高压变频器日常维护

北京京能热电股份有限公司 云宇力

1.引言

随着电力电子技术的发展，现在对于电压、电源的控制要求也越来越高，相配套的高压或者低压变频器的结构越来越复杂，对于高压变频器而言，要保证其正常稳定可靠运行，必须要对高压变频器实施日常维护，同时要对日常发生的一些常见故障进行简单的故障诊断和故障处理，只有这样，才能够实现高压变频器服役寿命的最大化。

本论文主要结合目前主流的高压变频器的内部结构，对其进行详细的分析，给出常见的故障类型及其原因分析，并对日常维护给出具体的建议与措施，从而能够实现对高压变频器的有效维护和保养，延长其服役寿命，并以此和广大同行分享。

2.高压变频器概述

2.1 高压变频器结构

高压变频器是近几年逐渐发展起来的一种应用十分广泛的变频器，它和过去传统的采用液力耦合方式或者串级调速实现的电机调速方式是一样的，只是采用改变电机运行电源频率实现对电机调速的目的。目前，高压变频器不管是通用的还是专用的，其内部的结构都是相通的，主要包括三个部分：一是主电路接线端，包括接工频电网的输入端(R、S、T)，接电动机的频率、电压连续可调的输出端(U、V、W)；二是控制端子，包括外部信号控制端子、变频器工作状态指示端子、变频器与微机或其他变频器的通信接口；三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。

通用变频器由主电路和控制电路组成，其中，给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分称为主电路，主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）和逆变器等。

2.2 高压变频器工作原理

高压变频器内部主要是由整流器、逆变器、中间直流环节和控制电路等构成。高压变频器主要是通过改变电流的高压与低压的状态，从而改变电源频率达到电机调速的目的。因此，具体来说，高压变频器的工作原理可以按照其结构构成部件的工作原理来理解：

(1)整流器

电网侧的变流器为整流器，它的作用是把工频电源变换成直流电源。三相交流电源一般需经过压敏电阻网络引入到整流桥的输入端。压敏电阻网络的作用是吸收交流电网浪涌过电压，从而避免浪涌侵入，导致过电压而损坏变频器。

(2)逆变器

逆变器的作用与整流器相反，逆变器的主要作用是为了将直流功率转换为所需要的交流功率，通畅逆变器安置在负载侧；逆变器最常见的形式就是采用6个半导体开关器件组建成三相桥式逆变电路，从而完成从直流到交流的逆变过程。

(3)中间直流环节（平波回路）

中间直流环节，也称平波回路，其主要作用是使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用；通过开关电源为各个控制线路供电；同时，可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。

(4)控制电路

控制电路主要是将变频器在整流、逆变及中间直流储能环节上的各种电压、电流信号传输给相应的整理器、逆变器、微机处理器以及其他电路部件等，通过对这些电气信号的采集、检测与控制，实现电路的开关作用或者对交流直流电压电流转换的控制作用，并能够依据这些控制信号实现对变频器的状态监测，从而提供故障诊断和保护的数据依据。

3.高压变频器日常维护建议与措施

3.1 常见故障分析

高压变频器在运行过程中，对于一些常见的故障是有必要掌握的，以便进行简单故障的快速排除。对于高压变频器而言，其常见的故障主要有以下几类：

(1)通电开机后不响应

高压变频器由于内部电压经过多重断路器、变频线圈，因此结构相对较为复杂，很容易引起一些无法察觉的细微故障，而通电后开机不响应就是最常见的故障之一。造成这类故障的主要原因是插头松动或者熔断丝烧坏，如果插头和熔断丝都没有问题，则需要进行细致检查，检查有无碰锡、碰线或者细小金属颗粒落在电源进线之间造成短路或者断路，同时还需要检查线路板是否有灰尘、水滴等常见故障导火索。

(2)变频器无法带负载启动

高压变频器空载工作时一切正常，但是一旦带负载则无法启动，造成这类故障的主要原因是由于采用了恒转矩负载启动方式，因此对变频器启动的加减速时间的设定是否有误，通畅选取合理的加减速时间即可解决这个故障。

(3)变频器功率已经上升，但是电机转速仍然很低

高压变频器启动后功率上升很快，但是电机输出转速很低，导致系统无法高速工作，通畅这是由于频率增益设定不合理导致的，只要适当改变频率增益即可排除故障。

(4)变频器重载过流

高压变频器往往在运行期间，负载突然加重，导致电机转速急剧下降，电流急剧增加，最终烧毁电机，损坏变频器。造成这一故障的原因主要是电机本身存在电气故障，如果确认电机不存在电气故障，则需要对电机与变频器之间的传动比进行修正，适当增大传动比，能够有效的提高变频器带重负载的能力，从而避免了出现变频器重载过流故障的出现。

(5)过电压停机故障

高压变频器在运行过程中，其直流母线上承载的电压最大，因此一旦此处的电压保护器损坏，则整个高压变频器就容易引起故障。要避免变频器由于过电压而发生停机故障，就要确保在直流母线上的过压保护器的正常工作，这可以通过并联反向钳位二极管实施保护，或者采用电容防击穿实现对过电压的保护。

3.2 日常维护建议与措施

(1)运行维护

高压变频器在运行期间，不仅需要记录各项仪器仪表的参数，同时也要对变频器进行简单的运行维护，主要可以从下面几个方面实施：

①严格控制变频器单元柜出风口的温度

高压变频器在运行期间，单元柜出风口的温度会很高，同时引起周围环境温度的升高。为了保持变频器的稳定可靠运行，单元柜出风口的温度要进行合理的控制与降温措施，例如可以采用风冷或者空调制冷，也可以采用水冷，或者根据控制电气对象的运行规律做周期性的停机休整，从而实现对变频器运行期间的维护。

②保证变频器运行环境的通风

变频器运行会引起周围环境温度的升高，而且线圈温度升高后如果得不到及时的散热或者冷却，容易引发事故，为此，必须要保证变频器运行环境的通风，将变频器运行的现场环境打扫干净，清理防尘滤网，必要时可以采用其他辅助散热降温措施。

(2)停机维护

高压变频器每运行一段周期之后，就需要停机休整，在停机期间对变频器进行有效的维护与故障排除。首先，在停机期间可以检查变频器的所有电气连接，检查插头是否松动，开关是否能够正常合闸等；其次，在停机期间可以检查变频器地线的可靠性，借助于电气检测设备实现对等电位连接、电气螺栓虚假连接等情况的复查；最后，停机期间，应当对单元柜内部进行通风、吸尘清理以及相关电气部件的检查，发现故障应当选择维修或者更换相应电气部件，从而提高变频器运行期间的稳定性和可靠性。

(3)日常维护

要保证高压变频器的正常工作，将其服役寿命实现最大化，除了要对高压变频器进行有效的运行维护和停机维护之外，还必须要对高压变频器进行有效的日常维护和简单的故障诊断。对于高压变频器的日常维护，其目的主要是为了降低故障的发生概率，将一些常见的故障扼杀在萌芽状态中，因此，对于高压变频器日常维护，主要从以下几个方面入手实施：

①定期清洗防尘滤网

变频器柜门防尘滤网容易积累灰尘，一旦发生堵塞，会导致冷却风路不通畅，进而引起变频器内部线圈温度急剧升高，容易引起停机甚至是引发安全事故。因此对于高压变频器的日常维护，最为重要的一条就是要对防尘滤网定期进行清洗，以保障变频器冷却风路的畅通，实现稳定可靠的风冷。

②定期检查电气连接螺栓

变频器长时间运行之后，由于长期工作在震动工况条件下，因此电气连接螺栓会发生松动以及虚假连接的情况，因此最好每隔一段时间，就对变频器进行一次全面细致的电气连接螺栓检查。

③实时监控线圈温度

高压变频器正常运行时，一次绕组侧和二次绕组侧的线圈的温度应该是在一定范围内的，如果线圈温度异常升高，则表明变频器内部发生故障，因此需要对变频器的线圈温度进行实时监控。对高压变频器进行日常维护的一个重要方面就是记录变频器线圈的温度，同时还要对变频器运行的环境温度进行检测，确保变频器正常运行的环境温度不高于40℃。

(4)日常维修措施与建议

当需要对高压变频器进行检修与维护时，必须要根据不同类型的检修任务和故障实施有针对性的日常维护检修，具体来说，可以从以下几个方面着手实施：

①维护检修时，必须要遵守高压电气设备操作规程，戴绝缘手套，穿绝缘鞋，戴安全眼镜，检修维护时必须有旁人在现场进行协调与调度，以防发生事故。

②对高压变频器进行内部部件检测时要十分小心，避免由于检测仪器接线端子和变频器内部电气部件发生短接或者引线接触而发生短路事故，严重时可引发变频器烧毁事故。

③禁止在柜门打开的情况下运行变频器或者对变频器上电。

④当变频器发生故障需要检修时，尽量采用更换电气部件的方式实现故障检修与排除，但是必须要保证更换的电气部件的规格型号与原电气部件要完全一致。

⑤变频器的功率单元属于特殊精密仪器，对功率单元进行维护操作应交相关厂家进行，避免由于误操作而损坏的变频器心脏这一核心精密仪器。当需要对变频功率单元进行更换时，要确保更换在停机五分钟之后进行，避免由于瞬时断电而造成更换的功率单元的损坏。

4.结语

高压变频器已经越来越广泛的应用于工业生产生活的各个方面，对于保障工业生产和生活具有重要的影响。高压变频器一旦发生故障，对于电力系统供应、工业生产和生活等都会产生严重的影响，因此必须要加强对高压变频器的日常维护。本论文对于高压变频器的常见故障进行了分析探讨，并有针对性的给出了日常维护的建议和措施，对于高压变频器的维护和故障管理具有很好的促进意义。当然，高压变频器内部的结构很复杂，很多故障类型和日常维护方案本论文限于字数无法一一涉及，因此更多的故障诊断和日常维护方面的技术问题有待于广大电力工作者的共同努力，才能够最终实现高压变频器的有效维护和管理。

[1]2008年中国高压变频器市场研究报告[J].变频器世界,2008.

[2]刘锋.高压变频器在坑口电厂风机节能中的应用[J].电工技术,2008(10):39-40.

[3]熊德安.浅谈高压变频器操作及日常维护工作要点[J].中小企业管理与科技,2012(1):9-10.

[4]罗毅.火力发电厂高压变频器的运行与维护[J].重庆电力高等专科学校学报,2011(6):42-43.

[5]倪玮琳.高压变频器在大型火力发电厂的应用与维护[J].自动化应用,2011(7):77-78.