楊軍

摘要：變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓?jiǎn)栴}，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；故障；分析

現(xiàn)在大型火電廠由于高壓輔機(jī)多，廠用電的高低對(duì)效益有著重大的影響，所以為降低廠用電都廣泛應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)?；痣姀S應(yīng)用變頻器能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，同時(shí)就要求我們針對(duì)變頻器出現(xiàn)的故障及時(shí)消除，從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

一、高壓變頻器的廣泛應(yīng)用

火電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)是鍋爐助燃的主要部分，將鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)靜電除塵器、煙囪排出?；痣姀S動(dòng)力鍋爐的輸出功率隨著電功率輸出的大小而改變，鍋爐的煤輸入量與一二次風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量有一定的比例關(guān)系。引風(fēng)機(jī)與一二次風(fēng)機(jī)按一定比例聯(lián)合調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定燃燒，在穩(wěn)態(tài)情況下，一二次風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)可達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。但電網(wǎng)負(fù)荷隨時(shí)都在改變，隨著發(fā)電機(jī)輸出功率的降低，鍋爐出力也要相應(yīng)調(diào)整，鍋爐的吸風(fēng)量、送風(fēng)量相應(yīng)減少。目前電廠普遍采用常規(guī)的控制方法將風(fēng)機(jī)的擋板關(guān)小一些，以節(jié)流達(dá)到減少吸、送風(fēng)量的目的，但這種調(diào)節(jié)方法有一定的缺陷。其一，調(diào)節(jié)動(dòng)作較遲緩，很難達(dá)到最佳調(diào)節(jié)的目的。其二，擋板調(diào)節(jié)雖能達(dá)到調(diào)節(jié)吸送風(fēng)量的目的，但會(huì)產(chǎn)生節(jié)流損耗，隨著擋板開度的減小，風(fēng)機(jī)的節(jié)流損耗加劇，大量電能被浪費(fèi)在擋板上。其三，異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流一般達(dá)到電機(jī)額定電流的6～8倍，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，同時(shí)強(qiáng)大沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命存在很多不利影響。其四，由于轉(zhuǎn)速較高，對(duì)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備存在較大的磨損。

風(fēng)機(jī)、水泵存在一個(gè)共同的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速在±20%范圍內(nèi)變化時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的效率大致不變，并且流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速降低以后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵的電動(dòng)機(jī)所需的電功率亦可大大減少，所以調(diào)速調(diào)節(jié)是風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能的重要途徑。在泵與風(fēng)機(jī)的各種流量的調(diào)節(jié)方式中，節(jié)流調(diào)節(jié)最為簡(jiǎn)單，而且也是當(dāng)前各火電廠的主要調(diào)節(jié)方式，但是浪費(fèi)電力最多。由于變頻調(diào)速在頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低頻轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、功率因數(shù)、工作效率等方面是以往的交流調(diào)速方式無(wú)法比擬的，因此開展變頻調(diào)速節(jié)能勢(shì)在必行。

二、變頻器常見故障分析

1、主控制電源故障

變頻器出現(xiàn)主電源故障時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出輕故障信號(hào)，在觸摸屏上有相應(yīng)的故障內(nèi)容顯示，同時(shí)變頻器的控制電源自動(dòng)切換到備用控制電源，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，用戶檢測(cè)主控制電源進(jìn)線電壓是否正常，找到主控制電源故障的原因。

2、備用控制電源故障

變頻器正常運(yùn)行時(shí)，控制部分是主控制電源供電，當(dāng)主控制電源出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器的控制電源自動(dòng)切換到備用控制電源。但控制系統(tǒng)一直要檢測(cè)備用電源是否正常，當(dāng)備用控制電源出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出輕故障信號(hào)，在觸摸屏上顯示備用控制電源故障，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，用戶應(yīng)檢查備用控制電源故障原因。

3、冷卻風(fēng)扇電源故障

變頻器正常運(yùn)行時(shí)，冷卻風(fēng)扇是由變頻器主變壓器（移相變壓器）的一組輔助輸出電源供電，當(dāng)出現(xiàn)冷卻風(fēng)扇電源故障時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出輕故障信號(hào)，在觸摸屏上有相應(yīng)的故障類型顯示，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，但變頻器內(nèi)模塊或者移相變壓器的溫度會(huì)根據(jù)變頻器所帶負(fù)載大小有所上升，若負(fù)載較大時(shí)則會(huì)逐漸上升直到變頻器內(nèi)的模塊或者移相變壓器報(bào)出溫度過高故障。出現(xiàn)冷卻風(fēng)扇電源故障時(shí)用戶可以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的情況盡早將變頻器停下或者切換到工頻方式運(yùn)行檢查冷卻風(fēng)扇電源故障原因。

4、門開關(guān)故障

變頻器的模塊柜和變壓器柜的柜門均裝有位置開關(guān)，用于檢測(cè)變頻器正常運(yùn)行時(shí)柜門是否可靠關(guān)上，當(dāng)變頻器出現(xiàn)門開關(guān)故障時(shí)，說明柜門被誤打開或者變頻器內(nèi)部的位置開關(guān)有故障，出現(xiàn)門開關(guān)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能夠正常運(yùn)行，但用戶應(yīng)盡快檢查柜門是否關(guān)好或者找到合適的時(shí)間將變頻器停下或者切換到工頻方式運(yùn)行以檢查柜門的位置開關(guān)是否有問題。

5、主板與PLC通信故障

變頻器控制柜內(nèi)主控板與PLC通過PPI電纜連接，當(dāng)出現(xiàn)主板與PLC通信故障時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出輕故障信號(hào)，在觸摸屏上顯示主板與PLC通信故障，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，但觸摸屏內(nèi)容不再刷新，用戶應(yīng)檢查主控板與PLC之間的PPI電纜是否連接可靠。

6、高壓掉電

變頻器正常運(yùn)行時(shí)，電氣部分對(duì)用戶的6KV狀態(tài)是通過6KV開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的，當(dāng)變頻器檢測(cè)到輔助觸點(diǎn)斷開，變頻器向DCS報(bào)出重故障信號(hào)，在觸摸屏上顯示高壓掉電，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

7、系統(tǒng)過流

變頻器的輸入、輸出均有電流檢測(cè)，正常情況下，變頻器的過流保護(hù)值是變頻器額定電流的1.5倍，當(dāng)輸入、輸出電流有效值超過過流保護(hù)點(diǎn)時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出重故障信號(hào)，在觸摸屏上有相應(yīng)的故障內(nèi)容顯示，同時(shí)給出跳高壓開關(guān)信號(hào)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

8、系統(tǒng)過載

變頻器的過載保護(hù)值是電機(jī)額定電流的1.2倍，并且持續(xù)1分鐘，當(dāng)電機(jī)電流超過過載保護(hù)點(diǎn)時(shí)，變頻器按照電機(jī)額定電流的1.2倍，運(yùn)行1分鐘的反時(shí)限計(jì)時(shí)保護(hù)，變頻器向DCS報(bào)出重故障信號(hào)，在觸摸屏上有相應(yīng)的故障內(nèi)容顯示，同時(shí)給出跳高壓開關(guān)信號(hào)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

9、通信故障

變頻器的控制部分和高壓部分的信號(hào)傳輸是通過光纖進(jìn)行，包括上行光纖和下行光纖，正常運(yùn)行時(shí)，如果上行光纖、下行光纖或兩端的發(fā)送和接受部分有故障時(shí)，變頻器向DCS報(bào)出重故障信號(hào)，在觸摸屏上有相應(yīng)的故障顯示，同時(shí)給出跳高壓開關(guān)信號(hào)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

峰谷差較大，調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)重，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)啟停頻繁，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命；引風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)是鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，飛灰對(duì)風(fēng)機(jī)葉片磨損較大；機(jī)組低負(fù)荷時(shí)如果兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行裕度較大，一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)風(fēng)量不足的問題，實(shí)際運(yùn)行中只能開兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，浪費(fèi)電能，所以火電廠進(jìn)行高壓變頻改造是勢(shì)在必行的。

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