空冷变频器运行过程中的故障分析

徐立军

【摘要】：宁夏大坝发电有限责任公司空冷系统变频控制采用的是ABB公司生产的ACS510系列变频器，本文针对该变频器在运行过程中常见的故障进行分析，并介绍了我们的一些处理方法，供大家参考。

【关键词】：变频器   故障  分析  处理

0.引言

近几年来，随着电力工业的快速发展，大容量、高参数发电机组迅速增加，由于600MW火力发电机组具有容量大、参数高、能耗低、可靠性高、环境污染小等特点，在我国已把600MW机组的开发研究和推广应用作为一项重要内容。自1985年以来，全国已有100多台600MW机组陆续的投入电网运行，它们即将成为我国电力系统的主力机组。宁夏大坝发电有限责任公司汽轮机采用东方汽轮机厂生产的亚临界、中间再热、单轴、两缸两排汽、直接空冷凝汽式NZK600-16.7/538/538型汽轮机。做完功的蒸汽由低压缸进入排汽装置后经排汽管道进入空冷凝汽器蒸汽分配联箱，随着蒸汽分配进入各空冷凝汽器，排汽凝结成水后流回到排汽装置水箱。每台机组空冷平台上共安装有64组空冷凝汽器，分为8行8列，每组空冷凝汽器下部设置1台轴流变频调速冷却风机，使空气流过散热器管束外表面将排汽凝结成水。变频器采用ABB公司生产的ACS510系列变频器，变频调速具有超速110%的能力。

1.变频器的内部回路故障分析

根据变频器内部发生故障或损坏的特征，一般可分为两类;一种是在运行中频繁出现的自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施可根据随机说明书上提供的指导方法，进行处理和解决。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象;另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降低或击穿等突发故障。这类故障发生后，一般会使变频器无任何显示，其处理方法是先对变频器解体检查，重点查找损坏件，根据故障发生区，进行清理、测量、更换，然后全面测试，再恢复系统，空载试运行。这两类故障总称为变频器内部故障，下面针对运行过程中易发生的各类故障分别进行介绍：

1.1变频器充电启动电路故障

ACS510系列变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式。当变频器刚上电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，通常采用一个启动电阻来限制充电电流。充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路。启动电路故障一般表现为启动电阻烧坏。ACS510系列变频器的启动电阻一般多为10—50Ω，功率为10—50W;导致变频器充电电阻损坏的原因一般是：如果主回路接触器吸合不好时，造成通流时间过长而烧坏;或充电电流太大而烧坏电阻;或由于重载启动时，主回路通电和RUN信号同时接通，使充电电阻既要通过充电电流，同时又要通过负载逆变电流，故易被烧坏。其损坏的特征，一般表现为烧毁、外壳变黑、炸裂等损坏痕迹。也可根据万用表测量其电阻来判断。

1.2 整流回路及逆变回路故障的分析判断

ACS510系列变频器整流回路一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电能的整流，易过热，也易击穿，其损坏后一般会出现变频器不能送电、保险熔断等现象，三相输入或输出端呈低阻值或短路。逆变回路损坏的原因很多：如输出负载发生短路;负载过大，大电流持续运行;负载波动很大，导致浪涌电流过大;冷却风扇效果差;致使模块温度过高，导致模块烧坏、性能变差、参数变化等问题，引起逆变器输出异常。对整流回路的检查方法为用万用表的蜂鸣档，红表笔接UDC+，黑表笔分别接U1，V1，W1，正常时电阻值为无穷大，交换表笔后电阻值为550Ω左右，且三个阻值接近，阻值偏差小于10Ω。对逆流回路的检查方法为用万用表的蜂鸣档，红表笔接VDC+，黑表笔分别接U2，V2，W2，正常时电阻值为无穷大，交换表笔后电阻值为430Ω左右，且三个阻值接近，阻值偏差小于10Ω。

1.3 由于干擾信号造成变频器故障

变频器的干扰问题一般分为变频器自身干扰;外界设备产生的电磁波对变频器干扰;变频器对其它弱电设备干扰3类情况。变频器的干扰问题主要体现在电机的运行情况上，例如电机在运行过程中突然停机，电机运行时快时慢，运行速度不稳定.电机停不下来，按钮不起任何作用等等，这些都是变频器受到干扰情况的体现。处理方法是要保证良好的接地，接地端子的一般要求为以“第三种方式”接地（单独接地）， 接地线愈短愈好， 而且必须接地良好; 控制回路线使用屏蔽线，而且屏蔽线远端屏蔽层悬空，近端接地; 根据产品要求， 合理布线， 强电和弱电分离， 保持一定距离， 避免变频器动力线与信号线平行布线， 应分散布线等等，空冷变频器由于接地线处理的较好，变频器暂时没有较大的干扰而影响设备正常运行。

1.4  变频器显示过流报警

ACS510系列变频器出现OVERCURRENT过流报警显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力矩提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。如果没有这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象。如果是，很可能是IPM模块出现故障，因为IPM模块内含有过压过流，欠压，过载、过热，缺相、短路等保护功能，而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到控制器的。微控制器接收到故障信息后，一方面封锁脉冲输出，另一方面将故障信息显示在面板上。应更换IPM模块。

1.5电机发热，变频器显示过载报警

如果ACS510系列变频器出现MOT OVERTEMP电机过热报警，对于已经投入运行的变频器，必须检查负载状况，对于新安装的变频器出现这种故障，很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题，此时必须正确设置好各种参数，另外，电机在低频的工作时散热性能变差，也会出现这种情况，这时就需加装散热装置。电机发热，主要是基于变频器估算值或温度反馈值。这种报警信息表明电机过载故障，跳闸即将发生，应该对电机的过载情况以及温度传感器进行检查。

1.6控制盘上显示DEV  OVEHTEMP（过热） 故障的诊断

ACS510系列变频器出现DEV  OVEHTEMP故障显示时，表示变频器过热，可能的原因主要有：风扇故障、空气流通受阻、散热器积尘、环境温度过高、散热风扇损坏不转、电机负载过大以及温度检测电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况，如果温度过高可先按以上原因排除故障;若变频器温度正常情况下出现DEV  OVEHTEMP报警，则故障原因为温度检测电路故障。ABB 22kW以下机型采用的七单元逆变模块，内部集成有温度元件，如果模块内此部分电路故障也会出现DEV  OVEHTEMP报警，另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。

2变频器的电气控制回路常见故障的分析

2.1变频器不能启动的原因分析

变频器电气控制回路一般设计为就地和远方两种控制方式，大唐国际宁夏大坝发电有限责任公司的空冷变频器电气控制只有远方控制一种方式。因此电气控制回路比较简单。其控制过程为220VAC通过保险RU1后将远方停止信号（常闭接点）和远方启动信号（常开接点）串起来去驱动启动继电器KA1，从启动继电器KA1上取一对常开接点送入变频器输入输出控制板上从而启动变频器。因此在检查时首先测量220VAC电源是否正常，保险是否正常，远方启动信号是否已正确送来，如果这些信号都正常，此时KA1继电器应吸合，继电器KA1吸合后检查该继电器送入变频器的一对常开接点是否闭合，变频器输入输出控制板输入端口上+24VDC电源是否正常，如果这些都正常，变频器应能顺利启动。我们在实际检修中遇到过输入输出控制板故障，不能提供+24VDC电源，处理的方法是更换同型号的控制板后启动正常。另外还碰到过启动继电器KA1吸合，但是送入变频器的一对常开接点不能闭合，导致变频器没有启动信号，处理的方法是更换继电器后正常。

2.2变频器信号回路的常见故障分析

变频器信号包括开关量信号和模拟量信号两种，是变频器与上位机之间协调一致的重要保证。如果信号回路故障，将导致信号的丢失或信号误传，必将影响变频器的正常运行。开关量信号包括变频器运行状态，变频器停止状态，变频器故障三种，这三种信号是由变频器的输出继电器输出接点去驱动相应的外部继电器，由外部继电器的常开接点实现就地与远方信号的传递。检查时只要针对故障检查变频器的输出和相应的外部继电器即可判断故障的原因所在。模拟量信号包括模拟量给定信号，转速输出信号，电流输出信号，因为这些信号全部为4～20mA的电流信号，因此检查时将万用表串入所查的回路中很快就会发现哪一个信号有问题。例如有一次运行人员联系从上位机增加给定值，电流也随之增加，但是转速偏差较大，就地检查给定信号与电流反馈信号的电流值正常，转速反馈的电流值确实偏低，检查接线正常，重新上装变频器控制面板参数后正常。

2.3由于齿轮箱润滑油压低造成风机跳闸的原因分析

风机在运行过程中齿轮箱内的润滑油必须满足一定的压力，以保证齿轮充分润滑，这样才不致于使齿轮损伤，才能使齿轮长期安全稳定运行。在运行过程中经常发生润滑油压低导致风机跳闸，因为润滑油压低信号不送入电气控制回路中，而是由就地的油压开关直接送入DCS系统中，直接在组态逻辑中做为跳闸风机的条件之一。因此检查时就没必要检查电气控制回路。直接从就地入手，首先联系机务班查看油箱内的油位是否正常，滤网是否有堵塞。如果这些正常后将风机启动，查看就地压力表是否能够建立油压，压力开关是否动作，因为油压表和油压开关在同一个取压管道上，如果压力表有油压，而压力开关不能动作，则很可能是压力开关出现了问题，此时应重新校验压力开关。如果压力表和压力开关都不能动作，则很可能是油压不能建立，油箱内的齿轮泵出现了问题，此时应联系机务班检查齿轮油泵，一般都可以消除故障。

3.結束语

以上就是我们在工作过程中空冷变频器控制回路中常见的故障，当然在实际过程中变频器内部故障出现的次数很少，大部分都是电气控制回路出现的故障。也是我们在大量的故障消除过程中总结出来的处理方法。而且随着变频器应用范围的不断扩大，会有更多的地方要使用变频器，也会有更多的维护人员要去维护变频器。今天针对宁夏大坝发电公司空冷系统采用的ACS510系列变频器在运行过程中常见故障进行了分析，目的是使其它的维护人员在处理此类缺陷时能够较快的找到问题的所在，能够及时的消除缺陷，保证设备的安全稳定运行。

参考文献

[1] 王至秋，于艳，高春凤，赵丽清.电气控制技术实践快速入门.北京：中国电力出版社，2010

[2]刘光源.袖珍电工手册. 北京：中国电力出版社，2009