变电所变频器频繁过电压故障的处理.pdf

水钢科技SHUIGANG SCIENCE&TECHNOLOGY第 165 期变电所变频器频繁过电压故障的处理魏玉梅渊首钢水钢能源事业部 贵州六盘水 553028冤摘 要院变频器以其优异的调速和起制动性能尧高效率尧高功率因素和节能效果袁在电气自动化领域得到广泛应用遥 近年来能源事业部在新投入的工程项目中也更青睐于性价比高尧稳定性好的变频启动技术来替代以往的液阻柜尧星三角形降压启动技术遥 本文针对 67 变电所变频器过电压问题进行研究尧分析袁查找故障原因袁制定了具体的解决方案袁对于 67 变电所变频器故障解决袁保障 8 万立煤气加压机可靠运行具有十分重要的现实意义遥关键词院变频器曰启动原理曰过电压曰输入电压曰参数控制Treatment of Frequent Over-voltage Faults of Substation ConverterWei Yumei(Industrial Department of Energy,Shougang Shuicheng Iron&Steel(Group)Co.,Ltd.,Liupanshui 553028,Guizhou,China)Abstract:Inverter has been widely used in the field of electrical automation because of its excellentspeed regulation and starting and braking performance,high efficiency,high power factor and energy-saving effect.In recent years,the Energy Business Department has also preferred the frequency con鄄version start-up technology with high cost performance and good stability to replace the previous liq鄄uid resistance cabinet and star triangle step-down start-up technology in the newly invested projects.This paper studies and analyzes the over-voltage problem of the 67 substation frequency converter,finds out the cause of the failure,and formulates a specific solution,which is of great practical signif鄄icance to solve the failure of the 67 substation frequency converter and ensure the reliable operationof the 80000 gas pressure machine.Key words:Converter,Starting principle,Overvoltage,Input voltage,Parameter control1前言1.1 变频器降压启动原理变频器主要由整流部分尧储能环节尧逆变部分尧控制系统组成遥 变频器降压启动功能是通过电源电压下降来控制电机的加速度袁最终达到高压电机平稳启动的目的遥 在启动时,变频器通过控制主电路中的整流器将交流电转变为直流电袁直流中间电路将直流电进行平滑滤波尧逆变最后将直流电转换为所需频率和电压的交流电,从而让电机逐步加速遥 当电机达到额定转速时,变频器会逐渐恢复电压,直到达到设定的输出频率和电压遥变频器启动原理见图 1遥作者简介院魏玉梅渊1984耀冤女袁电气助理工程师袁水钢能源事业部安全室主管员遥50窑窑2023 年第 3 期变电所变频器频繁过电压故障的处理图 1 变频器启动原理图1.2 变频器降压启动优点首钢水钢 67 变电所变频器承担着 8 万立 6kV 转炉煤气 1#尧2#尧3#加压机变频启动袁目前使用的是 6000 V 系列变频器渊6000 V 系列变频器结构见图 2冤袁通过应用变频启动袁达到输出频率可调尧输出电压可调遥 相比于传统的直接启动方式,降压启动可以减少电机启动冲击,降低电网电压波动,降低设备损耗,延长设备寿命遥 控制器图(b)工控机异步电动机PLC图 2 6000 V 系列变频器的结构图表 1 6000 V 系列变频器参数变频调速系统型号A06/050(含)A06/050 耀A06/080(含)A06/080 耀A06/170(含)A06/170 耀A06/220(含)A06/220 耀A06/400(含)变频调速系统容量(KVA)臆500500 耀 800800 耀 17501750 耀 22502250 耀 4000适配电机功率(kW)臆400400 耀 630630 耀 14001400 耀 18001800 耀 3250额定输出电流(A)臆5050 耀 8080 耀 170170 耀 220220 耀 400输入频率(Hz)45 Hz 到 55 Hz额定输入电压(V)6000V依10%输入功率因数0.95渊20%负载冤变频调速系统效率额定负载下0.96输出频率范围0.5 Hz 到 120 Hz输出频率分辨率(Hz)0.01 Hz过载能力120%一分钟袁150%立即保护模拟量输入0耀10V/4耀20 mA袁任意设定模拟量输出两路 0耀10 V/4耀20 mA 可选加减速时间0.1 到 3000 s控制开关量输入输出可按用户要求扩展运行环境温度0 到 40 益贮存/运输温度-40 到 70 益冷却方式风冷环境湿度90%,无凝结安装海拔高度1000 m防护等级IP20外型尺寸(mm)(W伊H伊D)3600伊2480伊12004200伊2480伊12005100伊2480伊12005200伊2580伊12006600伊2580伊1300重量(kg)3500耀40004000耀50005000耀60006000耀80008000耀140001.3 6000 V 系列变频器参数6000 V 系列变频器参数见表 1遥51窑窑水钢科技SHUIGANG SCIENCE&TECHNOLOGY第 165 期图 3 变频器功率单元电路结构图 2故障现象及排查记录67 变 8 万立 1#转炉煤气加压机变频器控制柜报功率单元过电压故障袁导致转炉煤气加压机开关自动跳闸遥 在 2021 年 2 月 19 日-2021 年 3月 13 日期间,能源事业部 67 变电所 8 万立 1#转炉煤气加压机变频器袁因报功率单元过压故障造成开关自动跳闸袁跳闸次数共计 5 次袁严重影响到 8 万立 1#转炉煤气加压机正常运行遥 67 变电所变频器故障统计分析见表 2遥表 2 67 变电所变频器故障统计分析序号故障时间故障现象处理办法效果12021 年 2 月 19 日67 变变频器控制屏显示功率单元野过压保护冶动作袁8 万立 1#转炉煤气加压机故障停机遥复归故障报警信号袁重新启动运行正常遥正常运行了 6 天22021 年 2 月 25 日67 变变频器控制屏显示功率单元野过压保护冶动作袁8 万立 1#转炉煤气加压机故障停机遥复归故障报警信号袁重新启动运行正常遥正常运行了 5 天32021 年 3 月 2 日67 变变频器控制屏显示功率单元野过压保护冶动作袁8 万立 1#转炉煤气加压机故障停机遥将出现故障功率单元与正常运行功率单元进行互换后袁重新启动运行正常遥正常运行了 6 天42021 年 3 月 8 日67 变变频器控制屏显示功率单元野过压保护冶动作袁8 万立 1#转炉煤气加压机故障停机遥对故障报警功率单元更换新的功率单元袁重新启动运行正常遥正常运行了 5 天52021 年 3 月 13 日67 变变频器控制屏显示功率单元野过压保护冶动作袁8 万立 1#转炉煤气加压机故障停机遥通过对 67 变 8 万立 1#转炉煤气加压机五次故障现象记录和处理过程分析袁 我们判断 67变 8 万立 1#转炉煤气加压机五次故障停机不是变频器功率单元本身故障袁 而是外部原因导致的遥3故障原因分析3.1 来自电源输入侧的过电压一般情况下袁6 kV 电网电压的波动在额定电压的依10%以内袁但是袁在特殊情况下袁电源电压正向波动可能会短暂过大遥由于功率模块的工作电压随着输入侧电压的变化而变化袁当移相变压器一次侧电压上升到保护值时袁为了保护变频器袁在直流电压过高时袁变频器会报过压故障袁并封锁逆变器的脉冲输出袁变频器会因过电压保护而跳闸遥3.2 来自负载侧的过电压电动机负载减速时袁变频器减速时间设置过短袁 使电动机实际转速高于变频器的指令转速袁即电动机转子转速超过同步转速袁此时电动机的转差率为负袁转子绕组切割旋转磁场产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩遥 因此袁电动机实际上处于发电状态负载的动能被野再生冶成为电能遥再生能量经逆变部分续流二极管对变频器直流储能电容器充电袁 使直流母线电压上升袁导致变频器过电压保护跳闸遥52窑窑2023 年第 3 期4对策措施4.1 优化变频器的输入侧电压渊1冤查阅相关资料,咨询厂家人员,讨论在条件允许的情况下适当降低功率单元输入电压,目前变频器功率单元整流侧采用的是不可控整流桥袁电源电压高袁中间直流回路电压也高袁电网电压长期处于最大正向波动值附近遥电网电压越高则变频器中间直流回路电压也越高袁对变频器承受过电压能力影响很大遥渊2冤 通过计算选择合适 67 变电所 8 万立 1#转炉煤气加压机变频器输入电压的相应抽头袁重新接引袁可以在高压变频器内配置的移相整流变压器高压侧预留的 5%尧0 分接头中进行调节袁一般出厂时移相变压器输入侧都默认接在 0 分接头处在电压偏高值袁可以将输入侧改接在+5%分接头上袁 将输入侧电压由 6000 V/690 V 改变为6300 V/690 V袁电压变比变大袁相当于输入相同的二次侧电压袁 允许一次侧电压输入值可以更高袁这样可适当降低功率单元输入侧电压袁达到相对提高变频器过电压保护能力的目的遥4.2 通过参数控制负载侧过电压渊1冤在变频器中可设定的参数主要有两个:加减速时间参数和变频器频率遥在工艺流程中限定负载减速时间袁变频器减速时间参数的设定不要太短袁而使得负载动能逐渐释放袁该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限袁特别要注意负载惯性较大时该参数的设定遥渊2冤高压变频调速系统的参数均支持在线修改袁 不论高压变频调速系统处于何种运行模式袁按参数键即可进入参数设定 1 界面袁可通过参数主界面对参数设定袁加速时间尧减速时间的设定范围为 0.1耀3000 秒袁分辨率为 0.1 秒遥加速时间尧减速时间设置分别为 100 s尧300 s遥渊3冤高压变频调速系统输出的最高频率遥 设定范围 0.01耀120 Hz袁分辨率为 0.01 Hz袁设置为50 Hz遥图 4 高压变频调速系统参数设定 1 界面变电所变频器频繁过电压故障的处理5实施效果通过对 67 变电所 8 万立 1#转炉煤气加压机变频器输入电压的相应抽头袁 重新接引改接在+5%分接头上袁将输入侧电压由 6000 V/690 V改变为 6300 V/690 V袁同时规范启停机时间参数设置遥 通过这些技术措施袁67 变电所 8 万立 1#转炉煤气加压机自 2021 年故障处理运行至今袁未发生一起因变频器报野过压保护冶开关动作停机事故遥53窑窑水钢科技SHUIGANG SCIENCE&TECHNOLOGY第 165 期水钢科技 诚征各类科技论文6总结变频器是电机运行的重要组成部分袁变频器运行过程中袁 需考虑其运行的安全性和可靠性遥通过对 6000 V 系列变频器过电压故障原因分析袁结合 67 变变频器实际运行情况袁在排除内部因素的影响后袁可以考虑外部因素的输入侧电压和负荷侧参数的因素袁通过调整变频器移相整流变压器工艺抽头连接和参数设置等有效的处理和防护措施袁消除了变频器过电压问题袁保证变频器稳定运行遥参考文献1石磊尧高振林尧郭猛.等.变频器过电压故障分析处理J.电子技术与软件工程.2018.(19):241遥2李方园.变频器故障排除M.北京:化学工业出版社.2009遥3张宏.大功率变频调速系统自主维护检修作业技法研究J.自动化应用.2017.(4):116-117遥4 HARSVERT-A 系列变频调速系统使用手册遥54窑窑