摘要：PowerFlex7000高压电流源型变频器具有自诊断系统完备和抗电网系统晃电能力强等优点，初始投运10年间，出现了各种类型的故障，本文对出现过的故障原因进行简要分析，并讨论了预防性检修维护的基本方法和步骤，以保证变频器持续稳定运行。
关键词：高压变频器 整流单元 故障 缓冲电容 AC/DC电源
1前言
泸天化股份公司尿素车间新系统的高压氨泵1104J/JS采用电机驱动，改造前，用电机带液力变矩器调速，改造后，为变频器驱动电机来调速。二台变频器投运以来，出现了各种类型故障。本文介绍变频器投运以来的运行状况、故障抢修、日常维护及故障原因分析，更好的保障变频器安全稳定运行。
2设备及工艺概况
Powerflex7000变频器为空冷型系列高压变频器，该变频器是电流源型变频器。配多绕组隔离变压器，变频器额定功率600 kW。变频器所带电动机的额定电压6KV，额定电流59A，额定容量500kW，额定转速为1487rpm。属于重载启动，使用变频器既实现电机软启动，也满足工艺上通过变频调速调整泵体转速，机组机械传动效率明显提升，节能效果明显。
3Powerflex7000高压变频器系统基本构成情况
变频器系统基本构成：高压开关柜→隔离变压器→18脉冲整流器→逆变器→电动机。变频器为交—直—交型。采用多绕组隔离变压器相移原理和18脉冲整流器配合来抑制谐波，减少对电网的谐波干扰。变频器的整流单元SCR（可控硅）和逆变单元SGCT（带集成门极驱动器的改进门极关断晶闸管）均是由光纤触发控制。
4 Powerflex7000高压变频器故障分类及处理
4.1 故障分类与处理统计
我们收集了变频器从投运以来所发生的所有故障(共43次)及处理详情见表1。
表1 Powerflex7000 变频器装置故障分类及处理措施一览表
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4.2 故障分析
a)变频器内部硬件故障引起的跳车
对于“整流单元晶闸管驱动板损坏”、“整流单元缓冲电容损坏”、“整流单元共接电阻故障”、“AC/DC及DC/DC电源故障”这4类硬件故障。我们分析认为，该设备安装现场通风环境条件不好，强制通风散热和空调降温效果不佳，变频器室温度过高后，对内部各装置及电子元器件的使用寿命必然产生影响。
变频器属于半导体功率变换调速装置，18个功率器件串联为一组桥臂来均压，有18个缓冲电容、18个逆变单元。该变频器整流单元晶闸管驱动电路的电源就取自缓冲电容，缓冲电容器故障比例最高：一方面缓冲电容器的使用寿命与工作温度密切相关，另一方面缓冲电容器的寿命还与纹波电流有关。从而造成变频器投运后缓冲电容器频繁损坏的现象。
b)变频器外部环境的影响
由于变频调速装置安装空间狭窄、散热条件差、厂房空气中含有尿素粉尘、电缆沟中有水蒸气串入等，形成潮湿、腐蚀性气体及尘埃，将会造成变频器内部电路板及元器件腐蚀、接触不良、绝缘降低、爬电短路等故障，导致变频器跳车。
4.3 变频器日常维护策略
4.3.1 应急故障处理（详见表2）
表2 变频器应急故障处理
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4.3.3 改善变频器运行环境温度
变频器投运以来，由于变频器自身发热太严重，环境温度下降不达标，造成变频器长期在较高的环境温度中工作。近年，对变频器室进行空调改造，加装4台中央空调，并针对缓冲电容和整流驱动板老化严重，经检测统一更换了一批。随着我们对这两台变频器性能的逐步加深了解和维修技能的提高，变频器的环境又得到了改善，从而变频器整流单元故障率大幅降低。
4.3.4定期维护检查
定期对变频器过滤网及出风口过滤网进行清扫或者更换，在生产期间，每天巡检时记录变频器整流、逆变单元温度，当发现温度异常时，对变频器进行及时的小修，对整流、逆变功率单元的散热器散热通道进行疏通后，用压缩空气吹除散热器上附着的粉尘。
4.3.5提升维修检测方法、保证检修质量
4.3.5.1定期对变频器进行体检大修。对缓冲电容、电阻等进行外观检查和电容值电阻值检测，如果发现电容、电阻外观出现过热变色、渗液、体表有裂纹或者测量电容值偏差大于5%时，将进行更换。
4.3.5.2 变频器AC/DC 、DC/DC电源的检修检测。由自藕调压器接线给AC/DC电源供电，AC/DC的输出再接DC/DC电源，送电测试之前，将自藕调压器输出线电压调至100V-240V之间，送电后将调压器输出电压在100V-240V之间缓慢来回调整，用万用表测量AC/DC输出是否稳定在直流56V，DC/DC输出是否是稳定的直流5V、15V ，并检查AC/DC 、DC/DC散热风扇、指示灯是否运行正常，一切无误后方可装回变频器投运。
4.3.5.3定期对变频器柜各装置的检查。对变频器柜内板件、接触器、高压保险、压敏电阻、整流变压器检查清扫及油分析，柜体密封性检查等。修后必须测量变频器母线绝缘和电压抑制器绝缘，可用高压摇表进行测量，测量值要达到20MΩ以上才视为合格。
4.3.5.4有效利用测试线进行模拟测试。检修完成检查无误后送控制电源，变频器自检，各种指示正常后，将专用测试线依次接入18块整流驱动板，然后将变频器设置为测试模式进行测试，这种方法可以检查触发光纤是否插错位置，防止检修后交换位置插错光纤造成误触发引起严重故障。
4.3.5.5固件刷新.变频器内部元器件CIB（用户接口板）、DCBL（进线侧驱动控制板）、DCBM（电机侧驱动控制板），出现故障更换时，必须在笔记本电脑上运用“超级终端”软件，对更换后的新板件固件刷新，然后进行带电机单体试车无误后方可投入使用。
5结术语
通过对Powerflex7000高压变频器在大型尿素装置氨泵应用中的维护及故障处理分析，阐明了变频调速装置的长周期稳定运行，离不开科学有效的维护。对故障率高的单元要准备好备品备件，加强日常维护与设备诊断，熟悉变频器技术资料、图纸及检修方案，才能确保变频器出现故障后，能快速检修投入运行。
参考文献
[1] Q/LTHGF 458-2013 交流变频调速装置运行维护规范(P8)
[2] 罗克韦尔（A—B）公司Powerflex7000中压交流变频器（空冷式）用户手册，2003年（P1-1/P4-50/P6-40/P6-70）
[3] 罗克韦尔（A—B）公司Powerflex7000中压交流变频器故障检修与参数技术数据，2003年(P1-2/P1-24)
作者简介：曾晓舟，男，1963.10生，大学本科，电气工程师，2010年毕业于四川理工学院电气工程与自动化专业，现任四川泸天化股份公司检修分公司电气维修部技术员。
论文作者:曾晓舟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6