一起变频器短路故障的原因分析

王海涛

摘要：通过对变频器短路故障的分析，对电压检测装置导致事故的原因进行了查找并判断，为采取正确的防范措施提供准确的依据，并通过日常清扫与厂家改型有效的避免了事故的再次发生。

关键词：变频器；电压检测装置；吸附；绝缘爬距

1 故障现象

2016年9月某日我单位35kV炼钢变电站112柜铁水脱硫风机过流一段动作，故障动作电流135.51A（一次电流5420.4A）；经电气人员检查发现现场脱硫风机断路器跳闸，脱硫风机采用国内某知名高压变频器厂家生产的高压变频器调速进行风量控制，随后电气人员进入变频器室后发现变频器控制柜柜面的封鸣器故障灯报警，变频器整流变压器柜柜门被冲击打开，变压器输入侧电压检测装置的高压侧有拉弧现象，同时两相高压电缆线线鼻被熔断，柜内整流变压器输入侧三相引线放电，二次输出绕组有电弧灼伤痕迹。

2 故障原因分析

2.1 故障判定

因前期同类产品也发生过相同故障，原因分析是由于电网电压波动导致的对地绝缘击穿所致。但此次通过对变电站内部设备进行检查及分析并未发现有电网波动情况，为进一步查明原因于是我方专业人员与厂家人员对现场的现象再次进行了细致检查、分析。

通过对放电的整流变柜内原件进行检查，整流变压器、高压电缆、电压检测装置高压侧电缆试验数据正常。由于整流变压器输入侧电压检测装置处高压电缆有拉弧现象，同时两相高压电缆线线鼻被熔断（如图1），初步确定为此处为直接故障点。

2.2 原因分析

此变频器变压器柜内装设了电压、电流检测器件，变压器输入侧电压、电流检测原理如图2：

输入侧的电压检测装置实物如图3，10kV三相电压经电缆接入下方，经电阻降压至低压，接入进线电压测量装置。经对故障输入侧的电压检测装置进行检查发现，分压电阻高压侧接线端有铜锈，同时对输出侧的电压检测装置进行检查发现相邻的隔板有积灰和局部放电现象。

通过对现场放电的输入侧的电压检测板及正常的输出侧的电压检测板进行对比、检查分析，判断故障原因有以下几点：

（1）电压检测板分压电阻高压侧电缆接线处有10kV高压电接入，存在电场，进而产生电晕现象，导致绝缘隔板上有轻微电离情况，吸附绝缘隔板处漂浮的导电微粒（炼钢金属粉尘），逐步累积到隔板上部形成导电回路；在10kV电压作用下沿面放电，产生电弧形成相间短路是此次故障的直接原因。

（2）原设计电压检测板装置绝缘爬距较小，对多粉尘的特殊环境防止放电的能力考虑不足，同时制造的电压检测板相间隔离绝缘板高度不足10cm，在绝缘板清洁时尚能满足安全要求，当有积尘时易产生爬电，当积尘累计到一定程度是导致放电加剧，形成电弧放电引起相间短路故障。

（3）整流变压器输入侧电压检测装置与变频器输出侧电压检测装置虽然结构一样，由于整流变压器输入侧电压检测装置长期承受10kV电压等级，而变频器输出侧电压检测装置由于变频输出功率的调节作用，实际输出电压大大低于10kV。所以输入侧电压检测装置较输出侧电压检测装置易发生故障。

（4）后经过对输入侧电压检测装置表面清洗后，进行交流耐压试验，证明相间绝缘已击穿，进一步证明了我们所分析的正确性。

3 处理措施

根据上述原因分析，对此变频器进行以下处理：

（1）更换损坏的输入侧电压检测装置。

（2）对同类产品进行检查，根据实际运行情况制定定期清除电压检测装置积灰，及时消除运行隱患。

（3）将以上情况反馈厂家，对电压检测装置进行改进，增加相间绝缘距离及绝缘板高度。

4 结语

通过对这起故障的分析，发现厂家设计对上述设施使用环境的特殊性考虑不足，在变频器的维护保养说明中也未重点说明此部位的定期清扫要求；而我单位运行维护人员对此部位的检查疏忽也导致了事故的发生，后来通过定期清扫清理积尘，此类故障再未發生。同时厂家也对此电压检测装置进行了改进，增加相间绝缘距离，绝缘板高度也有所增加，有效的防范了此类事故的发生。