6kV高压凝泵变频器故障原因分析

摘要：目前，6kV高压变频器已经在电机拖动机械调速系统中得到广泛应用，高压变频器的使用大幅度提高了电机运行效率，但高压变频结构复杂、维护难度大，是广大设备用户面对的一大难题。文章通过一例6kV高压凝泵变频器故障原因分析，从现场设备故障情况分析变频器的故障起因，从而找到故障的处理办法。

关键词：高压变频器；凝泵变频器；变频器故障；电机拖动；机械调速系统 文献标识码：A

中图分类号：TM344 文章编号：1009-2374（2015）22-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.064

1 事件经过

2014年12月21日07∶33∶39，1号机组1A修1A凝泵变频器完成后设备试运过程中1A凝泵变频器发“轻故障”、“重故障”报警，1A凝结水泵变频器跳闸，联锁备用凝泵变频器启动正常。

经现场检查设备情况，发现着火起始处为1A凝结水泵变频器，1A凝泵变频器A相功率柜A1、A2模块故障着火，导致A1、A2功率模块动力电缆接线处短路烧毁、A3受到不同程度损坏；B相功率单元柜因与A相功率单元柜距离较近受损，B相功率单元柜B1、B2功率单元也受到损坏。变频器室内其余两台变频器（1B、1C凝结水泵变频器）正常完好。设备损坏情况：A相功率单元柜A1、A2功率单元烧毁、A3单元损坏、A1、A2、A3功率单元连接光纤、控制电缆及附件元器件烧毁、功率单元连接电缆受到高温灼伤，B相功率单元受到高温灼伤，B相功率单元柜B1、B2、B3功率单元及其控制附件元器件损坏。

2 故障分析

2.1 参数分析

图1所示为1A凝泵变频器故障前后的运行电流趋势，在故障发生前，运行电流一直非常平稳，没有缓慢上升或下降的趋势。单从运行参数来看，本次故障应为突发故障。

2.2 动作情况分析

故障前状态：时间：07∶33∶36，1A凝结水泵变频器运行电流I：85.0375A、变频器运行频率F（转速反馈）1274.1063r/min、变频器重故障报警状态：0（无报警）、轻故障报警状态：0（无报警）。结合运行参数判断：变频器运行正常，变频器电流、频率均在正常范围内，无“重故障”、“轻故障”报警。

故障时状态：时间：07∶33∶39，1A凝结水泵变频器运行电流发生变化，电流I由85.0375A迅速减小至0.791A、变频器运行频率F（转速反馈）由1274.1063r/min减小至8.4915r/min，持续时间3s，变频器重故障报警状态：1（报警）、轻故障报警状态：1（报警）。07∶33∶39，DCS发停止指令，变频器停止。结合运行参数判断：变频器检测到故障时，发“重故障”、“轻故障”报警，DCS联锁停机，变频器故障保护动作联锁正确动作。

2.3 设备检查

对受影响的6台功率单元进行了解体检查，其中A1、A2单元受损较为严重，其余四台从外观上检查未见异常。将变频器解体后的内部情况如下图3所示，从图中可以看出，故障点集中在两个位置，交流进线熔断器和直流侧的IGBT，且A1、A2的故障现象相同。

3 原因分析

根据故障点的情况分析，可能存在以下三种可能：

3.1 熔断器质量问题

A1功率单元熔断器炸裂或者漏砂，烧熔物掉落引起A1和A2单元交流母排相间及相对外壳短路拉弧，由于功率单元体设计为外壳不接地，而作为直流负极回路，短路后交流电就窜入了直流系统，引起直流系统过电压，IGBT炸裂。在这种情况下，由于从图1已可看出，故障前电流未有上升且远小于额定值，如果熔断器炸裂，则熔断器存在质量问题。

3.2 IGBT质量问题

IGBT故障炸裂后拉弧，引起直流系统短路，进一步导致交流输入侧过流，进线电缆与交流母排的搭接面过热，最终熔断器炸裂。

3.3 模块老化或变频器保护电路损坏，不能有效地保护模块

变频器运行中，如果一台功率单元发生故障，由于运行水泵与电机之间转动惯量大，将发生能量突然倒滞，造成强过流、强过压，如果变频器保护不及时将使多个单元的IGBT同时烧毁。

4 预防措施

第一，运行中的高压变频器的工作环境温度，宜在15℃～40℃之间，移相变压器的最高工作温度不能超过130℃。尤其夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。

第二，高压变频器柜门上的防尘滤网通常每半月应清扫一次，如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短，确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

第三，变频器冷却风扇运行3年应定期更换。

第四，变频器运行中，应随时监视负载运行情况，出现不正常情况应及时采取措施直至停机。

第五，变频器长时间运行，停运后应检查变频器内部电缆间的连接可靠及变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈。所有电气连接的紧固性，查看各个回路是否有异常的放电痕迹，是否有怪味、变色，裂纹、破损等现象。

第六，变频器长时间停机后恢复运行，应使用2500V兆欧表测量变频器（包括移相变压器、旁通柜主回路）绝缘，功率单元二次回路用500V摇表检查。测试绝缘合格后，才能启动变频器。

第七，变频器长时间备用，应做好防潮、防尘措施，且温度控制在15℃～40℃之间，有条件的应定期进行通电检查。

第八，每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠，防止“反送电”事故的发生。

第九，变频器投入运行后，根据运行实际需要及厂家技术更新应进行优化，如凝结水泵变频器冷却方式、功率单元加装过电压吸收电容、优化凝结水泵变频器起停方式等，有效降低变频器的故障频率。

第十，建议变频器生产厂家收集该批次产品故障原因，将发现问题及时与其他用户沟通，如在其他单位运行中发现的问题（类似功率单元爆炸着火问题），对产品更新换代或升级改造避免类似事件重复发生。

第十一，优化高压变频器设备运行操作流程：停运变频器时，必须先给出变频器停机指令，禁止直接断开变频器输入6kV开关电源，防止操作过压造成变频器

损坏。

第十二，国产电子产品本身使用寿命较短，加强对变频器运行情况监测，设备寿命到期后坚决更换。

参考文献

[1] 设备厂家资料说明书及维护手册[S].

作者简介：周治民（1974-），男，贵州人，广东惠州平海发电厂有限公司电气助理工程师。

（责任编辑：蒋建华）