高压变频器常见故障及操作维护探析

田浩

摘 要：目前，高压变频器因具有显著的节能效果而被广泛应用于各行各业。但在日常使用过程中，高压变频器难免会出现各种故障。由此，本文主要分析高压变频器常见的故障，如功率单元常见故障、调制板常见故障、回路接线常见故障、风扇常见故障，并针对这些故障，提出具体的解决措施。

关键词：高压变频器;故障;维护

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0040-03

Abstract： At present， high-voltage frequency converter has been widely used in all walks of life because of its remarkable energy-saving effect. But in the daily use process， high-voltage frequency converter will inevitably appear various faults. Therefore， this paper mainly analysed the common faults of high voltage frequency converter， such as power unit faults， modulation board faults， circuit wiring faults， fan faults， and put forward specific solutions to these faults.

Keywords： high voltage frequency converter;fault;maintenance

由于高壓变频器具有效率高、调速范围宽、调速精度高、起制动平稳、可实现无极调速及节约电能等优点，因而，被广泛应用于工业生产中。但在具体应用过程中，高压变频器也会出现较多故障，而加强对高压变频器的故障研究具有重要的现实意义。

高压变频器的安装环境要求最高温度40℃，最低环境温度-5℃。经过大量研究可知，高压变频器的故障率随温度升高而成指数上升，随着温度的升高，使用寿命指数不断降低;环境温度每升高10℃，高压变频器的使用寿命会减半。此外，高压变频器运行情况是否良好，和环境的清洁度也存在较大的关系。夏季是高压变频器故障的多发期，只有通过良好的维护保养工作，才能减少设备故障的产生[1]。

1 功率单元常见故障与维修

1.1 故障现象

当变频器高压电与控制电均送之后，工艺现场控制面板显示变频器无法就绪，高压变频器报警灯亮，操作柱绿灯亮，开车之后红灯闪烁一下，接着绿灯亮，但电机没有正常启动，变频器故障指示灯亮，出现“C2 Link”“Input Protection Fault”“C2 ControlPower”等故障，初步判断是因为调制板IVIB存在问题。更换完IVIB板后，故障仍为C2 Link，判断C2单元内部短路。

1.2 故障分析及过程处理

技术人员直接将C2单元拆下，打开C2单元盖板，发现整流桥母排的位置有放电痕迹，整流二极管表面还有明显的放电焦化痕迹。通过检查单元熔丝，发现C2单元输入熔丝熔断。之后，利用三相自耦调压器进行充电测试，输入电压为100VAC时，单元直流母排电压为142VDC。将C2单元直接装入变频器，并对其进行三相自耦调压器升压实验，之后，将三相自耦调压器接入主变压器二次侧C2绕组，将C3单元直接转移到C2单元，其电压提升到430VAC，除C3单元外，所有单元的控制板电源灯全亮。为了进一步明确故障状态，给变频器送高压电，之后，变频器出现“C2 Link”及“C3 link”，断开高压以后进行检查，发现C2单元熔丝熔断，从而判断C2单元内部绝缘已经损坏。将C2单元更换二极管和绝缘纸后装入变频器内，并更换熔断的熔丝，送高压电后变频器投运正常。

2 调制板常见故障与维修

2.1 故障现象

本文以西门子高压变频器为例进行分析。西门子高压变频器出现致命启动中断、驱动器不通信、变频器故障报警灯亮、挤出机不能开车的故障现象。在工作中，先对控制单元和柜体进行清扫，然后重新插拔插件，之后出现输入保护、控制柜指示灯不亮、所有风机不工作、A/D硬件报警灯故障[3]。

2.2 故障分析及过程处理

技术人员检测变频器电压输出A相、C相位3kV，而B相位6kV，其频率波动保持在40～60Hz。在开关全部关停后对A、B、C三相进行检测，A、C相电压为1.5kV左右，但B相为0，由此判断电压检测元件出现了问题，且I/O板也出现问题，从而导致数据采集不准确。直接摇出高压侧开关，在下口挂三相短路接地线，测量变频器HXG-2电源模块电压，如果此模块出现问题，变频器就报“Power supply”，可测量TB1 48/50端子，带负载电压为2.1V，不带负载为5V。更换I/O板之后，风机启动，故障灯和报警灯亮;更换CPU板，风机未启动，其他故障消失，测量控制电压，三相电压不平衡。控制电源断电重启之后，风机正常运行，变频器也处于正常状态，全部恢复控制送电后风机依旧不运行，存在故障。

通过上述处理，判断是调制板出现故障。更换调制板后，报警消除，可以正常开车。通过分析原因，发现调制板数据接口的位置上存在防护漆，导致插接口本身接触不良，从而导致相关单元出现故障。进行防护漆刮磨处理，重新插接数据线，报警消失。

3 回路接线常见故障与维修

高压变频器的控制系统包含主控板、信号板、触摸屏等，任何部件出现损坏，都会对系统的正常运行产生直接影响。在系统运行过程中，风机变频器外部出现故障，在短时间内电压消失，在恢复过程中电源出现跳闸现象，最终显示为失压重启跳闸。

通过测试与检查发现：在高压变频器及电机电源接线正确的情况下，风机变频柜中的高压相线交叉接线出现了错位的现象，导致短时间失压，在重启之后又会出现跳闸的现象。在使用高压变压器的过程中，部分高压变压器不具备在短时间失压之后重启的功能，所以，当其出现电源短时间失压之后，电压再恢复是不会重启的。综上可知，高压变频器虽然拥有失压之后的重启功能，但电路若在接线方面出现错误，将会影响其功能的实现，即无法有效重启[4]。

针对这一故障，最好能与技术人员、厂商相互沟通，全面检查内部电路的实际接线情况，及时纠正出现错误的线路。

4 风扇常见故障与维修

高压变频器在运行过程中出现跳闸现象，显示为重故障。经过检查发现：高压变频器内部的冷却风扇出现故障，导致变频器柜内环境温度上升，进而致使高压变频器停止运行而跳闸。在原本的设计中，当冷却风扇出现故障之后，如果是轻故障，高压变频器不应有跳闸的现象发生;如果高压变频器的功率单元或柜出现故障，此时变频器才会发出“重故障”报警，且高压变频器在正常运行时有跳闸现象发生。

在对高压变频器进行使用观察后，技术人员发现，任何一个冷却风机出现故障，在短时间内柜中的温度不会出现较大的变化，变频器依旧可以正常运行。如果此时将变频器故障改为“变频器轻故障”，接到报警后检修人员有一定的处理时间，可避免变频跳闸;功率单元中的4个冷却风扇一旦出现故障，几秒钟内模块温度迅速升高，如改报“变频轻故障”，接到报警后检修人员没有处理的时间，故不能改报轻故障[5-9]。

针对上述故障，可采取以下解决措施。①将冷却风扇故障调整为轻故障，减少变频重故障跳闸次数;②定期清洗滤网;③开展针对性检查，定期维护。

5 欠电压故障及维修

高压变频器功率模块中的直流回路电压无法满足额定值的要求，其造成的运行影响主要是：第一，变频器过载或者是过流，直接影响变频器的正常运行;第二，影响控制回路本身的正常工作。控制回路需要基于中间直流母线来取电压实现采样比对，一旦电压过低，就会出现较大的采样测量误差，严重时，会影响控制回路的正常工作。

在实际处理过程中，要做到以下几点。第一，在进行基建或者是技改时，合理选择变压器容量。在实际工况下，如果同一供电母线之下的变频器周边有大容量用电设备频繁启动，应尽量增加供电变压器容量，减小电压跌落幅度;如果启停数不是很频繁，可以选用具有来电自启动功能的变频器。第二，增强欠电压检测电路的可靠性。在检测欠电压的过程中，需要关注欠电压检测电路在软件方面的抗干扰性很强，因为欠电压故障的实时性要求不高，一般很少因干扰造成误报欠电压故障。

6 小型电源老化故障与维修

在一次正常运行过程中，高压变频器出现跳闸的现象。通过进行检查发现，其高压变频器柜中的小型电源出现老化，最终导致高压变频器控制电源以及PLC控制台都出现了失电现象。

针对这一种问题，需要用大型电源替换高压变频器之中的小型电源，简化中间步骤，以保证电源可靠性的全面提升。

7 环境引发的故障及维修

高压变频器内部元件对环境及温度要求比较严格，运行中多次出现因温度较高，功率模块切旁路运行（轻故障），致使变频器不能长期满额运行，影响锅炉运行。为了满足安全运行的要求，要把温湿度控制在合理范围内。高压变频器在一次运行之中出现跳闸，其故障报告就会显示为重故障跳闸。通过相应检查发现，高压变频器停止运行主要是因为其内部空调出现了故障，故障原因主要是内部电路出现问题，这会进一步增高高压变频器室内的温湿度，一旦温湿度增高，就会损坏相应元件，最终影响高压变频器本身的正常运行。

针对这一问题，可以在变频器室内安装对应的空水冷却装置，在满足水气交换的基础上，满足对高压变频器室内温度的合理控制。同时，安装排风通风管道，确保室内保持干燥。

在使用高压变频器的过程中，要注重日常维护。但是，在多方面因素的影响下，日常维护可能落实不到位，最终引发故障。因此，针对高压变频器的各方面故障，要及时检查，严格按照故障原因采取有效的处理与维护措施，降低发生故障的可能性。

参考文献：

[1]白波.提高高压变频器运行可靠性的研究[J].中国新通信，2017（16）：155.

[2]赵鹏，张攀，王乐.高压变频器功率单元驱动板故障分析及治理[J].冶金动力，2017（08）：12-13，16.

[3]熊莉.高压变频器常见故障的处理及防范措施[J].河北电力技术，2016（4）：59-62.

[4]邓文宗.高压变频器的节能应用方案[J].自动化应用，2016（2）：44-47.

[5]赵洪义.高压变频器节能效果及常见故障分析[J].山东工业技术，2015（23）：59.

[6]蔡应祥.高压变频器的工作原理和常见故障分析[J].云南電力技术，2019（2）：43-46.

[7]李一多.冶金企业变频器常见故障分析和处理[J].电子技术与软件工程，2018（12）：246.

[8]武飞平.发电厂高压变频器典型故障诊断分析及解决[J].神华科技，2017（12）：56-57，61.

[9]郭巍.火电厂高压变频器故障分析与探讨[J].山东工业技术，2016（17）：162-163.