(湖北工业大学 湖北省武汉市 430068)
摘要：高压变频器近些年在电力系统得到了广泛的应用，使得泵和风机设备的使用寿命延长，节约大量能源，运行方式的灵活性使得机组的自动化水平得到提高。 因此降低高压变频器的故障率须引起足够的重视，促进电厂自身的经济水平的提高。
关键词：火电厂；高压变频器；故障分析；对策
1 火电厂对高压变频器的特殊要求
对于火电厂而言，设备的安全可靠运行是安全生产的重要保障。若火电厂大功率辅机电动机因变频器故障造成停运，往往会导致发电机负荷大幅度下降，甚至造成发电机停机、锅炉熄火停运等，从而导致发电机组非计划停机，其造成的影响及损失，远不是节能效益可以比较的，因此火电厂对高压变频器运行的安全可靠性具有非常高的要求。
1.1高压变频器的工变自动互切
当高压变频器保护动作或出现严重故障，以及高压变频器需要检修而高压电机不能停运时，高压变频器均可自动完成由变频运行状态切换至工频运行状态，且不影响发电机组的正常运行；当高压电机在工频运行状态时，若要重新投入变频，高压变频器可自动完成由工频运行状态切换至变频运行状态。
1.2高压变频器功率单元的旁通
当高压变频器某一个功率单元出现故障且在允许旁通的情况之下，高压变频器可以在最短的时间内实现故障功率单元的旁通，并保持输出电压波形的完整。
1.3高压变频器瞬时停电再起动
当火电厂高压母线电压暂降（相同母线上多台高压辅机电动机同时启动、电网电压波动造成的高压母线电压降低等）时，高压变频器停止输出，当电源电压恢复时（停电时间一般在3～10秒之间），高压变频器从检测到的电机转速开始驱动电动机回到原来运行的工况。
1.4高压变频器控制电源的冗余配置
为了保证火电厂高压变频器的安全可靠运行，其控制电源应采用冗余化配置。一方面，高压变频器可以配备独立的UPS装置，当高压变频器控制电源失电后，可以由UPS装置为控制系统供电；另一方面，高压变频器可以配备双路控制电源的切换功能（通常为一路交流、一路直流），当一路控制电源失电时，高压变频器可以无扰动的切换至另一路控制电源为控制系统供电。
1.5高压变频器的远方监控
高压变频器应将自身的开关量（通常为硬接点，如开关状态、变频器运行信号、故障信号等）、模拟量（通常为4～20mA量，如给定频率、运行频率、变频运行电流、工频运行电流等）送至DCS系统进行远方监控，同时DCS系统的控制命令也送至高压变频器，以便于高压变频器远方监视、调节、操作及故障分析等。
2火电厂的高压变频器比较常见的故障和原因分析
（1）功率单元过压。功率单元过压可能会造成元器件的的损毁。其主要原因是功率单元输入电压比较高，超出过电压报警点；对其功率的单元进行充电或控制板过压检测功能具有着异常的问题；同时其高压变频器降低速度的时间设置较短。
（2）关于功率的单元输入缺相。功率单元缺相运行，会导致移相变压器绕组发热甚至烧损。其原因则是因为移相变压器对于绕组异常和熔断器损坏等功能出现异常。
（3）功率单元过热。变频器使用的IGBT模块对环境温度要求较高，如果温度较高那么将会导致模块出现损坏，原因则是因为柜散热风机存在着异常，导致其单元散热功率受到影响，并且柜滤网也是会存在着堵塞不通风，如果温度开关损坏或者是出现连接方面的异常，那么功率单元控制板将会过热。
（4）对于功率单元驱动的故障分析。该故障原因则是因为IGBT存在着损坏或短路，驱动板出现了损坏或者是驱动板和控制板的连接线位置存在着故障问题。
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（5）对于高压变频器的输出过流分析。这个故障的原因则是因为电缆或高压电机绝缘故障问题，负荷也是具有着机械损伤，高压变频器自身的过流参数设定值异常，移相变压器也是具有着异常或绝缘异常、高压变频器主板电流检测出现异常等原因。
（6）关于高压变频器存在的输出过载。此故障原因是因为高压电机的堵转或负超载运行以及高压电机存在着异常，或者是高压变频器过载的参数设定存在着异常问题，此外高压变频器的主板电流检测也是具有着异常情况。
（7）关于高压变频器瞬停失败分析。变频器瞬停功能通过信号检测板检测变压器三相电源和变频器输出残压信号来实现的。因此瞬停失败原因则是由于高压变频器的输入信号具有着异常的情况。此外三相电源的信号检测线路也是具有着异常的情况，电机自由停机时间相对来说并不是很长。
另外排除参数设置以及通讯类故障外，可能设备自身存在的故障，例如：电机绝缘损坏或者变频器逆变电路损坏导致出现过流故障；甚至变频器内风机故障甚至会出现超温报警和停机故障等。
（8）过热故障分析。过热故障主要指的就是变频器在散热中的温度已经超出规定的整定值，会影响变频器在使用中的寿命，对电容带来严重损坏，而出现过热的主要因素是由于大功率晶体管出现散热不及时的现象，或者变频器使用的环境温度比较高，甚至温度传感器出现故障，散热风扇不工作一系列问题，其处理方式为：某变频器在实际运行一定时间内就出现过热现象，可以对变频器温度高这一因素进行分析，由于变频器在运行的状况下才出现过热现象，因此不用对温度传感器损坏的现象进行考虑，在给变频器通电后风机依然转动，但相对来说比较缓慢，这也不用分析风机损坏现象，所以考虑到是否防护罩比较脏被堵住导致的，对其风尘或者油泥清除后，风机得到正常运行。
（9）短路故障分析。变频器短路故障通常发生在运行过程中，复位再次启动会失败。短路故障发生时变频器速断保护可以迅速动作，因此不会对变频器造成损坏。由于电机内部短路或电缆发生相间短路造成故障跳闸占短路保护中相当大的一部分；变频器自身内部器件也会造成短路故障，如环境温度高或逆变器本身老化等原因，使逆变器的参数发生变化，引起同一个电桥上、下导通，直流正负短路。
3火电厂高压变频器故障案例分析与探讨
2016年2月27日，#4炉4A一次风机变频器停运切工频运行就地检查变频器A1、B1、C1三个功率单元均存在不同程度的烧损，其中A1功率单元损坏最为严重，电解电容、输入熔断器、整流桥、单元控制板和驱动板均严重烧损，B1功率单元输入熔断器熔断、部分元器件被灼伤，C1功率单元控制板、驱动板被烧损。
原因分析：A1功率单元电解电容有明显漏液的痕迹，属于电解电容个体老化原因。当变频器运行时，A1功率单元电解电容损坏，导致输入熔断器通过大电流而爆裂，电解液和熔断器里的导电物质飞散，致使B1、C1功率单元的控制元器件受到不同程度的烧损。
防范措施：更换故障损坏的功率单元，同时对其它功率单元进行修复检测；检测变频器的全部控制板件、单元柜风扇等是否正常，如有问题对其进行更换测试；定期更换功率单元内部的电解电容。
结束语
我国经济处于转型的主要时期，节能损耗也是转型期的重点工作。因此高压变频器技术在电力行业得到普遍运用。变频器应用的时候可以有效的对火电厂的用电率进行降低，此外也是可以对机组的安全运行水平进行提升，对其火电厂的高压变频器的故障效率可以得到提高，并且也能够促进发电机组可以高效稳定的运行。
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论文作者:沙金洲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/28
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