高压变频器故障分析及解决策略浅析

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:赵龙
[导读] 摘要:近年来,随着电力电子技术、通信技术的发展,高压大功率变频调速技术在我国取得较大的发展空间。
        (山西大唐国际临汾热电有限责任公司  山西临汾  041000)
        摘要:近年来,随着电力电子技术、通信技术的发展,高压大功率变频调速技术在我国取得较大的发展空间。利用高压变频器可以实现无级调速,既能满足生产工艺的控制要求,又可以节约电能,降低生产成本。
        关键词:高压变频器;故障分析;解决策略
        1高压变频器的电气原理
        高压变频器主要由整流、滤波、逆变、驱动、检测和微处理等单元组成。交流三相380V电源经整流、滤波成直流530V。微处理单元经过驱动电路控制逆变器将直流530V逆变成电压、频率可调的三相交流电源,实现调速目的。检测电路可以实现电压、电流、温度的检测与显示,与微处理单元设定程序对比,异常时形成报警。
        2故障分析
        2.1高压变频器的参数设置检查
        断开并重新合上中压电源,按面板上的“故障复位”键一复位故障并再按一次该键以确认没有任何报警。控制系统作复位操作,复位后再检查参数设置,例如电机频率、满载速度、电机电压、满载电流、空载电流、电机跳闸电压、过载选择等参数的设定值。针对高压变频器中电机参数设置比对早前记录的各项设置值与实际情况相符,并没有发现设置值错误的情况。
        2.2高压变频器硬件检查
        高压变频器的输入电流与电动机所需的功率、供电电压、高压变频器的效率、功率因数等有关。而高压变频器的功率因数是随着电源的阻抗而变化的,低阻抗导致较低功率因数,高阻抗导致较高的功率因数。由于高压变频器所带负载是电动机,使输入输出的功率因数不一样,用高压变频器后输出端的功率因数是高于输入端功率因数的。高压变频器在运行时输入端、输出端的电流含有高次谐波,很难测量出相位角,按传统测量方法也会产生测量误差。因为传统的测量仪表是测不准非标准波形相关参数的。由于输出端没有另外的电流表去核定高压变频器显示的电流是否准确,所以参考输入端的10kV高压开关柜综保的参数,看是否已经达到电机的额定功率。经过核对高压开关柜综保的电压电流等参数,发现功率并没有达到额定功率,于是基本可以判定是高压变频器电流检测部分出现故障。测试步骤:将面板显示配置为显示电机励磁电流,电机转矩电流和电机电压。高压变频器以10%速度工作,用示波器通过测试系统接口板连接器的测试点VMA和IMA观测A相的交流输出电压反馈和电机电流,电流波形比电压波形超前的角度小于90°,平均值Ids(励磁电流)的读数为正大于电机空载电流而Iqs(转矩电流)读数大于零。电机电压应为电机额定电压的10%。
        3故障解决办法
        3.1参数设置故障处理
        内部参数的设置对高压变频器的正常使用也有着重要的意义,如果高压变频器内部参数设置有误,电机的传动便无法达到规定要求,同时电机的启动和制动也会受到一定的影响,甚至可能会导致高压变频器整流模块受损,发生无法估计的故障。因此,操作人员必须在正确设置变频器内部参数之后在使用变频器,通常来说,高压变频器的重要参数包括:变频器的额定电压、变频器的最大电流、变频器的最大输出功率和最大转速等。另外,操作人员还应该对高压变频器的控制方式进行设置,包括速度控制方式、转矩控制方式以及其他必要的控制方式。只有保证以上参数设置正确,才能得到有效而又安全稳定运行的变频器。
        3.2控制好变频器内温度
        高压变频器在运行过程中,其内部每一个电子元件都是一个热源。经安装在变频器内部测温装置显示,最高温度可达60℃以上,而变频器大都通过在其内部安装冷却风扇实现降温的目地。变频器在使用初期,温度基本控制在35℃左右,但随着使用时间的增加,以及各种电子元器件表面上静电灰尘的增厚,再加上降温风扇功率的下降,变频器内部温度超过电子元件适宜工作温度(30℃以内)很多,功率单元发生故障的风险也在累加。为了减少故障的发生,采取在变频器室内加装空调机的办法,以达到控制变频器内温度的目的。


        3.3控制好变频器室内湿度和灰尘
        若在比较潮湿的环境中,高压变频器电子元件的表面在这个季节常常出现凝露。凝露、灰尘和腐蚀性气体又是引起各种电路控制板绝缘下降甚至短路的主要原因,为了防范凝露(湿气)、灰尘和腐蚀性气体对功率单元控制板的危害,做了以下两项改进措施:(1)在高压变频器室与大气相通的地方,加装石棉材料的滤网,以起到吸收空气中水分和降低变频器室内的尘埃。(2)把每块功率单元的驱动板及单元控制板封闭在一个相应大小的绝缘腔体内,腔体固定在功率单元侧面支撑板上,每八个腔体用一条Φ16mm保温管串接在一起,管的一端与空调冷风口相连,另一端置于变频器壳外。这样做有三方面好处:有效防止过量的腐蚀性气体和灰尘对电路板的侵蚀,延缓电子元件因生锈而造成的接触不良、短路故障的发生;防止因凝露(湿气)对电路板的危害;保证电子元件在适宜的工作温度(30℃以内)下工作。
        4高压变频器的应用及日常维护
        4.1高压变频器的应用
        4.1.1在大型风机的应用
        风机在企业中应用较多,大多数需要按照现场实际进行风量调节,传统方式是通过风机进出口风门进行调节,但这种调节方式不改变风机的实际做功,只是将部分风量进行了“分流”,实际上造成了极大的浪费。高压变频器的出现改变了这一现象,它通过改变风机转速来达到风量调节的目的,大大降低了风机电耗。大型风机在工作的过程中对变频器的要求更加严格,首先功率必须达到启动要求,然后,为响应国家绿色清洁、建设金山银山的目标,大型风机也需要在清洁环保方面做出改革,所以在保证不耽误风机运转的前提下,才能做出清洁环保的改变,而高压变频器符合了这所有的要求,高压变频器会投入使用,以改变机器的组成。而且大型风机对持久性变频器也要求很高,高压变频器在技术革新上也完善了这一点,研发出了新的技术来提高它的耐用率,目前在大型风机中被广泛应用。
        4.1.2在水泵上的应用
        高压变频器在水泵上的应用可以说是非常广泛,因为水泵本身就是很广泛的应用,所以它的改造更加有利于节能环保的发展,在水泵的应用上应用高压变频器,会大大地减小耗能,而且这种变频器的使用过程中,还可以保护水泵的功能不被破坏,提高它的使用期限,所以高压变频器在水泵的应用中很有利,不仅节省了维修水泵的次数,而且可以节省金钱、时间、人力、物力,所以在水泵中的应用很广泛。
        4.2变频器的日常维护措施
        首先,应该保证高压变频器的工作环境,例如保证工作温度、湿度等指标符合要求,还要保证生产车间中浮尘不可过多,防腐条件达标等。其次,检修维护人员应该定期对变频器的供电器、断路器进行检测,保证这些节点分断动作良好。第三,应该定期对变频器构件连接处的螺丝松紧度进行检测,保障高压变频器内部接触良好。第四,操作人员应该严格按照高压变频器的使用说明和使用规定操作,严禁根据经验随意操作。最后,在使用过程中如果高压变频器发生报警,应该及时通知技术人员,分析找出原因并进行正确的故障处理,确定故障已经完全解除后才可再次使用,同时对故障原因和处理过程进行详细的记录并进行存档。
        5结语
        总结来说,高压变频器给我们的生产生活带来了方便和快捷,同时在一定程度上节约了生产过程中的能源消耗,改善了我们的生存环境。因此我们应该不断研究探索,对于高压变频器可能出现的故障给出更恰当合理的解决措施,使高压变频器在工业生产中发挥出最大的作用。
        参考文献
        [1]赵志刚,刘永吉.风机发电系统中变频器的故障诊断研究[J].科学技术创新,2018(36):195-196.
        [2]赵华昌.浅谈变频器常见故障与维修[J].山东工业技术,2018(24):128.
        [3]尹天平.变频器故障实例分析和处理[J].冶金动力,2018(11):5-8+16.
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