卷扬控制用变频器频繁故障原因分析及整改措施

陈 辉

(中条山有色金属集团有限公司 生产部， 山西 垣曲 043700)

卷扬控制用变频器频繁故障原因分析及整改措施

陈 辉

(中条山有色金属集团有限公司 生产部， 山西 垣曲 043700)

针对篦子沟矿业公司389副井卷扬控制用变频器在调试及投运阶段频繁出现故障的情况，进行了原因分析，并提出了相应的整改措施，为同类型四象限变频器在井下卷扬的应用提供了很好的借鉴作用。

卷扬； 变频器； 整改措施

0 概述

篦子沟矿业公司389副井卷扬采用单绳缠绕式矿井提升机，型号为2JK- 2.5×1.2E,电控系统选用ABB公司生产的ACS800型660 V变频器，电机采用变频电机，型号为YZPF400L2- 8- AH603。电控系统安装调试工作于2012年9月11日结束，9月28日开始试运行，2013年4月底卷扬开始带负载正常提升。在试运行和带负载正常提升期间，变频器多次发生故障，严重制约了矿业公司的正常生产。为此，中条山集团公司召集有关技术人员对该问题进行了专题研讨。

1 变频器故障情况

(1)2012年9月28日卷扬正常运行20 min后，听见短路声音，6 kV高压线路越级跳闸保护，卷扬变频系统报故障，经查找判断变频器逆变柜出现故障，ABB厂家技术人员更换变频器逆变柜电源集成电路板五块，卷扬正常运行。

(2)调试初期，卷扬频繁出现超温故障报警代码。

(3)2013年1月8日卷扬开始正常运行75 min后变频器突然停止工作并跳闸，ABB厂家技术人员更换变频器整流柜电源集成电路板五块，卷扬正常运行。

(4)2013年7月15日下午17时左右，操作工在卷扬提人过程中听见变频柜有短路放炮声音，随后变频器不能工作，ABB厂家技术人员更换变频器逆变柜电源集成电路板五块，卷扬正常运行。

2 故障原因分析

2.1 变频器使用环境的影响

经了解，该型号变频器(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)并没有在井下环境中使用的先例。井下环境比较恶劣，空气潮湿且粉尘较大，对变频器的防护等级要求较高，招标时使用方对产品绝缘防护等级要求达到IP54，厂家供货只能达到IP23。井下供电采用6 kV供电电压，电压波动在15%左右。另外，在调试阶段，变频器每天只能开动2 h左右，开动率偏低，容易受潮，所以在卷扬调试阶段发生故障频次较多。

2.2 变频器柜顶侧冷却风扇线路接错

调试初期，变频器多次出现超温报警故障代码，原因就是变频器柜顶侧冷却风扇线路接错，机体产生的热量不能往外抽。

2.3 卷扬工操作不熟练的影响

变频器故障报警后，卷扬工没有按技术操作要求停10 min左右时间，或消除故障后再启动变频器，而是为了不影响提升工作马上启动变频器试运，可能会扩大变频器的事故。另外维修工(包括厂家技术人员)在变频器出现故障时，不能明确判断出是哪个模块有问题，只能把五个模块都换掉，这样影响了处理故障的时间。

2.4 卷扬在招标时改变了设计参数

389副井卷扬设计罐笼为5号罐笼，尺寸为4 m×1.44 m×2 m，自重3.2 t，设计为2×0.75立方双斗车或一个1.2立方侧卸式矿车。后来技术人员考虑井下矿车的通用性(目前井下都采用2立方侧卸式矿车)将罐笼改为5A号罐笼，尺寸为3.2 m×1.44 m×2 m，自重2.7 t，承载2立方侧卸式矿车。电机容量由原设计280 kW改为250 kW。参数改变后，卷扬运行多次出现提不起来或者在提升过程中溜钩现象。

2.5 变频器逆变单元容量配置不合理

该款变频器单元柜主要分三个部分(配三个小车)，分别是滤波部分(ALCL- 15- 7)、整流部分(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)、逆变部分(ACS800- 104- 0440- 7+E205+V991)。卷扬变频器是一种四象限变频器，和普通变频器结构和工作原理不同，普通变频器采用二极管整流桥将交流电转化成直流，然后采用IGBT逆变将直流转化成电压频率皆可调整的交流电，这种变频器只能工作在电动状态，所以称之为两象限变频器，由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。四象限变频器采用IGBT做整流桥，IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到节能的效果。

通过对四象限变频器原理分析可以知道，该型号变频器的整流单元和逆变单元应该配置是一样的(图纸也反应了这一点)。但副井卷扬变频器实际配置逆变单元容量(0440)小于整流单元容量(0580)，这样的配置是不合适的，技术人员同时查看了主井卷扬变频器单元的配置，逆变单元和整流单元容量一样，均为0580。

2.6 厂家对变频器调试参数提供不完整

比如卷扬电机额定转矩输入参数一般为1.2倍，现副井已调整1.6倍，对电气系统运行是否有影响？调试参数当中没有给出明确的要求，现场技术人员只能根据经验来调整和输入一些参数。

3 处理措施

3.1 改善变频器工作环境

在配电室中单独把变频器柜间隔出来，密闭并装上空调；在变频器上侧制作专门的冷却风道把热风引出间隔；对变频柜下侧电缆沟入口处进行密封，定期清理柜门粉尘过滤网；对副井硐室控制变频器专用630 kVA变压器的高压柜整定保护值进行调整；要求厂家提供更为详细的变频器调试参数表。

3.2 加强卷扬工技术培训

对变频器故障跳闸后什么情况下不能重新启动变频器，什么情况下可以重新启动变频器做出规定；对经常出现的故障代码及其对应的故障类型和处理方式有针对性的进行培训；对变频器内部三个主要工作单元的构成结构、主要单元模块的安装位置及故障预判进行培训。

3.3 降低矿车装满率，避免过载

针对卷扬运行多次出现提不起来或者在提升过程中溜钩现象，采取降低2立方侧卸式矿车装满率(规定不能超过80%),并在189中段提矿时，采用钢梁先托住矿车，可以降低卷扬提升时所需要的启动转矩。

3.4 调整变频器逆变单元容量配置

因为变频器还在质保期，经和厂家沟通，调整变频器逆变单元容量配置为ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991，和整流单元容量配置一样。

3.5 增加配备变频器逆变(整流)备用小车

389副井卷扬的作用是提人、提料及开拓主井时提废石，对卷扬的安全稳定运行要求是很高的。目前的实际情况是操作人员对新的电控系统(尤其是变频器)操作维护不熟悉，出了故障不能及时发现和处理。如果对变频器只是配一些备用模块，判断故障位置不明确，更换时间长，不能起到及时处理故障的作用，另外由于前几次模块故障，已经造成了部分接线端子出现炭化的现象，所以建议增加配备变频器逆变(整流)备用小车一台，这样一旦故障，先更换小车，恢复变频器正常运行，再处理和更换小车内的故障模块。因为主副井变频器配置是一样的，两个变频器可以配一台备用小车。

3.6 增设输入、输出侧电抗器，变频柜至电机段采用专用的变频电缆

增设输入电抗器，可以削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击，削弱电源电压不平衡的影响作用；增设输出电抗器可以有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响；变频电缆具有较强的耐电压冲击性，能经受高速频繁变频时的脉冲电压，对变频电器起到良好的保护作用。

4 结束语

经过分步实施的各项处理措施，389副井卷扬控制变频器运行几个月来没有再出现整流、逆变或电源模块烧毁现象，也没有出现其它报警故障代码，这为同类型四象限变频器在井下卷扬电控系统中的应用提供了很好的借鉴作用。

[1] 樊武明.井下卷扬提升机变频柜故障频发原因分析[J].电世界，2009，(3).

Failure Analysis and Corrective Measures of Converter Used on Winch Control System

CHEN Hui

(Production Department, Zhongtiaoshan Non-ferrous Metals Group Co., Ltd. Yuanqu 043700, China)

The converter of winch control system had occurred faults frequently in commissioning stage in BIZIGOU mining company 389 auxiliary shaft, the paper analyses reasons and carries out corresponding corrective measures, these can provides good reference to the same type of four-quadrant drive in the underground hoist the application.

winch； converter； corrective measures

2013-09-23

陈辉(1969-)，男，山西运城人，高级工程师，大学本科，主要从事电气运行及设备管理工作，现任中条山集团生产部机动科科长。

TN773

B

1003-8884(2014)01-0064-03