火力发电厂异步电机变频运行的故障分析

谢兆龙

摘 要：随着变频技术的广泛应用，运行中出现的问题逐渐增多，表现为：谐波、振动、干扰、过热等，本文针对上述问题的原因进行分析，以及相应的处理方法。在日常维护、使用变频器当中，能真正使设备正常、安全、有效地运行，以达到最初设备设计之节能效果。

关键词：变频器；谐波；振动；干扰

中图分类号：TM621.71 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0174-01

火力发电厂异步电动机采用变频器运行可节约厂用电消耗，并能与现场总线、PLC、DCS等控制方式很好配合，使控制方式得到极大的提高。但是，随着变频器的增多，对异步电机改变频运行时存在一些问题，及时处理，以便于变频器得到更好的应用。

1 异步电动机的振动与谐波问题

普通的高压异步电动机使用变频器供电时，使由电磁、机械、通风等因素引起的振动更为复杂，而变频电源的各次谐波与电动机电磁的空间谐波会产生相互干扰，形成无规则的各种电磁激振力，当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率接近或一致时，会产生共振现象。这将极有可能造成电动机的振动急剧增大，造成电动机的使用故障。处理方法：在每一台异步电动机转换为变频控制时，做一个谐振试验，也就是自0Hz起，以1Hz或2Hz的频率上升转速，每一个频率持续一分钟。同时，在电动机的轴向、纵向监测振动大小，监测点越多，测量越准确，并做下记录。在设置变频器运行参数时，在减速或加速过程，把遇有电动机共振段的频率设置避开，跳过共振点[1]。

2 电动机的散热、产热问题

普通异步电机使用变频，在得知电机的运行范围和负载状态的情况下，采取以下的措施[2]：（1）对电机采用增强电机绝缘的等级或者强冷通风；（2）变频专用电机更换，现专用变频器电机的冷却风扇，采用的是单独的三相交流电源供电，并不受转速影响；限定运行范围，以避开低速区。

3 变频器抗干扰的问题

变频器的干扰，分为变频器外接设备、自身干扰产生的电磁波对变频器的干扰、以及变频器对其他设备的干扰等等。变频器本身即是一个干扰源，会对输出侧和电源侧的设备产生影响，与主回路相比较，变频器的控制回路只是小能量，弱信号的回路，常容易受到其他装置的干扰。在工作时，控制回路应用屏蔽电缆，即使采取的是屏蔽接地、高压动力线与控制线的分层布置等相应措施。

4 变频器自高压开关柜信号的采集正确问题

变频器柜的高压未就绪、高压分断等状态的连锁点，应从断路器的辅助点上面取，禁止用断路器的扩展及扩展中间继电器，不然变频器工作将不可靠。如电厂变电所的高压开关柜，在正常情况下，变频器能正常工作，而当变电所查找接地故障时，一旦停止直流，则使中间继电器释放，继电器的信号采集紊乱，使变频器由于误发高压失电信号，而自动停机。此刻则需把信号采集连接断路器的这个辅助点，以达到消除故障的目的。

5 测电机绝缘问题

由于变频器输出端子与电动机相连，却不能在变频器下部输出端子上，使用摇表测电机绝缘。变频器内部有电感、电容及整流元器件，直接测电机绝缘时，会使所测数值不准，甚至设备受到损伤。但可在变频器输出端子以侧接空气开关（DZ），在测电机绝缘时断开，或者拆开电机接线来测绝缘。

6 开关接线问题

低压变频器（380V）输出端子应该直接与电动机相连，在电动机与变频器之间，不允许接入交流接触器，避免由于交流接触器运行中动作，而造成在某一频率下变频器过电流。通用变频器输出侧禁止接入电容式单相电动机及电容器等容性负载，不然将损坏变频器。

7 实际中的运用

近几年，遇到了一些实际中的问题，运用具体的解决方法给予解决，以供读者参考[3]：

（1）以前电厂对给煤、给粉系统进行变频改造时，运行人员因为刚接触使用变频器，常会造成误动、误报，或者操作方法不正确，引起跳闸，还有发生过运行人员在测量电机绝缘电阻时，电机绝缘突然为零，还好有经验的职工当即停止操作，并向相关专业人员咨询。经过几次的人员学习强化与培训，这一问题最终得以解决。（2）几年前电厂对灰桨泵、凝结水泵电机进行变频改造，运行效果达到预期，但由于变频器安装环境温度较高，使变频器无法达到设计要求，造成频繁跳闸，只能用轴流风机临时进行冷却，而后应用加装空调的方式进行强冷；还有变频器对环境粉尘影响，粉尘过多积累，也会不利于变频器的散热，甚至变频器内的控制模板短路。有效的消除方法是进行定期吹灰清扫。（3）在机组维护期间，电厂的2B溢流水泵电机要停役时，水泵阀门仍不能及时关闭，造成电机高速反转，导致电机过热，极有可能影响人身或设备安全，在查找并测量电机正常后，与热控、机械有关人员讨论、分析，建议阀门使用远方DCS同步联锁。（4）在机组维护期间，电厂的2A溢流水泵电机，有一段时间常在运行中动作跳闸，发出首出为“减速过流”信号，表示电机在启、停时，电机转速的加、减速时间太短，即与变频器输出模拟量大小值有关，经过对变频器的检查、测量，发现是模拟量的大小值由人员就地或远方操作电位器给定的，最终解决方法是：在允许范围内调整模拟量，加长操控人员调整电位器时间。（5）电厂斗轮机有一段时间出现大车行走电机的变频器频繁报警，检修人员数次查找其中原因没有结果，而后询问厂家多次，查出是由于控制回路屏蔽电缆的屏蔽脱落，造成变频器的控制回路受到其他裝置的干扰。解决方法是：重新将控制回路屏蔽电缆的屏蔽接地，随后恢复正常。（6）电厂一叶轮给煤机运行时数次出现异常报警，检修人员对其控制回路进行数次检查均没有问题，试运行也正常，可是投入正常运行时，仍然会出现报警，而后对变频器开盖检查，发现是里面积灰严重，严重影响变频器自身散热，导致变频器运行温度过高报警，随后采取补救措施，定期进行检查清扫，从而保证设备的安全稳定运行。（7）现在对异步电机变频改造已经过了历练时期，技术也日益成熟，还存在一些问题，如：变频的二次回路的接入必会对工频的二次回路造成影响，是否影响其它联锁，是否能自动同步转换，水泵的管道流水量或水位测量仪的采样信号能否正常输入等等，这些方面的问题仍有待继续改善、提高。

参考文献

[1]郑万钧，崔恒胜.大型火力发电厂厂用电动机高压变频器故障分析及反措探讨[J].山东电力技术，2009，（3）：6-10.

[2]吴国轶.火电厂普通异步电机改变频运行时需注意的问题[J].黑龙江电力，2009，（1）：60-62.

[3]周岩，王凤杰.论电动机变频器故障类型及分析[J].内蒙古石油化工，2012，（12）：88-89.