胡韜

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，大型發(fā)電企業(yè)正在使用高壓變頻器。高壓變頻器在使用過(guò)程中具有顯著的節(jié)能效果，但也存在一定的潛在安全隱患，可能會(huì)對(duì)發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)造成嚴(yán)重影響?；诖?，本文圍繞高壓變頻器在運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行研究，希望對(duì)解決相關(guān)問(wèn)題提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器;系統(tǒng);性能;電源

中圖分類(lèi)號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shí)際運(yùn)行和操作過(guò)程中，高壓變頻器經(jīng)常出現(xiàn)故障，且故障較為復(fù)雜，排除時(shí)間長(zhǎng)[1]。因此，相關(guān)人員在進(jìn)行排查、搜索、分析過(guò)程中，需要明確高壓變頻器出現(xiàn)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(shí)間，減少故障發(fā)生概率。本文主要對(duì)高壓變頻器發(fā)生故障的原因和解決對(duì)策進(jìn)行分析，具體內(nèi)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(xiàn)故障的原因并提出針對(duì)性的解決對(duì)策，企業(yè)需要對(duì)高壓變頻器的構(gòu)成和工作原理有一個(gè)準(zhǔn)確了解。高壓變頻器是利用電力半導(dǎo)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(tǒng)由10級(jí)系列模塊、60脈沖高壓速度控制器、交流電抗器、17個(gè)高壓柜、13個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜、2個(gè)勵(lì)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(diǎn)：第一，通常在設(shè)計(jì)中具有一定儲(chǔ)備;第二，泵必須由操作條件變化產(chǎn)生不同的流速。

2 高壓變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)的故障及原因

2.1 環(huán)境影響高壓變頻器的運(yùn)行性能

在高壓變頻器運(yùn)行過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)狀況，比如，高壓變頻器的接地故障同時(shí)出現(xiàn)跳停狀況，這時(shí)輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流平衡，變頻電源等設(shè)備均能夠進(jìn)行正常工作，但在運(yùn)行一段時(shí)間后，4～5h后，將會(huì)再次報(bào)告發(fā)生同樣的故障。出現(xiàn)上述故障的原因在于當(dāng)用振動(dòng)器檢查電纜絕緣時(shí)，電纜絕緣是正常的。

2.2 系統(tǒng)控制電源性能影響高壓變頻器

高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，輸入功率容易發(fā)生電壓波動(dòng)。輸入和輸出電流產(chǎn)生較大變化時(shí)，可能是系統(tǒng)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(xiàn)跳閘的原因可能在于控制系統(tǒng)控制了電源，導(dǎo)致電壓欠壓。如果控制系統(tǒng)電路表現(xiàn)出正常狀態(tài)，而檢測(cè)到電源和相應(yīng)設(shè)備部件電源線中的一個(gè)相線連接器接觸不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致相線接觸不穩(wěn)定，發(fā)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(yùn)行

在高壓變頻器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)通信報(bào)告錯(cuò)誤的情況，可能是小型電源老化對(duì)高壓變頻器正常運(yùn)行造成影響。在實(shí)際操作過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行通信報(bào)告的儀器需要通過(guò)DP總線傳輸信號(hào)，而控制PLC和高壓變頻器也由DP總線控制。因此，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)老化狀況時(shí)，將會(huì)影響通信報(bào)告。隨著時(shí)間推移，DP總線絕緣老化和坍塌，導(dǎo)致DP銅線與金屬電纜直接接觸。此時(shí)，盡管DP總線仍可以交換數(shù)據(jù)，但有時(shí)會(huì)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(gè)電源線接地后，兩個(gè)總線之間的電壓發(fā)生變化。通過(guò)總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)將產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)將報(bào)告通信故障并停止。

3 解決高壓變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)故障的措施

3.1 環(huán)境影響高壓變頻器運(yùn)行性能的解決措施

為了解決故障，需要確定故障發(fā)生的環(huán)節(jié)。高壓和低壓電流穿過(guò)高壓變頻器的電纜進(jìn)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(nèi)存在一定數(shù)量的傳感器，對(duì)環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)和判斷。為了確保安全操作，企業(yè)應(yīng)將溫度和濕度控制在可接受的范疇內(nèi)。

高壓變頻器大多安裝于現(xiàn)場(chǎng)輔機(jī)附近，灰塵較多，灰塵進(jìn)入變頻柜內(nèi)會(huì)導(dǎo)致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網(wǎng)造成功率柜散熱效果差，使功率模塊過(guò)熱失效損壞。有些廠家把空氣濾網(wǎng)設(shè)計(jì)為可在運(yùn)行中拆換清洗，便于維護(hù)。在南方高溫、潮濕氣候地區(qū)，應(yīng)選擇對(duì)環(huán)境溫度濕度要求低、系統(tǒng)溫升相對(duì)低的產(chǎn)品，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

高壓變頻器具有單元旁路功能，即某個(gè)功率單元出故障時(shí)，該單元能夠自動(dòng)退出，使整個(gè)系統(tǒng)可持續(xù)帶故障運(yùn)行，實(shí)際上，這是一種冗余設(shè)計(jì)技術(shù)。此時(shí)，應(yīng)注意單元旁路后對(duì)變頻器帶載能力的影響，主要考慮變頻裝置功率單元個(gè)數(shù)、控制系統(tǒng)的電壓補(bǔ)償。單元串聯(lián)越多，故障概率越大，單個(gè)單元故障對(duì)輸出能力的影響較小，二者應(yīng)折中取舍。若采用電壓補(bǔ)償算法、中性點(diǎn)偏移算法，可提高系統(tǒng)單元旁路后的帶載能力，但此種方法可能帶來(lái)共模電壓等問(wèn)題，需視電動(dòng)機(jī)絕緣安全等設(shè)備具體情況取舍[2]。

3.2 系統(tǒng)控制電源性能對(duì)高壓變頻器的解決措施

首先，高壓變頻器主控制系統(tǒng)的主要工作在于利用數(shù)字變頻信號(hào)處理器對(duì)產(chǎn)生具有脈沖寬度調(diào)制的三相電壓發(fā)出指令，使用正弦空間矢量方法執(zhí)行所有發(fā)動(dòng)機(jī)控制功能。信號(hào)板收集逆變器電壓和電流輸出信號(hào)，并對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)由十組變頻器進(jìn)行相應(yīng)操作，當(dāng)主控板或信號(hào)板發(fā)生故障時(shí)，上交給系統(tǒng)控制板的信息采集將導(dǎo)致輸出電流出現(xiàn)明顯波動(dòng)，由此可以判斷故障位置。大多數(shù)高壓變頻器的設(shè)備是在過(guò)載期間對(duì)損壞極其敏感的電子元件，因此，控制系統(tǒng)具有安全性電源對(duì)于正常的高壓變頻器操作必不可少。在處理該故障時(shí)，相關(guān)人員有必要及時(shí)修理或更換有問(wèn)題的部件，購(gòu)買(mǎi)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(duì)高壓變頻器正常運(yùn)行的解決措施

首先，必須打開(kāi)PROFIBUS DP總線的DP插頭兩端，并且必須關(guān)閉問(wèn)題的中間部分，連接DP插頭的總線順序不得出錯(cuò)。系統(tǒng)總線的接地設(shè)備必須要完好無(wú)缺，總線不得與任何電源線纏結(jié)在一起。同時(shí)，相關(guān)維修人員需對(duì)西門(mén)S7模塊的程序進(jìn)行詳細(xì)檢查，通過(guò)S7確定可能的故障位置，然后轉(zhuǎn)到現(xiàn)場(chǎng)檢查每個(gè)站點(diǎn)的PROFIBUS接口。由此可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PROFIBUS總線的一部分出現(xiàn)老化損壞現(xiàn)象時(shí)，相關(guān)人員需要及時(shí)維護(hù)、更換電纜，排除故障，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作。此外，高壓變頻器在正常運(yùn)行期間檢測(cè)到停機(jī)現(xiàn)象，且在故障報(bào)告中檢測(cè)到嚴(yán)重故障，高壓逆變器柜的低壓電源導(dǎo)致高壓逆變器和PLC控制臺(tái)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(huán)節(jié)，增加電源工作的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高壓變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)故障以及相關(guān)應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行探究，使相關(guān)企業(yè)對(duì)于高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中較為常見(jiàn)的故障和解決對(duì)策有了更加清晰地了解。而在實(shí)際操作過(guò)程中，相關(guān)人員仍然需要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況進(jìn)行更加精準(zhǔn)地判斷，由此采取相應(yīng)對(duì)策，提高高壓變頻器的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新煒.高壓變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)的故障及相應(yīng)對(duì)策的研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2018（20）：65.

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