高压变频器常见故障的处理及防范措施

熊 莉

(大唐河北发电有限公司马头热电分公司,河北 邯郸 056044)

高压变频器常见故障的处理及防范措施

熊 莉

(大唐河北发电有限公司马头热电分公司,河北 邯郸 056044)

针对高压变频系统构成庞大、元器件较多,运行中经常出现故障的问题,分析输入电源、输出回路、调制板回路、外部通信、冷却相关回路、输入变压器温度相关回路、系统I/O相关回路、单元旁路相关回路等引起的故障,介绍故障实例和防范措施,力求减少变频器故障的发生。

高压变频器;常见故障;维护

1 概述

大唐河北发电有限公司马头热电分公司(简称“马头电厂”)安装有2台220 MW,2台300 MW国产燃煤机组,目前总装机容量为1 040 MW。目前,已完成4号岸边泵,7号锅炉甲吸风机、7号锅炉乙吸风机、8号锅炉甲吸风机、8号锅炉乙吸风机、8号锅炉甲送风机、8号锅炉乙送风机、8号机组甲复水泵高压变频器的改造;9号机组凝结水泵、10号机组凝结水泵变频器为机组投运时新安装设备。其中,9、10号机组凝结水泵采用哈尔滨九州电气股份有限公司生产JZE系列变频器;7号锅炉吸风机、送风机采用西门子罗宾康变频器;8号锅炉吸风机、送风机2014年改造前采用罗宾康变频器,改造后采用西门子罗宾康变频器;4号岸边泵采用罗宾康变频器。

这些高压变频器的投入使用,取得了显著的节能降耗效果,但由于高压变频系统构成庞大,元器件较多,在运行中经常会出现故障,导致变频器跳闸,从而对机组的安全稳定运行造成不利影响。

2 输入电网电源引起的故障

2.1 故障介绍

此类故障包括,输入缺相、输入接地、输入过压、输入欠压、输入单循环、输入相不平衡。这类缺陷在运行中出现的较少,而且如果出现时比较容易查找。故障时可重点检查输入侧熔断器和连接线,用示波器测试三相输入电压,以判断输入侧电压是否存在问题。

2.2 实例分析

2010年5月19日,马头电厂8号锅炉乙吸风机变频器故障,乙吸风机变频器颜色由红变灰,就地UPS装置报警,冷却风机停运。经检查测试为装置浪涌吸收器损坏导致电源保险熔断。为此,更换了浪涌吸收器。浪涌吸收器是抑制雷击浪涌

电压,电源投入时异常的电压波形会导致变频器内部的浪涌吸收器损坏。

2.3 防范措施

电源电压容许波动范围为+10%、-15%,过高电压的输入会导致变频器损坏。监测变频器输入电源电压尤为重要,应保证变频器在运行时电源电压波动在允许范围内。设备检修时可重点检查电源输入侧接线紧固情况,并在变频器传动试验时用示波器测试三相输入电压,观察电源波形是否正常。

3 电机/输出回路引起的故障

3.1 故障介绍

此类故障包括,超速故障、输出接地故障、电机热过载故障、电机过压故障、变频器瞬时过流故障、欠载故障、输出相不平衡、输出相开路、最小转速跳闸、变频器损耗过大、CPU温度故障、A/D硬件故障等。这类缺陷中较常出现的为变频器瞬时过流故障。

3.2 实例分析

2012年10月29日,8号锅炉乙吸风机掉闸,发“乙吸风机变频故障”信号,RB动作正常。乙吸风机变频出IOC瞬时电流故障信号。将变频器断电,检查开关、电缆、电机等一次回路无异常;变频器控制电源上电后检查面板参数,转速、电压反馈均为0,显示正常;电机电流反馈在0.4～13.8A之间随机变化,显示异常。将检测电机电流的霍尔元件去掉电源后,电机电流反馈仍异常,判断霍尔元件本身是正常的。检查信号转换板二次回路接线紧固无异常,判断变频器数据采集系统工作异常。更换模数转换板后,电机电流反馈在0.2～1.6A之间随机变化,显示恢复正常。

原因分析,V相和W相输出端安装有2个霍尔效应传感器以检测输出电机电流,送到信号转换板进行调理。系统接口板收集变频器输入和输出反馈信号并把它们送到模数转换板。模数转换板以指定的周期执行转换并将反馈信号的数字量值送到微机板。这次故障为模数转换板故障导致电机电流反馈增大,致使变频器电机电流反馈值超过过流设置值引起变频器跳闸。

3.3 防范措施

变频器检修时,重点检查模数转换板表面有无粉尘、油污吸附,有无腐蚀及锈蚀现象。粉尘吸附时可进行吹扫,油污吸附可采用绝缘清洗剂擦拭,出现腐蚀及锈蚀现象时要采取防潮、防蚀措施。对外表检查无明显问题的板件,可根据故障现象,使用替换板件的方法排除故障,控制柜内的单块印刷线路板件发生故障最好更换整块板。

4 调制板回路引起的故障

4.1 故障介绍

此类故障包括,调制器配置故障、调制器板故障、单元配置故障、调制器“看门狗”故障、调制板电池电量低。这类缺陷在运行中出现的极少。可根据变频器软件检测调制板是否故障,如故障则更换调制器板。

4.2 实例分析

2012年8月20日,8号机组启动时。8号锅炉甲吸风机开关由检修位置转工作位置,开启时出“变频器异常”“变频器故障”光子牌,开关跳闸。原因为甲吸风机调制板故障,更换该调制板。

4.3 防范措施

高压带电时千万不要断开控制电源,这将导致严重的单元板件损害。检修时检查板件上电容有无鼓肚现象,大修时应联系厂家对变频器电容进行检测,项目包括,电容容量、绝缘电阻、频率特性、温度特性、损耗、耐压值、漏电流、反向电压。对老化及特性不好的元件进行更换。要加强高压变频器备件管理,便于及时排除故障,缩短变频器停运时间。

5 外部通信引起的故障

5.1 故障介绍

此类故障包括,通信报警、通信故障。这类缺陷较为常见,需要根据变频器故障报文检查。采取插拔光纤接口连线,测试光纤衰耗,更换通信板件等手段来逐一排查。

5.2 实例分析

2016年5月9日,9号机组凝结水泵变频器运行中掉闸。故障报文显示为通信故障。

故障后对变频器回路各元件显示状态确认,无异常,复位信号后故障消失。试投9号机组凝结水泵变频器恢复正常运行。运行24h后,变频器再次跳闸,故障报文显示通信故障。处理过程

如下:

a.将变频器断电,检查通信接口板件无异常,采用替换法更换通信接口板,故障未消失,排除通信接口板故障。

b.将变频器断电,拔下通信接口板件至工控机连接光纤,用光功率计测试光纤衰耗,在正常范围内,均小于20dB。排除光纤连线故障故障。

c.将变频器断电,拆下变频器采集板,采用替换法更换变频器采集板,故障未消失,排除变频器采集板故障。

d.将变频器断电,拆下变频器工控机,采用替换法更换变频器工控机,故障未消失,排除变频器工控机故障。

e.将变频器控制柜控制电源投上,观察变频器装置,发现电源板指示灯闪烁,断电后,重新上电后,电源板指示灯不亮,判断为电源板损坏,更换电源板,故障消失,装置恢复正常。

9号机组凝结水泵变频器于2010年投运已运行5年,电源板长期带电运行,元器件老化,造成电源板输出异常,不能维持变频器正常运行。

5.3 防范措施

在高压变频器工作时要保证冷却风机正常运行,千万不要断开风机电源,否则将引起变频器过热,造成电源板件过热损坏。根据反措要求,装置电源运行4-6年要及时更换。

6 冷却相关回路引起的故障

6.1 故障介绍

此类故障包括,1台风机故障、所有风机故障、过滤器堵塞、1台泵故障、所有泵故障。

6.2 实例分析

2012年5月29日,10号机组凝结水泵变频器故障掉闸。原因10号机组凝结水泵变频器风机负荷电缆接线松动,引起风机热偶动作。紧固接线后,复位热偶,变频开启正常。

6.3 防范措施

定期对变频器风机电源进行切换试验,保证风机电源供电可靠性。检修后对变频器风机回路接线进行紧固,保证风机回路正常工作。

7 输入变压器温度相关回路引起的故障

7.1 故障介绍

此类故障包括变压器超温报警、变压器超温跳闸报警、变压器超温故障。

变频器对环境温度要求较高,室温不能超过40℃,否则会引起变压器超温跳闸。

变压器所有二次绕组的温度用2套串连的温度开关(常闭点)监视。当温度超过170℃时,第一套温度开关接点打开,而另一套在温度超过190℃时打开。当1个或多个150℃接点断开时,发出“变压器温度报警1”,当1个或多个190℃接点断开时,发出“变压器温度报警2”信号,当这2个条件同时出现30s,发出“变压器超温”信号并使变频器跳闸。

7.2 实例分析

2012年7月12日,4号岸边泵变频器故障跳闸。原因为4号岸边泵变频器小间空调故障跳闸,导致室温超过40℃,变频器运行一段时间后,由于变压器超温导致变频器跳闸。

7.3 防范措施

应定期检查高压变频器小间室内温度、通风情况,注意室内温度不要超过40℃。定期对高压变频器滤网进行清理。清理前可用一张A4纸检查变压器柜、功率柜进风口风量,若A4纸被过滤网牢牢吸住,则证明过滤网及风扇回路无问题。运行中清理滤网,应防止功率单元柜柜门接点抖动,造成变频器跳闸。

8 系统I/O相关回路引起的故障

8.1 故障介绍

此类故障包括,给定信号(1～24)丢失、WAGO模块通信报警、Wago通信故障。此类故障应重点检查开关量输入/输出模块,模拟量输入/输出模块状态是否正常,用万用表测试某一路0～20 mA输入,检查CPU板和Wago通信模块的连接是否正常,如异常,可更换损坏的模块。

8.2 实例分析

2012年7月6日,8号锅炉甲送风机变频器掉闸,发出“甲送风变频异常”“甲送风变频故障”信号光子牌。原因为Wago通信故障。更换Wago通信模块后恢复正常。

8.3 防范措施

检修时测试Wago模块0～20mA,判断Wago模块是否损坏,若损坏则及时更换。另外加强Wago模块备件管理,便于及时消缺。

9 单元旁路相关回路引起的故障

9.1 故障介绍

此类故障包括,单元旁路故障、单元旁路链接报警。此类故障应重点检查主控系统与中压旁路板有没有通信,旁路系统是否投入。

9.2 防范措施

主要检查主控系统与旁路板、旁路板和接触器之间的连线是否紧固,以确保主控系统与旁路板之间通信正常,旁路接触器工作正常。

10 结束语

高压变频器不仅节电效果显著,而且在电机启动时压力或风量更平稳,被控量调节更及时、准确。对电机或机械无启动冲击。有效降低机械磨损,提高了机械寿命,降低了维护成本。加强高压变频器的维护,减少变频器故障的发生,缩短变频器故障的处理时间,对提高电厂节能降耗有积极作用。

本文编辑责任:齐胜涛

表1 2015年三相电能表自动化检定流水线设备故障统计

b.多功能检定异常42次,占三相电能表自动化检定流水线设备故障44.7%。表计建档错误9次,主要原因是建档信息与表计实物不符,导致表计上线后无法正常检定;由于表位原因,造成部分检定仓不合格表计数量增多的异常事件28次,主要原因是长时间生产,部分表位磨损严重;上线表计信息核对异常5次,主要原因是部分上线表计无法通过信息核对,经检查此类表计非待检表计。

c.输送线异常12次,占三相电能表自动化检定流水线设备故障12.7%。倍速链输送线故障5次,主要原因是三相电能表自动化检定流水线24 h不间断生产,导致倍速链输送线磨损加剧,有断裂;上下料区Flex输送线故障7次,主要原因是三相电能表自动化检定流水线24h不间断生产,流水线现有布局导致上下料区域Flex输送线长时间运转,导致导轨磨损严重。

综上所述,通过加强建档人员培训、重点巡视、降低交互信息失败率、及时更换易损件、优化数据存储方式、优化子站布线、加强部门之间沟通配合等一系列措施,可以明显降低三相电能表自动化检定系统故障率,加快故障处理速度,减少停产时间,进一步提升自动化检定系统实用性。

3.3 应用效果

运用“人机料法环分析法”对三相电能表自动化检定系统运行情况进行分析,可以很直观看出影响自动化检定系统设备运行的人员、机器、材料、方法、环境5个因素,进而可以从故障源头把控系统设备运行情况,提出解决措施。现信息交互异常故障基本消除,设备故障率大幅降低,自动化检定系统实用性进一步提升。

4 结束语

采用“人机料法环分析法”对三相电能表自动化检定系统的运行数据进行详实分析,有效地降低了三相电能表自动化检定系统的故障率,消除了大部分设备、软件故障,使三相电能表自动化检定系统以更高的效率参与计量中心生产,更好的服务智能电表推广工作。同时,在生产应用中,还有些故障现象反复出现,要想将“人机料法环分析法”更好地运用在生产实际中,还需现场运维人员和相关部门加强沟通配合,提出高效可行的解决措施。

本文责任编辑:杨秀敏

Treatment and Prevention Measures for Common Faults of High Voltage Frequency Converter

Xiong Li
(Datang Hebei Power Co.Ltd.,Matou Thermal Power Branch,Handan,056044,China)

In view of the high voltage inverter system constitute a huge,many components,operation often has failure problems.This paper analysis input power,output circuit,modulation circuit,external communication,cooling circuit,input transformer temperature circuit,I/O system circuit,and considers that the failure is caused by unit bypass circuit,introduces the failures examples and preventive measures,and strives to reduce the occurrence of inverter fault.

high voltage inverter;common faults;maintenance

TM921.51

B

1001-9898(2016)04-0059-04

2016-06-22

熊 莉(1972-),女,工程师,主要从事继电保护技术管理等工作。