摘 要：火電廠機(jī)組的高效運(yùn)行，高壓變頻器發(fā)揮著重要作用。作為火電廠的常用設(shè)備，高壓變頻器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠運(yùn)行能耗的有效控制，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。但由于火電廠運(yùn)行環(huán)境的特殊性，再加之檢修不及時(shí)，高壓變頻器易發(fā)生故障，影響火電廠機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。因此文中從高壓變頻器工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)入手，分析了火電廠對(duì)高壓變頻器的配置要求，并進(jìn)一步闡述了火電廠高壓變頻器常見故障及處理措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；高壓變頻器；配置；故障；處理

高壓變頻器作為火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，對(duì)電廠運(yùn)行設(shè)備穩(wěn)定性和安全性具有較好的提升作用。在實(shí)際運(yùn)行過程中，高壓變頻器根據(jù)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷要求，向電動(dòng)機(jī)提供變頻電源，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，有利于降低設(shè)備能耗，提升電廠節(jié)能運(yùn)行的整體水平。特別是將高壓變頻器在風(fēng)機(jī)和水泵中應(yīng)用，可以起到減阻降耗及衡功減荷的作用。為了保證變頻器穩(wěn)定的運(yùn)行，需要加強(qiáng)對(duì)高壓變頻器常見故障的分析，并采取有效的措施進(jìn)行處理，為火電廠高效運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、高壓變頻器工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）高壓變頻器工作原理

變頻器可以將工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌l率的電源，高壓變頻器具體組成部分以移相變壓器、功率單元及控制單元等為主。移相變壓器為變頻器每個(gè)功率單元供電，功率單元作為小型的低壓變頻器，可以光纖信號(hào)接收，對(duì)單相脈沖電流波形的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在輸出過程中應(yīng)用疊波技術(shù)，控制高壓變頻器輸出電壓中的諧波含量，有效提升變頻器的輸出性能?？刂茊卧M成相對(duì)復(fù)雜，在運(yùn)行過程中，借助光纖板各功率單元傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)，功率單元接收信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作指令，出現(xiàn)故障后將故障代碼傳遞給光纖板。通過信號(hào)板進(jìn)行變頻器電壓和電流信號(hào)的采集，采集的信號(hào)通過隔離和濾波處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為變頻器控制和保護(hù)提供信號(hào)。主控板控制電機(jī)會(huì)借助單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，并通過相應(yīng)的通訊口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，更好地反映出變頻器的狀態(tài)參數(shù)。工控機(jī)承擔(dān)著數(shù)據(jù)、信息處理和外部通信聯(lián)系等任務(wù)，還能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行過載和過流保護(hù)，為用戶提供監(jiān)控界面?？刂茊卧械腜LC主要承擔(dān)著變頻器內(nèi)開關(guān)信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)操作信號(hào)的處理工作[1]。

（二）高壓變頻器應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

高壓變頻器在火電廠中應(yīng)用，在節(jié)能降耗、保護(hù)設(shè)備及提高運(yùn)行自動(dòng)化水平等方面發(fā)揮著重要的作用。在實(shí)際電廠機(jī)組低負(fù)荷下運(yùn)行過程中，存在部分有功功率消耗的問題，借助變頻器在降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，還能夠滿足實(shí)際運(yùn)行需求，有效控制功率消耗。而且火電廠機(jī)組設(shè)備存在購置價(jià)格及維護(hù)費(fèi)用高的問題，為了延長機(jī)組設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠生產(chǎn)成本的有效控制，應(yīng)借助變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效保護(hù)。特別是在設(shè)備啟動(dòng)過程中，應(yīng)用變頻器可以保證設(shè)備啟動(dòng)時(shí)壓力的平穩(wěn)性，減少電機(jī)受到的沖擊。機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，變頻器隨著負(fù)荷變化對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，不僅能夠減少設(shè)備磨損，還有利于延長設(shè)備使用壽命。高壓變頻器運(yùn)行過程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出頻率的靈活調(diào)整，調(diào)節(jié)范圍相對(duì)較寬，對(duì)外接口支持遠(yuǎn)程控制，這也使變頻調(diào)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、智能控制和便捷通信等功能更為完善，自動(dòng)化水平大幅度提升。而且高壓變頻器的應(yīng)用，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，啟運(yùn)過程中對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小，有利于保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

二、火電廠對(duì)高壓變頻器的配置要求

（一）變頻器容量富余度要求

由于變頻器傳給電機(jī)的是脈沖電流，工作時(shí)脈沖數(shù)值大于供電電流?；痣姀S選擇變頻器時(shí)，在確定變頻器容量時(shí)應(yīng)考慮變頻器的額定電流，同時(shí)還需要留有適量的余量空間。這也需要在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，宜根據(jù)工作最大電流確定變頻器容量富余度。

（二）高壓變頻器系統(tǒng)設(shè)備要求

1.變頻器運(yùn)行過程檢測(cè)

火電廠高壓變頻器在長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下易發(fā)生故障，日常工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備巡視檢查工作的重視，保證高壓變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。而且不同變頻器運(yùn)行功能各異，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中免不了會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，需要工作人員對(duì)各臺(tái)設(shè)備的振動(dòng)頻率應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注，特別是發(fā)電機(jī)出現(xiàn)低頻振動(dòng)和較大噪聲時(shí)，需要檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，確保設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.高壓變頻器的平時(shí)保養(yǎng)和檢修問題

火電廠高壓變頻器工作環(huán)境較為苛刻，在長時(shí)間運(yùn)行過程中易發(fā)生故障，特別是日常保養(yǎng)不到位的情況下，一旦高壓變頻器出現(xiàn)故障，需要停機(jī)檢修，不僅會(huì)影響電廠正常運(yùn)行，還會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此火電廠內(nèi)的高壓變頻器，宜間隔一段時(shí)間即應(yīng)進(jìn)行一次徹底保養(yǎng)。具體保養(yǎng)工作開展之前，設(shè)備應(yīng)停車，并認(rèn)真做好清潔處理，針對(duì)設(shè)備各個(gè)部分運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。完成保養(yǎng)后還要檢驗(yàn)回路電流，符合工作要求后再啟動(dòng)設(shè)備。

（三）溫度、濕度監(jiān)測(cè)要求

火電廠高壓變頻器運(yùn)行過程中對(duì)溫度和濕度要求較高，運(yùn)行環(huán)境中的溫度和濕度直接關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行效率和使用壽命。由于高壓變頻器內(nèi)部以大功率電子元件為主，對(duì)溫度具有較強(qiáng)的敏感性，一般情況下工作環(huán)境溫度應(yīng)保持在0℃～55℃，25℃左右為運(yùn)行的最佳溫度[2]。一些特定電子元件溫度要求相對(duì)較低，可以根據(jù)電子元件允許的最大溫度進(jìn)行控制。另外，高壓變頻器對(duì)工作環(huán)境的干燥性具有相應(yīng)的要求，實(shí)際工作中應(yīng)做好工作環(huán)境濕度的控制，避免濕氣過重出現(xiàn)水霧或是凝結(jié)引發(fā)短路觸電危險(xiǎn)。因此高壓變頻器運(yùn)行過程中，在強(qiáng)化對(duì)溫濕度控制的同時(shí)，還要借助排風(fēng)管道替換室內(nèi)熱氣和濕氣，確保高壓變頻器運(yùn)行環(huán)境與要求相符。

（四）電源側(cè)開關(guān)柜保護(hù)要求

高壓變頻器設(shè)備內(nèi)部的電子元件在低電壓、高電壓、短路和過載的情況下易被燒毀或損壞，將PLC控制系統(tǒng)控制的變頻器故障報(bào)警接觸器設(shè)置在電源開關(guān)柜內(nèi)，電源端設(shè)置開關(guān)，保護(hù)柜內(nèi)應(yīng)具備熔斷器電路開關(guān)、隔離保護(hù)開關(guān)和應(yīng)急使用開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過流、過壓、瞬時(shí)斷電、短路、欠壓和缺相等的保護(hù)。另外，應(yīng)保留原有工頻回路與變頻回路的互鎖控制，選擇快速熔斷器，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器的有效保護(hù)。

三、高壓變頻器常見故障及處理措施

（一）變頻器過流故障處理

高壓變頻器發(fā)生過流故障時(shí)，輸出電流會(huì)大于內(nèi)部整定電流值，出現(xiàn)過流故障時(shí)，當(dāng)電流和過流時(shí)間超過一定范圍，變頻器會(huì)發(fā)生跳閘。高壓變頻器發(fā)生過流故障的原因較多，與主控板、模擬接口板檢測(cè)回路、霍爾電流傳感器、電機(jī)過載、模擬接口板與電流傳感器間接線松動(dòng)等情況息息相關(guān)。在變頻器檢修過程中，應(yīng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換板的粉塵和油污情況進(jìn)行檢查，定期對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換板進(jìn)行吹風(fēng)，利用清洗劑擦拭表面，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在腐蝕現(xiàn)象時(shí)，宜采取相應(yīng)的防腐蝕處理措施。另外，針對(duì)具體故障，需要根據(jù)故障現(xiàn)象借助元件替換法排除故障。

（二）外部通信故障處理

火電廠高壓變頻器運(yùn)行過程中，外部通信故障較為常見，具體以通信報(bào)警和通信故障等為主。通信故障發(fā)生時(shí)，多是由于通信接口板出現(xiàn)問題，也可能是光纖衰耗及光纖連接頭脫落，當(dāng)變頻器采集板和電源板發(fā)生故障時(shí)也會(huì)引發(fā)變頻器外部通信故障。針對(duì)外部通信故障處理時(shí)，一般需要以故障報(bào)文為依據(jù)，逐一排查易發(fā)生故障的部位[3]。如某電廠機(jī)組凝結(jié)水泵變頻器運(yùn)行過程中出現(xiàn)跳閘，故障報(bào)文表明為通信故障。機(jī)組人員進(jìn)行檢查，確認(rèn)變頻器回路元件運(yùn)行狀態(tài)正常后，復(fù)位信號(hào)后故障消失，將該機(jī)組凝結(jié)水泵變頻器投入試運(yùn)行，沒有異常情況發(fā)生，但運(yùn)行十多個(gè)小時(shí)后再次發(fā)生跳閘，報(bào)文仍顯示為通信故障。機(jī)組人員通過對(duì)變頻器通信接口板、光纖接頭、光纖衰耗值進(jìn)行檢查，沒有異常情況，故障仍存在。以替換的方法對(duì)變頻器采集板和工控機(jī)進(jìn)行更換，故障仍沒排除。檢修人員接通變頻器控制電源，電源板指示燈閃爍，斷開電源重新上電后指示燈不亮，依此判斷為電源板故障，將新的電源板更換后，故障消失，機(jī)組凝結(jié)水泵投入運(yùn)行后，一切正常。導(dǎo)致這種故障的主要原因是機(jī)組凝結(jié)水泵變頻器長時(shí)間帶電運(yùn)行，電源板元件出現(xiàn)老化引發(fā)故障。針對(duì)這種情況，日常維護(hù)工作中宜根據(jù)裝置電源運(yùn)行時(shí)間及時(shí)進(jìn)行更換，并保證冷卻風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，這樣電源板元器件不會(huì)因?yàn)檫^熱出現(xiàn)損壞的問題。

（三）功率單元過電壓和欠電壓故障處理

功率單元故障是高壓變頻器運(yùn)行中最常見的故障，特別是熔斷器、單元控制板及光纖等故障經(jīng)常發(fā)生。功率單元過電壓產(chǎn)生的原因主要是由于電網(wǎng)側(cè)電壓過高，功率單元、主控箱光線板及CPU等故障也會(huì)引發(fā)過電壓故障。熔斷器故障發(fā)生時(shí)，可以根據(jù)人機(jī)界面顯示的故障信息對(duì)故障進(jìn)行查找，及時(shí)更換故障熔斷器即可[4]。功率單元控制板作為功率單元通信和控制的重要設(shè)備，在日常運(yùn)行過程中，當(dāng)控制板存在過多粉塵時(shí)，會(huì)對(duì)元件散熱性能帶來影響，在環(huán)境濕度較大的情況下，元器件管腳還會(huì)被腐蝕，造成控制板損壞。針對(duì)這種情況，需要針對(duì)變頻器功率單元解體后進(jìn)行清掃，清理干凈后再回裝，有效降低單元控制板故障。光纖故障需要針對(duì)光纖、熔斷器和光纖板開展排查，并對(duì)損壞的部件及時(shí)進(jìn)行更換。功率單元欠電壓故障與電網(wǎng)側(cè)電壓偏低、功率單元控制板故障、輸入側(cè)整流回路故障及電網(wǎng)斷電等具有直接關(guān)系，因此在日常運(yùn)行過程中，應(yīng)針對(duì)變頻器輸入電壓加大監(jiān)測(cè)力度，確保輸入電壓波動(dòng)在正常范圍內(nèi)。另外，針對(duì)電源輸入側(cè)線路接線情況開展重點(diǎn)檢查，一旦有松動(dòng)宜做好緊固處理，并利用示波器對(duì)三相輸入電壓進(jìn)行測(cè)試，檢查電源波形是否正常。

（四）變頻器過熱故障處理

借助溫度開關(guān)對(duì)變頻器運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)控，一旦運(yùn)行溫度超出設(shè)定值，變頻器會(huì)發(fā)生報(bào)警，當(dāng)變頻器超溫運(yùn)行超出一定時(shí)間時(shí)，變頻器會(huì)發(fā)出超溫信號(hào)，引發(fā)變頻器跳閘故障。變頻器出現(xiàn)過熱情況時(shí)，主要表現(xiàn)為兩種情況，即輕度過熱和重度過熱。當(dāng)冷風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口不通暢，設(shè)備出現(xiàn)過載情況，溫控儀故障及運(yùn)行環(huán)境溫度高等也會(huì)引發(fā)輕度過熱問題。針對(duì)變頻器輕度過熱故障，處理時(shí)應(yīng)檢查變壓器進(jìn)風(fēng)口堵塞情況，并做好疏通工作。同時(shí)還要對(duì)冷風(fēng)機(jī)參數(shù)、變壓器繞組接觸及設(shè)備過載運(yùn)行等情況進(jìn)行檢查，及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行處理，使變頻器保持穩(wěn)定的運(yùn)行溫度。當(dāng)運(yùn)行環(huán)境溫度過高或是冷卻風(fēng)機(jī)及溫度控制儀等故障都會(huì)引發(fā)變頻器重度過熱。在日常運(yùn)行過程中，應(yīng)控制變頻器運(yùn)行環(huán)境溫度，并針對(duì)變頻器小間室內(nèi)的通風(fēng)情況進(jìn)行定期檢查，定期對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清理，針對(duì)功率柜進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量開展檢查，條件允許的情況下可以安裝風(fēng)扇或是空調(diào)。另外，還要做好冷卻風(fēng)機(jī)、變頻器接線、絕緣的檢查工作，針對(duì)異常情況及時(shí)處理，并定期更換變形和老化的絕緣片及絕緣柱，做好緊固工作。

（五）變頻器啟動(dòng)即跳閘故障處理

火電廠變頻器運(yùn)行過程中，當(dāng)電機(jī)回路出現(xiàn)短路和缺相，功率單元局部存在短路及驅(qū)動(dòng)板故障，或是主控板輸出信號(hào)不良，這些問題都會(huì)導(dǎo)致變頻器啟動(dòng)即出現(xiàn)跳閘故障。針對(duì)故障處理過程中，應(yīng)對(duì)電機(jī)是否正常運(yùn)行進(jìn)行檢查，明確是否存在短路和缺相等問題，特別要檢查工頻電流，確保其處于正常范圍內(nèi)[5]。還要針對(duì)電纜和輸出電壓互感器的絕緣及接線柜輸出螺栓松動(dòng)和燒斷等情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，并根據(jù)實(shí)際檢查結(jié)果，及時(shí)更換故障元件或?qū)ο嚓P(guān)部件進(jìn)行緊固處理。功率單元存在的局部短路或是驅(qū)動(dòng)板故障，應(yīng)檢查功率單元報(bào)警模塊，當(dāng)對(duì)模塊進(jìn)行更換后，故障仍沒有排除時(shí)，宜進(jìn)一步排查故障單元。具體操作時(shí)，將高壓電源斷開，采取有效防護(hù)措施拆開功率單元三相輸出銅排，再接通高壓電，利用萬用表對(duì)某功率單元的輸出電壓值進(jìn)行測(cè)試，再針對(duì)其他功率單元輸出電壓值逐一開展測(cè)試，找出輸出電壓值異常的功率單元，明確故障點(diǎn)，再根據(jù)故障點(diǎn)問題采取相應(yīng)的處理措施。

結(jié)束語

高壓變頻器是火電廠機(jī)組中較為重要的設(shè)備之一，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且電子元件較多，在實(shí)際運(yùn)行過程中，受制于火電廠運(yùn)行環(huán)境的影響，高壓變頻器易發(fā)生故障，且故障類型多種多樣，一旦無法及時(shí)判斷和處理故障，必然會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行帶來較大的影響。但高壓變頻器大部分故障產(chǎn)生原因具有多樣性，應(yīng)與實(shí)際情況相結(jié)合，從多個(gè)層面進(jìn)行排查。日常電廠運(yùn)行過程中，還要加強(qiáng)對(duì)高壓變頻器維護(hù)和檢修工作的重視，針對(duì)易發(fā)生故障部位應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行排查，定期更換易損部件，并對(duì)設(shè)備元件上的灰塵進(jìn)行清理，實(shí)時(shí)關(guān)注變頻器運(yùn)行工況，排除隱患，有效降低高壓變頻器故障發(fā)生率，為高壓變頻器的正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]武飛平.發(fā)電廠高壓變頻器典型故障診斷分析及解決[J].神華科技，2017（12）：56-57，61.

[2]李琦.高壓變頻器常見故障分析及處理[J].儀器儀表用戶，2023（07）：110-112，33.

[3]張錦.火力發(fā)電廠高壓變頻器的故障分析和維護(hù)[J] 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2022（09）：331-333.

[4]曾紹洋.高壓變頻器功率單元故障維修與預(yù)防[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2021（12）：253-254，259.

[5]陳達(dá)文.高壓變頻器在火力發(fā)電廠運(yùn)行中常見問題分析[J].工業(yè)設(shè)計(jì)， 2018（01）：136-137.