高壓變頻器常見(jiàn)故障分析及處理

王曉霞

【摘? 要】論文首先對(duì)高壓變頻器的故障診斷開(kāi)展分級(jí)研究，進(jìn)而結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)高壓變頻器在使用過(guò)程中，由于輸入電網(wǎng)電源、電機(jī)輸出回路等引起的故障進(jìn)行探討，并提出了針對(duì)性的解決措施，希望借此為完善高壓變頻器的使用工況提供些許參考意見(jiàn)。

【Abstract】The paper firstly studies the fault diagnosis of high voltage frequency converter in different levels， and then， combined with the actual situation， discusses the faults caused by the input power supply of the power grid and the output circuit of the motor in the use of high voltage frequency converter， puts forward some targeted measures to solve the problem， hoping to provide some suggestions for improving the working conditions of high voltage frequency converter.

【關(guān)鍵詞】高壓變頻器;診斷分級(jí);故障分析;處理措施

【Keywords】high voltage frequency converter; diagnostic grading; fault analysis; treatment measures

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）04-0184-02

1 引言

高壓變頻器在使用過(guò)程中，由于變頻系統(tǒng)的構(gòu)成元件過(guò)于龐大復(fù)雜，使得高壓變頻器在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)各種故障，甚至?xí)斐勺冾l器頻繁跳閘，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行造成了不良影響。論文具體針對(duì)高壓變頻器應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的故障開(kāi)展研究，進(jìn)而提出了針對(duì)性的解決策略，希望借此為完善高壓變頻器的使用功能提供些許參考意見(jiàn)。

2 高壓變頻器的故障診斷分級(jí)

高壓變頻器在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障，主要有以下三大類(lèi)別：一類(lèi)故障、二類(lèi)故障和三類(lèi)故障。

2.1 高壓變頻器的一類(lèi)故障診斷

高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中所發(fā)生的一類(lèi)故障，通常又被稱(chēng)為無(wú)損故障，該故障在發(fā)生的過(guò)程中通過(guò)故障診斷后，采取相應(yīng)的處理措施避免對(duì)高壓變頻器造成損壞，例如，高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)輸出過(guò)流、直流母線(xiàn)過(guò)壓欠壓、高壓變頻器輸入缺相等故障，這些故障都可以直接通過(guò)硬件電路進(jìn)行診斷和確認(rèn)。例如，高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)輸入缺相故障，那么最為簡(jiǎn)單的診斷方法便是直接通過(guò)硬件電路開(kāi)展診斷工作，由于高壓變頻器三相交流電壓可以通過(guò)電阻分壓后實(shí)現(xiàn)整流，這樣便可以得到一個(gè)較小的電壓值，如果檢測(cè)該電壓值的大小就可以直接判斷高壓變頻器是否在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)輸入缺相故障。工作人員還可以在檢測(cè)輸入缺相故障時(shí)通過(guò)軟件直接進(jìn)行判斷，通過(guò)軟件只需要檢查UDC的交流成分周期，便可以直接判斷高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中是否出現(xiàn)缺相。

如果高壓變頻器在應(yīng)用中，直流母線(xiàn)電壓出現(xiàn)過(guò)壓欠壓，那么直接通過(guò)硬件電路也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器的保護(hù)。高壓變頻器運(yùn)行中母線(xiàn)電壓過(guò)壓一般都存在于高壓變頻器母線(xiàn)制動(dòng)狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)，而母線(xiàn)欠壓通常是指高壓變頻器在運(yùn)行中從電壓電網(wǎng)跌落，所以在判斷過(guò)壓和欠壓時(shí)，需要將高壓變頻器給定值與實(shí)測(cè)母線(xiàn)電壓進(jìn)行比較，就可以完成高壓變頻器的診斷工作。

2.2 高壓變頻器的二類(lèi)故障診斷

高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的二類(lèi)故障對(duì)高壓變頻器可能會(huì)造成較大的危害，工作人員需要通過(guò)必要的故障診斷來(lái)保障高壓變頻器的正常運(yùn)行。高壓變頻器所發(fā)生的二類(lèi)故障主要包括速度故障和逆變器開(kāi)關(guān)器件開(kāi)路故障這兩種。高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，SSF一旦發(fā)生故障就可能導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，損壞變頻設(shè)備及其他電力設(shè)施，甚至還會(huì)造成周邊人員傷亡。因此，對(duì)高壓變頻器的二類(lèi)故障進(jìn)行深入分析和診斷，具有重要的實(shí)踐性意義。

例如，速度傳感器的故障診斷，高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中的速度傳感器診斷可以采用硬件法和軟件法，所采用的硬件法可以在診斷過(guò)程中進(jìn)行直接硬件法檢測(cè)和基于脈沖分析的故障診斷法。采用硬件檢測(cè)法診斷速度較快，但是會(huì)在一定程度上增加高壓變頻器系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)硬件檢測(cè)法只能檢測(cè)出電壓輸出類(lèi)型的速度傳感器，無(wú)法對(duì)其他傳感器進(jìn)行深入檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中需要速度傳感器內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)支撐，并根據(jù)速度傳感器前后信號(hào)的接入點(diǎn)位來(lái)診斷SSF，在檢測(cè)中當(dāng)輸出端子輸出低電平那么即可以診斷出SSF，當(dāng)輸出端子輸出高電平那么則可以表示高壓變頻器的速度傳感器沒(méi)有發(fā)生SSF故障。

在利用脈沖信號(hào)檢測(cè)高壓變頻器速度傳感器故障時(shí)，可以與軟件診斷法綜合使用，在使用過(guò)程中便可以基于小波變換和狀態(tài)觀測(cè)器的方法開(kāi)展檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波變換較為復(fù)雜且計(jì)算量較大，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中并不實(shí)用。

2.3 高壓變頻器的三類(lèi)故障診斷

高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中所發(fā)生的第三類(lèi)故障損壞，通常是指有損且不利于控制的故障，當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)此類(lèi)故障時(shí)，不但會(huì)對(duì)高壓變頻器自身造成嚴(yán)重的硬件損壞，同時(shí)高壓變頻器出現(xiàn)損壞后還不易于修復(fù)，基本上需要對(duì)高壓變頻器內(nèi)部硬件進(jìn)行整體更換。

高壓變頻器所出現(xiàn)的三類(lèi)故障主要包括母線(xiàn)電容損壞、高壓變頻器整流橋燒毀、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部短路故障、高壓變頻器硬件開(kāi)關(guān)器件短路等。當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)三類(lèi)故障時(shí)，開(kāi)展診斷的過(guò)程中需要首先切斷電源，再利用電阻特性值作為參數(shù)測(cè)試，找出高壓變頻器內(nèi)部出現(xiàn)的故障位置，并對(duì)高壓變頻器內(nèi)部出現(xiàn)故障的部位實(shí)施及時(shí)更換。

3 高壓變頻器輸入電網(wǎng)電源引起的故障

3.1 故障的具體介紹

高壓變頻器在使用過(guò)程中可能由于輸入電網(wǎng)電源而引起系統(tǒng)故障，此類(lèi)故障主要是源于輸入電網(wǎng)電源在運(yùn)行中存在輸入缺相、輸入過(guò)壓、輸入單循環(huán)、輸入相不平衡等問(wèn)題，造成高壓變頻器過(guò)程中出現(xiàn)的系統(tǒng)缺陷。在對(duì)這類(lèi)故障進(jìn)行解決的過(guò)程中，需要重點(diǎn)解決高壓變頻器輸入側(cè)熔斷器和連接器是否工作正常，檢測(cè)人員還需要采用示波器對(duì)高壓變頻器的三相輸入電壓進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而判斷高壓變頻器的輸入電壓是否存在問(wèn)題。

3.2 故障實(shí)例分析

在我國(guó)某省的某電廠8號(hào)鍋爐吸風(fēng)氣變頻器出現(xiàn)故障后，維修人員發(fā)現(xiàn)吸風(fēng)氣變頻器設(shè)備的UPS裝置出現(xiàn)報(bào)警行為，冷卻風(fēng)機(jī)機(jī)組停止運(yùn)行。在檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行中斷的主要原因在裝置機(jī)組吸收器出現(xiàn)損壞后，造成機(jī)組內(nèi)的電源保險(xiǎn)絲出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上對(duì)浪涌吸收器進(jìn)行更換，進(jìn)而使機(jī)組可以合理抑制雷擊浪涌電壓，避免電源在投入使用后，所產(chǎn)生的異常電壓造成變頻器內(nèi)部裝置出現(xiàn)破壞。

3.3 故障的防范措施

在對(duì)此類(lèi)故障進(jìn)行防范的過(guò)程中，維修人員需要將機(jī)組運(yùn)行電源電壓的波動(dòng)范圍控制在正10%～負(fù)15%，避免電源電壓輸出過(guò)高或過(guò)低造成變頻器負(fù)荷損壞。在使用監(jiān)測(cè)變頻器輸入電源電壓時(shí)，還需保證變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，電源電壓始終處于允許波動(dòng)的范圍之內(nèi)，這樣就可以確保儀器設(shè)備電源在使用中不會(huì)受損。在對(duì)變頻器進(jìn)行檢修時(shí)，只需要在變頻器傳動(dòng)設(shè)備的電源上方，采用示波器測(cè)試三相輸入電壓，即可判斷設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的電源波形是否正常。

4 電機(jī)輸出回路引起的高壓變頻器故障

4.1 故障的具體介紹

高壓變頻器在使用過(guò)程中，可能會(huì)由于電機(jī)輸出回路而導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障，出現(xiàn)這類(lèi)故障現(xiàn)象有電機(jī)超速故障、輸出接地故障、電機(jī)過(guò)壓故障、變頻器欠載故障、CPU溫度故障、變頻器損耗過(guò)大故障、最小轉(zhuǎn)速跳閘故障等，這負(fù)載常見(jiàn)的是變頻器在運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)流故障，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行中斷。

4.2 故障實(shí)例分析

在我國(guó)某省某電廠鍋爐吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，突然出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，檢修人員在對(duì)吸風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行維修的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)吸風(fēng)機(jī)變頻輸出瞬時(shí)電流故障信號(hào)，將變頻器進(jìn)行二次斷電，檢查變頻器開(kāi)關(guān)、電機(jī)、電纜等設(shè)備，發(fā)現(xiàn)變頻機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中回路信號(hào)無(wú)異常。同時(shí)在檢查變頻器控制電源面板參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)變頻器電壓反饋、轉(zhuǎn)速值均為0，那么則可以判斷變頻器控制電源面板正常。在將變頻器檢測(cè)電機(jī)電流霍爾元件切斷電源后，測(cè)試電機(jī)運(yùn)行速率，可以發(fā)現(xiàn)霍爾元件在測(cè)試過(guò)程中本身正常，但是電機(jī)電流反饋值在0.2～1.6A，并產(chǎn)生隨機(jī)變化。對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)此故障主要為模數(shù)轉(zhuǎn)換板出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致變頻電機(jī)電流反饋值過(guò)大，當(dāng)大電流一旦通過(guò)變頻器電機(jī)時(shí)，就會(huì)超過(guò)變頻器電機(jī)的過(guò)流電壓，進(jìn)而造成變頻器出現(xiàn)跳閘行為。

4.3 故障的防范措施

在對(duì)上述故障進(jìn)行防范維修時(shí)，需要重點(diǎn)檢查變頻器模數(shù)轉(zhuǎn)化板表面是否存在油污吸附、粉塵、有無(wú)銹蝕、污染等現(xiàn)象。在清除變頻器模數(shù)轉(zhuǎn)化板表面污漬時(shí)，可以選用絕緣清洗劑擦拭模數(shù)轉(zhuǎn)化板表面污漬，對(duì)于模數(shù)轉(zhuǎn)化板表面出現(xiàn)的銹蝕或腐蝕現(xiàn)象，可以采用防潮、防蟲(chóng)蛀等措施。若模數(shù)轉(zhuǎn)化板表面無(wú)明顯問(wèn)題，那么需要根據(jù)變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)的具體故障現(xiàn)象，判斷是否需要將板件替換。

5 結(jié)語(yǔ)

高壓變頻器在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域大量投入應(yīng)用后，對(duì)我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)有著明顯的節(jié)能降耗效果，因此，當(dāng)前加強(qiáng)高壓變頻器的維護(hù)保養(yǎng)工作，便可以降低高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的磨損行為，提高機(jī)械使用壽命，對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)具有積極的促進(jìn)性作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王永，王婷，趙夢(mèng)詩(shī).淺談高壓變頻器常見(jiàn)干擾故障分析及對(duì)策[J].數(shù)字化用戶(hù)，2019，25（05）：65.