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    關于變頻器凝露的危害及預防措施講解

    ??來源:《電氣技術》??人氣:1456
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    三、現實案例分析

    筆者在工作中曾遇到某型變壓器由于受潮濕空氣影響,造成其在工作過程中,功率模塊產生擊穿燒毀的事故。筆者接下來會在描述故障現象的基礎上,分析原因,并提出相應的防范措施。

    1)事故描述

    在發現變頻器無法正常運行之后,打開整流柜面板,看到R相的緩沖電容和IGBT被燒毀炸裂,且觸發線被完全燒壞,IGBT和緩沖電容之間的絕緣紙出現部分燒蝕碳化的現象,IGBT炸裂產生的金屬嚴重燒壞了其下方的5只電解電容,同時直流熔斷器被熔斷,負極銅排被嚴重燒壞,母線銅排和固定螺絲被完全熔在一起。調閱報警歷史后發現,DCF=1直流保險處于開路狀態,并且三相交流進線T相、R相熔斷器沒有產生任何動作。

    2)事故原因的分析

    由于在上電之前,整流柜要經過大約3秒左右的充電過程,在完成充電之后,通過反饋信號實現主接觸器的吸合動作,接著斷開充電電阻回路。

    但在操作過程中,合控制電源的同時就產生了短路現象,導致主接觸器未能產生吸合動作。事故發生后,檢查發現充電回路的充電電阻器和接觸器被完全燒壞,從而得出充電過程中就發生短路故障的結論。

    調閱整流柜報警歷史后發現,DCF=1直流保險處于開路狀態,接觸器和充電電阻被燒壞、IGBT擊穿、2000A直流熔斷器被熔斷,從而得出逆變回路未發生短路故障,整流部分出現短路故障的結論。

    通過進一步的現場檢查后發現,正負銅排間存在明顯的絕緣紙碳化現象,且母排間有明顯的爬電跡象,從而得出直流母排間短路的結論。

    事故發生時,所在地已經連續降雨超過半月,空氣濕度已超過80%,在事故原因的檢查分析過程中,發現柜體內有明顯的凝露現象。

    由于該整流柜在事故發生前一直處于停用狀態,造成銅排出現結露現象,加之密封的柜內環境下,變頻器工作時柜體排風扇才正常運行,難以有效排除柜內的潮濕空氣,導致絕緣紙受潮,進而大幅降低了正負電排之間的絕緣能力。

    變頻器在充電過程中,因為器件和線路存在的雜散電感的影響,開關瞬間會產生較大的瞬間充電電流,而正負母排會因為較弱的絕緣能力而產生絕緣拉弧現象,母線電壓上會疊加電容反饋的巨大電流和短路電流,從而導致IGBT里的PN結出現雪崩電壓擊穿現象,進而完全失去正常功能、緩沖電容炸裂和IGBT短路炸裂。因為受到瞬間短路電流觸頭粘連的影響,充電回路接觸器會使得充電電容被嚴重燒壞。

    3)具體防范措施的提出

    凝露產生的三大因素:露點溫度、濕度和環境溫度的關系曲線具體見下圖。

    圖1相對濕度、凝露溫度和環境溫度曲線

    結合現場實際情況和凝露形成條件,筆者提出了以下幾條主要的凝露防范措施:

    首先是強化變頻器柜體工作環境的溫濕度控制,開啟室內空調,并將其調整為除濕模式。在正常運行過程中,由于變頻器的自身發熱,會使得柜內溫度要大于外界的環境溫度,而一旦變頻器停止運行,柜內溫度會緩慢降低到相應的露點溫度。所以,筆者認為在變頻器停止運行的狀態下,要相應的降低室內空調的溫度設置,避免環境溫度高于變頻器柜內溫度。

    其次在變頻器在正常運行過程中,要確保柜內加熱器處于停用狀態,反之,要確保加熱器處于正常運行狀態,以便確保環境溫度始終低于變頻器柜內溫度。為實現自動恒溫調節的功能,加熱器務必使用PTC材料。

    對已有凝露控制器進行改造,并設置3個溫度傳感器,其裝設位置為:2個裝設于變頻器柜內的相應位置,1個裝設在柜外,以便實現柜體溫度和柜外環境溫度監測的目的。通過確保柜內溫度來杜絕凝露條件的產生,從而有效防范凝露現象的出現。

    四、結論

    凝露現象會嚴重影響變頻器的正常運行,筆者所提出的幾點預防凝露的措施可以有效降低凝露現象的出現,減少事故發生的幾率,確保變頻器可以長期、穩定和可靠的運行。

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