吕智文
新疆广汇煤炭清洁炼化有限责任公司,新疆 哈密 839303
摘要:10kV高压变频器在恒压供水的控制系统中已经得到了广泛的应用，10kV高压变频器主要应用于高压交流电动机的变频调速，能够降低设备能耗，提高设备调速的可靠性和稳定性。对高压变频器进行合理利用和进行日常和定期的操作维护，以及对故障进行及时处理具有重要意义。本文对10kV高压变频器的操作维护以及常见故障的现象、原因及处理方法进行分析，以西门子无谐波10kV高压变频器为例进行介绍。
关键词:10kV高压变频器;操作维护;常见故障处理
引言
变频器是电气传动控制领域中的重要设备，随着电力电子大功率器件技术的迅速发展，10kV高压变频器发展有了新的飞跃，为响应节能降耗的能源形势要求，需将10kV高压变频器广泛应用于各发电厂。10kV高压变频器通过改变电源频率，来启动电机和进行无级调速，减小启动电流、消除对电气和机械的冲击，根据系统需求调节设备工艺参数，实现节能效果，简化工艺机械结构。10kV高压变频器虽能改变传动设备运行效果及提升运行效率，但在运行过程中出现了新的问题，高压变频器中出现的一系列故障成为发电系统薄弱环节，需对其进行分析并采取有效措施来改善这一状况。
110kV高压变频器介绍
通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。10kV高压变频器靠内部功率单元IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外还有过流、过压、过载保护等等功能。
2高压组合变频器的特点
高压组合变频器具有以下多个特点：a)变频器有2条独立的输出回路，可同时驱动2个电机；b)主机和从机的动态功率平衡可以在内部输出回路之间自动实现；c)内部采用模块化设计，便于检修；d)具备单机、主机、从机多种自定义运行模式及输出闭锁功能；e)启动转矩大、启停稳定，适用于各种负载条件下的重载软启动；f)一机多驱，集成度高、体积小；g)采用12脉冲整流，减少了对电网的污染；h)配备友好的中文人机显示界面，操作便捷，具备数据上传功能，便于实现地面远程自动化控制；i)具备大容量运行数据存储功能，便于访问运行曲线；j)采用外冷水冷却方式，冷却效率高。
310kV高压变频器在运行中常见的故障
3.1环境因素引发故障
10kV高压变频器对运行环境有着较高要求，运行效率95%就有5%功耗产生热量，环境温度要求不高于40℃，每升高1℃按照降额5％使用；空气湿度、高凝露、粉尘附着于电器元件，会影响电气绝缘及电气性能；10kV高压变频器发热量很大，散热风扇工作带进粉尘，停运的10kV高压变频器受潮凝露，影响运行及安全。移相变达到130℃报警、140℃跳闸，运行中整流及逆变器件达到85℃保护停机、达到125℃将被过热烧坏。
空调故障、风量不足、冷却风道不畅、环境温度高等导致过热移相变压器温控保护动作和功率单元热保护动作的发生；散热风机及抽风机工作产生负压，吸入潮气粉尘导致凝露粉尘附着，将引起绝缘能力降低发生接地或短路故障；粉尘及凝露影响控制单元与功率单元光纤通信及控制。
3.2控制电源故障
10kV高压变频器控制电源薄弱但尤为重要，它是变频器工作的先行条件，为散热风机、高压开关、控制器、PLC、触摸屏等提供电源。控制电源取自两个独立的三相AC380V电源，一是来自低压厂用电系统，二是来自移相变二次侧控制电源绕组。正常运行时由外部电源供电，当外部电源失电时自动切换至内部电源，设有开关电源将AC220V变成CD24V弱电部件供电，配有UPS防切换过程AC220V断电。UPS故障、开关电源损坏、控制电源接线问题将引发高压跳闸、10kV高压变频器突然停机。
3.3出现功率单元故障
在保证10kV高压变频器的高压电以及控制电都输送的基础上，工艺现场控制面板显示异常，显示10kV高压变频器没有准备好，报警灯亮，但操作面板的绿灯也是处于亮起状态，在开车之后红灯闪烁了一下，电机没有启动，10kV高压变频器的指示灯处于亮的状态，出现故障，技术维护人员初步认为是调制板存在故障，在对调制板进行检查更换后，故障仍然显示“C2Link”，因而判断为C2单元出现短路。
4处理10kV高压变频器以上故障的有效措施
4.1改善运行环境条件
为改善10kV高压变频器运行环境条件，提出以下几点措施：一是合理设计安装变频器室送风排风管，将变频器散热排风通过风管直接排到室外，在各风机出口安装逆止阀，防止热量积于室内；安装新风送风装置及入口过滤器，通过风管分配给各变频器提高散热效果；做好变频器室密封，调整新风送风装置保持室内微正压运行，防止因负压吸入室外粉尘；定期清理各风口过滤网。二是加装散热风机及温湿控制加热、改冷却风通路，在移相变压器三相绕组底部安装散热风机往上吹，提高有效散热风量；在移相变压器及功率单元柜内底部，安装温室控制加热装置，变频器停运时自动投入加热防止凝露；根据柜顶风机个数用绝缘板将功率单元进行分隔，在柜门冷风入口内侧安装绝缘导流板，减小变频器内部散热风短路，提高冷却风在功率单元内的流量及散热效果。三是安装循环水冷却器，利用发电厂冷却水在变频器室内安装水冷却器，与空调组合，将送风装置新风进行冷却降低变频器运行环境温度，防止空调故障时保证变频器室温。营造恒温、干燥、无尘运行环境且提高变频器散热效果。
4.2调制板故障解决
根据故障现象判断显示电压检测元件存在故障，同时I/O板也存在问题，两者出现问题就影响数据采集，导致数据采集结果不正确。通过试验发现主要还是调制板出现问题，调制板的接口在出厂前喷洒了防护漆，影响了插接口的接触，进而导致出现单元故障，及时更换调制板或进行磨去防护漆，重新插接数据线，使得10kV高压变频器重新运行，不再出现报警提示。
4.3解决控制电源故障问题
为保证控制电源稳定可靠，明确控制电源负荷类型对其作相应改进，三相AC380V电源用于柜顶散热风机及AC220V控制电源，AC220V单相UPS用于控制高压开关及开关电源。在实际应用中为解决控制电源问题，做以下技术改造：将10kV高压变频器高压开关AC220V电源改用220V直流电源，由电气系统直流屏蓄电池供电；配置一套DC24V直流屏，集中给各10kV高压变频器的控制器、PLC、触摸屏供电；合理配置控制电源各级断路器保护参数，避免越级跳闸造成扩大影响范围；以上方案可以省掉UPS及开关电源装置，减少换流环节，提高电源可靠性避免控制电源问题高压变频器突然停机。
4.4预防电气接线及硬件故障
电气故障往往因检修维护不到位保护不完善引发，就前文的电气接线及硬件故障现象采取以下防护措施：对高压变频器进行定期维护检修及清洁，检查紧固接线端子，清理光纤插头；根据电气预防性试验规范对高压设备进行试验，判断元件性能，及时更换，以排除隐患，过电压保护器更换选用无间隙过电压保护，有间隙过电压保护器外橡胶护套因密封不严造成阀片及间隙受潮引发击穿。
结语
分析并总结了10kV高压变频器运行过程中易出现的问题，提出了解决这些问题的实际对策，减少因操作失误引起的变频器故障，促进10kV高压变频器的稳定运行。
参考文献
［1］李高桥，苏红生.串联多重化变频器的常见故障处理及运行维护［J］．自动化应用，2019，(01):25－27.
［2］曹汉礼.浅议10kV高压变频器的日常维护技术［J］．电子世界，2014，(16):68－69.