摘要：对发电厂凝结水泵变频器在使用过程中的各类故障进行了详细的分析，从发生故障时存在的现象入手，对每个不同的原因制定了实际有效的运行维护对策，保证了变频器的正常运行，提高了凝泵机组的运行可靠性。
关键词：凝泵；变频器；故障；对策
变频器的速度调节比较平顺、所处的速度区间较宽、具有较小的启动电流值、运行平稳可靠，具有较好的节能性能，而且，该电气设备内部各组件之间设计比较紧密合理，具有电机软启动以及速度控制等优势，在许多发电厂、石油和矿山企业得到了大面积的推广应用。特别在发电厂内部的凝结水泵等设备应用了变频器作为电机的驱动装置，由于变频器内部是由大量的电力电子组构建而成，如果处于灰尘较多、温湿度都比较大以及振动的工作状况下，会影响其运行的稳定性，还会引发某些元器件出现故障，对于变频器的运行维护保养非常不利。本文将对某发电厂凝泵所应用的变频器在运行过程中易产生的故障原因进行分析并制定切合实际的维修对策。
1凝泵变频器配套电气控制系统组成
凝泵电机选用的变频器为北京利德华福电气技术有限公司生产HARSVERT-A 10/150型多级模块串联，交直交、高高方式10KV变频器，输入电压等级为交流10kV，输出频率为0～100Hz。电气控制系统构成和实现原理为：10kV电压等级的电能通过输出母线进入SA1开关，高压变频驱动装置配套的电机软启动设施来对输入电压为10kV的三相异步电动机实现启动操作，凝结水泵A配套的高压变频器把经过频率控制日电能输送到隔离开关QS1，实现与电机软启动装置的电能输送到隔离开关QS2完成机械联锁，两者之间不能在同一时间内进行闭合操作。凝结水泵B匹配的高压变频器输出经过频率控制的电能至隔离开关QS3，实现与电机软启动装置的电能输送到隔离开关QS4完成机械联锁，两者之间不能在同一时间内进行闭合操作。高压变频器与隔离变压器均各自单独安装于发电厂首层，为实现对电气元件有效散热，在控制室内安装了制冷空调设备。
2电动机绝缘出现破损
2.1故障发生时存在的现象
驱动凝泵电动机为Y系列三相绕组电机，匹配的高压变频驱动装置在运行期间出现了4次的过电流而引发的内部保护器件动作。对高压变频器和配电线路实现详尽的检查，都没有发现存在任何问题，但对电机进行故障排查时发现定子绕组上某相线圈出现匝间短路现象，引发出现故障的线槽里面的不相同的相线圈相互间的绝缘层被破坏发生穿孔，引起变频器实现保护动作。
2.2原因分析
该变频器所采用的内部设计为半控方式的电压整流方式、二电平框架的脉冲宽度调制控制方法的变频驱动装置，输出电压的波形为矩形结构脉冲波，因为采用的二电平框架构成，经过变频器输出的为2个相电压电平，输出电压值与额定电压值的比例变化程度较大，脉冲波形的电能质量不高。电动机定子绕组的第一个线匝要承受脉冲电压波形振幅的80%，极易对电动机的首端线匝间的绝缘产生冲击，从而引发绝缘击穿现象。
2.3应对策略
参照变频器供应商提供的资料中对滤波模块进行选型，在变频控制装置电压输出侧安设电压变化率滤波模块，对变频器输出的电压高频谐波分量进行消除，有效减小输出电压的变化率。由于滤波器的存在，对电压的输出波形进行了优化，但仍存在着一些幅值较高的分量，在变频器的运行期间，又出现过电动机绝缘被损坏的现象。所以，对凝泵电动机进行更换型号，选用更适用于变频器工况下的变频调速电机，满足在脉冲波形下能保持稳定运行的要求。
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3变频器运行温度过高
3.1故障发生时存在的现象
变频器控制室内设置的温度计量保护装置，当室内的环境温度超过40℃时会有警报声音，当发电厂电气运行维护人员在进行全面检查时发现在工作状态下的凝结水泵B的变频驱动装置控制柜表面烫手，及时利用变频驱动装置的控制面板对其运行情况进行查看，液晶面板显示IGBT运行温度为110℃，而变频驱动装置默认的保护动作温度设定值为130℃。控制主板的运行温度为60℃，默认的主板保护温度为85℃，但是，室内的环境温度仅为25℃。
3.2故障原因分析
从上面的叙述可以明显看出，高压变频驱动装置内部元器件运行温度过高，不是由于室温引起的。以空气过滤网拆除检查过程中发现，滤网不存在任何问题，可是，电源控制模块的供电主板的进风口侧的空气过滤网出现大面积的毁坏，可以反应出变频装置的内部出现了严重发热的现象。把手掌放置于其进风口侧，感受不到有空气的吸入，但是，明显能感到内部热量的辐射，可以判定是出风口侧出现堵塞现象。该高压变频控制装置出风口位置在其顶部，而且用铁丝网围挡住，避免细小物位进行内部。铁丝网的目数较多，网孔过小，而极易导致灰尘的堆积造成风口堵死问题。
3.3解决办法
在高压变频控制装置出风口侧的铁丝网上用开孔器均匀开挖2.5mm的洞口中，保证出风口侧的空气流通顺畅，又能避免别的物体落入通风口。还应对进风口空气过滤网进行清洁处理，用刷子等工具对过滤网内的灰尘进行处理。利用以上各种措施，高压变频控制装置再没有出现运行温度值过高的问题，IGBT工作温度基本保持在45℃，而电源控制板的温度在40℃左右。
4变频器的散热风机故障
4.1散热风机故障现象
5号凝结水泵配套的B变频器控制柜上部的散热风机在运转时有异常的响声，而且有烧东西的糊味。把高压变频装置设定为停机状态，对散热风机配套的电机电容数值进行测量，数值显示为0.015微法，而该电容的标称数值为5微法。对散热风机匹配的电动机拆解之后发现，一些定子线圈有匝间短路和烧坏问题，而且伴随着较为严重的发热。
4.2现象原因分析
对电机电容器进行表面检查，并没有出现任何性状，电容器身上标识的性能参数是430VAC～2000h，而5号凝结水泵的应用高压变频器的运行间为1900h，该变频控制装置处于待机状态，电气控制柜顶部的散热风机以及变频单元的冷却风扇处于运转状态，其动转的总时长已经达到了电容器设计使用期限，随着电容数值的降低，电动机的内部形成的电磁转矩也会随之变小，电机持续处于过载状态下，电机定子会由于过热而出现损坏。
4.3应对策略
对该凝泵机组高压变频控制装置的变频单元的冷却风扇匹配电机和电容进行检查，测量电容的数值显示为4.2微法，而电容表面标识的容量为6微法，而且设计运行期限同样为2000h，也快达到设计的使用期限，运行维护人员对控制柜顶部的两个电机以及电容进行更换，保证了其正常运行。
以上述经验作为根据，利用检修的机会，对超出设计运行期限的电容器进行换新，再利用变频器的控制面板对高压变频控制装置的冷却风扇运行信息进行调用，发现该冷却装置运行时间也接近2000h，对其配套电容器也实现更换，然后利用控制面板的设置功能对冷却装置的运行时间归零。
散热风机控制电路的设计为中压变频控制装置回路的开关处于打开状态时，就进行运转，也就是说当变频器处理待机状况下散热风机也在运行，所以，散热风格的控制回路重新设计成，当变频控制装置启动电动机时，散热风格开始运转，可以有效减小电容器的运行时间。
5结束语
综上所述，在对发电厂凝结水泵的变频控制装置运行维护时，应该对发生的各类故障现象及时分析总结，确定好切实有效的处理措施，并把应验应用到未发生故障的设备中，做好提前预防，保证变频器处于可靠稳定的运行状态，让凝结水泵发挥应有的功效。
参考文献：
[1]周治民.6kV高压凝泵变频器故障原因分析[J].中国高新技术企业,2015(22):131-132.
[2]郑万钧,崔恒胜.大型火力发电厂厂用电动机高压变频器故障分析及反措探讨[J].山东电力技术,2009(03):6-10.
论文作者:冀鹏瑛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：变频器论文; 装置论文; 高压论文; 电机论文; 电压论文; 故障论文; 水泵论文; 《电力设备》2018年第12期论文;