高壓變頻器運行中的故障處理及防范措施分析

曾 捷

（東方日立（成都）電控設備有限公司，四川 郫縣 611731）

0 引 言

具備效率高、起制動平穩、調速精度高、調速范圍廣且能實現無極調速等優點的高壓變頻器，在工業生產中得到了廣泛應用。然而，高壓變頻器的實際運用中難免會產生一系列故障，影響其應用成效，因而有必要對高壓變頻器運行常見故障展開研究。安裝高壓變頻器時，要求環境溫度最高40 ℃，最低-5 ℃。結合相關研究成果不難發現，溫度上升后，高壓變頻器故障率會呈指數上漲，且使用壽命大幅度下降。此外，環境清潔度同樣會影響高壓變頻器運行情況。為減少設備故障發生率，就必須做好維護保養工作。

1 高壓變頻器常見故障及處理維修

1.1 功率單元故障及處理維修

1.1.1 故障現象

功率單元故障是高壓變頻器最常見的故障。當高壓變頻器高壓電和控制電送電后，高壓變頻器的觸摸屏顯示界面上顯示變頻器無法就緒，此時高壓變頻器報警燈和操作柱綠燈皆處于常亮狀態。開車后紅燈閃爍一下，隨后綠燈常亮，無法正常啟動電機。變頻器故障指示燈常亮，會出現單元通信和輸入保護等故障。通過初步判斷，暫時可確定為單元故障。更換單元后故障消失，可判定為單元失效[1]。

1.1.2 故障處理

技術人員負責直接拆下單元，打開單元蓋板后觀察整流橋母排位置是否有放電痕跡，觀察整流二極管表面是否有放電焦化痕跡，檢查單元熔絲，并觀察單元輸入熔絲是否熔斷。通過運用三相自耦調壓器，實施充電測試知，輸入電壓為100 V AC時，單元直流母排電壓保持為142 V DC。直接將單元裝入變頻器，實施三相自耦調壓器升壓試驗，隨后在主變壓器二次側繞組接入三相自耦調壓器，將相鄰單元直接轉移向本單元，并提升電壓至430 V AC，此時各個單元控制板電源燈常亮。為進一步明確故障狀態，將高壓電送至變頻器。斷開高壓電后再次觀察本單元有無熔絲熔斷情況，進而確定本單元內部絕緣是否受損。更換本單元二極管和絕緣紙后裝入變頻器內，同時更換熔斷的熔絲，即可恢復正常運行。

1.2 小型電源老化故障及處理維修

1.2.1 故障現象

小型電源老化會影響高壓變頻器的正常運行，且有可能引發通信報告錯誤的情況。具體操作期間，現場通信報告儀器離不開DP總線傳輸信號，且DP總線負責通過PLC控制高壓變頻器。所以，一旦有老化狀況出現在設備中，通信報告就會受到相應的影響，且后續還會出現DP總線絕緣老化及坍塌等情況，甚至DP銅線會直接接觸金屬電纜。盡管DP總線此時依然能進行數據交換，但會發生中斷的情況[2]。通信處于正常狀態時，DP總線電壓及電流保持一定。某個電源線接地時，兩個總線間會出現不同的電壓。數據信號由總線傳輸時會產生劇烈振動，導致系統發出通信故障報告，同時自動停止運行。

1.2.2 故障處理

首先需打開PROFIBUS總線DP插頭的兩端，同時關閉問題的中間部分，另外切忌連接DP插頭的總線順序出現絲毫差錯。保障系統總線接地設備的完整性，同時總線與任何電源線之間不得出現纏結情況。維修人員需要詳細檢查模塊程序，判定故障可能出現的位置，并前往現場對各個站點PROFIBUS接口展開檢查。一旦PROFIBUS總線出現部分老化損壞現象，要求相關人員盡快開展維護工作，更換電纜，修復故障，保證系統能夠盡快恢復正常。此外，如果高壓逆變器與PLC控制臺控制電源因高壓逆變器的低壓電源而斷電，此時工作人員可選擇較大電源替換高壓變頻器中小電源，省去中間不必要環節，為電源工作提供安全性保障。

1.3 欠電壓故障及處理維修

1.3.1 故障現象

高壓變頻器功率模塊直流回路電壓與額定值不符合時，會造成下述幾方面問題。其一，變頻器過流或過載，影響變頻器的正常運行；其二，控制回路本身正常工作受到影響。在控制回路采樣比對過程中需要選取中間直流母線的電壓，如果出現過低電壓，那么采樣測量結果會產生較大誤差，甚至影響控制回路的正常工作。

1.3.2 故障處理

處理過程中，需遵循下述兩方面要求。一方面，在基建或技改時需選擇合理的變壓器容量。同一供電母線下的變頻器周邊如果需要頻繁啟動大容量用電設備，那么應當盡量增大供電變壓器容量，盡量減小電壓跌落幅度應盡量減小；啟動不頻繁時，可選擇具備來電自啟動功能的變頻器。另一方面，增強欠電壓檢測電路可靠性[3]。欠電壓檢測期間，需試驗欠電壓檢測電路在軟件方面的實際抗干擾性。由于電壓故障不存在較高實時性要求，故而因干擾引發欠電壓故障誤報的情況基本不會發生。

1.4 回路接線故障及處理維修

1.4.1 故障現象

高壓變頻器中，控制系統由主控板、觸摸屏以及信號板等組成。但凡有部件出現損壞情況，就會直接影響系統正常運行。系統運行期間，風機變頻器外部有故障出現時，電壓會在短時間內消失，而恢復過程中會有出現電源跳閘的情況，最終表現出失壓重啟跳閘。

1.4.2 故障處理

高壓變頻器及電機電源正確接線時，風機變頻柜內高壓相線交叉接線如果有錯位情況存在，就會產生短時間失壓狀況，重啟后還會有跳閘現象。部分高壓變壓器使用期間，在短時間失壓后并不具備重啟功能，也就是說即使出現電源短時間失壓的狀況，在恢復電壓也不會重啟[4]。由此不難發現，盡管高壓變頻器具備失壓后的重啟功能，但如果存在電路錯誤接線的情況，其功能就會受到影響，難以正常進行重啟。該故障出現之后，建議盡快聯系技術人員和廠商，由專業人員負責對內部電路實際接線情況展開全面檢查，如果線路出現錯誤需及時糾正。

1.5 風扇故障及處理維修

1.5.1 故障現象

正常運行中的高壓變頻器如果出現跳閘現象，且呈現重故障的跳閘報告，那么可能是內部冷卻風扇發生了故障，使得柜內環境溫度升高，阻礙了高壓變頻器的正常運行。通過調查得知，廠家設計時一般擬定了輕和重兩種故障報告，前者是針對冷卻風扇出現故障且高壓變頻器不會發生跳閘現象，后者是針對高壓變頻器柜和功率單元柜發生故障，且正常運行中的高壓變頻器出現跳閘現象。

1.5.2 故障處理

細致檢查高壓變頻器后得知，高壓變頻器內部冷卻風機中任意一個出現故障時，短時間內基本不會改變柜內的環境溫度，且變頻器依舊能保持正常運行。此時更改故障為變頻輕故障，通過及時維修便能規避高壓變頻器跳閘現象。當功率單元模塊柜內冷卻風扇中任意一個出現故障時，功率單元模塊溫度會短時間內快速增長，如果依舊以變頻輕故障進行判定，那么會導致維修處理的時間不充裕，故而應以輕故障進行判定。具體處理中，首先將冷卻風扇故障改為輕故障，減少發生跳閘故障的次數；其次定期清洗濾網；最后加強檢查維護力度。

1.6 環境引發的故障及處理維修

1.6.1 故障現象

高壓變頻器內部元件有著嚴格的環境及溫度要求。運行中出現較高溫度會引發輕故障（功率模塊切旁路運行），導致變頻器的運行無法長期維持滿額狀態，所以有必要合理控制溫濕度。當高壓變頻器運行中出現跳閘現象時，會呈現出重故障跳閘的故障報告。通過檢查能夠得知，高壓變頻器的運行之所以會停止，多是由于內部空調產生了故障。內部電路發生問題，導致高壓變頻器室內溫濕度上升，相應的元件受損，最終影響其運行。

1.6.2 故障處理

結合上述分析可以得出以下處理方法。將相應的空水冷卻裝置安裝在變頻器室內，在水氣交換得以實現的前提下，合理控制高壓變頻器室內溫度。為了保障操作的安全性，需將溫濕度控制在合理范圍內。同時，通過安裝排風通風管道，使室內能夠維持干燥。

2 高壓變頻器日常預防要點

2.1 加強定期維護

高壓變頻器日常維護工作主要包括清掃與緊固。在開展高壓變頻器清掃工作時，應當逐一清潔功率單元柜、過濾網、控制柜以及變壓柜等部件。需及時清理和更換過期的過濾網，并使其保持干燥狀態，以免柜內侵入潮氣，進而損壞高壓變頻器或引發安全事故[5]。在開展緊固工作時，必須保證進出電纜和功率單元間電纜連接的牢固性和可靠性。此外，還需要注重防靜電和防高壓危險，切忌用手直接接觸變頻器內部線路，以免線路板因靜電而受損。

2.2 重視日常巡視工作

日常巡視工作也是維護保養高壓變頻器的關鍵舉措。通過對嚴格控制室內溫度，將其控制在25 ℃左右，避免出現超出40 ℃或低于5 ℃的情況，保證足夠的通風。安裝環境需清潔，保證室內干燥，查驗高壓變頻器有無異常聲響和異味以及柜體有無發熱狀況，排風口異味檢查也包含在內[6]。高壓變頻器和功率柜的進風口部位，利用A4紙檢查風量，正常無故障情況下，濾網會將A4紙牢牢吸住。要求檢查人員及時對可能發生故障的部位展開排查，定期檢查過濾網及風扇并清洗和更換。此外，要重視進出電纜及功率單元間電纜的連接檢查。需檢查投入使用不到1個月的高壓變頻器是否出現松動情況，同時將松動部位緊固。后續每隔6個月檢查一次，并做好清潔工作，且清潔過程中切忌與內部光纖接觸。最后，相關人員需要實時記錄高壓變頻器運行情況，主要記錄內容包含運行模式、電流以及功率等。一旦出現跳閘或其他故障時，需詳細記錄故障情況，盡快找出原因并解決[7]。

3 結 論

綜上所述，本文探討了高壓變頻器運行故障及處理措施，能幫助相關企業及人員進一步了解故障發生后應該如何處理和維修。但是相關人員在具體實踐期間，依舊需要以系統實際運行情況為根據加以判斷，并采取針對性的措施，保障精準性，以便提高高壓變頻器運行的可靠性和穩定性。