一起空冷风机变频器跳闸原因分析及控制措施

张东平

摘 要：随着发电厂对空冷风机系统整体水平的要求越来越高，风机变频器安全运行尤为重要。文章通过时一起空冷高频变频器跳闸原因进行分析，更好的提出故障处理的方法。

关键词：空冷变频器；过压跳闸；控制措施

1 概述

变频器在当今工业中起着举足轻重的作用，电厂空冷凝汽器系统空冷风机的变频器在日常运行中（尤其在夏季）经常遇到变频器报警、跳闸等故障情况，而变频器的跳闸直接影响真空，进而影响负荷率及机组的安全性与经济性。本文通过一起空冷风机过压跳闸运行分析处理，提出了空冷风机变频器故障跳闸处理措施。

2 设备参数

侯马热电分公司，每台空冷机组配置30台风机（其中：6台为可逆转风机），安装成6列。每台风机配置一台变频器电机功率132kW，变频器采用西门子6SE6440-2UD41-6GB1，变频器功率160kW，变频器应采用工业型、重载型、全面矢量控制型产品。

3 变频器过电压危害

3.1 变频器基本原理

变频器的基本组成电路是整流电路和逆变电路两部分，整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交—直—交电压模式。

3.2 过电压保护动作原理

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，对变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时，过电压保护就会动作。

3.3 变频器过电压危害

变频器过电压危害主要有以下三点：一是电网电压升高会增加电机铁芯磁通，很容易造成磁路饱和，加大励磁电流，导致电机温升过大，损伤电机；二是电网电压升高会使中间直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响；三是对中间直流回路滤波电容器寿命影响很大，甚至会引起电容器爆裂。

变频器过电压一般是指中间直流回路过电压，变频器过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。

4 故障发生及处理过程

4.1 事件经过

2016年4月15日、5月21日，1C给水泵启动过程中，空冷风机分别有6台和3台两次空冷风机跳闸，变频器均报过压故障。

4.2 检查过程

（1）对跳闸风机变频器装置及定值进行检查，且与当时没跳闸的变频器参数对比，所有参数都一致。

（2）对空冷变频器接地系统进行检查测试，测试数据为0.45兆欧，测试结果符合要求。

4.3 调取DCS数据分析

4.3.1 电压变化情况

在DCS调取曲线发现，1C给水泵工频启动时，导致1#机6kVA段母线下降至5.5kV，空冷PCA段母线电压下降至350V。

4.3.2当时风机运行参数分析

当时，变频器的实际运行情况，并非每次1C给水泵工频启动时都会导致变频器故障跳闸，且即使发生故障跳闸，也是随机出现，而非固定某台变频器。如：1列2号风机在4月15日启动1C给水泵时掉闸，在DCS调取曲线发现，该频率当时在7秒时间内由50HZ降至49HZ后跳闸，而在4月21日启动时就未跳闸。在DCS调取4月21日1列2号风机频率曲线发现，当时其频率波动约12秒后恢复正常。

4.4 原因分析

（1）以1列2号风机运行情况分析，4月15日1列2号风机因电压波动跳闸，5月21日1列2号风机在电压波动时正常运行，可见变频器自身有一定的抗电压波动能力。

（2）根据变频器的压频比输出要求，380V对应50Hz输出频率，350V对应42Hz输出频率。在当时电压降低至350V，风机转速不能降至变频器对应42Hz频率，变频器实际转速高于变频器指令转速，也就是说电机转子转速超过了同步转速，电机转差率为负，转子绕组切割磁场方向与电动机正常状态相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的转矩，所以电动机处于发电状态，负载动能被“再生”成为电能。

“再生”能量经逆变对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压，等电压上升至700V时，变频器过电压保护动作，风机运行停止，为了避免此情况发生，应采取措施使变频器实际转速接近变频器指令转速。

5 控制措施

要解决6kV母线电压波动降低时，因DCS给定指令不变化，使得变频器实际转速高于变频器本身指令转速，有以下两个解决途径：

5.1 在DCS上增加一个联锁逻辑

（1）6kVA段1C给水泵启动命令发出同时（A段），若1-4列风机变频器转速反馈>47Hz，將变频器调速指令强制为47Hz，延时7秒后，解除强制。

（2）6kVB段1C给水泵启动命令发出同时（B段），若5-6列风机变频器转速反馈>47Hz，将变频器调速指令强制为47Hz，延时7秒后，解除强制。

5.2 将P1245（动能缓冲接通阀值）由76%调为最低值65%

（1）P1245（动能缓冲接通阀值）定义：当电网电压波动时，利用旋转设备中的动能，补充到直流回路，从而缓冲电压波动，防止跳闸。这样由于通过运动中再生能量，保持直流链路的电压在跳闸阈值以上，传动保持运转。当在该段时间内电压一旦恢复后，变频器就会控制电机再次加速至其额定速度。

（2）根据厂家说明书：P1245（V）=P1245（%）/100*√2*P0210（变频器工作电压）。当P1245（%）设定为65%（最低）时，电源电压设定380V时，P1245（V）=349V。与当时跳闸时空冷PC段电压值（350V）几乎吻合。

综合分析以上两种措施，认为第2种（修改参数）措施风险小、可靠，首先考虑。

6 控制措施实施结果

将空冷变频器动能缓冲接通阀值由76%调为65%后，至今运行三个月，在启动给水泵时，没发生类似空冷风机变频器跳闸问题。

7 结束语

随着变频器应用范围的扩大，变频器运行故障越来越多，我们要更好的掌握变频器可能出现的问题和处理方法，在变频器发生故障时，及时处理和分析故障原因，实现节能减排，提高电厂经济效益。

参考文献

[1]张选正.变频器的应用经验[M].中国电力出版社，2007.

[2]高立平.低压变频器IGBT模块烧毁原因分析及控制回路改进[J].自动化应用，2010（6）.

[3]张金远.变频器应用于维护中[M].华南理工大学出版社，2006.