基于电力瞬时失压对低压变频器的影响及预防

浙江江山化工股份有限公司 徐征玉

1.引言

随着社会经济的快速发展，工业企业对生产自动化要求越来越高，变频器由于具有高效的调速性能、较好的节能作用以及稳定可靠等特征，已经在各行各业中得到广泛的运用。变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是一种利用微电子技术和变频技术，对电机工作的电源频率进行改变，从而实现对交流电动机的电力进行控制的设备，可以将变频器简单理解为能够产生可以变化的频率及电压的一种备置，变频器又被称为逆变器。变频器主要由几个部分组成，分别是整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元以及检测单元等等。变频器对计算机电源波可以起到控制的作用，避免出现突然断电的问题；在工业领域中，变频器的级数值能够对电机的速度进行调节；在日常使用的家庭电器中，变频器的使用也很广泛，比如空调、冰箱等电器都是利用变频器的工作原理进行运转的。另外，通过了解变频器的功能，可以有效防止低电压跳闸的现象发生，以提高系统的整体运行效率。

2.瞬时失压可能对低压变频器所造成的影响

在电力系统中，瞬时失压是低压变频器运行中最常见的问题。在雷雨多发的季节，由于雷击所引发的短路、电网跳闸、大型设备故障等现象，这期间所造成电压的大幅度变化，都会影响到电力系统中低压变频器的正常运行。当雷电击中变压器，或者是高压送电线路的避雷线时，雷电的电流经过杆塔的塔体与接地设置，进而使得变压器电位瞬间升高。与此同时，会雷击还会使得附近线路产生感应过电压。一旦产生的电位差，超过了该区域的送电线路的负荷，使得线路的绝缘闪络电压不能承受产生的电位，从而使得低压变压器产生跳闸[1]。

变频器在重新发动时，速度升上去就立刻出现跳闸现象，这主要是由于过电流严重所导致的，其具体的原因有四点，分别是负载侧出现短路现象；变频器的逆变管发生损坏情况；电机的起动转矩比较小，导致拖动系统不能运转，影响了机械设备的正常工作。

如果出现电压跳闸，主要的原因是由于电源的电压太高，机械设备设定的减速时间比较短，并且在减速时再生制动的放电工作没有到位，从而发生跳闸的现象。如果是由于欠电压而导致的跳闸，原因可能有三点，分别是电源的电压比较低、出现电源缺相故障以及发生整流桥故障。

在一般情况下，变频器的电压范围在额定电压以内，最低的电压值为额定电压的60%左右。一旦运行中的电压值小于或者高于这个范围，就会使得变频器产生故障，使得系统的运行受到严重的影响，进而对企业的经济效益产生严重的损失。

3.低压变压器的功能

3.1 动能缓冲功能

在一定范围内，由于低压变压器的缓冲功能，瞬时电源故障对于被驱动的负载所产生电压变化的影响就会大大地降低，这种动能缓冲作用可以让负载暂时地避开电源故障。以下通过西门子变频器为例来进行分析。一旦发生电力瞬时失压的情况，电力系统中的主线电压VDC会开始下降，当该数值下降到一定程度时，变压器的动能缓冲功能就会开始发挥效用。当变压器的缓冲功能被激活，就会接通线路的母线，通过电力系统中的电动机及其他负载的惯性作用，在短时间内把机械能转化成电能传送给变压器，以防止变压器发生跳闸的现象。而当电压恢复之后，母线的电压会开始上升。当母线电压高于缓冲动能阀的电压，且电压值达到了变频器的4%左右，变频器的动能缓冲功能就会停止工作[2]。

3.2 变频节能作用

利用变频器对电机以及水泵等设备的负荷频率进行控制之后，能够有效的降低能源的使用量，并且能够轻易的收回投资成本，所以，近几年来变频器由于节能的作用得到广泛的推广和运用。一般情况下，变频器的节能效果都会体现在水泵以及风机的运用上面。为了能够在最大程度上确保生产作业的安全性与可靠性，在设计机械设备的同时，往往会将动力驱动的富余量考虑在其中。如果在满负载的情况下，设备的动力驱动会产生多余的有功功率的耗费，进而在一定程度上造成电能的浪费。而变频器的节能功能，恰巧可以在此种情况下起到节省电能消耗的作用。当运用变频器调节功率大小时，一旦流量减小，就可以通过降低机械设备的转速来实现系统的正常运转。

3.3 功率因数补偿作用

系统中的无功功率通常会导致设备产生发热的现象，使得电网的有功功率降低，进而浪费了大量的电能。但是由于变频器的功率因数补偿功能，可以在很大程度上减少无功功率的耗损，从而增加电网的有功功率，提高生产效率。

4.预防措施

4.1 对变频器进行日常维护，以延长其使用寿命

变频器由于长时间的受到周围环境的影响，它的工作性能将会出现一定的变化。变频器在使用过程中安装方式和使用方式科学合理，对其日常的维护保养工作到位时，就能延长变频器的使用寿命，并且能够降低变频器发生故障的概率，从而将企业生产损失降低最低。变频器的维护工作主要有以下方面：

对变频器的日常检测项目主要有：(1)变频器安装场所的环境是否出现异常现象；(2)变频器的冷却系统是否出现故障；(3)变频器、电机以及变压器等电气设备是否有异味、发热现象；(4)变频器或是电机是否存在不正常的声音以及振动的情况；(5)主回路以及控制回路的电压是否出现异常现象；(6)变频器的滤波电容是否出现异常，是否出现安全阀膨胀的现象；(7)变频器的各类显示情况是否出现异常。

对变频器进行定期的检测，主要的项目有：(1)对变频器的空气过滤器进行仔细的清洁，并且查看冷却系统的运行状况；(2)对变频器中的小零件进行检查，比如螺栓等，检查其是否出现松动；(3)对变频器的绝缘电阻进行检查，查看是否是在正常范畴；(4)变频器的导线等的破损或变色情况进行检查；(5)对端子的进行检查；(6)变频器在单体运转过程中，其输出电压是否处于平衡状态；(7)对变频器实行有序的全方位检查，确保回路等都在正常的范畴内。

4.2 优化变频器的参数

由于变频器的动能缓冲功能，当系统发生电力瞬时失压的情况，就能在很大程度上确保系统的正常运行。另外，在运用缓冲功能的时候，需要注意将变频器的部分参数进行调整，以适应电网的实际运行情况为宜，就可以很好地解决瞬时失压所导致的电网故障等问题[3]。

4.3 启用变频器的软启动功能

当发生电力瞬时失压的情况时，机械设备会出现硬启动现象，对电网的冲击造成很严重的冲击。与此同时，对电网容量的要求相对来说也会非常高。一旦在启动的时候，产生了巨大的电流，所引发的震动对机械设备的挡板及阀门都会造成很大的损害，会在一定程度上减少设备的使用寿命。如果充分运用变频器的软启动功能，就能够减轻超额电流对电网的冲击以及对电容的损毁，大大延长了设备的使用周期，进而节省了设备的保养与维护的费用。

5.结语

随着社会经济的高速发展，工业对自动化的程度要求越来越高，因此，变频器也得到了十分广泛的推广与运用。变频器要适应企业工业自动化发展的需求，必须高度重视和其他技术的联系。除了要对变频器的设计与安装进行严格地把关，以期为工业企业降低生产成本以及提高效率。还要充分认识电力瞬时失压对低压变频器的影响，并做出相应的预防，重视对变频器自身的质量以及安全可靠性，从而保障企业生产的安全。

[1]陈凡民,伞国红,刘成.瞬时失压对低压变频器的影响及预防[J].油气田地面工程,2009(10).

[2]张新闻.变频器在空预器控制应用中跳闸的原因及对策[J].电机与控制应用,2009(02).

[3]张月奎,董杰.浅谈变频器产生的干扰及解决措施[J].中国新技术新产品,2009(02).