火力發電廠異步電機變頻運行的故障分析

謝兆龍

摘 要：隨著變頻技術的廣泛應用，運行中出現的問題逐漸增多，表現為：諧波、振動、干擾、過熱等，本文針對上述問題的原因進行分析，以及相應的處理方法。在日常維護、使用變頻器當中，能真正使設備正常、安全、有效地運行，以達到最初設備設計之節能效果。

關鍵詞：變頻器；諧波；振動；干擾

中圖分類號：TM621.71 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0174-01

火力發電廠異步電動機采用變頻器運行可節約廠用電消耗，并能與現場總線、PLC、DCS等控制方式很好配合，使控制方式得到極大的提高。但是，隨著變頻器的增多，對異步電機改變頻運行時存在一些問題，及時處理，以便于變頻器得到更好的應用。

1 異步電動機的振動與諧波問題

普通的高壓異步電動機使用變頻器供電時，使由電磁、機械、通風等因素引起的振動更為復雜，而變頻電源的各次諧波與電動機電磁的空間諧波會產生相互干擾，形成無規則的各種電磁激振力，當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率接近或一致時，會產生共振現象。這將極有可能造成電動機的振動急劇增大，造成電動機的使用故障。處理方法：在每一臺異步電動機轉換為變頻控制時，做一個諧振試驗，也就是自0Hz起，以1Hz或2Hz的頻率上升轉速，每一個頻率持續一分鐘。同時，在電動機的軸向、縱向監測振動大小，監測點越多，測量越準確，并做下記錄。在設置變頻器運行參數時，在減速或加速過程，把遇有電動機共振段的頻率設置避開，跳過共振點[1]。

2 電動機的散熱、產熱問題

普通異步電機使用變頻，在得知電機的運行范圍和負載狀態的情況下，采取以下的措施[2]：（1）對電機采用增強電機絕緣的等級或者強冷通風；（2）變頻專用電機更換，現專用變頻器電機的冷卻風扇，采用的是單獨的三相交流電源供電，并不受轉速影響；限定運行范圍，以避開低速區。

3 變頻器抗干擾的問題

變頻器的干擾，分為變頻器外接設備、自身干擾產生的電磁波對變頻器的干擾、以及變頻器對其他設備的干擾等等。變頻器本身即是一個干擾源，會對輸出側和電源側的設備產生影響，與主回路相比較，變頻器的控制回路只是小能量，弱信號的回路，常容易受到其他裝置的干擾。在工作時，控制回路應用屏蔽電纜，即使采取的是屏蔽接地、高壓動力線與控制線的分層布置等相應措施。

4 變頻器自高壓開關柜信號的采集正確問題

變頻器柜的高壓未就緒、高壓分斷等狀態的連鎖點，應從斷路器的輔助點上面取，禁止用斷路器的擴展及擴展中間繼電器，不然變頻器工作將不可靠。如電廠變電所的高壓開關柜，在正常情況下，變頻器能正常工作，而當變電所查找接地故障時，一旦停止直流，則使中間繼電器釋放，繼電器的信號采集紊亂，使變頻器由于誤發高壓失電信號，而自動停機。此刻則需把信號采集連接斷路器的這個輔助點，以達到消除故障的目的。

5 測電機絕緣問題

由于變頻器輸出端子與電動機相連，卻不能在變頻器下部輸出端子上，使用搖表測電機絕緣。變頻器內部有電感、電容及整流元器件，直接測電機絕緣時，會使所測數值不準，甚至設備受到損傷。但可在變頻器輸出端子以側接空氣開關（DZ），在測電機絕緣時斷開，或者拆開電機接線來測絕緣。

6 開關接線問題

低壓變頻器（380V）輸出端子應該直接與電動機相連，在電動機與變頻器之間，不允許接入交流接觸器，避免由于交流接觸器運行中動作，而造成在某一頻率下變頻器過電流。通用變頻器輸出側禁止接入電容式單相電動機及電容器等容性負載，不然將損壞變頻器。

7 實際中的運用

近幾年，遇到了一些實際中的問題，運用具體的解決方法給予解決，以供讀者參考[3]：

（1）以前電廠對給煤、給粉系統進行變頻改造時，運行人員因為剛接觸使用變頻器，常會造成誤動、誤報，或者操作方法不正確，引起跳閘，還有發生過運行人員在測量電機絕緣電阻時，電機絕緣突然為零，還好有經驗的職工當即停止操作，并向相關專業人員咨詢。經過幾次的人員學習強化與培訓，這一問題最終得以解決。（2）幾年前電廠對灰槳泵、凝結水泵電機進行變頻改造，運行效果達到預期，但由于變頻器安裝環境溫度較高，使變頻器無法達到設計要求，造成頻繁跳閘，只能用軸流風機臨時進行冷卻，而后應用加裝空調的方式進行強冷；還有變頻器對環境粉塵影響，粉塵過多積累，也會不利于變頻器的散熱，甚至變頻器內的控制模板短路。有效的消除方法是進行定期吹灰清掃。（3）在機組維護期間，電廠的2B溢流水泵電機要停役時，水泵閥門仍不能及時關閉，造成電機高速反轉，導致電機過熱，極有可能影響人身或設備安全，在查找并測量電機正常后，與熱控、機械有關人員討論、分析，建議閥門使用遠方DCS同步聯鎖。（4）在機組維護期間，電廠的2A溢流水泵電機，有一段時間常在運行中動作跳閘，發出首出為“減速過流”信號，表示電機在啟、停時，電機轉速的加、減速時間太短，即與變頻器輸出模擬量大小值有關，經過對變頻器的檢查、測量，發現是模擬量的大小值由人員就地或遠方操作電位器給定的，最終解決方法是：在允許范圍內調整模擬量，加長操控人員調整電位器時間。（5）電廠斗輪機有一段時間出現大車行走電機的變頻器頻繁報警，檢修人員數次查找其中原因沒有結果，而后詢問廠家多次，查出是由于控制回路屏蔽電纜的屏蔽脫落，造成變頻器的控制回路受到其他裝置的干擾。解決方法是：重新將控制回路屏蔽電纜的屏蔽接地，隨后恢復正常。（6）電廠一葉輪給煤機運行時數次出現異常報警，檢修人員對其控制回路進行數次檢查均沒有問題，試運行也正常，可是投入正常運行時，仍然會出現報警，而后對變頻器開蓋檢查，發現是里面積灰嚴重，嚴重影響變頻器自身散熱，導致變頻器運行溫度過高報警，隨后采取補救措施，定期進行檢查清掃，從而保證設備的安全穩定運行。（7）現在對異步電機變頻改造已經過了歷練時期，技術也日益成熟，還存在一些問題，如：變頻的二次回路的接入必會對工頻的二次回路造成影響，是否影響其它聯鎖，是否能自動同步轉換，水泵的管道流水量或水位測量儀的采樣信號能否正常輸入等等，這些方面的問題仍有待繼續改善、提高。

參考文獻

[1]鄭萬鈞，崔恒勝.大型火力發電廠廠用電動機高壓變頻器故障分析及反措探討[J].山東電力技術，2009，（3）：6-10.

[2]吳國軼.火電廠普通異步電機改變頻運行時需注意的問題[J].黑龍江電力，2009，（1）：60-62.

[3]周巖，王鳳杰.論電動機變頻器故障類型及分析[J].內蒙古石油化工，2012，（12）：88-89.