火力發電廠高壓變頻器的故障分析和維護

謝天事

（國能神福（龍巖）發電有限公司 福建省龍巖市 364000）

盡管高壓變頻器技術取得了良好的節能效果，但是，部分廠家在生產高壓變頻器期間，僅僅片面化地考慮高壓變頻器的節能效果，卻忽視了高壓變頻器的運行性能，導致所生產的高壓變頻器經常出現運行不穩定問題，這將給高壓電機的運行造成不良的影響。為了確保高壓變頻器更好地適應火力發電廠運行環境，提高高壓變頻器的運行性能，如何科學地分析和維護高壓變頻器是維修人員必須思考和解決的問題。

1 高壓變頻器散熱方案設計不當引起故障

對于火力發電廠而言，在使用高壓變頻器期間，經常面臨比較復雜、惡劣的工作環境，而高壓變頻器對環境潔凈性、散熱性提出了更高的要求[1]。因此，綜合考慮高壓變頻器的散熱設計水平以及安裝環境顯得尤為重要，任何一個小的失誤，將會直接影響高壓變頻器的運行，進而給火力發電廠造成不可估量的經濟損失。

1.1 案例分析

為了更好地分析和處理高壓變頻器散熱方案不合理問題，現以西南地區某一電廠為例，對該問題進行針對分析和處理。某電廠在改造風機變頻器期間，重點設計了高壓變頻器室散熱方案，該方案具體設計內容如下：通過利用變頻器柜，完成對相應風道的設置，同時，還要在風道的兩個不同側面，選用合適的抽風機方式[2]，確保變頻器形成的熱量被全部輸送到室外。此外，為了避免周邊環境粉塵過多對高壓變頻器運行性能產生不良影響，需要將濾網設置在柜門，以確保室內溫度的穩定性，另外，還要在變頻器四周設置一臺空調[3]。

1.2 故障原因分析

該變頻器剛投入使用時間不長，出現頻繁跳閘現象，此時，變頻器的功率模塊溫度相對較高，使得引風機被迫終止運行[4]，經過分析后，發現導致變頻器頻繁跳閘的原因主要體現在以下幾個方面：

（1）柜頂風機產生的風量較大，而變頻器室附近所安裝的進風口較小，使得變頻器室內的負壓呈現出不斷增長的趨勢，這無疑降低了功率單元換熱效率。

（2）對于變頻器室而言，其進風口附近存在大量的粉塵，一旦這些粉塵被吸入到變頻器室內，變頻濾網會出現堵塞現象，這無疑降低了變頻器進風量，使得功率單元內部的換熱效率不斷下降。

（3）變頻器室內安裝和使用了兩臺不同型號的高壓變頻器[5]，單臺高壓變頻器額定功率達到了3200kW，按照發熱量的4%為比例進行計算，兩臺變頻器所獲得的發熱量共達到了2×1600×4%=128kW，在額定負載環境下，變頻器頻率高達45Hz，因此，兩臺不同型號的變頻器’所產生的總發熱量達到了90kW 左右，此外，變頻器室內所配置和使用的空調較少，僅僅只有四臺，這些空調的制冷功率僅僅為46kW，一旦環境溫度超過了所設定的標準值，將會難以滿足變頻器運行相關標準和要求。

1.3 故障解決措施

維修人員根據以上原因進行分析和研究，拆除風道和變頻器柜上的抽風機，然后在變頻器室設置兩臺制冷功率分別為28kW 的空調，并將空調位置設置在變頻器柜門的對面，此外，還要徹底關閉整個變頻器室[6]，僅僅借助空調對室內環境進行冷卻處理。當變頻器室內部結構改造結束后，兩臺高壓變頻器再次投入使用，發現變頻器運行正常穩定，沒有出現模塊超溫現象。

1.4 案例總結

通過總結以上案例，不難發現，變頻器內部的功率模塊，在日常的運行中，往往產生大量的熱量，對環境溫度變化情況表現出較高的敏感度，難以高溫環境下穩定運行[7]。因此，廠家在設計變頻器室內散熱方案期間，要充分考慮地區溫度、濕度以及散熱情況等問題，避免因變頻器運行不久因溫度過高而出現一系列的故障問題，進而給火力發電廠的生產造成了不可估量的經濟損失和安全隱患。由此可見，高壓變頻器在日常的運行中，一旦出現散熱不良問題，將會直接影響高壓變頻器的運行性能，所以，相關廠家要重視對這一問題的改進和優化，只有這樣，才能確保高壓變頻器散熱方案設計的科學性和合理性，為提高火力發電廠的管理經營水平，實現社會效益和經濟效益的最大化產生積極的影響。

2 高壓變頻器器件穩定性不佳造成系統故障

通常情況下，高壓變頻器主要由以下幾個部分組成，分別是功率單元、變壓器單元、不間斷電源和控制單元。其中，功率單元和控制單元屬于高壓變頻器的核心零件，功率單元主要用于對工頻輸入方式的轉換，使其轉換為變頻輸出方式，控制單元主要用于對操作指令的接受和處理，同時，為了實現對高壓變頻器的自動化控制，還要對這些操作指令進行實時轉換，使其轉換為相應的控制指令。此外，對于控制功率單元而言，其變頻輸出主要包含以下兩個部分，分別是控制單元和功率單元，這兩大組成部分作為高壓變頻器的“心臟”，其運行性能是否良好直接影響了高壓變頻器的工作效率和效果。此外，火力發電廠所使用的高壓輔機具有一定的重要性，需要確保其能夠長時間地穩定運行。所以，在對變頻器進行改造期間，需要充分考慮變頻器的穩定性，只有這樣，才能從根本上解決變頻器、的故障問題，以確保火力發電廠的穩定可靠運行。變頻器結構圖如圖1所示。

圖1：變頻器結構圖

2.1 案例分析

某電廠所應用的引風機，主要采用變頻方式進行運作，在外部設備穩定運行的情況下，變頻器經常會產生一系列的“重故障”信號，進而引發頻繁跳閘現象，使得引風機異常退出，無法正常運行。維修人員經過檢查后發現，引風機內部結構穩定，沒有出現任何異常問題，變頻器控制單元顯示頻顯示以下信息，如“A2 相過壓”，但是，通過檢查變頻器后，發現該變頻器A2 功率單元并沒有出現任何異常問題。又如：某火力發電廠在使用改造后的變頻器后發現，變頻器經過長時間的運行后，經常發出“輕故障”信號，通過將其切換到工頻運行狀態后，發現高壓變頻器內部的功率單元模塊出現運行異常問題，通過更換新的功率單元模塊，變頻器故障問題得以快速解決。

2.2 故障原因分析

維修人員通過對該模塊的檢查，發現該模塊單元控制板內部電路出現短路現象，使得該模塊電源遭受損壞，導致變頻器出現運行異常問題，造成引風機無故出現頻繁閃退現象。

2.3 故障解決措施

找到故障原因后，維修人員只需更新新的控制模塊，以上故障問題就能得以根本解決，才能確保高壓變頻器能夠穩定、可靠、安全地運行。

2.4 案例總結

通過總結以上案例，不難發現，引起變頻器出現運行異常的根本原因是模塊內部小零件出現不穩定問題，使得整個變頻器無法正常運行，進而嚴重影響了火力發電廠的運營效果。為了避免以上故障現象的出現，火力發電廠在選用高壓變頻器期間，除了要綜合考慮一般企業運行需求，還要充分結合發電企業對設備運行的所提出的特殊需求，對模塊內部元器件的質量進行嚴格把控，以保證這些元器件的穩定性，只有這樣，才能提高發電設備的運行性能，不斷提高發電企業的生產力和市場核心競爭力，為促進發電企業的穩定化、安全化生產創造良好的條件。

3 控制系統與電廠控制系統配合不佳造成系統故障

目前，控制系統在火力發電廠中得以廣泛應用，而高壓輔機作為一種常用的設備，在日常的運行中，均受到了控制系統的管控。在這樣的背景下，如果將高壓變頻技術應用于高壓輔機中，那么控制系統會向高壓變頻器發送相應的控制指令，以實現對高壓變頻器的自動化控制。確保高壓變頻器與控制系統兩者之間的相互配合，但是，由于不同廠家所設計和生產的控制系統存在一定的差異性，導致控制系統在處理指令信號期間存在信號處理時須不統一問題，因此，對于高壓變頻器而言，在對其控制單元相關程序進行設計期間，需用充分考慮控制系統在功能上的差異性，然后，選用合適的信號處理方式，以實現對控制系統的科學設計，只有這樣，才能確保高壓變頻器與控制系統兩者之間積極配合和協作，避免因高壓變頻器與控制系統無法正確匹配而嚴重影響設備的正常運行。

3.1 案例分析

某火力發電廠將改造后的變頻器投入使用到實際的生產中，經過一段時間使用后，通過借助控制系統顯示頻，發現變頻器的電流信號和轉速信號顯示不穩定，時有時無，通過采用“自動”控制模式，系統會在短時間內自動退出。經過檢查發現，PLC 控制器與工控通訊之間無法穩定連接，經過維修人員廠檢確認后，發現高壓變頻器內部的通信程序無法正常運行，導致控制系統無法正常穩定地傳輸信號，從而造成高壓變頻器無法借助控制系統自動可靠地運行。

3.2 故障原因分析

對工控機進行重新啟動后，以上現象不再出現。但是，經過一段時間后，以上現象又再次重現，工控機通信程序無法正常運行，高壓變頻器自動化控制失效。經過維修人員檢查后確認，發現工控機內部所編寫的通信程序存在一定的問題，無法與控制系統進行完美配合，使得控制系統產生過多的冗余數據，造成工控機經過一段時間的運行后，出現通信程序無法正常運行的現象。

3.3 故障解決措施

經過對故障原因分析后，發現導致以上故障出現的根本原因是工控機通訊程序升級不及時，為了解決以上故障問題，相關人員要定期對工控機通信程序進行定期升級和優化。

3.4 案例總結

通過總結以上案例，不難發現在控制系統的不斷應用下，高壓變頻器在自動化控制期間，不能僅僅依靠單一負荷控制方式，需要將其與現有的控制系統進行有效配合，一旦其配合效果不佳，將會直接影響整個系統的運行性能，從而給火力發電廠的日常管理帶來一系列的安全隱患。因此，廠家在設計相關系統期間，要在充分考慮火力發電廠具體控制系統的基礎上進行設計，同時，還要確保系統調試的嚴密性，只有這樣，才能進一步提高控制單元的運行性能，從而更好地促進火力發電廠的可靠化、安全化生產。

4 結束語

綜上所述，高壓變頻器作為火力發電廠重要設備之一，一旦出現故障問題，將會直接影響電廠供電的穩定性和可靠性，并給人們的生活、工作和生產造成極大的不便，為了進一步提高高壓變頻器的運行性能，維修人員嚴格按照保養和維修相關標準和要求，對該設備進行科學維修，避免因該設備出現故障而影響火力發電廠的管理和經營，只有這樣，才能提高火力發電廠的社會效益和經濟效益，促進火力發電廠的健康、可持續發展。