一起變頻器短路故障的原因分析

王海濤

摘要：通過對變頻器短路故障的分析，對電壓檢測裝置導致事故的原因進行了查找并判斷，為采取正確的防范措施提供準確的依據，并通過日常清掃與廠家改型有效的避免了事故的再次發生。

關鍵詞：變頻器；電壓檢測裝置；吸附；絕緣爬距

1 故障現象

2016年9月某日我單位35kV煉鋼變電站112柜鐵水脫硫風機過流一段動作，故障動作電流135.51A（一次電流5420.4A）；經電氣人員檢查發現現場脫硫風機斷路器跳閘，脫硫風機采用國內某知名高壓變頻器廠家生產的高壓變頻器調速進行風量控制，隨后電氣人員進入變頻器室后發現變頻器控制柜柜面的封鳴器故障燈報警，變頻器整流變壓器柜柜門被沖擊打開，變壓器輸入側電壓檢測裝置的高壓側有拉弧現象，同時兩相高壓電纜線線鼻被熔斷，柜內整流變壓器輸入側三相引線放電，二次輸出繞組有電弧灼傷痕跡。

2 故障原因分析

2.1 故障判定

因前期同類產品也發生過相同故障，原因分析是由于電網電壓波動導致的對地絕緣擊穿所致。但此次通過對變電站內部設備進行檢查及分析并未發現有電網波動情況，為進一步查明原因于是我方專業人員與廠家人員對現場的現象再次進行了細致檢查、分析。

通過對放電的整流變柜內原件進行檢查，整流變壓器、高壓電纜、電壓檢測裝置高壓側電纜試驗數據正常。由于整流變壓器輸入側電壓檢測裝置處高壓電纜有拉弧現象，同時兩相高壓電纜線線鼻被熔斷（如圖1），初步確定為此處為直接故障點。

2.2 原因分析

此變頻器變壓器柜內裝設了電壓、電流檢測器件，變壓器輸入側電壓、電流檢測原理如圖2：

輸入側的電壓檢測裝置實物如圖3，10kV三相電壓經電纜接入下方，經電阻降壓至低壓，接入進線電壓測量裝置。經對故障輸入側的電壓檢測裝置進行檢查發現，分壓電阻高壓側接線端有銅銹，同時對輸出側的電壓檢測裝置進行檢查發現相鄰的隔板有積灰和局部放電現象。

通過對現場放電的輸入側的電壓檢測板及正常的輸出側的電壓檢測板進行對比、檢查分析，判斷故障原因有以下幾點：

（1）電壓檢測板分壓電阻高壓側電纜接線處有10kV高壓電接入，存在電場，進而產生電暈現象，導致絕緣隔板上有輕微電離情況，吸附絕緣隔板處漂浮的導電微粒（煉鋼金屬粉塵），逐步累積到隔板上部形成導電回路；在10kV電壓作用下沿面放電，產生電弧形成相間短路是此次故障的直接原因。

（2）原設計電壓檢測板裝置絕緣爬距較小，對多粉塵的特殊環境防止放電的能力考慮不足，同時制造的電壓檢測板相間隔離絕緣板高度不足10cm，在絕緣板清潔時尚能滿足安全要求，當有積塵時易產生爬電，當積塵累計到一定程度是導致放電加劇，形成電弧放電引起相間短路故障。

（3）整流變壓器輸入側電壓檢測裝置與變頻器輸出側電壓檢測裝置雖然結構一樣，由于整流變壓器輸入側電壓檢測裝置長期承受10kV電壓等級，而變頻器輸出側電壓檢測裝置由于變頻輸出功率的調節作用，實際輸出電壓大大低于10kV。所以輸入側電壓檢測裝置較輸出側電壓檢測裝置易發生故障。

（4）后經過對輸入側電壓檢測裝置表面清洗后，進行交流耐壓試驗，證明相間絕緣已擊穿，進一步證明了我們所分析的正確性。

3 處理措施

根據上述原因分析，對此變頻器進行以下處理：

（1）更換損壞的輸入側電壓檢測裝置。

（2）對同類產品進行檢查，根據實際運行情況制定定期清除電壓檢測裝置積灰，及時消除運行隱患。

（3）將以上情況反饋廠家，對電壓檢測裝置進行改進，增加相間絕緣距離及絕緣板高度。

4 結語

通過對這起故障的分析，發現廠家設計對上述設施使用環境的特殊性考慮不足，在變頻器的維護保養說明中也未重點說明此部位的定期清掃要求；而我單位運行維護人員對此部位的檢查疏忽也導致了事故的發生，后來通過定期清掃清理積塵，此類故障再未發生。同時廠家也對此電壓檢測裝置進行了改進，增加相間絕緣距離，絕緣板高度也有所增加，有效的防范了此類事故的發生。