基于電力瞬時失壓對低壓變頻器的影響及預防

浙江江山化工股份有限公司 徐征玉

1.引言

隨著社會經濟的快速發展，工業企業對生產自動化要求越來越高，變頻器由于具有高效的調速性能、較好的節能作用以及穩定可靠等特征，已經在各行各業中得到廣泛的運用。變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是一種利用微電子技術和變頻技術，對電機工作的電源頻率進行改變，從而實現對交流電動機的電力進行控制的設備，可以將變頻器簡單理解為能夠產生可以變化的頻率及電壓的一種備置，變頻器又被稱為逆變器。變頻器主要由幾個部分組成，分別是整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元以及檢測單元等等。變頻器對計算機電源波可以起到控制的作用，避免出現突然斷電的問題；在工業領域中，變頻器的級數值能夠對電機的速度進行調節；在日常使用的家庭電器中，變頻器的使用也很廣泛，比如空調、冰箱等電器都是利用變頻器的工作原理進行運轉的。另外，通過了解變頻器的功能，可以有效防止低電壓跳閘的現象發生，以提高系統的整體運行效率。

2.瞬時失壓可能對低壓變頻器所造成的影響

在電力系統中，瞬時失壓是低壓變頻器運行中最常見的問題。在雷雨多發的季節，由于雷擊所引發的短路、電網跳閘、大型設備故障等現象，這期間所造成電壓的大幅度變化，都會影響到電力系統中低壓變頻器的正常運行。當雷電擊中變壓器，或者是高壓送電線路的避雷線時，雷電的電流經過桿塔的塔體與接地設置，進而使得變壓器電位瞬間升高。與此同時，會雷擊還會使得附近線路產生感應過電壓。一旦產生的電位差，超過了該區域的送電線路的負荷，使得線路的絕緣閃絡電壓不能承受產生的電位，從而使得低壓變壓器產生跳閘[1]。

變頻器在重新發動時，速度升上去就立刻出現跳閘現象，這主要是由于過電流嚴重所導致的，其具體的原因有四點，分別是負載側出現短路現象；變頻器的逆變管發生損壞情況；電機的起動轉矩比較小，導致拖動系統不能運轉，影響了機械設備的正常工作。

如果出現電壓跳閘，主要的原因是由于電源的電壓太高，機械設備設定的減速時間比較短，并且在減速時再生制動的放電工作沒有到位，從而發生跳閘的現象。如果是由于欠電壓而導致的跳閘，原因可能有三點，分別是電源的電壓比較低、出現電源缺相故障以及發生整流橋故障。

在一般情況下，變頻器的電壓范圍在額定電壓以內，最低的電壓值為額定電壓的60%左右。一旦運行中的電壓值小于或者高于這個范圍，就會使得變頻器產生故障，使得系統的運行受到嚴重的影響，進而對企業的經濟效益產生嚴重的損失。

3.低壓變壓器的功能

3.1 動能緩沖功能

在一定范圍內，由于低壓變壓器的緩沖功能，瞬時電源故障對于被驅動的負載所產生電壓變化的影響就會大大地降低，這種動能緩沖作用可以讓負載暫時地避開電源故障。以下通過西門子變頻器為例來進行分析。一旦發生電力瞬時失壓的情況，電力系統中的主線電壓VDC會開始下降，當該數值下降到一定程度時，變壓器的動能緩沖功能就會開始發揮效用。當變壓器的緩沖功能被激活，就會接通線路的母線，通過電力系統中的電動機及其他負載的慣性作用，在短時間內把機械能轉化成電能傳送給變壓器，以防止變壓器發生跳閘的現象。而當電壓恢復之后，母線的電壓會開始上升。當母線電壓高于緩沖動能閥的電壓，且電壓值達到了變頻器的4%左右，變頻器的動能緩沖功能就會停止工作[2]。

3.2 變頻節能作用

利用變頻器對電機以及水泵等設備的負荷頻率進行控制之后，能夠有效的降低能源的使用量，并且能夠輕易的收回投資成本，所以，近幾年來變頻器由于節能的作用得到廣泛的推廣和運用。一般情況下，變頻器的節能效果都會體現在水泵以及風機的運用上面。為了能夠在最大程度上確保生產作業的安全性與可靠性，在設計機械設備的同時，往往會將動力驅動的富余量考慮在其中。如果在滿負載的情況下，設備的動力驅動會產生多余的有功功率的耗費，進而在一定程度上造成電能的浪費。而變頻器的節能功能，恰巧可以在此種情況下起到節省電能消耗的作用。當運用變頻器調節功率大小時，一旦流量減小，就可以通過降低機械設備的轉速來實現系統的正常運轉。

3.3 功率因數補償作用

系統中的無功功率通常會導致設備產生發熱的現象，使得電網的有功功率降低，進而浪費了大量的電能。但是由于變頻器的功率因數補償功能，可以在很大程度上減少無功功率的耗損，從而增加電網的有功功率，提高生產效率。

4.預防措施

4.1 對變頻器進行日常維護，以延長其使用壽命

變頻器由于長時間的受到周圍環境的影響，它的工作性能將會出現一定的變化。變頻器在使用過程中安裝方式和使用方式科學合理，對其日常的維護保養工作到位時，就能延長變頻器的使用壽命，并且能夠降低變頻器發生故障的概率，從而將企業生產損失降低最低。變頻器的維護工作主要有以下方面：

對變頻器的日常檢測項目主要有：(1)變頻器安裝場所的環境是否出現異常現象；(2)變頻器的冷卻系統是否出現故障；(3)變頻器、電機以及變壓器等電氣設備是否有異味、發熱現象；(4)變頻器或是電機是否存在不正常的聲音以及振動的情況；(5)主回路以及控制回路的電壓是否出現異常現象；(6)變頻器的濾波電容是否出現異常，是否出現安全閥膨脹的現象；(7)變頻器的各類顯示情況是否出現異常。

對變頻器進行定期的檢測，主要的項目有：(1)對變頻器的空氣過濾器進行仔細的清潔，并且查看冷卻系統的運行狀況；(2)對變頻器中的小零件進行檢查，比如螺栓等，檢查其是否出現松動；(3)對變頻器的絕緣電阻進行檢查，查看是否是在正常范疇；(4)變頻器的導線等的破損或變色情況進行檢查；(5)對端子的進行檢查；(6)變頻器在單體運轉過程中，其輸出電壓是否處于平衡狀態；(7)對變頻器實行有序的全方位檢查，確保回路等都在正常的范疇內。

4.2 優化變頻器的參數

由于變頻器的動能緩沖功能，當系統發生電力瞬時失壓的情況，就能在很大程度上確保系統的正常運行。另外，在運用緩沖功能的時候，需要注意將變頻器的部分參數進行調整，以適應電網的實際運行情況為宜，就可以很好地解決瞬時失壓所導致的電網故障等問題[3]。

4.3 啟用變頻器的軟啟動功能

當發生電力瞬時失壓的情況時，機械設備會出現硬啟動現象，對電網的沖擊造成很嚴重的沖擊。與此同時，對電網容量的要求相對來說也會非常高。一旦在啟動的時候，產生了巨大的電流，所引發的震動對機械設備的擋板及閥門都會造成很大的損害，會在一定程度上減少設備的使用壽命。如果充分運用變頻器的軟啟動功能，就能夠減輕超額電流對電網的沖擊以及對電容的損毀，大大延長了設備的使用周期，進而節省了設備的保養與維護的費用。

5.結語

隨著社會經濟的高速發展，工業對自動化的程度要求越來越高，因此，變頻器也得到了十分廣泛的推廣與運用。變頻器要適應企業工業自動化發展的需求，必須高度重視和其他技術的聯系。除了要對變頻器的設計與安裝進行嚴格地把關，以期為工業企業降低生產成本以及提高效率。還要充分認識電力瞬時失壓對低壓變頻器的影響，并做出相應的預防，重視對變頻器自身的質量以及安全可靠性，從而保障企業生產的安全。

[1]陳凡民,傘國紅,劉成.瞬時失壓對低壓變頻器的影響及預防[J].油氣田地面工程,2009(10).

[2]張新聞.變頻器在空預器控制應用中跳閘的原因及對策[J].電機與控制應用,2009(02).

[3]張月奎,董杰.淺談變頻器產生的干擾及解決措施[J].中國新技術新產品,2009(02).