60Hz。在開關全部關停后對A、B、C三相進行檢測，A、C相電壓為1.5kV左右，但B相為0，由此判斷電壓檢測元件出現了問題，且I/O板也出現問題，從而導致數據采集不準確。直接搖出高壓側開關，在下口掛三相短路接地線，測量變頻器HXG-2電源模塊電壓，如果此模塊出現問題，變頻器就報“Power supply”，可測量TB1 48/50端子，帶負載電壓為2.1V，不帶負載為5V。更換I/O板之后，風機啟動，故障燈和報警燈亮;更換CPU板，風機未啟動，其他故障消失，測量控制電壓，三相電壓不平衡。控制電源斷電重啟之后，風機正常運行，變頻器也處于正常狀態，全部恢復控制送電后風機依舊不運行，存在故障。

通過上述處理，判斷是調制板出現故障。更換調制板后，報警消除，可以正常開車。通過分析原因，發現調制板數據接口的位置上存在防護漆，導致插接口本身接觸不良，從而導致相關單元出現故障。進行防護漆刮磨處理，重新插接數據線，報警消失。

3 回路接線常見故障與維修

高壓變頻器的控制系統包含主控板、信號板、觸摸屏等，任何部件出現損壞，都會對系統的正常運行產生直接影響。在系統運行過程中，風機變頻器外部出現故障，在短時間內電壓消失，在恢復過程中電源出現跳閘現象，最終顯示為失壓重啟跳閘。

通過測試與檢查發現：在高壓變頻器及電機電源接線正確的情況下，風機變頻柜中的高壓相線交叉接線出現了錯位的現象，導致短時間失壓，在重啟之后又會出現跳閘的現象。在使用高壓變壓器的過程中，部分高壓變壓器不具備在短時間失壓之后重啟的功能，所以，當其出現電源短時間失壓之后，電壓再恢復是不會重啟的。綜上可知，高壓變頻器雖然擁有失壓之后的重啟功能，但電路若在接線方面出現錯誤，將會影響其功能的實現，即無法有效重啟[4]。

針對這一故障，最好能與技術人員、廠商相互溝通，全面檢查內部電路的實際接線情況，及時糾正出現錯誤的線路。

4 風扇常見故障與維修

高壓變頻器在運行過程中出現跳閘現象，顯示為重故障。經過檢查發現：高壓變頻器內部的冷卻風扇出現故障，導致變頻器柜內環境溫度上升，進而致使高壓變頻器停止運行而跳閘。在原本的設計中，當冷卻風扇出現故障之后，如果是輕故障，高壓變頻器不應有跳閘的現象發生;如果高壓變頻器的功率單元或柜出現故障，此時變頻器才會發出“重故障”報警，且高壓變頻器在正常運行時有跳閘現象發生。

在對高壓變頻器進行使用觀察后，技術人員發現，任何一個冷卻風機出現故障，在短時間內柜中的溫度不會出現較大的變化，變頻器依舊可以正常運行。如果此時將變頻器故障改為“變頻器輕故障”，接到報警后檢修人員有一定的處理時間，可避免變頻跳閘;功率單元中的4個冷卻風扇一旦出現故障，幾秒鐘內模塊溫度迅速升高，如改報“變頻輕故障”，接到報警后檢修人員沒有處理的時間，故不能改報輕故障[5-9]。

針對上述故障，可采取以下解決措施。①將冷卻風扇故障調整為輕故障，減少變頻重故障跳閘次數;②定期清洗濾網;③開展針對性檢查，定期維護。

5 欠電壓故障及維修

高壓變頻器功率模塊中的直流回路電壓無法滿足額定值的要求，其造成的運行影響主要是：第一，變頻器過載或者是過流，直接影響變頻器的正常運行;第二，影響控制回路本身的正常工作。控制回路需要基于中間直流母線來取電壓實現采樣比對，一旦電壓過低，就會出現較大的采樣測量誤差，嚴重時，會影響控制回路的正常工作。

在實際處理過程中，要做到以下幾點。第一，在進行基建或者是技改時，合理選擇變壓器容量。在實際工況下，如果同一供電母線之下的變頻器周邊有大容量用電設備頻繁啟動，應盡量增加供電變壓器容量，減小電壓跌落幅度;如果啟停數不是很頻繁，可以選用具有來電自啟動功能的變頻器。第二，增強欠電壓檢測電路的可靠性。在檢測欠電壓的過程中，需要關注欠電壓檢測電路在軟件方面的抗干擾性很強，因為欠電壓故障的實時性要求不高，一般很少因干擾造成誤報欠電壓故障。

6 小型電源老化故障與維修

在一次正常運行過程中，高壓變頻器出現跳閘的現象。通過進行檢查發現，其高壓變頻器柜中的小型電源出現老化，最終導致高壓變頻器控制電源以及PLC控制臺都出現了失電現象。

針對這一種問題，需要用大型電源替換高壓變頻器之中的小型電源，簡化中間步驟，以保證電源可靠性的全面提升。

7 環境引發的故障及維修

高壓變頻器內部元件對環境及溫度要求比較嚴格，運行中多次出現因溫度較高，功率模塊切旁路運行（輕故障），致使變頻器不能長期滿額運行，影響鍋爐運行。為了滿足安全運行的要求，要把溫濕度控制在合理范圍內。高壓變頻器在一次運行之中出現跳閘，其故障報告就會顯示為重故障跳閘。通過相應檢查發現，高壓變頻器停止運行主要是因為其內部空調出現了故障，故障原因主要是內部電路出現問題，這會進一步增高高壓變頻器室內的溫濕度，一旦溫濕度增高，就會損壞相應元件，最終影響高壓變頻器本身的正常運行。

針對這一問題，可以在變頻器室內安裝對應的空水冷卻裝置，在滿足水氣交換的基礎上，滿足對高壓變頻器室內溫度的合理控制。同時，安裝排風通風管道，確保室內保持干燥。

在使用高壓變頻器的過程中，要注重日常維護。但是，在多方面因素的影響下，日常維護可能落實不到位，最終引發故障。因此，針對高壓變頻器的各方面故障，要及時檢查，嚴格按照故障原因采取有效的處理與維護措施，降低發生故障的可能性。

參考文獻：

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