变频器典型故障分析

变频器典型故障分析（共10篇）

变频器典型故障分析 篇1

0 引言

燃气—蒸汽联合循环发电相比传统燃煤发电具有效率高、环保、启停迅速的特点。随着国家能源政策的调整和对环保的日益重视, 燃机在国内近几年发展迅速, 深圳前湾燃机电厂即是国内最早一批采用F级燃气机组的电厂, 电厂1期3台390 MW联合循环机组于2007年3月全部投产, 运行情况良好。机组采用两班制运行, 昼启夜停, 为广东电网调节峰谷负荷做出了突出贡献。

燃机的启动方式有多种, 小型燃机多采用柴油机启动、马达拖动、蒸汽冲动等, 而大型燃机一般采用变频启动方式, 即通过静态变频器SFC (Static Frequency Converter) 为发电机提供驱动力矩, 待燃机点火升速到一定转速后SFC退出。前湾电厂采用2套静止变频装置, “二拖三”布置, 3台机组均可选择任意1套SFC来启动。几年来SFC运行安全可靠, 但调试运行期间也出现了一些问题。本文介绍了前湾电厂SFC出现的较典型故障, 通过对故障的分析和解决, SFC的运行可靠性得到进一步提高。

1 SFC工作原理

前湾燃机电厂SFC由日本三菱提供, 额定功率4 900 kW。SFC结构如图1所示, 主要由谐波滤波器、SFC变压器、整流装置、直流电抗器、逆变装置、控制柜和位置传感器组成。谐波滤波器用来吸收在整流和逆变过程中产生的5、7、11次谐波, 以防止对电网造成谐波污染及继电保护误动。SFC变压器将6 kV电压降至3.8 kV, 为SFC系统提供电源, 同时通过变压器漏抗限制晶闸管短路时的短路电流。整流装置通过对晶闸管导通角的控制把交流电转换成直流电, 并控制直流电压使直流电流达到适当值。经过整流后的直流电源再经直流电抗器限制波形, 使波形更加平滑后进入逆变装置, 把直流逆变成频率可变的交流, 其频率在0.05~33.3 Hz内平滑可调, 使发单机平滑加速。位置传感器用于测量转子的相位, 其反馈信号为逆变器触发脉冲的参考信号。

2 SFC典型故障分析处理

2.1 SFC控制程序出错

为了保证SFC运行安全性, 系统配置了功能齐全的各种保护, 如整流器/逆变器配置了脉冲丢失、过流、电容器故障、冷却风机故障等保护, SFC变压器还配置了油位低、温度高等非电量保护。SFC运行中出现的故障分为“主要故障”和“次要故障”2种类型。出现主要故障SFC将停止运行, 机组跳闸, 而出现次要故障不会影响SFC运行, 故障处理可以在SFC退出运行后进行。

2008年某日启动过程中, 发现发电机长时间维持在高盘转速700 r/min, SFC控制盘“次要故障”指示灯亮, 就地检查发现逆变器柜#1冷却器电源回路因一相接触不良导致热偶保护动作, #1冷却器停运, 引起SFC系统报“次要故障”。理论上讲, 整个SFC运行期间应不受到次要故障影响, 而现场实际却和理论程序不相吻合, 即在运行中遇到次要故障报警信息后, 既不跳机, 也不再执行下一指令。此后又多次模拟次要故障发生, 试验结果相同, 验证SFC控制程序出现了错误, 通知三菱方面确认并更新程序后恢复正常。

2.2 SFC系统过电压跳闸

SFC把频率可调的交变电流加到发电机定子上, 使发电机以同步电动机方式运行, 这就要求发电机转子也要施加一定的励磁电流, 其大小与SFC装置配合。励磁系统的工作方式由SFC控制, 在机组转速0~510 r/min之间为恒定励磁电流方式, 510 r/min之后切换为恒定发电机电压模式。在调试期间, 考虑到励磁系统的过励磁 (伏/赫兹) 限制应与发变组保护相配合, 将其整定为105%, 在变频启动过程中, 因控制精度问题, 过励磁限制动作, 动作后SFC无法将励磁系统由恒流模式切换到恒压模式, 导致SFC逆变器过电压保护跳机。因此, 根据变频启动的实际需要将过励磁限制定值改为115%, 类似情况没有再发生。

2.3 SFC位置传感器故障

2010年某日, #2SFC拖动#3发电机启机, 在清吹阶段#2SFC发“整流器过电流”、“逆变器过电流”报警信息, #2SFC系统跳闸导致启机失败。在机组投入盘车后换用#1SFC启动#3机, 在升速至160 r/min时#1SFC发“逆变器脉冲放大器故障”报警信息, #1SFC系统跳闸导致启机失败。

检修人员对系统进行了细致的检查, 未发现异常, 通知运行人员再次选择SFC以测量各信号是否正常。重新选择#1SFC后, 在控制盘处测量位置传感器C相信号在控制盘处电压波动较大, 于是更换#3发电机位置传感器信号切换至各台SFC的继电器, 继续用#1SFC选择#3发电机, 在控制盘处测量各相位置传感器信号正常且稳定。对换下的继电器进行多次分合试验, 发现有多对触点有不同程度异常。由于继电器质量不良, 其触点接触电阻较大且不稳定, 导致送到SFC控制盘的位置传感器信号异常或丢失, SFC控制接到位置传感信号异常后报警停止SFC运行, 进而致使启机不成功。

3 结语

变频启动装置启动电流小、调速性能好, 目前大量用于燃气轮机组及抽水蓄能机组等同步电机的启动, 但同时其控制系统也较复杂, 对运行维护人员也提出了更高的要求, 应加深对燃机变频启动的理解和认识, 并结合现场实际运行情况和对故障的处理, 深入分析和研究, 通过不断总结, 提高燃机发电厂设备可靠性和维修水平。

参考文献

[1]鲁勇勤, 况明伟.燃机变频启动系统技术引进和创新开发设计[J].东方电气评论, 2009 (4) :43～48

[2]王文志, 余芳.浅析前湾燃气轮发电机继电保护配置及运行情况[J].电力系统保护与控制, 2010 (11) :130～132

变频器故障诊断分析研究 篇2

【关键词】变频器；故障；诊断

近年来，变频器由于效率高、体积小、能耗少等诸多优点在电梯扶梯、纺织机械、电力机车等工业调速及动力传动控制系统中得到了广泛的应用。但其和大部分电子设备一样会因为意外发生或非正常操作而产生各种故障，从而导致控制系统停运带来不可估量的各类损失，因此，随着变频器不断普及，快速准确地诊断出变频器故障成为了一个迫切解决的问题。

根据笔者的归纳总结，变频器在应用过程经常会出现的故障有：输入缺相、输出过流、直流母线过压欠压、速度传感器故障（SSF），IGBT开路故障（IGBT-OCF）、整流桥烧毁、母线电容损坏等。可将这些故障分为三个类别，各个类别有针对性的采用差异性的故障诊断方法。

1.变频器一类故障诊断

一类为无损故障，即通过故障诊断并采取处理措施后不会对变频器造成损坏，如输入缺相、输出过流、直流母線过压欠压等，这类故障一般可通过硬件电路加以诊断。

以输入缺相故障为例，最简单的诊断方法是通过硬件电路来诊断，将三相交流电压通过电阻分压后整流可得到一个较小的电压值，通过检测此电压值的大小来判断变频器是否发生输入缺相故障。当然还可以通过软件对输入缺相进行检测，只要检测Udc的交流成分周期就可判断是否缺相。

另外，通过硬件电路同样可实现变频器直流母线电压的过压欠压保护。母线电压过压一般在发电状态或在制动状态时容易发生，而欠压是在电网电压跌落，或者突然停电情况下发生，无论过压还是欠压都是将变频器能正常工作的母线电压给定值与实测的母线电压进行比较来实现诊断。

2.变频器二类故障诊断

第二类故障对变频器可能造成损害，但通过故障诊断加以处理后可使变频器继续运行，主要包括变频器速度传感器故障及逆变器开关器件开路故障两个方面。变频器SSF的发生可能会导致闭环系统的意外开环而发生系统飞车，损坏变频器及其他设备，甚至是造成人员伤亡。而变频器IGBT-OCF也是破坏性较大的故障，会导致突然停机，甚至长时间停机，造成不可估量的经济损失。因此，需要深入分析第二类故障诊断方法，这也将是本文的研究重点。

2.1 速度传感器故障诊断

速度传感器故障可采用硬件法和软件法两种进行诊断。硬件法又分为直接硬件检测法和基于脉冲分析的故障诊断法。硬件法检测速度快，但会增加系统成本，更致命的是只能检测电压输出类型的速度传感器。

直接硬件检测法需要速度传感器内部电路的支撑，根据断线前后信号接入点的电位来诊断SSF，输出端子输出低电平可以诊断出SSF，若为高电平则表示速度传感器没有发生SSF故障。

除了直接用硬件电路检测速度传感器故障外还可以通过文献[1]所提出的脉冲信号检测速度传感器故障。

软件法诊断速度传感器的故障有基于神经网络的方法，也有基于小波变换的方法，还有基于状态观测器的方法。神经网络和小波变换复杂，计算量大，在实际应用中并不合适。因此，有必要继续研究变频器速度传感器故障诊断方法。

2.2 变频器IGBT开路故障诊断

变频器中IGBT开路故障是一种出现频率较高的硬件故障，这种故障多发生于操作不当或意外过流，硬件没能及时保护变频器而导致，除此外IGBT开路故障还包括驱动开路故障。无论是发生那种类型的故障，只能停机维修或者更换变频器，严重影响设备的正常运行。

IGBT开路故障诊断也有硬件法和软件法之分，硬件法诊断速度快，能及时隔离故障。但硬件法需要测定逆变器特定点的电位，并结合PWM控制，来进行故障诊断。显然硬件法会增加系统成本，且由于逆变器死区时间的存在，使得用硬件诊断IGBT开路故障的方法可靠度降低，在死区调整后，又无法很好的配合故障诊断方法，因此这种方法的通用性较差。

软件诊断法且较易实现，目前有多种软件诊断IGBT开路故障的方法，其中三相电流平均值法最为简洁，其是基于计算电机电流平均值的诊断方法。利用三相电流平均值法诊断IGBT开路故障时，鉴于系统噪声的存在，必须设定一个合适的阈值才能较好的诊断IGBT开路故障。阈值的大小关系到故障诊断的灵敏度，其值如较大则不易判断出故障；如较小则该方法较灵敏，因此，需要合理取值。

3.变频器三类故障诊断

第三类故障为有损且不易控制的故障。此类故障不但对变频器造成重大硬件损坏，且在出现故障后不易修复，需要更换，如整流桥烧毁，母线电容损坏，控制电路和驱动电路内部短路，及开关器件短路等故障。此类故障的诊断时，首先应切断电源，作电阻特性参数测试，找出故障部位，加以更换。

4.结语

文章结合笔者多年的维修经验，对变频器故障进行了分类故障诊断分析，对变频器故障诊断的方法应用具有一定的参考价值。特别是一些软件诊断方法还处于实验和探索阶段，需要进一步加强研究。

参考文献

[1]丛培城.变频器故障诊断及相应控制策略研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[2]孙丰涛，张承惠.变频器故障诊断技术研究与分析[J].电机与控制学报，2005（5）.

变频器典型故障分析 篇3

关键词：西门子变频器,故障,处理措施

0引言

大功率变频器是西气东输电驱站场的关键电气设备,其是否正常工作直接决定了站内压缩机组能否正常运行。以西门子SIMOVERT S型变频器为例,分析其在西一线玉门站应用中出现的四个典型故障,并给出了处理方法。

1工作原理

西门子SIMOVERT S型变频器采用交直交变频方式,先将交流电通过整流器变成直流电,再经过逆变器将直流电变成频率可控的交流电,由于中间直流环节采用大电感,因此称之为电流源型变频器。电流源型变频器具有拓扑结构简单、输出波形好及短路保护可靠等特点,适用于大功率同步电机的驱动,因此在西气东输工程中得到了广泛的应用。

2典型故障分析

2.1 F065故障

2.1.1故障现象

西一线玉门站在机组试运时,发现机组无法正常启动,变频器OP17面板显示“F065 Circuit-breaker filter circuit not ready”,即滤波器断路器未准备就绪。

2.1.2排查过程

滤波柜在就地手动和远程自动状态下均能可靠投入,且现场保护装置CPR04和C7-613均无报警跳闸信号,进一步排查滤波柜内继电器,发现K206继电器线圈没有正常得电,检查K206的线圈电源正常,进一步检查发现K206继电器损坏。

2.1.3原因分析

正常信号流程为:滤波系统就绪后,由滤波柜上C7-613模块的D100控制器的X12端子排的Q1.0输出24V电源,使得K206继电器的线圈A1、A2得电,K206的辅助触点11和14闭合;同时,断路器就绪返回信号指示继电器K110得电,其辅助触点13和14闭合,变频器就收到了滤波系统ready信号。而现场K206继电器损坏,导致K206的辅助触点11和14没有闭合,继电器K110无法得电,变频器无法收到滤波系统ready信号,因此变频器OP17面板报F065,即滤波器断路器未准备就绪。

2.1.4处理方法

更换损坏的K206继电器后,故障排除。

2.2滤波装置无法投入运行

2.2.1故障现象

西一线玉门站在启机过程中,发现滤波装置不能投入运行。

2.2.2排查过程

在机组停机后,检查滤波装置,无任何报警。查看电压监视器,发现外部电网电压偏高,接近10.5k V(额定电压为10k V)。

2.2.3原因分析

滤波装置在变频器投电前3s左右投入,投入瞬间是空载,由于高压电容的作用,滤波装置10k V母线电压会瞬间升高,大概升高0.1~0.2k V,在变频器投入运行带负载后,电压又会降下来。滤波装置的过电压保护设定值为10.56k V,当外部电网电压接近10.5k V时,滤波装置投入瞬间电压升高0.1~0.2k V左右,从而超过过电压保护设定值10.56k V,引起过电压保护动作停机。

2.2.4处理方法

通过改变站内110k V主变的有载调压开关档位,将10.5k V电压调到10.3k V及以下,重新启机,滤波装置正常投入运行。

2.3 F145故障

2.3.1故障现象

西一线玉门站在机组试运时出现滤波装置断路器合闸失败,变频器OP17面板故障代码为F145Extemal fault 1(外部故障1),即滤波装置或10k V开关柜故障。

2.3.2排查过程

现场对10k V开关柜和滤波装置柜的一次设备、二次回路等进行检查,没发现问题。检查各柜的电容保护继电器(CPR04),其取样电压、电流均正常,但滤波柜的电容保护继电器指示灯不正确,检查该继电器,发现其电路板中一个压敏电阻和电容烧毁。

2.3.3原因分析

电路板存在虚焊,且压敏电阻阻值选型较小,电网波动较大时,其二次电流增大导致烧毁。

2.3.4处理方法

更换烧毁的压敏电阻和电容后,故障排除。

2.4 F146故障

2.4.1故障现象

西一线玉门站在机组启机时,变频器发出跳机命令,变频器OP17面板显示“F146 Extemal fault 2”,即外部故障2(顶升油泵故障)。

2.4.2排查过程

对顶升油泵子系统进行单体排查,首先检查4个压力开关,发现无异常。其次排查顶升油泵的启动回路,发现顶升油泵启动命令发出后,MCC_S柜内的KH2继电器常开辅助触点11和14未闭合,进一步排查,发现KH2继电器损坏。

2.4.3原因分析

(1)顶升油泵启动逻辑:变频器在启动过程中通过接口盘PLC中M01+ET-1A5模块的Q0.4输出24V电源,使得19K2继电器线圈得电,进而其辅助触点11和14闭合,发出顶升油泵ON信号后,MCC_S柜内的KH2继电器线圈得电,KH2的常开辅助触点11和14闭合,进而使得K1和K2继电器线圈得电,K1和K2继电器的常开辅助触点(1-2、3-4、5-6)闭合,2台顶升油泵将会启动。

(2)外部故障2逻辑:顶升油泵启动后,顶升油泵的4个压力开关(驱动端DE和非驱动端NDE各2个)的反馈信号(干接点)将会反馈给接口盘PLC中M01+ET-1A4模块的I1.3、I1.4、I1.5、I1.6端子;变频器PLC接收到反馈信号后,判断顶升油泵油压是否正常,若油压异常,M01+ET-1A5模块的Q0.7将输出24V电源,使得26K1继电器线圈得电,26K1的常开触点11和14闭合,这样变频器控制柜内的A400控制器会将油压异常信号发送给变频器A200控制器,这时变频器OP17面板将报F146故障。

通过以上分析,可以发现油压异常会导致变频器报F146故障,而油压异常只有两种可能:一是压力开关反馈有误;二是顶升油泵未启动。现场检查压力开关无异常,模拟反馈信号也正常。检查顶升油泵的启动逻辑,发现MCC_S柜内的KH2继电器损坏,导致KH2的常开辅助触点11和14未闭合,进而使得K1和K2继电器线圈未得电,K1和K2继电器的常开辅助触点(1-2、3-4、5-6)未闭合,2台顶升油泵没有启动。顶升油泵管线无压力,故4个压力开关反馈油压低,进而导致变频器发出F146故障报警。

2.4.4处理方法

更换损坏的KH2继电器后,故障消除。

3结语

变频器控制电路及常见故障分析 篇4

关键词：变频器；控制电路；干扰；故障

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0087-02

1 概述

在现代工业中，变频器的使用已经越来越多，因此，熟悉变频器的内部结构就变得非常重要了，特别是对其电气特性与经常使用的参数进行理解，还包括一些常见的故障。

2 变频器控制电路

2.1 运算电路

我们把检测电路中的电信号（I、V）和扭矩、速度等进行比较运算，最终逆变器能够确定其频率与电压。

2.2 检测电路

主要检测与主回路隔离的V、I等信号。

2.3 驱动电路

将控制电路与主电路隔离开来，从而实现断开、接通等功能，它是一种驱动主电路。

2.4 I/0输入输出电路

如果使变频器的人机交互功能更好，那么需要具有类似于运行与多速度运行等输入信息，还将I、f及驱动等信号参数进行输出。

2.5 保护电路

2.5.1 逆变器保护。过流保护：有时因逆变电流负载侧发生短路会产生瞬时过流，这时就需要一种保护电路来防止电流比其额定值还大，如果出现则需要断开电流或使逆变器不工作。过载保护：一般来说，在逆变器中有比其额定电流值还高的电流出现时，并有一段时间的通电，那么其电线与器件等将会有一定程度的破坏。因而就需要相应的保护措施来实施，其设备可以采用电子热，也可以采用继电器。过压保护：若需减小电动机的速度，逆变器是较好的选择，因直流电路中其输出的电压会越来越大，甚至比其额定值还要大，则需要采用措施使逆变器停止运行，避免过压现象出现。瞬时停电保护：如果只在几毫秒内突然断电，需要让控制电路能够正常工作。然而当出现十毫秒以上的断电时间，那么会使控制电路产生误操作，主电路也会断电。接地过流保护：将逆变器的负载做接地处理，其目的是为了保护逆变器的过流。然而为保护人员安全也需要加装一个漏电断路器装置。

2.5.2 保护异步电机装置。过载方面的保护：就工业生产的现状来看，逆变器使用的保护装置与过载检测是同一套装置，都会在速度较低的情况下现过热的现象，若将湿度检测器装入异步电动机中或在逆变器内装载一个电子热保护装置防止其过热。超额方面的保护：如果异步电动机的速度比额定值大或逆变器的输出频率超过额定值，则需使逆变器停运。

3 对控制回路采取抗干扰措施

3.1 变频器的基本控制回路

3.1.1 回路中的数字量有：开关信号、启停及正转、反转指令。

3.1.2 等回路中的模拟量有：4～20mA的电流与1～5V/0～5V的电压。利用上面所说的基本回路将外部控制指令导入变频器，但是干扰信号也会在上述回路中产生干扰电压，通常电缆来输入变频器中。根据上面说的在电路中设置变频器，再加入一些控制指令，并且干扰信号会在电路中形成电压，借助电缆线送至变频器装置中。

3.2 基本干扰类型与采取的抗干扰方法

3.2.1 所谓的静电耦合主要指的是电路与控制电缆线之间隔得很近而形成耦合，所以在电缆线中就存在电压。

抗干扰措施有：使干扰源与电路之间距离加大，至少要有电缆直径的40倍，使干扰现象不明显。

3.2.2 所谓的静电感应干扰是指周边的电气回路因磁通量改变而产生感应电动势。抗干扰措施有：将主回路电缆或动力电缆和控制电缆分开铺设，其间隔距离一般大于30厘米，如果分开铺设有困难，则需要用控制电缆穿过铁管。使控制导体绞合在一起，并且距离越小，其线路越短，其抗干扰性将获得越佳的效果。

3.2.3 所谓的电波干扰是指那些天线都是由一些电缆构成的，而周围的一些输入电波便在电缆线中形成电压。抗干扰措施有：与前两点采取的措施相同，需要屏蔽干扰。指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器。

3.2.4 所谓有电源线传导干扰是指对于各电气装置的电源进行统一，均由同一装置来形成电压。抗干扰措施有：就变频器而言，它是其他装置对其控制电源来进行供电的，并在其输入侧加装滤波器与绝缘变压器，同时屏蔽接地。

4 分析变频器一些常见故障

4.1 启动与充电故障

一般情况下，我们最常使用的变频器为电压型的，工作模式是先交流，接着直流再交流的转变方式，也就是说，输进去的是交流，然后经过整流桥处理后变成了直流，再经过三相桥式逆变电路处理将其调至成三相电。如果变频器中已通电，其具有很大的电容在其直流端，因而有非常大的电流产生，这时需要用一个电阻来减小这个电流。当充电结束时，采用一些器件（晶闸管等）来使刚才这个电路短路，这时的故障就显示为电阻损坏，在报警装置中就显现出来一些电压故障等告警。

4.2 变频器没有出现故障告警，却无法高速运行

本厂出现过变频器没有出现异常告警，运行速度较高时却不能工作，也检查不出有什么故障且配置的参数也没有错误，信号的输入也无异常，但通电后处于工作状态发现其母线上的直流电压仅为450V，但一般都应该介于580～600V之间，检查输入端时，有一相没有检测到，是什么原因造成变频器的输入少一相，但没有报警显示且在低频段能正常运行？在现实工作中，即使少一相，其依然能正常运行，但其母线上通常有大于400V的电压值，也就是说，只有电压小于这个电压阈值时，在变频器上才会出现电压过低的异常告警。

4.3 显示出的电流过大的故障

此种故障显现需要检测其扭矩变量是不是过大，加速的时间是不是过于短暂，再对负载进行检查，若这些现象都正常，那么出现故障的模块可能是1PM模块了。

4.4 显示出的电压过高的故障

在一些天气异常的情况下，故障事件也较多，另外，由于负载也具有惯性，从而会产生电压过高的场景，这时变频器的速度减少，直到不工作，然后重新启动，在这期间，其输出的频率会渐渐变小，并且频率要比负载频率要低，其负载电机就开发电，将机械能转变为电能，然后由平波电容来吸收，若电流足够大，则会出现“泵升现象”，其电压会大于直流母线的额定电压而出现跳闸现象。

4.5 电机发热，变频器显示过载

对于新安装的变频器如果出现这种故障，很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题，如一台新装变频器，其驱动的是一台变频电机，电机额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置为380V/50Hz，由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，发热而过载。

5 结语

采用变频器作为异步电动机驱动器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的新的可靠性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会发生，造成变频器的损坏。要想使用好变频器，技术人员应该熟悉变频器的结构原理，并了解常见故障。

参考文献

[1] 胡崇岳.现代交流调速技术[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京：科学出版社，1999.

变频器常见故障分析 篇5

一、变频器使用中的常见故障

(1) 重新启动时, 一升速就跳闸。这是一种十分严重的问题。主要原因有:负载短路, 机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等。

(2) 上电就跳。这种现象一般不能复位, 其主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏等。

(3) 重新启动时并不立即跳闸, 而是在加速时跳闸。主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿 (V/F) 设定较高等。

1. 过电压故障。

变频器使用中常见的过电压有三类:加速过电压、减速过电压、恒速过电压。过电压报警一般是出现在停机的时候, 其主要原因有以下几个方面。

(1) 减速时间太短或没有安装制动电阻及制动单元。变频器出现过电压故障, 一般是在雷雨天气。由于雷电串入变频器的电源中, 使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸, 在这种情况下, 通常只需断开变频器电源1 min左右, 再合上电源, 即可复位。

(2) 变频器驱动大惯性负载时, 其减速时间设置“较短”, 因为这种情况下, 变频器的减速停止属于再生制动, 在停止过程中, 变频器的输出频率按线性下降。而负载电机的频率高于变频器的输出频率, 负载电机处于发电状态, 机械能转化为电能, 并被变频器直流侧的平波电容吸收, 当这种能量足够大时, 就会产生所谓的“泵升现象”, 变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸。解决这种故障, 一是将“减速时间”参数设置变长;二是安装制动单元, 增大制动电阻;三是将变频器的停止方式设置为“自由停车”。

(3) 变频器带负载启动。变频器在电机空载时工作正常, 但不能带负载启动, 这种问题常常出现在恒转矩负载。遇到此类问题时, 应重点检查加、减速时间设定或提升转矩功能, 因为变频器直流回路电压升高, 超过其保护值, 就出现故障。

3. 欠电压故障。

欠电压故障也是在变频器使用中经常碰到的问题。整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都是导致欠压故障的主要原因;其次, 主回路接触器损坏, 导致直流母线电压损耗在充电电阻上, 也有可能导致欠压;另外就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。多数变频器的母线电压下限为400 V, 即是当直流母线电压降至400 VDC (400 V直流电压) 以下时, 变频器才报告直流母线低电压故障。当两相输入时, 直流母线电压为380×1.2=452 V>400 V。当变频器不运行时, 由于平波电容的作用, 直流电压也可达到正常值, 新型的变频器均采用PWM (脉冲宽度调制) 控制技术, 调压调频的工作在逆变桥完成, 所以在低频段输入缺相时仍可以正常工作。

4. 过载故障。

过载也是变频器工作中常见的故障之一。一旦发生过载现象, 首先应该分析一下到底是电机过载还是变频器自身过载。一般而言, 电机由于过载能力较强, 只要变频器参数表的电机参数设置得当, 就不会出现电机过载现象。而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警。工作人员可以检测变频器输出电压。其可能原因是加速时间太短, 电网电压太低、负载过重等。可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等措施解决;负载过重, 则应减小负载;所选的变频器不能拖动该负载, 则应更换、增大变频器容量;如果是由于机械润滑不好引起, 应对生产机械进行检修。

二、变频器正确使用应注意事项

1. 注意变频器使用温度。

环境温度对变频器的使用寿命有很大的影响。环境温度每升高10℃, 则变频器寿命减半。所以, 一定要解决好周围环境温度及变频器散热的问题。

2. 正确的接线及设置参数。

在安装变频器之前, 一定要熟读其手册, 掌握其用法、注意事项和接线方法;安装好后, 再根据使用要求正确设置参数。

3. 防止输入端过电压。

变频器电源输入端往往有过电压保护, 但是, 如果输入端高电压作用时间过长, 会使变频器输入端损坏。因此, 在实际运用中, 要核实变频器的输入电压是单相还是三相以及变频器使用额定电压。在电源电压极不稳定时, 要配有稳压设备, 否则会造成严重后果

4. 防止电磁波干扰。

(1) 电机等强电系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地, 控制系统应该独立接地以防止干扰。

(2) 为了防止强电磁干扰, 需要给仪表等设备的输入电源加装EMI滤波器等。

变频器典型故障分析 篇6

某电厂凝结水泵电机设计为变频器一拖二电机三电源模式, 如图1所示。图中虚线框中的变频器柜包含变频器功率单元、隔离刀闸QS21、QS22及变频接触器KM21、KM22等设备, 布置在0m层变频器室;图中QF1和QF3分别是水泵A和B的工频电源开关, QF2是变频器电源开关, QF1-1、QF2-1、QF3-1接地刀是集成在各自开关柜内的机械地刀;这三个开关都布置在7m层中压开关室。正常运行方式下一个泵在变频运行, 另一个泵工频备用。当变频运行的泵有故障或变频器有故障时自动切换至另一泵工频运行。这种电源设计使得凝结水系统运行的可靠性提高, 而且运行方式也比较灵活。工频电源开关柜内设计有电动机差动保护, 但没有差动保护投退的硬压板。设计的开关、刀闸、接触器之间的闭锁逻辑有以下5项:QS21、QS22机械互锁;QF1、KM21电气合闸回路互锁;QF3、KM22电气合闸回路互锁;QF2闭锁QS21、QS22操作电磁锁;变频器准备就绪信号闭锁QF2合闸。

这种电源设计方式在工程应用中不是太常见, QF1和QF3实际起到旁路接触器的功能, 与典型变频器一拖二电源系统设计的旁路接触器集成在变频器柜内不同。下面从图1结合设备布置位置及实际运行方式, 分析这种非典型变频器一拖二电机三电源系统设计存在的缺陷, 并提出设计优化和运行优化建议。

1 设计缺陷分析和优化建议

缺陷一, 非常规带电造成安全隐患。电机M1变频运行时QF2运行, QF3热备用;此时QF1处于热备用还是冷备用还是检修位从设计上看不明显, 容易造成混淆。仔细分析图1, M1变频运行时这时QF1下口带电, 图中AB这段电缆带有高压电, 电源为变频器的输出倒送至AB电缆及QF1下口的。因此QF1不能处于检修及试验位 (这两种状态下一般要求合上地刀QF1-1, 会造成带电设备电缆AB接地) 。电缆AB属于工频电源电缆, 此时应该是非工作电缆, 变频运行倒送电至电缆AB扩大了带电范围, 这种非常规带电降低了一次运行回路的绝缘等级, 扩大了事故的几率;且QF1上下口均带电, QF1不带有非同期闭锁功能, 若此时误合QF1将造成非同期合闸, 因此这种电源方式容易造成误操作事故, 安全性降低, 有很大的安全隐患。同理, 当电机M2变频运行时, 电缆CD及QF2下口同样带电。造成这种缺陷的原因是电缆AB和KM41下口之间缺少隔离。建议在电缆AB和KM41下口之间、电缆CD和KM42之间加装隔离刀闸或者接触器 (如图2) 。当M1变频运行时, QS3刀闸合上, QF3热备用, QS1刀闸打开隔离KM41的变频输出电压, 电缆AB及QF1下口不带电, 这样就能解决电缆AB非常规带电的问题及QF1不能检修的问题, 提高运行的可靠性、安全性。

缺陷二, 各设备布置比较分散且带电反馈不健全易造成操作失误, 同时电气操作设备闭锁存在缺陷, 易造成误操作失误。QF1~3是标准化设计的中压开关, 开关柜内自带接地刀QF1-1、QF3-1, 布置在中压开关室, 开关柜面板未设计变频器运行状态及接触器KM41、KM42状态的指示;变频器布置在变频器室, 变频器柜面板有设计QF2状态指示及QF1和QF3的闭锁, 但未设计地刀QF1-1、QF3-1的状态指示及闭锁。地刀QF1-1、QF3-1的状态也未送至远方操作画面。因此当就地操作地刀QF1-1、QF3-1或变频接触器KM41时很容易忽略对侧设备的位置状态而造成操作事故。比如, 就地或远方合KM41时如果QF1-1地刀处于合位或造成KM41下口电缆接地。由缺陷一可知, 电机M1变频运行时, QF1下口带电, QF1不能合闸, QF1-1地刀不能合闸, 因此应当设置QF1与KM41的互锁 (已有此设计) , 以及QF1-1与KM41的互锁或者两个刀闸QF1-1与QS21的互锁 (此两种闭锁未设计) , 应当增加。由于地刀QF1-1机械操作机构, 且QF1-1不带有电动闭锁机构只能实现机械闭锁, 因此, 增加设计电气闭锁时, 只能实现QF1-1闭锁KM41合闸, 不能实现KM41闭锁QF1-1合闸;由于QS21、QF1-1布置在不同柜内, 两个刀闸之间的机械闭锁也无法实现。因此, KM41闭锁QF1-1或者QS21闭锁QF1-1从机械机构闭锁与电气闭锁两种方式都无法实现, 还是存在操作隐患;只能采取其他方式一定程度上规避这个风险, 比如可以在QF1-1地刀上加装机械锁, 还可以从运行规程上规定此系统只要运行就禁止合QF1-1同时在QF1-1上悬挂禁止操作指示牌等。在编写运行规程及操作票时, 应将工频备用的开关及电缆视作运行设备, 对操作设备如开关、刀闸、接触器等的闭锁关系编写正确。

缺陷三, 电机M1变频运行时电机M1的工频差动保护会误动 (差动保护安装在QF1柜) , 同理电机M2变频运行时电机M2工频差动保护会误动 (QF3柜) 。以电机M1工频差动为例, 开关电流互感器CT1和电机电流互感器CT11构成电机M1工频差动, 变频运行时, CT1无电流, 但此时电机CT11有电流, 因此差动保护有差流, 差动保护会误动作。应该设置自动切换功能在变频时自动退出差动保护, 工频时自动投入差动保护或者设置差动投入/退出压板在变频/工频切换时手动投退差动保护。

优化建议, QF1或QF3使用率不高, 资金投入大, 经济性差, 建议少设置一个开关。由设计运行方式看出, 要求正常运行时变频运行, QF1和QF3两个开关只有一个工频备用, 另一个必然闲置, 使用率非常低, 可以考虑减少一个开关QF3以便减少初始投资, 提高经济性。如果考虑两个电机都需要工频热备用的话, 减少一个开关QF3的同时可以在QF1与M1、M2之间加装一个单刀双掷刀闸QS (见图3) , 实现QF1开关带M1或者M2工频运行的功能。当电机M1要变频运行时, QS刀闸切至电机M2, QF1带电机M2工频热备用;反之, 当电机M2要变频运行时, 刀闸切至电机M1, QF1带电机M1工频热备用。这样既减少了投资, 又满足变频工频切换运行的功能要求。

2 结束语

离核相图1所示的非典型变频器一拖二三电源系统, 其自动旁路功能比较强大, 既可以实现M1变频至M2工频的切换, 也可以实现M1或M2单电机的变频至工频切换 (此电厂设计未使用) , 运行方式非常灵活。但这种设计对电源的隔离、操作设备的互锁、差动保护的投退等方面考虑不周, 存在很大的安全隐患, 需要尽快加以整改优化。考虑到加装隔离刀闸周期较长, 在未整改之前运行时, 建议设备维护人员、运行人员加强对此系统的认知度, 掌握此系统的运行特点和缺陷所在;设计应增加QF1-1 (QF3-1) 地刀闭锁KM41 (KM42) 接触器合闸的电气回路;在QF1-1、QF3-1地刀上加装机械锁禁止操作接地刀, 避免误操作及事故的发生;编写运行规程及操作票时注意操作顺序及闭锁关系以规避错误操作。

参考文献

[1]周志敏, 周纪海.变频调速系统设计与维护[M].北京:中国电力出版社, 2007.

变频器故障现象及分析 篇7

本文将结合富拉尔基发电厂送引风机变频器常见的故障现象和原因从实践的角度进行分析, 以便于发电厂运行人员进行参考, 举一反三, 以保证设备的安全稳定、经济运行。

1 过流是变频器报警最为频繁的现象

1.1

电动机相间短路或对地短路

1.2

模块损坏, 一上电就跳

1.3

加速时间太短, 延长加速时间

1.4

由于运行人员操作不当, 变频器输出没有降下来, 就将变频器进线断路器断开, 造成变频器输入过电流

2 过电压报警

一般是出现在停机的时候, 其主要原因是减速时间太短或制动电阻损坏。若电机驱动惯性较大的负载时, 减速时间设定的较小, 减速过程中输出频率下降的速度较快, 而负载的惯性较大, 靠自身阻力减速较慢, 使负载拖动机转速比变频器输出频率对应的转速要高, 电动机处于发电状态, 变频器没有能量处理单元或者作用有限, 导致变频器中间直流回路电压升高超出保护值, 从而出现过电压报警。

3 变频器主要常见故障

3.1 变频器过热

其主要原因有:风道阻塞、风机堵转、周围环境温度过高、风扇散热能力差或损坏不转、温度检测器件异常或温度传感器性能不良、变压器刷边绕组存在匝间短路或绝缘受损等。现场处理时应首先判断变频器确实存在温度过高现象, 若温度过高可先按上述原因进行排除;若变频器温度在正常情况出现变频器过热报警, 故障原因则为温度检测电路故障。如果模块内部分电路故障也会出现变频器过热报警, 另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。

3.2 变频器输出不平衡

输出不平衡一般表现为电机抖动, 转速不稳, 主要原因:模块坏, 驱动电路坏, 电抗器坏等。

3.3 变频器过载

当我们看到有过载现象时, 其实首先应该分析是电机过载还是变频器自身过载, 一般来说电机具有较强的过载能力, 只要变频器参数表的电机参数设置合理, 则就不会出现电机过载。变频器本身过载能力较差, 则很容易出现过载报警, 可以检测变频器的输出电压。

3.4

变频器开关电源损坏一般是由于变频器开关电源负载发生短路造成的

4 其它常见故障

变频器控制电源掉电, 模块通讯故障, 模块故障造成模块旁通, 功率模块柜柜门关不严发报警等。

变频器报警时, 报警器闪, 报警指示灯亮, 运行人员根据液晶触摸屏显示报警信息排除故障。

变频器故障时, 报警器闪, 报警指示灯亮, 变频系统自动联跳变频器进线断路器, 如果发现变频器进线断路器没有跳闸, 则手动按下变频器控制柜“急停按钮”使变频器进线断路器跳闸, 运行人员根据液晶触摸屏显示报警信息排除故障。

另外, 变频器运行期间, 巡视检查和操作也尤为重要, 只有加强对设备的巡视检查力度和熟悉变频器操作注意事项, 才能在一定程度上提前发现并有效避免由于各种原因引起的变频器故障。

结合本厂实际情况, 对生产现场运行维护中遇到的实际问题进行了归纳总结, 一边参考。主要的检查维护内容有以下几个方面:

1) 变压器的三相温度是否正确显示, 温度是否偏高 (三相的温度小于50度视为正常) 。

2) 其温控仪是否有报警与故障指示 (故障指示灯亮视为存在故障) 。

3) 风扇旋转是否流畅, 进风口是否有灰尘或堵塞物。

4) 变压器是否有过热现象。

5) 变压器内是否有异常响声。

6) 变频器巡查项目:

变频器面板电流是否偏大或变化幅度是否偏大;

触摸屏频率显示是否正常;

触摸屏是否有报警信息;

变频器内是否有异声。

7) 空调制冷是否正常。

8) 检查开关柜或刀闸柜面板指示灯指示是否正常。

其他需要注意的问题:

1) 正常使用时触摸屏信息只看, 不要按动, 以免将变频的远程控改为本地控制。

2) 变频器控制柜上的去电按钮、上电按钮、急停按钮不允许随意动。

3) 触摸屏上的停止按钮不允许随意按动。

4) “本地/远程”按钮禁止操作。

5) 停机时需用变频停机, 尽量不用断路器直接断电停机, 在电流大的时候易造成变频器功率器件过流损坏。

6) 变频器的报警信号一直保持的, 如需撤除需要消除报警原因并在触摸屏上复位报警信号。故障信号是一直保持的, 如需撤除, 需要消除故障原因并在触摸屏上复位主板。

7) 变频故障后, 如需打开设备前门查看器件情况, 需在高压断电后等待5~10分钟确认模块电容放电后, 模块电源指示灯熄灭后操作。

8) 变压器柜风扇电源取自6k V变压器副边, 6k V断电后变压器风扇会停止运行, 此时如再投变频器之前, 变压器风扇会自动启动, 如果不能自动启动需要操作变压器上的温控仪面板按钮手动起动。

9) 当6k V电压在时, 门锁上的带电显示器的指示灯将亮。

10) 刀闸柜开关的节点为机械节点, 其只参与逻辑, 不参与保护动作。

11) 每个刀闸柜上有电磁锁3把, 包括刀闸手柄2把, 门上1把。刀闸柜上电磁锁不能长时间带电, 电磁锁按钮操作后必须弹出, 如电磁锁按钮不自动弹出, 则手动使其弹出, 电磁锁按钮长时间不弹出易导致电磁锁损坏, 扳动刀闸时要适当的活动刀闸来拔除电磁锁锁杆, 切勿强拉。

12) 变频器运行时, 为保证机组正常运行, 建议引风机入口挡板开度最高为80%;为保护电机, 避免电机电流超过额定值, 任何情况下DCS监控#1、#2引风机变频器输出电流禁止超过电机的额定电流144A。

13) 刀闸柜辅助节点状态输出给DCS和变频器, 表示刀闸的状态, 如辅助节点输出状态不准确, 则变频器不能启动。如变频器或DCS显示刀闸状态不准确, 需检查辅助节点行程开关。

5 结束语

在锅炉引风机上应用变频器技术可以避免传统采用进口档板进行风量调节存在严重的节流损失以及引起炉膛负压波动幅度大造成的安全隐患。采用变频器技术后, 引风机可以低速启动, 无级变速调节, 对安全、节能、延长设备寿命都有着重要的意义。

参考文献

[1]富拉尔基发电厂#5炉引风机变频器改造资料[S].

变频器过电压故障分析 篇8

东北特钢北满基地北兴公司采用国际上成熟的先进工艺和技术装备, 具有当代国际先进水平的、由超高功率电炉、LF/VD炉外精炼装置、高效合金钢连铸机、连续使棒材轧机组成的“四位一体”紧凑化、连续化、自动化的短流程生产线, 为了便于自动、精确控制设备, 生产线上大量地使用了各种型号的变频器。变频器过电压故障保护是变频器中间直流电压达到危险程度后采取的保护措施, 这是变频器设计上的一大缺陷, 在变频器实际运行中引起此故障的原因较多, 可以采取的措施也较多, 在处理此类故障时要分析清楚故障原因, 有针对性的采取相应的措施去处理。

2 变频器过电压的危害

变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压, 中间直流回路过电压主要危害在于:

2.1 引起电动机磁路饱和。

对于电动机来说, 电压主过高必然使电机铁芯磁通增加, 可能导致磁路饱和, 励磁电流过大, 从面引起电机温升过高;

2.2 损害电动机绝缘。

中间直流回路电压升高后, 变频器输出电压的脉冲幅度过大, 对电机绝缘寿命有很大的影响;

2.3 对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响, 严重时会引起电容器爆裂。

3 产生变频器过电压的原因

3.1 过电压的原因

一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面:

3.1.1 来自电源输入侧的过电压

正常情况下的电源电压为380V, 允许误差为-5%~+10%, 经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V, 个别情况下电源线电压达到450V, 其峰值电压也只有636V, 并不算很高, 一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。

3.1.2 来自负载侧的过电压

主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时, 即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态, 负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能, 通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态, 如果变频器中没采取消耗这些能量的措施, 这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。

3.2 从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因

从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下:

3.2.1 变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。

当变频器拖动大惯性负载时, 其减速时间设定的比较小, 在减速过程中, 变频器输出频率下降的速度比较快, 而负载惯性比较大, 靠本身阻力减速比较慢, 使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高, 电动机处于发电状态, 而变频器没有能量处理单元或其作用有限, 因而导致变频器中间直流回路电压升高, 超出保护值, 就会出现过电压跳闸故障。

3.2.2 工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行

工艺流程限定了负载的减速时间, 合理设定相关参数也不能减缓这一故障, 系统也没有采取处理多余能量的措施, 必然会引发过压跳闸故障。

3.2.3 当电动机所传动的位能负载下放时, 电动机将处于再生发电制动状态

位能负载下降过快, 过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力, 过电压故障也会发生。

3.2.4 变频器负载突降

变频器负载突降会使负载的转速明显上升, 使负载电机进入再生发电状态, 从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量, 短时间内能量的集中回馈, 可能会中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。

3.2.5 多个电机拖动同一个负载时, 也可能出现这一故障, 主要由于没有负荷分配引起的。

以两台电动机拖动一个负载为例, 当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时, 则转速高的电动机相当于原动机, 转速低的处于发电状态, 引起了过电压故障。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节的软一些

3.2.6 变频器中间直流回路电容容量下降

变频器在运行多年后, 中间直流回路电容容量下降将不可避免, 中间直流回路对直流电压的调节程度减弱, 在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下, 发生变频器过电压跳闸几率会增大, 这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。

4 过电压故障处理对策

对于过电压故障的处理, 关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送, 使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:

4.1 在电源输入侧增加吸收装置, 减少过电压因素

对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下, 可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。

4.2 从变频器已设定的参数中寻找解决办

法:

在工艺流程中如不限定负载减速时间时, 变频器减速时间参数的设定不要太短, 而使得负载动能释放的太快, 该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限, 特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制, 而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象, 就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值, 暂缓后减速至零, 减缓频率减少的速度。

4.3 采用增加泄放电阻的方法

一般小于7.5k W的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻, 大于7.5k W的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻, 为中间直流回路多余能量释放提供通道, 是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高, 可能出现频繁投切或长时间投运, 致使电阻温度升高、设备损坏。

4.4 在输入侧增加逆变电路的方法

处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路, 可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵, 技术要求复杂, 不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用, 只有在较高级的场合才使用。

4.5 采用在中间直流回路上增加适当电容的方法

中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法, 是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。

4.6 在条件允许的情况下适当降低工频电源电压

如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档, 通过适当降低电源电压的方式, 达到相对提高变频器过电压能力的目的。

4.7 多台变频器共用直流母线的方法

至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题, 因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外部馈入的多余电流, 这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。

结束语

变频器中间直流过电压故障是变频器的一个弱点, 关键是要分清原因, 结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等情况, 才能制定相应的对策, 只要认真对待, 该过电压故障是不难解决的。

变频器典型故障分析 篇9

关键词：高压变频器；凝泵变频器；变频器故障；电机拖动；机械调速系统 文献标识码：A

中图分类号：TM344 文章编号：1009-2374（2015）22-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.064

1 事件经过

2014年12月21日07∶33∶39，1号机组1A修1A凝泵变频器完成后设备试运过程中1A凝泵变频器发“轻故障”、“重故障”报警，1A凝结水泵变频器跳闸，联锁备用凝泵变频器启动正常。

经现场检查设备情况，发现着火起始处为1A凝结水泵变频器，1A凝泵变频器A相功率柜A1、A2模块故障着火，导致A1、A2功率模块动力电缆接线处短路烧毁、A3受到不同程度损坏；B相功率单元柜因与A相功率单元柜距离较近受损，B相功率单元柜B1、B2功率单元也受到损坏。变频器室内其余两台变频器（1B、1C凝结水泵变频器）正常完好。设备损坏情况：A相功率单元柜A1、A2功率单元烧毁、A3单元损坏、A1、A2、A3功率单元连接光纤、控制电缆及附件元器件烧毁、功率单元连接电缆受到高温灼伤，B相功率单元受到高温灼伤，B相功率单元柜B1、B2、B3功率单元及其控制附件元器件损坏。

2 故障分析

2.1 参数分析

图1所示为1A凝泵变频器故障前后的运行电流趋势，在故障发生前，运行电流一直非常平稳，没有缓慢上升或下降的趋势。单从运行参数来看，本次故障应为突发故障。

图1 1A凝泵变频器运行电流趋势图（来源SIS系统）

2.2 动作情况分析

故障前状态：时间：07∶33∶36，1A凝结水泵变频器运行电流I：85.0375A、变频器运行频率F（转速反馈）1274.1063r/min、变频器重故障报警状态：0（无报警）、轻故障报警状态：0（无报警）。结合运行参数判断：变频器运行正常，变频器电流、频率均在正常范围内，无“重故障”、“轻故障”报警。

故障时状态：时间：07∶33∶39，1A凝结水泵变频器运行电流发生变化，电流I由85.0375A迅速减小至0.791A、变频器运行频率F（转速反馈）由1274.1063r/min减小至8.4915r/min，持续时间3s，变频器重故障报警状态：1（报警）、轻故障报警状态：1（报警）。07∶33∶39，DCS发停止指令，变频器停止。结合运行参数判断：变频器检测到故障时，发“重故障”、“轻故障”报警，DCS联锁停机，变频器故障保护动作联锁正确动作。

图2 1A凝泵变频器故障记录图（来源SIS系统）

2.3 设备检查

对受影响的6台功率单元进行了解体检查，其中A1、A2单元受损较为严重，其余四台从外观上检查未见异常。将变频器解体后的内部情况如下图3所示，从图中可以看出，故障点集中在两个位置，交流进线熔断器和直流侧的IGBT，且A1、A2的故障现象相同。

图3

3 原因分析

根据故障点的情况分析，可能存在以下三种可能：

3.1 熔断器质量问题

A1功率单元熔断器炸裂或者漏砂，烧熔物掉落引起A1和A2单元交流母排相间及相对外壳短路拉弧，由于功率单元体设计为外壳不接地，而作为直流负极回路，短路后交流电就窜入了直流系统，引起直流系统过电压，IGBT炸裂。在这种情况下，由于从图1已可看出，故障前电流未有上升且远小于额定值，如果熔断器炸裂，则熔断器存在质量问题。

3.2 IGBT质量问题

IGBT故障炸裂后拉弧，引起直流系统短路，进一步导致交流输入侧过流，进线电缆与交流母排的搭接面过热，最终熔断器炸裂。

3.3 模块老化或变频器保护电路损坏，不能有效地保护模块

变频器运行中，如果一台功率单元发生故障，由于运行水泵与电机之间转动惯量大，将发生能量突然倒滞，造成强过流、强过压，如果变频器保护不及时将使多个单元的IGBT同时烧毁。

4 预防措施

第一，运行中的高压变频器的工作环境温度，宜在15℃～40℃之间，移相变压器的最高工作温度不能超过130℃。尤其夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。

第二，高压变频器柜门上的防尘滤网通常每半月应清扫一次，如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短，确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

第三，变频器冷却风扇运行3年应定期更换。

第四，变频器运行中，应随时监视负载运行情况，出现不正常情况应及时采取措施直至停机。

第五，变频器长时间运行，停运后应检查变频器内部电缆间的连接可靠及变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈。所有电气连接的紧固性，查看各个回路是否有异常的放电痕迹，是否有怪味、变色，裂纹、破损等现象。

第六，变频器长时间停机后恢复运行，应使用2500V兆欧表测量变频器（包括移相变压器、旁通柜主回路）绝缘，功率单元二次回路用500V摇表检查。测试绝缘合格后，才能启动变频器。

第七，变频器长时间备用，应做好防潮、防尘措施，且温度控制在15℃～40℃之间，有条件的应定期进行通电检查。

第八，每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠，防止“反送电”事故的发生。

第九，变频器投入运行后，根据运行实际需要及厂家技术更新应进行优化，如凝结水泵变频器冷却方式、功率单元加装过电压吸收电容、优化凝结水泵变频器起停方式等，有效降低变频器的故障频率。

第十，建议变频器生产厂家收集该批次产品故障原因，将发现问题及时与其他用户沟通，如在其他单位运行中发现的问题（类似功率单元爆炸着火问题），对产品更新换代或升级改造避免类似事件重复发生。

第十一，优化高压变频器设备运行操作流程：停运变频器时，必须先给出变频器停机指令，禁止直接断开变频器输入6kV开关电源，防止操作过压造成变频器

损坏。

第十二，国产电子产品本身使用寿命较短，加强对变频器运行情况监测，设备寿命到期后坚决更换。

参考文献

[1] 设备厂家资料说明书及维护手册[S].

作者简介：周治民（1974-），男，贵州人，广东惠州平海发电厂有限公司电气助理工程师。

谈变频器的故障分析与处理 篇10

扬子石化芳烃厂在用低压变频器多为进口品牌, 有富士、AB、ABB等几种, 其中ABB变频器占绝大部分。本文就结合这些变频器在长期使用过程中会出现一些故障现象予以简单分析研究。

1 变频器的故障类型

变频器的故障类型有很多种, 依据不同的划分方式, 可以将其划分为各种不同的类型, 主要表现为:1) 依据故障位置来进行划分可以将其划分为电源故障、内部故障、负载故障几种类型, 其中电源故障是指变频器的供电部分出现故障, 如ABB变频器报警SUPPLYPHASE (3130) ;内部故障指的是变频器自身出现的故障, 如ABB变频器报警BCSHORTCIR (7113) , 此故障又可以将其细分为控制系统故障、逆变器故障、直流环节故障等;负载故障指的是变频器的电动机出现的各种故障, 如ABB变频器报警MOTORTEMP (ff56) 。2) 依据故障的性质进行划分, 可以将其划分为永久性故障与偶发性故障两种类型, 其中永久性故障指的是由于某种因素导致故障持续存在, 如:保险丝熔断导致的缺相;偶发性故障指的是:故障时间没有规律, 并且变频器表现出时好时坏的特点, 这通常指的是元件焊接不仔细或者是其他相关原因所导致的电路异常现象, 也有可能是由于外界随机产生的各种干扰信号导致变频器出现了异常。3) 依据时间因素可以划分为突发性故障、间歇性故障、老化性故障几种类型, 其中突发性故障指的是:突然发生, 并且导致设备某种特定功能丧失的故障;间歇性故障指的是某种特定的功能, 有时可以正常使用, 有时不能使用;老化性故障主要指的是设备在长时间的运行之后, 由于部分零件老化所导致的各种故障。

2 变频器的故障诊断

变频器的主电路的主要组成部分有:逆变电路、中间直流电路、整流电路, 实际的统计结果表明, 变频器运行过程中, 控制系统中出现的各种故障大部分都是由于相关的电子元件发生故障所导致的, 在变频器的实际工作中, 各个元器件的运行状态, 对于变频器整体的工作状态具有直接的影响, 在变频器的故障分析与处理工作中, 加大对变频器主电路部分的故障研究, 对于其故障分析与处理效率的提升具有非常重要的作用。

目前变频器运行过程中应用的报警系统的工作模式是:应用快速检测电路, 将变频器与电机的工作状态上报给计算机, 系统会对该状态进行分析, 并判断变频器中是否出现了故障, 一旦发现变频器中有故障存在, 会发出警报, 但是该种故障分析模式中存在一个明显的不足之处就是故障分析与处理的时间比较长, 并且难以保证变频器警报的精确性, 下面就对几种常用的变频器故障诊断方法进行介绍。

2.1 基于信号处理的变频器故障诊断

在基于信号处理的变频器故障诊断中, 应用了模糊理论与频谱分析的相关知识, 测试变频器各个关键点的电压, 在得出相关数据之后, 对这些数据展开频谱分析, 并将其与各个电子元件的工作信号进行对比分析, 最终得出相关的结果, 找出故障元件。也可以将整流电路的正常工作电压及故障使其的整流电压进行统计分析, 在完成相关定义之后, 进行故障模型的搭建, 依据变频器故障过程中所表现出来的特征值实施故障定位, 这种故障诊断方法, 不需要得到故障对象的精确模型, 在实际应用中具有非常强的适应能力, 是一种高效的故障诊断手段, 并且其具有操作方便的优点, 但是其本身还存在着一些不足之处, 在故障参数设定的过程中, 需要经验丰富的专家给出一个大概的设定方式, 这种故障设定方式往往不具备通用性。

2.2 基于故障树的变频器故障诊断

一旦变频器中出现故障, 往往会有多处故障同时出现的情形, 这是应用故障树诊断技术实施故障的诊断与分析具有非常好的应用效果, 在故障树诊断技术中, 会列出所有变频器可能出现的故障, 并将其进行有序的连接, 最终使其构成一颗完整的故障树, 在故障原因查询的过程中, 故障树系统应用逻辑推理诊断法与最小割集诊断法, 对故障实施逐个的排查, 直到查处真正的故障原因。

2.3 基于专家系统的变频器故障诊断

基于专家系统的变频器故障诊断的工作流程表现为:将计算机专家系统建立于变频器的各个区域上, 通过对故障部位的有效隔离, 来进行故障类别的判断, 在明确故障的种类与实际的故障程度之后, 应用相关的处理措施来进行故障处理, 虚拟仪器、人机交互系统、知识管理系统、诊断算法、框架网络是专家系统的主要构成部分, 该系统在实际的应用中, 能够有效的结合专家系统与虚拟仪器中的各种功能, 应用专家系统能够有效的实现计算机对变频器故障的诊断, 而虚拟器的应用则能够有效的实现, 各种不同仪器之间的资源共享与相互合作, 这对于提升变频器故障分析与故障处理的效率具有非常重要的作用, 但是目前常用的专家诊断系统中还是存在着一些有待改进之处, 如:专家系统的构成智能性缺乏, 没有自学习、容错及联想能力, 难以实现自我的改良与升级, 这是专家系统在未来的发展中有待提升之处。变频器由于具有各种优良的性能, 使其广泛的应用于各个领域, 加大对其故障分析与故障处理的研究力度非常的必要, 针对目前的变频器故障分析与处理的现状, 可以探知其未来的发展方向, 在未来的变频器故障分析与处理工作中, 将会出现各种新理论、新网络及新技术, 并且各种技术的综合应用比较普遍, DSP芯片由于具有适应能力好、速度快的优点, 其会在变频器故障诊断领域中具有更加广泛的应用。

3 结束语

变频器在很多领域都具有广泛的应用, 对于其运行过程中出现的各种故障, 做好其分析与处理工作是非常必要的, 本文就主要结合变频器的故障类型, 对其常用的故障诊断技术进行了简单分析, 对于其故障分析与故障处理效率的提升具有积极的作用。

摘要：随着社会市场经济的快速发展, 各项技术都取得了较大的进步与发展, 变频器由于具有良好的控制性能与节能性能, 在很多领域都取得了广泛的应用, 但是在其运行过程中, 由于受到各种因素的影响, 出现各种故障是难以完全避免的, 本文就主要结合变频器的故障特点, 对其故障诊断及处理予以简单分析, 这对于其故障处理效率的提升具有积极的作用。

关键词：变频器,故障分析,处理

参考文献