張 錦

（國(guó)能榆次熱電有限公司， 山西 榆次 030600）

引言

高壓變頻器的生產(chǎn)技術(shù)體現(xiàn)在使用的各個(gè)環(huán)節(jié)，如果只片面地考慮高壓變頻器是否節(jié)能，卻不重視高壓變頻器的運(yùn)行情況，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的產(chǎn)品問題，不能有效消除高壓變頻器在工作中出現(xiàn)的異常情況，對(duì)變頻器及所帶負(fù)載造成損壞。為了使高壓變頻器在火力發(fā)電廠能良好運(yùn)行、優(yōu)化高壓變頻器的工作狀況、降低維修頻率，需重視高壓變頻器的使用方法和日常維修工作。

1 高壓變頻器散熱方案設(shè)計(jì)不當(dāng)引起故障

由于高壓變頻器對(duì)散熱性有著極為嚴(yán)苛的需求，因此，高壓變頻器的散熱水平和所處環(huán)境都會(huì)影響其運(yùn)行狀況，造成火力發(fā)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，甚至?xí)l(fā)不可估量的事故[1]。

1.1 案例分析

以某電廠為例，在改造供熱循環(huán)泵的變頻過程中，對(duì)變頻器柜出風(fēng)位置進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)道處理，以保證變頻器的熱量能被風(fēng)機(jī)以抽風(fēng)方式輸出到室外，并在室內(nèi)加裝空調(diào)設(shè)備，以控制變頻器室內(nèi)溫度。改造完成后，供熱期來臨，變頻器在運(yùn)行中發(fā)生多次變壓器超溫跳閘的情況。打開柜門，通過采取加裝通風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，并控制變頻器出力等相關(guān)措施，變頻器跳閘次數(shù)有所減少。

1.2 故障原因分析

變頻器工作時(shí)間較短，卻極易出現(xiàn)超溫跳閘，經(jīng)過多重分析，判斷出變頻器超溫跳閘主要由以下原因造成：

1）在設(shè)備日常運(yùn)轉(zhuǎn)中，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)量直接影響了到變頻器室內(nèi)負(fù)壓力不斷增長(zhǎng)，降低了熱能量的排出，使熱氣的轉(zhuǎn)換率不能得到及時(shí)處理。

2）變頻器風(fēng)口附近的粉塵密度大，粉塵很容易吸附到變頻器的室內(nèi)變頻器濾網(wǎng)，并出現(xiàn)粉塵堵塞的現(xiàn)象，降低了變頻器的變壓器柜進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)量和內(nèi)部傳熱效率。

3）變頻器在額定負(fù)載的情況下，如果變頻器所散發(fā)的熱量大于制冷設(shè)備的制冷量，導(dǎo)致變頻器所散發(fā)的熱量不能被有效控制。

1.3 案例總結(jié)

在以上案例中，廠家在設(shè)計(jì)變頻器的同時(shí)要充分考慮不同的散熱方案，對(duì)變頻器的散熱功能進(jìn)行多方面評(píng)估，要對(duì)高壓變頻器散熱問題的進(jìn)行有效改善，在變頻器安全、穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)提高火力發(fā)電，保證火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)利益最大化。

2 高壓變頻器用變壓器絕緣損壞造成系統(tǒng)故障

高壓變頻器所使用的移相變壓器繞組的主絕緣和匝間絕緣是故障易發(fā)部位。

2.1 案例分析

某發(fā)電廠的熱網(wǎng)循環(huán)泵采用變頻運(yùn)作方式，變頻器功率2 500 kW，配套電機(jī)2 200 kW，投產(chǎn)多年來運(yùn)行正常。在2020 年供熱期到來后，變頻器突然發(fā)生重故障跳閘，現(xiàn)場(chǎng)檢查變頻器報(bào)B3模塊欠壓故障跳閘，現(xiàn)場(chǎng)有明顯的焦糊味，打開變壓器柜發(fā)現(xiàn)B 相繞組有中間有燒焦的痕跡。分析為變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)，由于B 相繞組通風(fēng)量不足，造成散熱困難，最終發(fā)生燒損情況。

2.2 故障原因分析

變頻器柜中的移相變壓器采用頂吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，冷卻風(fēng)通過柜門濾網(wǎng)及隔板對(duì)繞組進(jìn)行散熱，由于隔板間隙過小，造成風(fēng)量不足，尤其是B 相繞組處于變壓器中部，散熱條件較差，最終導(dǎo)致變壓器絕緣老化燒損。

2.3 故障解決措施

通過調(diào)整變壓器間隔內(nèi)隔板間隙，保證繞組間有足夠的通風(fēng)量，通過2 個(gè)月運(yùn)行，變壓器繞組溫度在最高在120 ℃左右，未再發(fā)生燒損現(xiàn)象。變壓器修復(fù)后運(yùn)行中的紅外成像，如圖1 所示。

2.4 案例總結(jié)

以上案例是變壓器冷卻不正常所造成的故障，在變頻器運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)散熱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，并定期清理通風(fēng)濾網(wǎng)，保證變頻器通風(fēng)量充足，使其工作在一個(gè)溫度較低的環(huán)境下，才可以保證設(shè)備使用壽命。

3 由于變頻器模塊選用元件質(zhì)量問題造成變頻器發(fā)生停機(jī)事件

高壓變頻器功率單元柜是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，每相由5 個(gè)及以上相同的功率模塊串接而成，其中任何一個(gè)元件發(fā)生問題，均會(huì)影響整個(gè)變頻器的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。而電解電容是高壓變頻器最容易發(fā)生故障的部件，由于長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行、散熱條件差、或使用年限長(zhǎng)造成電容器容量下降，變頻器濾波效果變差，均會(huì)造成直流母線電壓因負(fù)載的變化造成波動(dòng)，造成變頻器在加速過程中報(bào)過流或減速中報(bào)過電壓故障。

3.1 案例分析1

某發(fā)電廠的一次風(fēng)機(jī)采用利德華福品牌變頻器作為驅(qū)動(dòng)。在變頻器停機(jī)過程中，B2C5模塊常報(bào)出過壓故障，通過外觀檢查該變頻器，多個(gè)功率模塊內(nèi)部電容器上部有溢出的電解液及風(fēng)干后的殘留物，檢查發(fā)現(xiàn)部分電容出現(xiàn)開路現(xiàn)象，由于該變頻器投產(chǎn)9 年以來，雖然對(duì)室內(nèi)溫度、模塊的定期吹掃工作有嚴(yán)格要求，但從未進(jìn)行電容器更換工作，導(dǎo)致變頻器由于電容使用時(shí)間過長(zhǎng)，多個(gè)模塊電容內(nèi)部發(fā)生損壞，造成該變頻器模塊電容容量不足，報(bào)過壓故障。

3.2 故障原因分析

經(jīng)分析，該批次電容器為同一國(guó)產(chǎn)品牌，由于使用時(shí)間過長(zhǎng)，電容器內(nèi)部電解液對(duì)電容器內(nèi)部導(dǎo)電鋁排長(zhǎng)時(shí)間腐蝕，造成電容器開路，使整個(gè)模塊內(nèi)部電容量減少，在減速過程中，由于電機(jī)的能量回饋，造成直流母線電壓升高，而電容總?cè)萘坎蛔?，無法抑制電壓上升，造成該模塊報(bào)過壓故障。

3.3 故障解決措施

在高壓變頻器檢修過程中，應(yīng)定期對(duì)電容器進(jìn)行容量檢查，必要時(shí)要抽檢一個(gè)批次的電容器，并進(jìn)行設(shè)備健康分析，以確定下一步的維護(hù)計(jì)劃。

3.4 案例分析2

某發(fā)電廠的凝結(jié)水泵采用合康品牌變頻器作為驅(qū)動(dòng)。在一次對(duì)功率柜進(jìn)行吹掃維護(hù)后，變頻啟動(dòng)過程A1 模塊報(bào)出光纖通訊故障，對(duì)模塊進(jìn)行更換后仍未解決問題，對(duì)更換下的模塊進(jìn)行測(cè)試，可以正常進(jìn)行觸發(fā)及帶載，在更換備用光纖后變頻器恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.5 故障原因分析

經(jīng)分析，在檢修過程中，檢修人員對(duì)模塊進(jìn)行了拆裝工作，在拆裝模塊的過程中，檢修人員嘗試過手拉光纖纖芯的方式取下光纖，造成光纖纖芯與插頭分離，雖然可以正常插入變頻器模塊，但由于光纖纖芯與光纖發(fā)射接口存在一定距離，造成該模塊的狀態(tài)反饋無法正確傳到控制系統(tǒng)后臺(tái)，而變頻器在上電后，控制系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)所有模塊與觸發(fā)板通訊情況，由于A1 模塊光纖接頭損壞，造成通訊不良，變頻器報(bào)光纖通訊故障。

3.6 故障解決措施

在高壓變頻器模塊拆裝的過程中，應(yīng)對(duì)注意對(duì)光纖接頭進(jìn)行保護(hù)工作，不能發(fā)生光纖彎折、受力等情況。安裝前，檢查光纖接頭是否有灰塵，纖芯是否與接頭平齊[3]。變頻器模塊拆下后，也應(yīng)注意加強(qiáng)光纖接口的保護(hù)工作。

3.7 案例分析3

某發(fā)電廠采用合康品牌變頻器一拖一方式驅(qū)動(dòng)凝結(jié)水泵，運(yùn)行人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)，變頻器顯示面板報(bào)單元旁路故障，但該模塊為使用不到2 年新模塊，更換備用模塊后變頻器恢復(fù)正常。

3.8 故障原因分析

經(jīng)分析，變頻器模塊報(bào)出旁路故障為驅(qū)動(dòng)故障，如圖2 所示，在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)接板上一個(gè)TVS 管存在擊穿情況，更換后正常。

3.9 案例分析4

某發(fā)電廠采用合康品牌變頻器一拖一方式驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵。設(shè)備在使用6 個(gè)月后，在一次變頻器高壓開關(guān)合閘后，變頻器報(bào)A3模塊光纖通訊重故障跳閘，更換備用模塊后恢復(fù)正常。對(duì)損壞的模塊進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)輸入保險(xiǎn)熔斷，整流橋短路燒損。

3.10 故障原因分析

通過聯(lián)系廠家進(jìn)行分析，廠家告知，本次采購(gòu)的2 臺(tái)變頻器使用的整流模塊為同一批次產(chǎn)品，由于模塊質(zhì)量問題，在變頻器充電過程中，整流橋在大電流的沖擊下，容易發(fā)生短路燒損的安全隱患，本次故障屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題。

3.11 故障解決措施

通過與生家廠家進(jìn)行溝通，廠家對(duì)2 臺(tái)變頻器共記30 個(gè)模塊全部進(jìn)行換新處理，原模塊返廠進(jìn)行維修。

3.12 案例總結(jié)

以上多個(gè)案例都是由變頻器采用不合格的元器件造成的故障，經(jīng)排查，屬于零件參數(shù)不穩(wěn)定所造成的故障，制造廠應(yīng)對(duì)元件質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

4 結(jié)語

通過對(duì)某電廠高壓變頻器常見故障進(jìn)行分析，總結(jié)了變頻器在運(yùn)行及檢修中需要進(jìn)行必要的定期檢查及維護(hù)工作，并且在源頭對(duì)高壓變頻器通風(fēng)設(shè)計(jì)及內(nèi)部元件器要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保高壓變頻器能長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行，促進(jìn)火力發(fā)電廠持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。