高压变频器常见故障分析及处理

延长石油油田气化工科技公司 贺 璐

随着我国科学技术水平的不断提高，高压变频等大功率变频调速设备在现代工业生产中得到越来越广泛的应用，其不仅能有效提高设备运行效率，还可降低设备运行成本，减少能源损耗，为企业创造更大的社会经济效益。一旦高压变频设备发生故障，将造成严重的经济损失，并对生产作业人员的安全构成较大的威胁。因此要充分认识高压变频设备维护检修工作的重要性，全面分析高压变频器的常见故障类型及原因，加强对故障维修经验的总结，增强故障排查能力，以更加高效准确地确定故障位置、判断故障类型，合理应用故障排除技术，从而有效控制故障范围，降低故障损失，减少故障发生的几率，为安全生产提供更加可靠的保证。

1 高压变频器常见故障分析

1.1 高压变频设备概述

变频调速设备的基本工作原理是通过半导体元件所产生的通断作用对固定频率及电压的交流电进行转换，以实现对交流电源频率以及电压的调节。高压变频器一般包括控制柜、配置有移向变压器的变压器柜及功率单元柜等组成部分。由于高频变压设备不仅可靠性较高，且能通过预设功能参数等方式高质量的输出或输入功率，因此能有效适应多种运行工况要求，且其节能效果十分突出，因此得到了广泛的应用。

1.2 高压变频器常见故障类型

根据故障程度的不同可将高压变频器故障分为轻故障及重故障两类，其中轻故障指对高压变频器运行不产生明显影响的故障，特征是在故障发生时并不会导致设备出现停机现象，或在停机时能正常启动报警装置，同时在记录中不会存储相关的故障信息[1]，常见的轻故障表现为柜门故障灯频闪；而重故障则对变频器运行产生明显影响，特点是高压变频设备与高压开关连掉，须在消除故障后才能将设备重新启动，同时在记录中存储有详细的故障数据。重故障主要表现为柜门故障灯处于常亮状态，且监视器显示屏上显示有提示信息。

1.3 高压变频器常见故障处理措施

1.3.1 高压变频器输出故障处理对策

高压变频器输出故障是常见故障类型之一，主要包括电源故障、负载故障及其他故障等。造成该故障的主因是在切换点位及电机启动时变频器出现过流限流、单元模块驱动以及高压失电等问题。为防止发生电源输出故障，应在完成大型电机启动后在对其他设备进行启动操作，同时应尽量避免频繁切换电源。

高压变频发生负载故障的主因是出现电流波动、启动力矩不足以及负载波动或其他电流异常现象。为防止电流波动引发负载输出故障，应选择自动调节方式对运行工况参数进行监测调整，以及时对参数设置加以优化[2]。同时在启动高压变频器前应首先采取手动方式操纵盘车，确认转矩提高且启动转矩增加后再启动设备，以防止发生输出故障。此外，在选择高压变频设备时应根据实际情况选择容量相对较大的变频设备，同时应对其变频设备的霍尔元件及主控板等元件的各项指标参数进行检测，以避免电流异常或负载波动影响变频设备运行的稳定性。

当高压变频设备的出现谐振、检测版短路、主回路接线松动、预设参数不合理以及模拟信号稳定性下降等问题时，也会引发输出故障。因此在设备上电前应对所有线路、螺钉的紧固性进行全面的检查，重点检测检测板电压，同时应合理设置启动频率、转矩、以及加速时间等各项参数，以防止高压变频设备发生输出故障。此外还应及时拆除存在谐振现象的浪涌吸收装置或矫正电容设备，并对干扰较强的接口板进行更换，以避免发生谐振及模拟信号不稳定的情况，减少此类故障的发生。

1.3.2 高压变频器输入故障处理对策

高压变频设备常见的输出故障主要有电压异常及电流异常两大类。该类型的故障对高压变频设备的正常运行一般并无明显影响，可不立即停机进行故障排查。在对该类型故障进行处理时应重点检测其输入功率和电压、输出功率及电流。特别是要对高压变频设备的预设电流及电压参数的合理性进行检测分析，并要确认输入电流变比以及电压系数是否存在异常。此外还应对输入电缆相序逐一进行检验核对，以提高故障排查的准确性。

1.3.3 高压变频器通讯故障处理对策

通讯故障也是高压变频设备的常见故障类型之一，造成高压变频设备发生通讯故障的原因主要包括信号干扰及线路故障等。当高压变频设备发生控制器无法通讯故障时，检修人员应及时对控制器进行查看，以确认监视器和主控板相连的通信线路连接是否紧固，如存在松动现象时应及时进行紧固处理。同时应对控制板电源电压进行检测，如见压制存在明显异常时应及时更换主控板。此外还应检查是否有干扰源存在，并采取相应的消除处理措施。

当高压变频设备发生接口板无法通讯故障时，应首先对通讯线路进行检查，以确认其是否存在松动现象，如存在松动问题应及时进行紧固处理。然后应检测接口板电压，如电压值明显超出允许范围时应对接口板以及监视器进行更换处理。还应全面检查通讯设备及线路周围是否存在干扰源，如在检查中发现有干扰源时应结合实际情况采取拆除或其他消除干扰措施。

1.3.4 高压变频器单元故障处理对策

在高压变频设备常见故障中单元故障也是主要类型之一，包括驱动故障、单元过热或过压、光纤故障以及熔断器故障等形式。当高压变频设备发生单元驱动故障时，应首先对高压变频设备在运行状态下的电流值进行检测，如发生电流值存在明显波动且发生驱动故障警报时，应采取更换单元的故障处理措施。如在高压变频设备运行过程中出现一个或一个以上单元发出不定位或不定时的驱动故障警报时，通常是由于运行工况较差，在单元功率电路板上有大量粉尘等杂物堆积而造成的，因此在排除故障时应对电路板表面进行彻底的清理。

当高压变频设备发生单元过热故障时，应对相关的风道、风机、空调滤网及单元柜等通风系统设备进行检查，以准确确定故障点位置并采取相应的处理措施。当高压变频设备发生单元过压故障时，应对控制板电压、单元内部以及主控板进行检测，如发现异常时应及时对主控板及单元进行更换处理。

当高压变频设备发生光纤故障时，原因也可能是由于工况环境较差，因此应对单元柜进行彻底清理，避免有积灰存在。同时应对设置与控制器光纤板以及功率单元上的光纤头进行检查，确认其是否存在异常，如发现未插好或插对时应及时加以调整。还可根据功率单元的调换方式进行故障判断，当其存在异常时大多故障点通常位于光纤板上，从而提高故障排查的效率和准确性；当高压变频设备发生熔断器故障时，检修人员应对三相进线线路以及熔断器进行全面的检查，如发现异常时应及时采取更换单元等处理措施。

2 高压变频器常见故障分析及处理实践分析

某企业高压变频器故障情况。自2019年6月2日至2021年2月7日甲醛装置开始调试以来，（一线加压风机2110，循环风机2108-1/2；二线加压风机2210，循环风机2208-1/2）一共触发102次急停（包括运行时正常停机）。设备运行其中共发生故障两次，其中第一次故障发生于2020年9年12时17点24分，2210加压风机C3上行通讯故障；第二次故障发生于2020年11年14时10点54分，2208-1循环风机变频器U4功率模块上行通讯故障。

故障原因分析。故障发生时，SIS 联锁急停将断开高压变频柜的上级高压电源。在故障发生后，通过与发生故障设备的卧龙以及英威腾厂家联系获得其技术人员的建议，不应将变频器上级高压电源直接断开，否则电动机的感生电动势会对功率模块进行反向送电。在多次发生反向送电现象后，就有可能造成模块烧损故障。在故障排查中对我厂其他区域的高压变频器进行了横向对比，均未发现有此类现象发生。

故障处理对策。综合各方意见建议后，初步判断由于频繁启动SIS 急停、高压变频器上级电源被直接切断是造成故障损坏的原因。为防止再次对高压变频功率模块造成损坏，企业应尽快要求编制相关启停操作规程，在启停机操作时应严格遵守相关操作规程，以确保其实现软着陆，严禁频繁触发急停，减少对高压变频器的损伤，从而达到降低故障发生几率目的。

综上，通过应用高压变频设备能有效提高相关机组运行的效率和安全性，降低能耗，提高设备运行的经济性。因此要做好高压变频设备的日常维护检修工作，不断总结实践经验，充分了解高压变频器的各种常见故障，同时应积极组织维修人员进行技术培训，提高其技术水平和故障排查能力，为高压变频设备的稳定运行提供更加可靠的保证。同时，在设备的使用操作过程也应严格遵守操作规程，从而防止故障的发生，为企业创造更大的经济社会效益。