探究变频分析变频电机常见故障及策略

论文导读：的转矩波动，都将成为振源，并振动持续。这种转矩脉动与谐波电流、磁路饱和、变频器死区设置影响等有关，当变频电机状态不稳定时，不能简单地判定是电机有故障或是变频器有故障，而是应当结合电机和变频器参数的配合进行综合分析和判断。3解决对策在电厂中的变频电机故障解决对策，一般遵循“保护为主，排除为辅”的原则，
摘 要：变频电机在各大热电火电厂中频繁使用，在使用过程中故障的出现也是无法避免的。通过对内蒙古巴彦淖尔市临河热电厂的机组运营情况的统计，简要总结出变频电机在火力发电厂应用中常见的几类故障以及相应故障的解决对策，以便为其他火力发电厂提供一些参考。
关键词：变频电机 常见故障 火电厂应用 解决对策
1672-3791（2013）03（b）-0154-01
1 工作背景
变频电机作为一种电能控制装置可以使工频电源变换频率，与普通电机相比较，变频电机表现出了突出的节能优势以及调速优势，因而得到了极为广泛与普遍的使用。以临河热电厂为例，临河热电厂位于内蒙古巴彦淖尔市临河区，是华能集团下属北方联合电力有限责任公司内部的一家火力发电厂，2006年建成投产，共有2台300 MW汽轮发电机组，总装容量600 MW。
2 常见故障来源分析
根据临河热电厂日常电机使用状况，变频电机超过半数故障源于机械原因，如振动不平衡、轴承故障、零件松动等；其余则多半来自于电气原因。机械方面引起振动的原因主要有断叶片、动静部件摩擦、汽流激振、转子突然受到外界大的扰动冲击、油膜振荡等；电气方面引起振动的原因通常是转子在制造、运行过程中发生了匝间短路故障。

2.1 振动过大引起的故障

通过对实践性经验的分析，不难发现：变频电机的轴承损伤往往引起电机振动变大。在电厂实际使用中遇到的因振动坏掉的变频电机，将其解体可发现轴承表面有明显灼点。特别是在PWM变频器驱动系统作用之下，变频电机轴承损坏问题还可能有所加重，进而对变频电机轴承部件的运行产生不良影响，加重振动。受到厂房环境及安装技术等相关因素的限制影响，在临河热电厂变频电机的运行过程当中，轴承振动问题表现异常突出。不但对整个变频电机机组的运行产生了不良影响，同时也导致变频电机的有效使用寿命有所降低，需要引起特别重视。

2.2 绝缘类故障

局放与匝间短路是变频电机绝缘类故障中最常见的两种形式。局放故障出现时电机线圈外观完好，但绝缘电阻已为零。匝间短路时可观察到电机内绕阻圈某线圈出现发黑碳化或者物理损坏，当变频电机内部绝缘系统遭到破坏多半伴随着多种原因，比如局放、介质发热等多个因素共同影响的。
变频电机中的场强超过绝缘临界值时，其介质损耗迅速增加。局放量随频率上升而增大并产生巨大热量。陡增的热量导致设备内产生漏电电流，从而变频电机温度急剧上升，加速老化且绝缘性能骤减。
变频电机利用变频器进行频繁快速的起、制动，加之机械与电气整体性设计稍有不足，变频电机也会在处于循环交变应力环境中更快老化。

2.3 电流震荡类故障

对于采用V/F控制的电压型逆变器驱动异步电动机，往往在空载时出现不稳定现象。在工频附近，电机状态一般较为稳定，但当频率在40 Hz以下，特别是在20～30 Hz之间，电机电流以10～20 Hz左右的周期振荡，且幅值较高，严重时甚至影响继续运行。对于导致这种情况的原因可做如下解释：对异步电动机来说，在转差率为零的附近，存在暂态转矩正负变化不稳定因素。逆变器驱动的转矩脉动，以及V/F的暂态变化引起的转矩波动，都将成为振源，并振动持续。这种转矩脉动与谐波电流、磁路饱和、变频器死区设置影响等有关，当变频电机状态不稳定时，不能简单地判定是电机有故障或是变频器有故障，而是应当结合电机和变频器参数的配合进行综合分析和判断。
3 解决对策
在电厂中的变频电机故障解决对策，一般遵循“保护为主，排除为辅”的原则，防止故障的发生。

3.1 振动过大解决对策

针对临河热电厂变频电机运行过程中轴承部件所表现出的外观性损伤与振动过大问题而言，临河热电厂设备维护人员进行全面的检查并对故障可能的原因进行逐项排除。通过故障点的确定与维修保障高压电机的稳定运行。按照振动类故障的解决经验，应首先检查变频电机的外观，观察电机所在位置是否适合于电机的安装与平稳运行。检查电机的紧固零部件是否拧紧，确保没有松动。检测地面水平度，排除掉地基本身的沉降和混凝土造成的安装问题。

3.2 改进绝缘性能

改善电机内部的绝缘性能可以有效的防止电机的短路与漏电，因此要着力改进变频电机的绝缘性能，定期检修，防止故障的发生。
（1）选用耐电晕绝缘。定期检查电机的内外有无漏电、局放现象，论文导读：局放或短路、漏电而过热过烧或击穿，使得绝缘材料加速老化，引发事故。（2）减小或抑制尖峰过电压的幅值，减缓输出电压脉冲的上升速度、降低电机端过电压。（3）变频电机大修时要尽量避免树脂流出。一般来说，采用VPI处理或VPI处理后再加沉浸的浸渍工艺可以有效驱除气泡，填充绕组内部气隙，提高绕组电气、机械强度，增强耐热、
观察电流有无异常，发电有绝缘材料有发黄或变黑一定要进行及时的修复。保证变频电机不会因局放或短路、漏电而过热过烧或击穿，使得绝缘材料加速老化，引发事故。
（2）减小或抑制尖峰过电压的幅值，减缓输出电压脉冲的上升速度、降低电机端过电压。
（3）变频电机大修时要尽量避免树脂流出。一般来说，采用VPI处理或VPI处理后再加沉浸的浸渍工艺可以有效驱除气泡，填充绕组内部气隙，提高绕组电气、机械强度，增强耐热、耐污能力。

3.3 改善电流振荡现象

经过实际使用发现，改善电流不稳定应尽量加大电机转动惯量、减小电压波动；在PWM控制的逆变器中，采用快速开关的元件或降低PWM的调制频率，以防止输出电压受死区的影响而发生波动；通过电流反馈等反馈电路，以提高稳定度采用高转差率的电动机，尽可能减少电流振荡。

3.4 整流块损坏问题的控制

在变频器的运行过程当中，最为常见的损坏级表现在整流桥部件当中。早期所生产变频器整流块所对应的整流方式多表现为二极管模式，而在当前技术条件支持下，整流块所采取的整流方式则多以晶闸管整流方式位置。特别是对于运行功率相对较大的变频器装置而言，三相全波整理基本担负着变频器在正常运行状态下所有输出电能的整流工作，因而极有可能产生击穿反应。在出现整流块损坏问题的情况下，可能导致变频器装置无法持续送电，以及保险熔断的问题。从而，除针对已损坏的整流块进行及时的更换以外，还需要在整流块与散热片的接触面之上，均匀涂抹一层传热性能良好的硅导热膏，在此基础之上进行螺丝紧固处理。以此种方式，保障变频器运行性能的稳定性与可靠性。
4 结语
针对变频电机的故障率高、使用寿命普遍不高的问题，对变频电机故障排查与预防提出了高的要求。变频电机的生产、使用与检修应紧密联系，保持信息畅通及时，以预防为主的电机全生命期管理模式。通过对变频电机使用数据的收集与统计，优化后的变频电机性能的不断改进和检修、维护水平的不断提高，变频电机一定会赢得更加广阔的发展空间。
本文就临河火电厂变频电机常见故障源于：论文网www.7ctime.com
与解决对策进行了详细分析，说明要加大设备的养护与维修检查。只有将故障及时发现，尽早解决才能避免更大的损失。尽早发现问题，定期检修与养护能有效避免变频电机的快速报废，为变频电机的应用有实际意义。
参考文献
张玉龙.浅谈变频电机的常见故障及对策[J].大众商务，2010（116）.
郑仁德.电厂电动机常见故障分析与排除[J].华章，2009（21）.
[3]张建锋.600MW机组高压电机常见故障与排除[J].工业技术，2012（2）.
[4]李晓庆.变频电机在检修中常见故障分析及应对措施[J].中小型电机，2004.