引言

 

变频器作为一种电气调速装置，可以通过改变电压来实现负载调速，降低电机调速过程中的能耗。由于其较高的节能效果，已成为先进的电气传动技术，广泛应用于电厂。低压变频器越来越多地应用于电厂，因为它具有节能、保护和自动控制功能，以及自动化方便。其中，电厂应用最广泛，故障原因最多。因此，分析其异常运行原因并提出相应的避免措施尤为重要。

 

低压变频器常见异常运行现象

 

电厂的低压控制系统是西门子的S7-200系列变频器，通过控制变频器的内部部件来实现变频调速。但由于现场安装位置和现场情况的复杂性和多样性，以及运行方式和环境的差异，设备在运行中经常出现一些异常现象。某电厂采用S7-200系列变频器，额定功率为6MW，容量为20MVA。机组由1号发电机组运行，采用三段启动模式。机组负荷一段后，主变压器分接开关启动第二段，切换为主变压器再合运行模式。机组再次启动时，由于主变压器二次侧电流互感器二次侧无电流信号，无法关闭；当主变压器二次绕组上的母线电压升至32.5kV时，设备自动关闭，但由于保护装置中的过电流继电器动作，过流保护装置无法投入；主变压器二次开关柜内断路器因故障跳闸未能及时恢复主配电源供电；主变压器第一路开关柜因母线电容过电压跳闸。

 

2变频器的工作原理

 

变频器主要由功率单元、控制单元和输出保护单元组成。在功率单元中，通过控制DC电压来改变电流的大小，从而达到调速的目的。由于变频器由微机控制，与传统电机相比，大大节省了电能，提高了设备利用率。控制单元一般分为CPU控制器和PLC两种类型：CPU是变频器上最重要的部件，通常用于存储各种运行参数、命令、故障报警等。PLC是指通过PLC程序逻辑控制系统内各模块之间的信息交换部件。

 

3低压变频器异常运行现象、原因分析及预防措施

 

3.1电流互感器过热

 

由于安装不当、绝缘老化、环境温度过高等原因，电流互感器发热，导致保护动作跳闸。

 

案例:某发电厂一台35MW机组在运行中跳闸，经调查发现是电流互感器发热引起的。据发电厂运维人员介绍，保护动作失灵导致跳闸事故。

 

原因分析：根据上述故障现象，可以看出电流互感器故障与保护故障有一定的联系。

 

预防措施：

 

（1）检查电流互感器各部件的绝缘情况，如绝缘电阻是否符合要求；（2）如发现局部发热或击穿，应及时更换和处理；（3）如果电流互感器发热严重，应及时拆除和更换。

 

3.2负载变化过大

 

负载类型的选择对设备的运行起着至关重要的作用。对于变频器，不同型号和规格的电机有不同的容量。通常：容量越大，电机越多，功率越大，变频器需要选择容量越大的电机，否则会导致变频器的异常运行。

 

预防措施：

 

(1)电机功率小于500kWWW、电机容量在500kW以下的机组(如:2)×300MW超临界燃煤机组)和电机容量超过1000kW的电厂，可根据具体情况选择不同型号和规格的电机。

 

（2）对于大型变频调速系统，当变频器输出电压高于额定运行电压（通常大于额定电压）时，电机可连续空转；当输出电压低于额定电压（通常小于额定电压）时，电机不能连续空转。

 

（3）对于大型变频调速系统，电机可采用容量小、功率损耗小的电机；相反，应选择大型电机。

 

（4）当电机额定电流大于电机允许的最高电流值时，变频器将无法连续空转。

 

（5）负载类型为异步电机、拖动发电机、汽轮机等设备时，应选用功率密度高、功率损耗小的变频器；相反，使用功率因数高、体积小、价格低的变频器。

 

3.3谐波电流增大

 

原因分析：电网中有大量的非线性负荷，主要包括变压器、电抗器和各种整流和逆变器装置。一般来说，整流机组的主变压器没有负荷。由于非线性负荷产生的谐波电流通常大于正弦波电压产生的谐波电流。因此，对于低压厂用电系统，一般不允许负荷运行。

 

预防措施：监测电网中的非线性负荷，合理分配各线路的容量，确保不影响电网中各支路的电压。此外，还应做好谐波电流监测：发现谐波频率、基波电压和谐波电流时，应采取必要措施。具体包括：

 

负载监测：在正常运行条件下，记录主变压器的输出容量是否超过额定值，测量和比较三相电压、电流和运行频率、基波电压和母线电压。负荷监测：记录各负荷的三相电流值，根据负荷容量计算各支路和母线的谐波电流，并与负荷实测值进行比较分析。

 

4低压变频器异常运行问题的预防保障措施

 

首先，操作人员应严格按照规定操作，确保变频器在正常工况下运行，实时监测变频器的电压和电流值，及时发现变频器故障隐患，定期维护设备，确保机组安全稳定运行。

 

二是认真分析变频器异常运行的原因，并制定相应的解决方案。

 

三是对现场设备故障进行诊断，必要时可绘制详细的电气原理图，对主要部件进行故障分析。

 

第四，将故障与使用环境联系起来，避免因故障不能及时发现而造成更大的损失。变频器正常运行时，温度一般不超过45℃，否则会影响其散热效果。如果变频器在高温下工作电流过大，会导致严重发热。为了避免变频器因过热而燃烧而影响运行，建议将故障与使用环境联系起来。通常在夏季，当温度达到45℃时，设备的散热能力会因温度升高而下降。此时，应检查电压是否下降到运行范围（正常值）；如果电压下降后继续工作，应立即停机检查；如有异常现象，应立即通知操作人员。

 

第五，维修前要做好充分准备，制定完善的维修计划。当设备出现故障时，应迅速处理。在此期间，还需要落实以下要点：（1）检查和维护变频器内部硬件结构；（2）维修前，提前试运行所需部件；（3）仔细检查变频器内的重要部件，及时处理问题。

 

六是做好现场设备的维护工作。对于现场设备的维护，要坚持“预防为主，防患于未然”的原则，根据实际情况定期对设备进行维护，避免设备长期超负荷运行造成事故。例如，需要定期检查和维护相关变频器内部部件的老化情况；定期检查和维护现场设备；做好电控柜的清洁和防尘工作。

 

第七，认真执行标准化操作程序。标准化操作是企业管理的重要组成部分，也是企业管理的重要手段。目前，一些生产企业为了提高产品质量，降低生产成本，节约资源，制定了一系列标准化操作，应积极实施。对于标准操作程序，应做到：（1）编制标准化操作程序手册或流程文件；（2）严格按照标准化操作管理办法执行。

 

结束语

 

综上所述，在变频器运行过程中，电网电压短时间下降对其影响较大，容易造成设备停机问题。因此，在使用过程中，需要分析低压变频器异常运行的现象和原因，然后提出相应的预防措施，以更好地保证电力系统运行的稳定性。