变频器常见故障分析与处理措施

杨义杰

前言：变频器已广泛应用在许多领域内，伴随着它的故障情况也不容忽视。根据笔者在工作中遇到大量的实际情况，探讨变频器在实际运行中存在的问题，并提出了相应的改进措施，从而有力保障设备安全和生产的正常进行。

1.变频器常见故障

变频器常见故障一般为：变频器过热、湿度大短路、过电流、直流过电压、闭环不能运行、自动配料时不能正常运行、控制回路感应电压过大造成变频器不能正常运行、屏蔽线没有规范接地致调速控制紊乱及接地等。

2.变频器故障原因分析与处理措施

2.1 变频器过热故障原因分析与处理措施

2.1.1 变频器过热故障原因分析

此故障现象较为常见，一般显示“OH”故障。在国内早期一家大型化工企业首次出现此类故障时，变频器不运转，导致全面停产，由于不知道问题所在，到处请求专家，最后花费较大代价才处理了这个问题。由于变频器整流逆变模块运行时产生高温，通过散热片及风扇散热，故变频器过热故障原因一般为：环境温度高，环境粉尘较大，散热风道堵，散热风扇停转等因素。过热现象见图1、图2和图3。

图1.自动包装变频器主板及桥堆

图2.自动包装变频器外壳顶部

图3.风机变频器风道堵现象

2.1.2 变频器过热故障处理措施

（1）环境温度高、散热风道堵和环境粉尘较大问题，条件好的尽量将变频器集中安装在一间带有防尘设施的房间内，并配置空调降温；实际上有不少变频器安装在现场，运行环境较为恶劣，使用寿命较短。主要靠人工定期清灰，人工定期清灰的要点必须尽量打开变频器内部，确保关键部位（线路板、主桥板及风道）的灰尘得到彻底清除，包括变频器配电箱进出口过滤网清灰，尤其要用高速风机重点清理线路板、主板及散热风道，散热风道最好用扁且薄物品（如包装尼龙条）逐缝清理，并保障散热风扇正常运转。

（2）散热风扇停转问题，有些个别品牌变频器散热风扇电容器使用周期一般只有5年左右，一旦到期，风扇立即停转，致使变频器故障跳闸，这种现象在很多单位相继发生，一般采取办法：每到两年就更换一次风扇电容。风扇轴承缺油卡死故障，这种现象较少，一旦发现风扇声音异常，及时采取风扇保养或更换备用风扇。

2.2 变频器湿度大短路故障原因分析与处理措施

2.2.1 变频器湿度大短路故障原因分析

此类故障在阴雨天气和梅雨季节发生概率较大，骤热骤冷的情况下也会出现；某单位制气车间炉条电机在大修后送电调试变频器时发现全部损坏，打开时发现线路板挂水珠，湿度大；因大修停产，变频器断电，而室内空调一直在制冷状态，造成变频器结露。

某单位复合肥自动包装经常发生变频器群体性损坏，后来解体发现：这些变频器的主桥板上积的粉尘湿漉漉的，进一步检查发现，一般在检修期间，设备及变频器全部要断电，现场粉尘带有腐蚀性，这些粉尘在干燥天气还好，遇到阴雨天气和梅雨季节时，极易受潮造成线路板短路故障。湿度大极易出故障见图1和图8。

2.2.2 变频器湿度大短路故障处理措施

变频器断电后，必须将电加热系统投运，电加热电源取自电源上桩头，挂“勿停加热器电源”警告牌，以防被其他人员切断加热电源，确保环境保持干燥，有空调场所须打到除湿状态，要有专人巡检记录，要有追责制度。

变频器断电后，最好再将变频器解体或尽量打开，用高速吹风机清灰，并将各连接处进行检查紧固。

2.3 变频器过电流故障原因分析与处理措施

2.3.1 变频器过电流故障原因分析

变频器过电流故障最为常见，一般分为检测板问题误报过电流，设备卡死过电流、加速时间过短、变频器的输出侧短路、负荷过大过电流及变频器选型较保守等因素[1]。

图4所示的电路是较典型的过流检测保护电路，由电流取样、信号隔离放大及信号放大输出三部分组成[2]。

2.3.2 变频器过电流故障处理措施

（1）某单位变频器频繁报过电流故障，而实际电流没有达到额定值，检测板故障，更换同型号的检测板即可；

图4.电流检测保护电路（U相）

图5.变频器接地方式

图6.屏蔽导线的连接方式

图7.端子加电容器抗干扰接线方法

（2）某单位变频器经常报过电流故障，检查DCS后台电流曲线，在跳闸瞬间电流有突跳值，但工艺参数较为稳定，设备也没有发现问题，一度认为是变频器内部出问题了，便让变频器厂家修改一系列参数，但故障仍然出现；该单位对此设备加强监控，发现是设备往复式传动轴连杆十字头抱死原因，当时巡检人员发现机械侧传出异常声响，紧急停车，随后问题得以解决。变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路或电动机内部发生短路等。 某单位变频器报过电流故障，随后在一小时内又报直流欠压和接地故障。DCS后台显示电流曲线没有超过额定值，可以确定非机械原因，肯定是电气原因，一方面将变频器外壳打开，用高速风机清灰；另一方面检查电缆和电机接线盒处，最后发现电机接线盒处电缆接头接触不良发热烧毁电缆头绝缘层，使得相间有间歇性短路故障。过电流现象见图8和图9。

（3）某单位空分液氧泵变频器经常报过电流故障，该设备一旦停车，造成的损失较大。电机为315KW变频电机，工艺要求达到53Hz，变频器也是315KW。初期投用时运行稳定，后期随着负荷增大，该变频器经常报过电流故障停车。分析原因为变频器配置负荷过低，一旦负荷达到变频器满负荷时，此类故障率直线上升；其它单位也屡次出现类似现象，大多因素是设计人员缺乏实际运行经验，例如220KW风机，按设计要求只需配置200KW变频器或220KW变频器即可，但实际运行时，频繁过电流动作令使用单位晕头转向，最后不得不增加投资更换大的变频器。也有这种现象：本来变频器运行非常稳定，设备更换叶轮或其他部件后，变频器总是显示过电流，甚至连启动都不能成功。解决办法就是增大2级等级即可，即315KW氧泵电机，在重要位置最少配置400KW变频器。

2.4 变频器直流过电压故障原因分析与处理措施

2.4.1 变频器直流过电压故障原因分析

变频器直流过电压故障一般出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题，也有输入侧的供电电压发生静态或瞬态过电压[1]。首先要搞清楚“OU”报警的原因，这是因为变频器在减速时，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于发电状态，回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流母线电压升高所致，所以，应该着重检查制动回路，测量放电电阻是否存在问题。多数出现在引风机设备方面，主要由变频器选型过小造成，如220KW引风机电机，配200KW变频器，稍有波动便出现此类故障。

2.4.2 变频器直流过电压故障处理

如果是第一次使用，很可能就是没有制动电阻的问题，可以根据电动机的功率来选择电阻的大小。由于电动机在停机的时候，会产生很大的再生电流，从而反馈到直流母线上。导致变频器报“直流过压”。接上制动电阻就可以解决问题！至于引风机设备方面，解决办法就是增大至少1级等级即可，即220KW风机电机，最少配置250KW变频器；变频器停车方式设为自由停车即可。

2.5 变频器闭环不能运行故障原因分析与处理措施

2.5.1 变频器闭环不能运行故障原因分析

某单位高压煤浆泵变频器没有报任何故障，但电机不能正常运行，经过检查发现此类煤浆泵电机尾部安装编码器，反馈到变频器进行闭环控制，达到对煤浆泵精准调速，一旦编码器故障，变频器将无法闭环控制，电机也无法正常运行。

2.5.2 变频器闭环不能运行故障处理措施

根据上述原因，采取相应措施为：首先将变频器闭环控制改为开环控制，经过调试能够满足生产工艺需求；若不能满足生产工艺要求，则只有更换编码器。

2.6 变频器自动配料时不能正常运行故障原因分析与处理措施

2.6.1 变频器自动配料不能正常运行故障原因分析

某单位在早期控释肥自动配料时变频器不能正常运行，DCS显示电流波动大，造成变频器不能稳定运行，原因为原料大小不等，且有大的结块。

2.6.2 变频器自动配料不能正常运行故障处理措施

在当时的工艺条件下，不能有效解决原料大小不均情况下，只能在变频器参数上想办法，在反复验证下将运行曲线改为慢S曲线，基本满足了生产需求；后期工艺条件改变后，就不存在此类故障了。

2.7 变频器控制回路感应电压过大造成不能正常运行故障原因分析与处理措施

2.7.1 变频器控制回路感应电压过大造成不能正常运行故障原因分析

某单位尿素造粒喷头变频器不能正常运行，现场和DCS均不能调速，现场通过电动电位器调速，即通过现场按钮进行升降速调速，DCS通过模拟量4-20mA进行调速,经过检查发现变频器数字回路有约120V感应电压，而数字回路一般是24VDC直流电源，到现场的控制电缆是强弱电共用一根电缆，强电干扰弱电是必然的。

2.7.2 变频器控制回路感应电压过大造成不能正常运行故障处理措施

将到现场的控制电缆是弱电部分进行去除，直接由DCS来调速；现场须调速时再放一根屏蔽电缆单独用于调速，现场运行指令可以通过继电器进行强弱电隔离。不要将24VDC和115/230VAC信号共用同一条电缆[3]。

2.8 变频器屏蔽线没有规范接地致调速控制紊乱故障原因分析与处理措施

2.8.1 变频器屏蔽线没有规范接地致调速控制紊乱故障原因分析

某单位气化低压煤浆泵变频器经常发生变频器在调速时突然转速降到零速，给生产负荷带来不稳定因素。检查发现屏蔽线在变频器配电柜处接在零母排上，造成对调速指令信号干扰。

2.8.2 变频器屏蔽线没有规范接地致调速控制紊乱故障处理措施

针对上述因素，去除接在零母排上的屏蔽线接地线，重新接在地线母排上，电缆屏蔽层必须与保护接地线（PE）相连接，以符合安全规范[3]。故障现象再未发生。另外，所有的控制电缆必须采用屏蔽层电缆。模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线；模拟信号与数字信号应使用单独的屏蔽电缆[3]。屏蔽线接地线规范见图5和图6。

2.9 变频器误报缺相或模拟输入4-20mA缺失故障原因分析与处理措施

2.9.1 变频器误报缺相或模拟输入4-20mA缺失故障原因分析

某单位乙二醇项目投产初期，施耐德变频器ATV630经常发生缺相故障或模拟输入4-20mA缺失故障，检查变频器及外围均正常，断电后复位又能够正常开启，检查接地系统也没有问题，根据厂家技术分析认为造成这种现象为电磁干扰原因。

2.9.2 变频器误报缺相或模拟输入4-20mA缺失故障处理措施

在数字量24V端子及模拟量com公共端子各接一只0.47uF电容，电容另一端接地，此后变频器运行正常，但是2个月不到，两台110KW变频器又误报缺相故障，更换1.5uF电容后变频器又运行正常，初步分析为原电容容量较小，且衰减较多造成，后期考虑每年更换一次，见图7。同理，变频器散热风机电容器也需要每2年更换一次电容，否则易造成风机电机烧毁或变频器过热跳闸。

2.10 变频器接地故障原因分析与处理措施

2.10.1 变频器接地故障原因分析

图8 滤过变频器接地故障主板积灰现象

图9 尿素变频器先后报过流、直流欠压和接地故障根源--电机接线端子过热烧毁绝缘层

图10 尿素变频器先后报过流、直流欠压和接地故障根源--电机接线端子过热烧毁绝缘层

某单位纯碱滤过搅拌变频器经常发生接地故障，检查变频器外部均正常，采用屏蔽接地故障，调试变频器时发生短路故障，变频器主板及桥堆烧毁。后期再次发生接地故障时，完全解体变频器，发现在桥堆处有潮湿的积灰造成短路。

2.10.2 变频器接地故障处理措施

针对上述因素，变频器一旦发生接地故障，首先排除电缆和电机故障，再将变频器解体检查清灰紧固。见图8、图9和图10。

结论

本文是根据作者多年实践经验的总结，对变频器在实际运行中存在的问题进行详细说明，并针对问题提出了相应的处理措施。此文有利于设计、施工单位和电气维保人员参阅，便于减少以上类似故障的发生。