一起设备拖动变频器烧毁的事故分析

一起设备拖动变频器烧毁的事故分析

李刚 魏景磊

河南心连心化学工业集团股份有限公司 ，河南 新乡 453000

摘要：某大型煤化工项目使用的泵类大部分为变频器拖动，大部分设备均运行正常，唯独细磨机粗浆泵变频器出现过烧毁的情况，维护人员通过综合分析内外部原因后，修改了操作规程，采取了硬件防护措施，杜绝了烧毁事故的再次发生，保障了设备安全。

关键词：煤化工；变频器；烧毁

0、引言 某大型煤化工项目共使用变频器256台，为企业的节能做出了巨大贡献，但随着设备的运行，各种问题也渐渐暴露，本文对一起烧毁事故做了详细分析，并制定了对策。

1、细磨机粗浆泵基本情况介绍：

细磨机粗浆泵作用是将细磨机粗浆槽内的煤浆泵入细磨机，供细磨机进一步研磨煤浆。粗浆泵电机型号：DRS160MC4，功率：15KW，生产商SEW-电机(苏州)有限公司；供电方式：变频拖动；变频器型号：ATV71HD18N4Z，正常运行频率20HZ左右，电流18A左右。电源来自302A低压配电室。

2、粗浆泵变频器烧毁记录：

粗浆泵至投入运行到目前为止造成三次变频器烧毁：

3、变频器厂家售后检查情况：

查看故障记录情况：

变频器报故障：输入过电压（三台粗浆泵变频器都有），变频器状态：RDY，电网电压：583.6V，电机运行时间：2837h，输出频率：0HZ，电机热状态：34%。

根据故障记录情况，厂家技术人员分析电网电压异常，因为变频器在待机状态报输入过压，而不是在变频器停机或减速过程中报的过压故障，不存在电机再生发电能量反馈问题。对于厂家的分析，我们不认同，因配电室运行正常，母线带其他变频器负荷没有此现象，只有粗浆泵有，并且该现象发生在粗浆泵停机后，运行中从未发生过。但为了排除故障，查询历史曲线及测量电网电压无异常，又分析有可能变频器进线电源故障，检查抽屉柜至变频器电缆无异常，建议具备条件后更换电缆。电工巡检时曾亲眼见到粗浆泵停后因冲洗煤浆现场电机旋转，且速度比正常运行时还快，但能不能产生再生发电，需进行试验。由于现场工艺条件不允许，未进行现场实际试验。

4、粗浆泵现场试验情况：

1、试验时间：11月15日

2、试验目的：找出粗浆泵B停机时变频器烧坏原因

3、粗浆泵C变频器烧毁现象：14日停机时中电后台21：40分报“停机”、“变频器故障”，21：42分报“断路器分位”“变器柜故障”。查看变频器时已经烧坏。随即更换变频器。

4、试验步骤：

（1）送粗浆泵B变频器进线电源，变频器在待机状态下测量端子上直流母线电压（PA+、PC-）为545V，联系现场开始冲洗，现场电机旋转，变频器报“输入过电压”故障，马上联系现场停止冲洗，对变频器进行断电复位。

（2）再次送变频器电源，联系现场开始冲洗，电机旋转，变频器直流母线电压由550V逐渐上升至1100V（超过耐压700V），变频器输出电压900V左右（超过万用表交流量程750V，使用波形万用表测量），频率120HZ左右（根据现场电机转速）。为防止烧毁变频器，立即拆除输出电源线A、B相。停进线电源。

（3）现场停止冲洗，测量输出电缆对地电压为1.5V左右，A、B相接地后对C相电压为14V。将输出A、B、C三相拆除接地进行放电，接触接地排时有小火花。放电10分钟左右后再次测试直流母线仍为1100V左右，变频器输出端子900V左右。电缆对地仍有几伏电压。

（4）到现场拆除电机接线（变频器输出线也全部断开），测量电机绕组相间电压小于1V几乎为0。电缆线对地4.5V左右，相间2V左右。加水冲洗电机旋转后相间电压为14V左右。用电源线B、C两相接触电机接线柱，大概2秒后有严重打火现象。测A、B相电压为580V左右。随即将电缆线拿开，测量电机电压又降为14V左右。

（5）将变频器及电机所有接线恢复，变频器送电先启动电机至正常运行转速，再打开冲洗阀进行冲洗，测变频器直流线电压为550V左右，逐渐增大冲洗阀门开度电压无明显变化。变频器输出为189V频率为22.3HZ。关闭冲洗阀门、再停电机后再次开启阀门进行冲洗，当阀门开度增加到一定程度后直流母线电压马上升到780V左右，为保证变频器安全未再增大开度。关闭阀门后电压降至545V左右。

（6）对拆下的变频器面板插件加24V电源查看故障记录，最后一个故障是接地故障。且停机方式为斜坡停机（因无机会为修改自由停机）。

5、现象分析：

低压监控后台后台21：40分同时报“停机”、“变频器故障”，可能是操作工正在冲洗时或冲洗结束时未先关闭阀门而是先按停机按钮，变频器报“故障”是因为电机再生发电反送电，电压过大造成变频器内部烧毁接地报“接地故障”，变频器内部着火。2分钟后内部短路将上侧电源断路器顶跳。后台21：42分报“断路器分位”“变器柜故障”。

粗浆泵变频器停机后由于电机及电缆中仍存在少量电荷，因冲洗水阀门未关，水流带动粗浆泵减速机运转，且运转速度较高，电机转子切割有剩余电荷的定子绕组，在转子上产生感应电动势，相当于为电机转子励磁，使电机成为发电机。由于电缆过长存在较大电缆电容，电机定子电动势经过电缆电容产生电容电流，从而在电机上产生磁场，对剩磁起正激励作用，磁场增加使定子绕组感应出更大的电动势，再通过电缆形成电容电流，如此反复自激励直到磁场饱和，使电机反送电。由于减速机旋转带动电机，使电机转速更高，达到平常的2.5倍左右，而电压也升到平常的2.5倍左右，即900V左右，换算频率为125HZ。

若启动电机后进行冲洗，定子绕组由变频器提供电源，频率固定不会产生反送电现象。

6、整改措施：

1、变频器增加制动电阻，消耗电机反馈能量。

2、给操作工进行讲解并告知正确操作方法：冲洗时先打开导淋阀，然后启动电机，最后打开冲洗水阀；冲洗干净后先关闭冲洗水，然后再停机，从而避免反送电对变频器造成损坏。

7、结束语

变频调速技术的使用给生产工艺的调节带来了很大的便利，但是由于某些设备的特殊性，会对变频器产生一定的不利影响，要根据实际情况配置合适的硬件，选着合适的操作规程，去避免事故的发生。

参考文献：

[1] 林鹏，周夏，变频技术研究[J]化工设计通讯，2013，39(5):78一81.

[2]李泽楷， 开关电源在变频器上的使用，2008(2):3一6.

[3] 刘丹丹，工厂供电 [J]通用机械，2007(5):59