两起典型引风机变频器故障的分析

陈善国

（浙能镇海发电有限责任公司，浙江 宁波 315208）

1 变频器设备概况

某厂200 MW机组配置2台引风机，各配置1台变频器。2台变频器 （尺寸为4880 mm×1219 mm×3000 mm）放置在5000 mm×4200 mm×5000 mm变流小室内。考虑到变流小室的空间不够宽敞，故在小室的北面墙上（朝锅炉房）安装了3只强排风机，排风量为18000 m3/h。变频器室门面上增扩通风口，并配过滤网；同时将机组中央空调冷风管路引入小室内。

变频器外回路配置如图1所示。引风机电机额定功率1400 kW，额定电压6000 V，额定转速747 r/min，额定电流174 A。变频器型号为Robincon Harmony PH-6-6-1400，额定功率1400 kW，额定输入电压为6300 V、50 Hz，输出频率0～50 Hz，输出电压为0～6300 V，额定输出电流200 A。

图1 引风机变频器一次接线图

2 主控电源板故障引起变频器退出运行

2.1 故障经过

某日15∶04，运行发现5号炉炉膛负压突然上升至+900 Pa左右，CRT上乙引风机变频器黄灯闪烁，引风机1DL、2DL开关在合闸位置，RB未动作。就地检查乙引风机Keypad面板为黑屏；拉开乙引风机1DL、2DL开关，合上3DL开关，改旁路运行。15∶19维修人员到变频器现场，发现乙引风机变频器Keypad电源指示灯正常，故障指示灯闪烁，但变频器故障记录菜单内无任何故障记录，按面板上复位按钮后变频器各项显示正常；打开变频器控制柜门闻到有轻微焦味。

2.2 故障分析

（1）设定同时跳6 kV开关和变频器保护的逻辑条件见表1，从1DL、2DL开关未跳闸可以确定引风机变频器输入变压器、柜顶风机及门控回路无故障。

表1 跳6 kV开关和变频器的保护

（2）变频器故障记录菜单内无任何故障记录，按面板上复位按钮后变频器各项显示正常，可以判定变频器功率单元等一次设备无故障。

（3）从运行就地检查乙引风机Keypad面板为黑屏到维护人员到现场Keypad电源指示灯正常约为5 min，在此时间内变频器故障自动消失，恢复到待机状态。初步判断变频器故障为瞬时故障，且故障已消失。

（4）对DCS综合趋势进行查询，可知，15∶04∶49变频器已处于退出状态，此时乙引风机6 kV开关电流到零，一次风压及炉膛负压急剧上升，而变频器输出电流保持约1 min 10 s后变为零（至DCS 4～20 mA输出信号保持约 1 min 10 s），变频器也在1 min 10 s后由“运行状态”变为“退出状态”。

（5）机组CCS在变频器实际退出运行约1 min 50 s、DCS收到变频退出信号40 s后由运行人员手动退出。

（6）从事件记录可以看出，变频器控制系统在6 min内重启了3次，变频器停止运行的原因正是由于变频器控制系统重启。事件记录和故障记录中的中压低报警及故障，是在运行拉开6 kV开关后发出的，与变频器故障无关。

从以上变频器故障现象得出2个问题：DCS收到变频退出信号后RB为何不动作？什么原因导致变频器重启？

关于RB不动作的原因，进入DCS组态后发现，“变频器退出”开关量信号已由变频器送至DCS，但并未进入RB组态逻辑。因此当变频器故障退出而6 kV开关未跳闸时RB不会动作，与本次故障情况相符。

而电源故障和主控板故障则可能是引起变频器重启的原因。因变频器在短时间内恢复正常，该故障可以断定为瞬时故障；对变频器所有电源回路（包括UPS、空开、熔丝、接线端子、插座）检查后未发现异常；检查I/O电源板、主控电源板、信号处理板电源模块，也未发现放电痕迹，电源板工作正常，但主控电源板略有焦味。变频器在故障时曾出现过Keypad黑屏，而I/O电源板、信号处理板电源模块故障不会导致出现黒屏，因此可以排除这些原因。而主控板由于某些原因如接触不良、干扰等引起重启也不会导致黑屏，也可以排除主控板原因。主控板电源模块故障和UPS故障会引起黑屏，但从DCS综合趋势图中可以看出，在变频器退出运行后1 min 10 s内I/O输出仍保持不变（此状态可以在旁路开关拉开、变频器开环试验时模拟），说明此时I/O电源模块工作正常。由于主控电源板有轻微焦味，因此初步断定为主控电源板故障。

2.3 故障处理

（1）更换主控电源板，对主控板接插情况进行检查。

（2）对变频器所有电源回路进行检查，紧固端子接线。

（3）进行变频器开环试验，并模拟主控电源失电，观察I/O输出短时间保持，与故障情况基本吻合。

（4）仔细检查换下的电源板，未发现有元件损坏或放电痕迹；对换下的主控电源板进行试验，测量+5 V、±12 V及24 V输出电压值及其稳压精度和纹波系数，各项指标正常。

（5）利用停机机会对本机组RB逻辑进行修改，“变频退出”信号进RB逻辑。

（6）初步断定本次故障为因灰尘或其它原因造成短路引起主控电源失去，放电后短路消失，电源恢复正常。更换电源板后变频器运行一年无故障发生。

3 主控单元调制板故障造成变频器故障

3.1 故障经过

某日，甲引风机变频器运行中因故障退出运行。查阅故障记录报 “A1单元通信故障”；几日后，变频器开环试验正常后投入运行，6 h后变频器再次故障，报“过流”，变频器自动复位故障后自动发启动命令，重启不成功，变频器报 “单元直流过压”、所有18个单元“超温”及“C6调制器故障”。

3.2 故障分析及处理

造成“A1单元通信”故障的原因有可能是灰尘等对光通道干扰，及A1单元控制板故障或主控单元调制板故障。以往也曾发生过几次同类型故障，在清理光纤接口后都能正常投入运行，因此怀疑本次故障是由灰尘等对光通道干扰引起的可能性较大。查看DCS内变频器输出电流及1DL开关电流趋势记录无异常，说明电动机无故障。对可能造成输出电流异常的变频器输出电流反馈回路检查后也未发现异常。在变频器柜顶风机正常运行情况下一般不会超温，而此次却报18个单元全部故障，怀疑主控单元调制板存在故障，误发故障信号给CPU。初步确认为调制板存在某种故障，但此故障为软故障，测试时可能正常，在某种情况下会偶尔短时出现。联系厂家对调制板进行了更换，更换后变频器投运正常。

事后对换下的调制板进行仔细检查，发现其底部的部分芯片引脚之间已经被灰尘填满，该板底部刚好是主控箱轴流风机通风入口，最易造成积灰。由于变频室处于锅炉房，灰尘中带有大量煤粉，在温度、湿度变化等环境因素影响下可能导电，从而造成变频器故障。当维修人员进行变频器各项试验时，由于温湿度等原因，芯片又处于正常工作状态，变频器无任何故障，从而无法检测出故障原因。

4 提高高压变频器运行可靠性的几点建议

（1）变频器室应防尘、防潮，运行时室温宜控制在25℃左右，不宜过高或过低，过高会造成元件超温及设备老化，过低则导致设备结露。变频器刚停运时由于设备元器件温度较高，而此时室温过低更容易造成结露。

（2）Robincon等进口变频器具有当变压器柜或功率单元柜柜门打开时，通过门控开关接点跳6 kV开关和变频器功能，由于门控开关质量、使用年限长、振动等原因可能会导致误跳，建议取消该跳闸回路。

（3）变频器中某些参数的设置应根据现场实际情况进行。如引风机变频器Regen torque limit 1参数，设置过大时在变频器减速过程中会出现单元过压，设置过小时会对风机启动造成影响（启动力矩不够）。

（4）启动引风机变频器之前，应先关闭挡板，待变频器负荷升至30%之后，再逐步打开风门挡板；停运变频器时，也先使变频器负荷减至30%，再逐步关闭风挡，风挡关闭后，再停止变频器。

（5）不少变频器都自带UPS，控制电源取自UPS二次侧。一般控制电源都取自厂用380 V母线，当大功率辅机启动时会使母线电压降低到原有电压的70%～80%，此时变频器自带的UPS可能会切换至蓄电池供电，若电池长时间未维护、更换，可能会因电池容量不足而导致变频器失去控制电源，从而造成变频器停运。建议控制电源取自机组UPS，以提高电源的可靠性。

（6）变频器的某些部件长期运行后性能降低、劣化，是故障发生的主要原因。如回路使用的大容量电解电容器，劣化程度受周围温度及使用条件影响很大，一定时间后劣化会加剧，一般每年需检查一次，达到其使用寿命时应及时更换。冷却风扇的寿命受限于轴承，对于接近使用寿命的冷却风扇，需检查轴承或更换冷却风扇；熔断器在正常使用条件下，寿命约为10年，可按此时间考虑更换。

[1] 韩安荣.通用变频器及其应用 （第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.