變頻器在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用中的干擾及解決方法

孟艷

摘 要：近年來，我國工業(yè)生產(chǎn)取得了跨越式的發(fā)展，人們生活質(zhì)量和生活水平得到了普遍的提高。但同時(shí)，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)數(shù)量的增加，國內(nèi)環(huán)境質(zhì)量卻每況日下，綠色環(huán)保和低碳生產(chǎn)已經(jīng)受到越來越多人們的重視。眾所周知，冶金企業(yè)是一種高能耗、高污染類企業(yè)，如果不對冶金技術(shù)和冶金設(shè)備進(jìn)行研究，就會對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該本著提質(zhì)增效的生產(chǎn)原則，不斷促進(jìn)冶金企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，變頻器作為有效促進(jìn)冶金企業(yè)綠色生產(chǎn)的重要組成部件，受到了人們的高度重視。

關(guān)鍵詞：變頻器應(yīng)用;系統(tǒng)

1通用變頻器應(yīng)用電磁干擾問題

在工業(yè)生產(chǎn)中，電子設(shè)備比較多，分布也比較密集，這些電子設(shè)備在運(yùn)行中會和變頻器互相干擾，包括兩個方面，一是外部組件對變頻器造成的電磁干擾，二是變頻器對外部組件造成的電磁干擾。變頻器的整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、照明設(shè)備等對整個局域電網(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會對這同一區(qū)域電網(wǎng)的電子設(shè)備造成干擾，變頻器的電源受到來自其他設(shè)備的諧波噪音的干擾后，可能會影響正常的工作狀態(tài)。另外變頻器設(shè)備相對于整個局域電網(wǎng)來說也是非線性負(fù)載，因此對其他的組件也會造成一定的諧波干擾。另外，變頻器的逆變頻大都采用PWM技術(shù)，當(dāng)變頻器工作在開關(guān)模式并且處于高速的切換時(shí)，會產(chǎn)生大量耦合性噪音。從這種情況來考慮，變頻器在進(jìn)行工作時(shí)，會對周圍的電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。變頻器與周圍設(shè)備之間的電磁干擾，會導(dǎo)致變頻器相關(guān)組件的工作狀態(tài)不佳，嚴(yán)重的會影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對設(shè)備的正常壽命造成損耗，也是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的隱患。

2變頻器的過流故障

2.12輕載過電流故障

輕載過電流故障指的是負(fù)載很輕但是卻又發(fā)生跳閘的現(xiàn)象，在運(yùn)行過程中電路機(jī)存在著磁路系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。主要原因是在低頻狀態(tài)下，為了能夠帶動較重的負(fù)載需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，當(dāng)承擔(dān)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動機(jī)磁路的飽和度同時(shí)也發(fā)生變化，峰值也不盡相同。電流的變化率在尖峰值處會發(fā)生很大的變化，但是電流的有效值卻沒有很大的變化，因此有時(shí)候雖然負(fù)載很輕但是也會發(fā)生跳閘現(xiàn)象。

2.3重負(fù)荷過電流故障

通常情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會隨著負(fù)載量的加大發(fā)生大幅度的下降，如果過載保護(hù)無法及時(shí)被觸發(fā)，電路中的電流就會快速增加并發(fā)生跳閘現(xiàn)象。對于電流的這種故障，首先應(yīng)該檢查機(jī)械內(nèi)部是否存在短路情況，如果機(jī)械內(nèi)部存在故障則應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行檢查處理。如果是由于負(fù)載分配不均或者負(fù)載出現(xiàn)突變導(dǎo)致的電流故障，可以適當(dāng)?shù)膶⒓铀倩蛘邷p速時(shí)間延長，同時(shí)可以額外附加能耗制動元件對負(fù)荷進(jìn)行合理分配。最后，如果這種重負(fù)荷過載頻繁發(fā)生，則應(yīng)該考慮加大電動機(jī)和負(fù)載之間的傳動比，這樣能夠有效解決帶不動負(fù)載的情況。

2.4調(diào)速過電流故障

調(diào)速過電流指的是電流帶動負(fù)載較大，產(chǎn)生較大的慣性，但是變頻器升速或者降速的時(shí)間較短，這種情況下也會產(chǎn)生過電流從而出現(xiàn)故障。對于這種情況可以采取以下措施：如果變頻器升速或者降速時(shí)間過短，則應(yīng)該對整體系統(tǒng)進(jìn)行了解，分析系統(tǒng)是否允許延長變速時(shí)間，如果經(jīng)分析允許延長變速時(shí)間，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L。

3變頻器抗電磁干擾的措施

3.1采用空間隔離

空間隔離是工業(yè)設(shè)備中常用的一種避免電磁干擾的方式。不過這需要在工程建設(shè)和設(shè)備安裝時(shí)，設(shè)計(jì)者對每個電磁設(shè)備能夠掌握其性能，能夠在不影響工藝生產(chǎn)的同時(shí)，將兩臺容易引起電磁干擾的設(shè)備分開放置，這樣電磁波在傳輸?shù)倪^程中就會大大減弱或消失。另外，還可以在兩臺設(shè)備中間放置配電柜或者其他不易受到干擾的設(shè)備，這樣會阻擋部分電磁波的干擾。但是，在一些工業(yè)生產(chǎn)車間里，受制于土地成本，盡可能合理而緊湊的規(guī)劃廠區(qū)的建設(shè)，各種設(shè)備放置的也比較緊湊，很難實(shí)現(xiàn)真正的空間隔離。

3.2增加濾波裝置

變頻器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，對于電網(wǎng)其他的設(shè)備會造成很大的干擾，而這種干擾程度也是隨著變頻器的功率增加而逐漸增加的。針對這種問題，一方面可以利用無功補(bǔ)償裝置對功率因數(shù)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。還可以在變頻器的輸入端和輸出端安裝濾波器，降低變頻器的電磁干擾。濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

3.3進(jìn)行干擾屏蔽

在變頻器使用的過程中，其他組件的電磁波會以變頻器的控制電纜為途徑進(jìn)入。上述介紹的內(nèi)容都是通過設(shè)備間的電磁干擾，如果將變頻器整體完全封閉在一個金屬殼內(nèi)，是完全可以把外界的輻射干擾降低到最小值的。而如果電磁干擾從電纜的一側(cè)進(jìn)入，則必須在電纜側(cè)采取一定的抗干擾措施。比如，變頻器的模擬量控制線纜、通訊線纜均使用雙絞屏蔽線，動力輸出電纜采用變頻器專用屏蔽電纜并且不能與其他控制電纜近距離平行鋪設(shè)。靠近變頻器一側(cè)必須可靠接地。這樣才能有效地降低變頻器與其他電氣設(shè)備之間的電磁干擾，保證變頻器和其他電氣設(shè)備的良好運(yùn)行。

3.4振動干擾

變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波所引發(fā)的磁場會對許多機(jī)械部件產(chǎn)生一定的電磁策動力，這種電磁策動力若是與機(jī)械設(shè)備本身的固有頻率相同和接近的話，則會使這些設(shè)備產(chǎn)生共振的效果，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常使用。在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)中，超出設(shè)備要求的振動不僅會對設(shè)備的壽命造成影響，同時(shí)也會導(dǎo)致突發(fā)事故，對于操作人員的人身安全造成一定的隱患。因此，在變頻器的運(yùn)行中，應(yīng)該盡可能地減少變頻器所產(chǎn)生的高次諧波對周圍機(jī)械設(shè)備造成的振動干擾。一般常用的辦法是在變頻器和電動機(jī)之間接入交流電抗器，這種電抗器能夠有效地減少變頻器輸出電流產(chǎn)生的高次諧波。在電抗器安裝時(shí)要注意，一定要安裝到離變頻器最近的距離，這樣才能最大程度地縮短引線的距離，減少干擾因素。

4合理選擇變頻器

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對物質(zhì)的需求也在不斷提高，尤其是對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。而在當(dāng)前的PLC自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，不同的變頻器型號比較多。質(zhì)量比較好的變頻器雖然價(jià)格較高，但是在應(yīng)用過程中具有較好的性能。但是如果沒有根據(jù)自動化生產(chǎn)線的具體情況選擇合適的變頻器，高性能變頻器可能會出現(xiàn)過載狀態(tài)，影響變頻器的穩(wěn)定性。在選擇變頻器的過程中，要根據(jù)自動化生產(chǎn)線的工作要求以及生產(chǎn)要求科學(xué)選擇變頻器。不能為了整體工作效率，采用性能比較高的變頻器，也不能為了節(jié)省生產(chǎn)成本，而采用不符合規(guī)定和要求的變頻器。而要根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際工作狀態(tài)，科學(xué)選擇變頻器的型號，防止高性能的變頻器產(chǎn)生過載狀態(tài)，影響變頻器在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性。

結(jié)束語

變頻器給我們的生產(chǎn)生活帶來了方便和快捷，同時(shí)在一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)過程中的能源消耗，改善了我們的生存環(huán)境。因此我們應(yīng)該不斷研究探索，對于變頻器可能出現(xiàn)的故障給出更恰當(dāng)合理的解決措施，使變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮出最大的作用。

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