陳振鵬

摘 要：隨著我國高壓變頻器領域技術水平的不斷提升，大量高壓變頻器在許多發(fā)電企業(yè)中得到廣泛應用。雖然高壓變頻器具有節(jié)約電力資源、保護功能完善、可靠性強等優(yōu)勢，但是，在實際應用過程中會因為各種因素導致故障。文章結合我國高壓變頻器的工作原理，簡要分析高壓變頻器的常見故障和解決故障的有效措施，希望能夠推動高壓變頻器的穩(wěn)定運行。

關鍵詞：高壓變頻器;工作原理;常見故障;措施

中圖分類號：TM74文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）06-013-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.006

在電力企業(yè)中使用高壓變頻器的目的是調整交流點源的頻率，因其具有組態(tài)靈活、可靠性和安全性較高的優(yōu)勢，在我國發(fā)電領域得到了十分廣泛的應用，電力企業(yè)中的風機和水泵等機械設備都與高壓變頻器實現了有效結合。但是，在實際應用過程中，高壓變頻器的故障類型和數量不斷增加，使得高壓變頻器的檢修工作難度不斷提升。

1 高壓變頻器的工作原理

高壓變頻器主要利用了半導體的性質，電力半導體器在交流電的作用下會出現通斷作用，可以實現靈活轉變交流電頻率的效果。如果將高壓變頻器和高壓電源進行正確連接，則功率電源模塊運行之后，就可以輸出頻率在50Hz內的可變電源。高壓變頻器上的對外接口可以幫助工作人員利用設備對其進行遠程控制。與傳統(tǒng)的調整方式相比，高壓變頻器可以準確地控制調速范圍、精度和節(jié)約電力資源，具有十分明顯的優(yōu)勢[1]。

2 高壓變頻器的優(yōu)勢

2.1 有效節(jié)約電力資源

為了生產活動能夠順利進行，在設計機械設備時會特意預留驅動動力。如果機械設備不能在額定功率下正常運行，會導致部分電力資源的浪費。過去，工作人員會利用傳統(tǒng)調速方法，即對關鍵位置的擋板和閘門的開度進行合理控制，確保機械設備的風量和供水量在合理范圍內。但是，擋板和閘門的阻擋作用也會使部分電力資源無法得到合理使用。如果應用高壓變頻器，在機械設備沒有滿負荷運行的情況下，可以通過調節(jié)風機和水泵的轉速，有效控制其頻率。因此，輸送流量的壓力做的都是有用功，不會因為需要克服擋板和閘門的阻力而浪費資源。高壓變頻器的使用，加快了液力耦合器等設備的淘汰，機械設備數量的減少也有利于資源節(jié)約。

2.2 延長設備使用時間

高壓變頻器可以減小電機在啟動過程中受到的沖擊力，使得啟動時的壓力和風量得到有效控制，從而降低電機出現故障的概率。高壓變頻器還可以減少風機喘振現象，有效避免水泵的水錘效應，在低負荷運行情況下降低風速，減少機械之間摩擦的次數。因此，高壓變頻器的應用能夠延長機械設備的使用時間，降低其出現嚴重磨損和發(fā)生故障的頻率，減少施工單位在維護和維修設備中花費的成本[2]。

2.3 提高自動化程度

變頻器輸出的功率在0～50Hz，該輸出頻率的可調范圍較廣，能夠實現高精度的頻率調節(jié)，有利于實現變頻過程的自動化和網絡化控制，不斷提高我國電力生產工藝水平。

3 高壓變頻器的常見故障和原因

3.1 故障直流母線欠電壓

一般情況下，直流母線欠電壓設置一個安全范圍，安全值為設備額定電壓的65%。一旦在運行過程中出現直流母線欠電壓的故障，其主要原因可能是電網測電壓數值偏低、高壓開關掉閘和電網的瞬時電壓變化幅度過大等。故障檢修人員要對整流變壓器的副邊、接線螺栓、功率模塊的三相進線、三相進線的熔斷器等進行詳細檢查，對設備的正常狀態(tài)和各種細節(jié)了然于心，迅速發(fā)現設備發(fā)生故障的準確原因并完成維修工作。

3.2 環(huán)境溫度問題

高壓變頻器內部的大頻率電子元件對周圍環(huán)境的要求十分嚴格，周圍環(huán)境的物理和電力條件如果無法滿足電子元器件的要求，可以大幅增加電子元器件發(fā)生故障的頻率。尤其是在炎炎夏日，高溫往往是導致高壓變頻器發(fā)生故障的直接因素，因為高壓變頻器的散熱速度比較慢，在其本身溫度超過報警溫度的情況下，變頻器會出現比較嚴重的損壞。

3.3 參數設置錯誤

高壓變頻器的重要參數包括了V/F曲線和PID控制等，參數設置直接影響高壓變頻器的正常運行。因此，技術人員要根據設計參數準確設置。實際工作中經常會出現參數設置錯誤的問題，導致出現設備硬件跳線不正確的情況。參數錯誤會引起設備跳閘、啟動和保護失敗等一系列問題，甚至直接導致設備器件的燒毀，對工程質量和工程進度都造成不良影響。

3.4 光纖故障

單元控制板和主控板之間會因為各種原因出現無法順利進行通訊的問題，相光板和主控箱電源板出現故障的情況也不少。為了更加有效地解決光纖故障，可以檢查功率模板與電源的連接、功率模板和光纖連接頭是否一切正常，觀察光纖是否存在折斷漏光或者蒙蔽灰塵的情況[3]。

3.5 驅動故障

出現驅動故障的主要表現是電路中電流和管壓降顯著增加。對于這種故障，要詳細檢查內部的線路和續(xù)流二極管，檢查電機、輸出電纜和輸出螺栓是否存在異常，確保電路不發(fā)生短路問題。因為驅動板和單元控制板都會影響到設備的驅動，因此可以將其二者進行替換。

3.6 運行頻率調整的故障

采用閉環(huán)或者開環(huán)控制運行頻率的方法，在實際操作中并不能有效改變其頻率，也就證明該機械設備出現了無法調整運行頻率的故障。因此，可以采取多種調整運行頻率的方法，并結合實際運用的調整方法和機械設備的情況合理分析其原因。

3.7 電氣件出現質量問題

控制芯片、晶體管、整流橋和電容等電氣件的正常運行是高壓變頻器不發(fā)生故障的重要前提。但是，組成高頻變壓器的電氣件的使用時間會受到周圍環(huán)境的溫度、濕度等因素的影響，導致電氣件的嚴重老化[4]。

4 解決常見故障的有效措施

4.1 減少環(huán)境因素的影響的措施

為了迅速有效地解決高壓變頻器運行過程中的各種類型故障，檢修人員需要根據專業(yè)知識和工作經驗，準確找出引起故障的原因，采取針對性措施。通過輸入高壓或者低壓的電流可以檢測電纜是否出現中斷和短路等問題，一般情況下，電纜的熱老化和碳化外緣都向檢修人員傳遞了有效的信息，暗示著該部分可能是發(fā)生的故障的準確位置。高壓變頻器對周圍環(huán)境的要求比較高，因此在其內部一般都會安裝多種類型的傳感器，目的是使機械設備能夠檢測到周圍環(huán)境濕度、溫度等方面的準確數據。為了有效降低高頻變壓器發(fā)生故障的概率，工作人員要將周圍環(huán)境的條件控制在合理范圍之內。高頻變壓器周圍一般也會安裝許多輔助機械設備，因此，當所以設備運行過程中會產生比較多的灰塵，如果高壓變頻器的變頻柜內聚積了大量的灰塵，將會使得其絕緣性大幅度降低，而且很有可能發(fā)生電子元器件被擊穿的嚴重故障。為了避免灰塵對設備的不良作用，設備會安裝一定的空氣堵塞濾網，但是如果工作人員沒有對濾網進行及時地清理，過多的灰塵聚積會導致機械設備的散熱受到影響，功率柜內的溫度過高將導致功率模塊的損害。電力企業(yè)在選擇機械設備的性能、類型的過程中，需要參考當地的氣候變化和主要特征等信息，確保機械設備能夠在當地的典型環(huán)境中正常運行。

4.2 系統(tǒng)控制電源性能

高壓變頻器的主控制系統(tǒng)能夠對三相電壓發(fā)出一系列指令，主要是通過數字變頻信號處理器實現的控制作用。信號板能夠準確收集和處理逆變器電壓和電流輸出信號等方面的信號，十組變頻器可以對處理后的信號進行處理。一旦高壓變頻器的主控板或者信號板電氣件出現質量故障，則將會導致輸出電流波動幅度過大的問題，檢修人員可以通過該現象確定出故障位置。當高壓變頻器處于過載狀態(tài)時，許多敏感的電氣件就會出現嚴重的損害問題，因此工作人員一定要嚴格控制電源的安全性。確定出現質量問題的電氣件后，檢修人員可以對其進行維修或者更換的措施，根據工程要求更換成安全度更高的電氣件。

5 結語

高頻變壓器的智能化程度比較高，如果組成該設備的任何一個電氣件發(fā)生故障，都有可能導致整個設備無法正常運行。在高頻變壓器投入使用的過程中，出現了光纖故障、驅動故障等各種類型的故障問題，檢修人員需要基于高頻變壓器的工作原理，通過不斷的實踐操作積累檢修經驗，確保電力企業(yè)的高頻變壓器得以正常運行。

參考文獻

[1] 張佳音.淺談高壓變頻器幾種故障分析及處理[J].科學與財富，2019（9）：236.

[2] 魏明勇.高壓變頻器調試中的問題分析及程序優(yōu)化[J].電子技術與軟件工程，2019（22）：211-212.

[3] 鄧珺.關于高壓變頻器在運行中常見的故障及相應對策研究[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2019（46）：34.

[4] 胡偉.高壓變頻器常見故障分析及處理[J].電子世界，2020（23）：168-169.