選擇變頻器要注意哪些

　　變頻器是工業(yè)自動(dòng)化和電氣自動(dòng)化中常用的電氣設備。 在正常情況下，變頻器與電動(dòng)機一起使用。 通過(guò)變頻器的控制，變頻運行的電機更安全、節能、高效。 在使用變頻器時(shí)，選擇變頻器非常重要。那么選擇變頻器要注意哪些?

　　1、 對環(huán)境的適應能力

　　1.1 對電網(wǎng)電壓波動(dòng)的適應能力

　　當母線(xiàn)上電動(dòng)機成組自起動(dòng)、當母線(xiàn)上最大一臺電動(dòng)機組起動(dòng)時(shí)對變頻器運行的影響,這與變頻器允許的輸入電壓波動(dòng)范圍參數有關(guān),對于火電機組應保證母線(xiàn)電壓跌落30%時(shí)變頻器不會(huì )停機。

　　另外,在母線(xiàn)切換等情況下所造成的母線(xiàn)電壓瞬時(shí)失電發(fā)生后,變頻器應具有持續或恢復運行的功能(有些廠(chǎng)家稱(chēng)為“失壓再起動(dòng)功能”),即在母線(xiàn)電壓瞬間降低或消失(如事故切換)時(shí)變頻器不跳閘或使電機系統慣性運行;當母線(xiàn)電壓重新恢復正常后,變頻器能根據捕捉到的電動(dòng)機轉速正確調整自身輸出,重新拖動(dòng)電動(dòng)機運行的功能。

　　1.2 對現場(chǎng)環(huán)境的適應能力

　　高壓變頻器大多安裝于現場(chǎng)輔機附近,灰塵較多,灰塵進(jìn)入變頻柜內會(huì )導致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網(wǎng)造成功率柜散熱效果差,易導致功率模塊過(guò)熱失效損壞。有些廠(chǎng)家把空氣濾網(wǎng)設計為在運行中可拆換清洗,便于維護。在南方高溫、潮濕氣候地區,應選擇對環(huán)境溫濕度要求低、系統溫升相對低的產(chǎn)品,以保證安全穩定運行。

　　2 、對自身小故障的承受能力

　　高壓變頻器具有單元旁路功能,即某個(gè)功率單元出故障時(shí)該單元應能夠自動(dòng)退出,整個(gè)系統可持續帶故障運行,這實(shí)際是一種冗余設計技術(shù)。此時(shí)應注意單元旁路后對變頻器帶載能力的影響,主要考慮變頻裝置每相功率單元個(gè)數、控制系統的電壓補償。

　　單元串聯(lián)越多,故障概率越大,單個(gè)單元故障對輸出能力的影響越小,二者應折中取舍。若采用電壓補償算法、中性點(diǎn)偏移算法可提高系統單元旁路后的帶載能力,但此種方法可能帶來(lái)共模電壓等問(wèn)題,需視電動(dòng)機絕緣安全等設備具體情況取舍。

　　高壓變頻器的控制系統電源至關(guān)重要,應設計采用多路控制電源供電,多通道互為備用、無(wú)擾切換;風(fēng)扇冷卻器的冗余設計也有助于提高系統的抗擾動(dòng)能力。

　　3、 對外部故障的承受能力

　　對輸入側的外部故障,如外部電網(wǎng)故障造成母線(xiàn)電壓跌落時(shí)對高壓變頻器運行的影響。廣東省某電廠(chǎng)機組曾發(fā)生過(guò)這樣的事故:由于外部電網(wǎng)瞬時(shí)故障造成廠(chǎng)用電母線(xiàn)電壓閃變跌落,導致輔機變頻器停機,雖然外部電網(wǎng)的故障很快切除,但由于變頻器拖動(dòng)的重要輔機停運導致機組甩負荷。因此瞬時(shí)停電再起動(dòng)功能應是電廠(chǎng)機組輔機高壓變頻器提高外部故障承受能力的可靠保證。

　　對輸出側的外部故障,如電纜擊穿短路或電動(dòng)機的單相接地甚至相間短路故障對高壓變頻器的影響。高壓變頻器應配置單相接地故障檢測功能,根據現場(chǎng)情況選擇設定告警或跳閘保護。據統計廣東省高壓電動(dòng)機由于絕緣損壞導致的相間短路故障每年平均約20臺,雖然相對概率較小,但對于采用過(guò)流能力極其有限的電力電子器件的高壓變頻器,短路電流的沖擊對設備的損害是巨大的,可能導致設備損壞的嚴重故障。高壓變頻器對輸出相間短路的承受能力與保護技術(shù)是設備選型、保證設備安全應考慮的一項重要因素。

　　4 、設備的故障恢復時(shí)間

　　設備故障分為兩種類(lèi)型:一是瞬間可自行恢復的故障,這種故障一旦出現之后,能在較短的時(shí)間內自行恢復,而具有轉速自動(dòng)跟蹤功能的變頻裝置能顯著(zhù)提高在此種故障情況下的運行能力和可靠性。廣東省正在運行的部分高壓變頻器在雷雨季節發(fā)生雷擊時(shí)頻繁停機,就是因為不具備此種功能所致;

　　其二是發(fā)生永久性損壞故障后裝置的恢復時(shí)間,功率單元模塊化可以在短時(shí)間內更換備用模塊,使設備在短時(shí)間內恢復運行。

　　5 、變頻改造對電機保護的影響

　　高壓變頻器一般均配置工頻旁路柜,以保證在變頻器出現故障或檢修時(shí),通過(guò)工頻旁路柜的切換電機恢復工頻運行,保證生產(chǎn)持續不斷。但這種切換也帶來(lái)了相應保護配置的問(wèn)題:電動(dòng)機在變頻運行狀態(tài)下開(kāi)關(guān)柜應裝設變壓器保護(因變頻器內部與廠(chǎng)用電連接部分為輸入移相整流變壓器),而在工頻運行時(shí)應裝設電動(dòng)機保護。

　　因此在改造時(shí),原有電動(dòng)機保護應保留,作為工頻運行時(shí)的保護裝置,如果變頻器控制系統不具備輸入變壓器的保護功能,從系統安全和合理配置保護的角度考慮,需加裝“隔離移相變壓器”保護;在電動(dòng)機變頻運行時(shí),退出電動(dòng)機保護而投變壓器保護。

　　6 、手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路

　　手動(dòng)切換變頻器的運行方式(工頻——變頻),存在操作復雜、中斷時(shí)間久對機組穩定性影響較大的問(wèn)題。而具有工頻變頻自動(dòng)切換的變頻器在發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)切換至工頻運行,保證了重要輔機的持續運行,降低了對機組乃至對電網(wǎng)的影響。

　　但是在電動(dòng)機故障時(shí)變頻器自動(dòng)切換至工頻,會(huì )加劇電動(dòng)機的故障,并有使故障擴大化的危險。在具體的應用中,應充分考慮“自動(dòng)旁路切換功能”的利弊,最好變頻器控制系統具有判別自身故障和負載故障的能力。

　　另外自動(dòng)工頻變頻切換時(shí)還應注意開(kāi)關(guān)柜保護裝置的自動(dòng)切換、風(fēng)門(mén)或閥門(mén)的聯(lián)動(dòng)調節。在變頻檢修完畢后,如何使電機從工頻運行狀態(tài)瞬間切換至變頻運行狀態(tài),也是在改造時(shí)必須注意的問(wèn)題。

　　7、 諧波對電網(wǎng)及電動(dòng)機的影響

　　低壓變頻器的輸入電流具有很大的高次諧波成份,這些諧波對電網(wǎng)造成“諧波污染”的同時(shí),還降低了變頻器輸入電路的功率因數。而高壓變頻器通常采用多重化整流技術(shù),減小對電網(wǎng)的諧波污染,提高變頻器輸入側的功率因數。有資料表明,采用30脈波的移相變壓器的高壓變頻器,輸入總諧波含量基本小于國標要求的4%,網(wǎng)側的功率因數也可達0.95以上。

　　輸出電壓、電流諧波對電動(dòng)機的影響主要體現在增加電動(dòng)機轉矩的脈動(dòng)和電機的發(fā)熱,從而影響電機繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會(huì )加劇軸承電蝕降低機械壽命。一般多單元串聯(lián)型式高壓變頻器的每相串聯(lián)的功率單元個(gè)數達到5個(gè)及以上時(shí),輸出電壓的突變率(du/dt)可滿(mǎn)足電機絕緣要求,減少對繞組絕緣與共模電壓軸電流的損害,諧波含量低,可以不考慮其對電機的影響。

　　電動(dòng)機低速運行時(shí),自冷電動(dòng)機的散熱能力將會(huì )下降,對于風(fēng)機和泵類(lèi)負載,采用單元串聯(lián)式的高壓變頻器諧波發(fā)熱影響小,電動(dòng)機在低速運行時(shí)由于負載電流較低,發(fā)熱量少,因此不必考慮附加散熱措施問(wèn)題;但對于恒轉矩負載,低速運行時(shí)電動(dòng)機的發(fā)熱與高速運行時(shí)接近,就要考慮低速運行時(shí)加裝強迫風(fēng)冷等散熱措施。同時(shí),還應注意低速運行時(shí)軸承的潤滑問(wèn)題。

　　8變頻器壽命

　　高壓逆變器裝置的壽命主要由電解電容器決定。電解電容的壽命與其工作溫度和紋波電流直接相關(guān)。保證工作環(huán)境溫度，提高功率模塊的散熱效果，降低功率模塊的溫升，對提高系統壽命起著(zhù)關(guān)鍵作用;另外，電容器的紋波電流會(huì )縮短電容器的壽命，因此系統的工作負載條件就是逆變器的壽命。密切相關(guān)。

　　對于一般可變負載，電解電容器的使用壽命超過(guò)8年，更換電容器的成本約為系統投資的5%至10%。國內廠(chǎng)商已推出非極性電容器來(lái)取代電解電容器。據說(shuō)使用壽命可達20年，但相同體積的非極性電容器的容量遠小于電解電容器的容量。用于系統輸入和輸出諧波，功率因數和其他指標。目前使用非極性電容器濾波的高壓變頻器的影響非常小，產(chǎn)品的工藝成熟度和運行可靠性尚待觀(guān)察，值得關(guān)注。