高壓變頻器的維護和故障處理

張娟芝　王艷麗　魏立宇　呂冬冬

[摘要]高壓變頻器技術作為目前電機調速節能最有效的方式之一在工業領域得到廣泛的應用，但由于其所帶設備的重要性，變頻器的日常維護和故障處理，保證其穩定的運行就顯得尤為重要。本文以榮～RHVC高壓變頻器為主介紹了變頻器的的維護和保養以及故障處理。

[關鍵詞]高壓變頻器 維護保養 故障處理

[中圖分類號]TN773 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0223-01

1 引言

我廠3#高爐噴煤排煤風機采用了榮信公司RHVC（1000KVA）高壓變頻器。從目前使用情況來看，高壓變頻器很好的實現了電機軟起動，起動電流小，而且可以連續調速，滿足生產工藝過程對電機調速控制的要求，達到了提高產量，節約能源，降低成本的目的。

榮信RHVC高壓變頻調速統采用單元串聯多電平技術，屬高高電壓源型變頻器，直接10kV輸入，10kV輸出。變頻器本身由變壓器柜、功率柜、旁路柜三部分組成。三相高壓電經高壓開關柜進入，經輸入降壓、移相給功率單元柜內的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。功率柜由功率單元和控制機組成，其中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測，這樣根據實際需要通過操作界面進行頻率的給定，控制單元把控制信息發送到功率單元進行相應得整流、逆變調整，輸出滿足負荷需求的電壓等級。

2 高壓變頻器的維護和保養

高壓變頻器具有高度的可靠性和免維護性，但是，由于環境的溫度、濕度、粉塵、磁場、諧波及振動等因素的影響，高壓變頻器內部器件的老化及磨損等諸多原因，都會導致高壓變頻器潛在的故障發生，因此，我們應對高壓變頻器進行日常和定期的維護和保養。

2.1 固定螺栓的緊固：

1）高壓變頻器每運行三個月，應對所有螺栓進行一次檢查，查看其是否發生松動或變色，若松動需重新緊固，變色需要更換；2）檢查高壓變頻器柜內所有接地應可靠，接地點無生銹；3）每次檢修時，檢查功率單元的固定螺絲是否緊固，避免功率單元的觸頭接觸不良。

2.2 灰塵的清除：

1）變頻器每運行一個月，用帶塑料吸嘴的吸塵器對控制機內部、功率單元、變壓器一次、二次線圈進行一次全面的除塵處理，檢查控制機卡板是否松動，CPU風扇是否能靈活轉動；2）高壓瓷瓶、絕緣子、電壓互感器、避雷器等高壓設備也要定期清掃。

2.3 通風散熱：

1）夏季環境溫度較高時，應加強變頻器室內的通風，保證變頻器良好的通風散熱；2）變頻器停機后恢復運行，如果環境潮濕，應先打開各控制電源，使變頻器通風半小時，以驅除變頻器內部潮氣，然后再通高壓電投入運行。

2.4 電纜檢查：

1）檢查所有電氣連接的緊固性，查看各個回路沒有異常的放電痕跡，沒有怪味、變色、裂紋、破損等現象；2）注意高壓電纜的搭接放電；3）變頻器長期停機，半年左右應通高壓電一次，持續最少一小時，以防電解電容發生漏電增加、耐壓降低的劣化現象。若要恢復運行，應使用2500V兆歐表測量變頻器（包括移相變壓器一側、旁路柜主回路）絕緣合格后，才能啟動。

2.5 其它檢查項目：

1）檢查各接觸器是否動作靈活，旁路接觸器是否可靠動作；2）檢查每路反饋信號是否可靠檢測；3）檢查導體絕緣物是否有腐蝕過熱的痕跡、變色和破損；4）檢查端子排是否有損傷，觸點是否粗糙；5）檢查控制室內的器件是否安裝緊固，插拔器件是否插緊。

3 高壓變頻器的故障分析和排除

高壓變頻器具有完善的保護和檢測功能，能夠檢測故障和報警信息，并將它們保存在記錄中，可以通過觸摸屏的人機界面進行查詢詳細的故障現象記錄。一股情況下，高壓變頻器處于故障狀態時，封鎖所有IGBT，使電機失電自由停車保存并顯示故障記錄；處于報警狀態時，繼續運行，保存并顯示報警記錄，待排除問題后，報警消失。

3.1 過電壓、欠電壓故障：

過壓欠壓分為一二三級，故障原因一般是來自電源輸入側的過欠電壓，正常情況下電網電壓的波動在額定電壓的-10%-+10%以內，但是在特殊情況下。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升和下降，所以當電壓上升或下降到保護值時（額定輸入電壓的70%-120%），變頻器會因保護而跳閘。措施：去除造成輸入側電壓過高過低的因素，檢查電壓傳感器系數，過壓欠壓等級參數設置及其接線，更換模擬板卡、cpu板卡；為避免輸入側過電壓可以改變變壓器的抽頭進行調節，此種方法只適合于現場電壓一直偏高的情況下，另外還可以考慮在電源輸入側增加吸收裝置，減少變頻器輸入側過電壓因素。

3.2 過載故障：

過載分為一二三級，故障原因是電機電流超過額定電流的105%、120%、150%，措施：負荷過大降低負荷，檢查傳感器系數、過流等級設置及其接線，檢查變頻器輸出到電機的接線，更換模擬板卡、pwm板卡、cpu板卡。

3.3 控制通道異常故障：

故障原因通常由于PWM板與功率單元板之間的光纖通信造成的，一般由以下幾種情況：光纖連接部位接觸不良或光纖頭脫落；光纖信號發送，接收器內部堆積灰塵；光纖折斷；光纖通信控制板損壞；措施：在出現光纖故障的情況下，首先需要判斷是功率單元故障還是控制器側出現故障，可以通過對調光纖的方法進行判斷。將在控制器中光纖板上的同一相的任意一個功率單元對應的光纖與報故障的光纖進行對調，再次上電監控界面定位的光纖故障如果仍然在原位置，說明是光纖板損壞，反之，監控界面顯示的光纖故障已經更換位置，則說明是功率單元故障，此時可以考慮更換或維修故障功率單元。

3.4 輸入/輸出故障：

故障原因系統讓接觸器合閘，輔助點反饋信號沒有檢測到，或繼電器（接觸器）損壞，接觸器粘連，措施：打開接觸器輔助點的后蓋，檢查接觸器合閘后，輔助桿有沒有到指定位置，更換接觸器，檢查電源模塊，保險管，如有損壞更換元件，查看直流220V電源，220V保險管，如有損壞更換元件。

3.5 IGBT過流故障：

IGBT是高壓變頻器中最關鍵的功率器件，IGBT作為一種大功率的復合器件，存在著過流時可能發生鎖定現象而造成損壞的問題。為了提高系統的可靠性，采取了一些措施防止因過流而損壞。通常引起IGBT過流故障的原因有以下幾種：變頻器輸出短路；功率單元內IGB礅擊穿；驅動檢測電路損壞；檢測電路被干擾。措施：根據監控界面顯示的故障定位找到對應得模塊，拆開檢查IGBT是否損壞，判斷的方法是找到功率單元內部直流母線的正極v+與負極v一，將萬用表的黑表筆接到v+上，紅表筆分別接到u，v上，用二極管檔，應該顯示0.4V左右的數值，反相則顯示無窮大；將紅表筆接到v一上，重復以上步驟，應得到相同的結果，否則可判斷IGBT損壞需要更換。

3.6 單元故障

1）單元超溫故障：故障原因功率單元散熱器的溫度到達75°，通風不佳或溫度開關損壞，措施：處理風道，檢查散熱風機是否正常，更換功率單元或功率單元控制板卡，更換溫度開關，處理系統干擾問題。2）單元直流母線欠壓故障：故障原因單元直流母線電壓低于550VDC，措施：更換功率單元或功率單元控制板卡，檢查熔斷器、二極管有無損壞，單元輸入端與柜體插件連接不佳，系統輸入電壓過低。3）單元直流母線電壓過高故障：故障原因單元中母線電壓超過1230VDC，通常由于再生制動過高或不正確調整引起，措施：查看V/F曲線、加速時間、降速時間參數設置，檢查系統輸入電壓是否過高，更換功率單元或功率單元控制板卡。

4 結束語

隨著電力行業的發展，能源的短缺和環境的污染，高壓變頻器在工業生產領域的節能效果會越來越顯著，應用會越來越廣泛，其日常的維護保養和運行時出現的各種問題和故障的處理也將成為每一個現場維檢人員必須掌握的技術。

參考文獻

[1]榮信RHVC系列高壓變頻調速裝置技術手冊，榮信電力電子股份有限公司