關(guān)于變頻器凝露的危害及預(yù)防措施講解

三、現(xiàn)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(chǎn)生擊穿燒毀的事故。筆者接下來會在描述故障現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，分析原因，并提出相應(yīng)的防范措施。

1)事故描述

在發(fā)現(xiàn)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(fā)線被完全燒壞，IGBT和緩沖電容之間的絕緣紙出現(xiàn)部分燒蝕碳化的現(xiàn)象，IGBT炸裂產(chǎn)生的金屬嚴(yán)重?zé)龎牧似湎路降?只電解電容，同時直流熔斷器被熔斷，負(fù)極銅排被嚴(yán)重?zé)龎?，母線銅排和固定螺絲被完全熔在一起。調(diào)閱報警歷史后發(fā)現(xiàn)，DCF=1直流保險處于開路狀態(tài)，并且三相交流進(jìn)線T相、R相熔斷器沒有產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)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(chǎn)生了短路現(xiàn)象，導(dǎo)致主接觸器未能產(chǎn)生吸合動作。事故發(fā)生后，檢查發(fā)現(xiàn)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(fā)生短路故障的結(jié)論。

調(diào)閱整流柜報警歷史后發(fā)現(xiàn)，DCF=1直流保險處于開路狀態(tài)，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(fā)生短路故障，整流部分出現(xiàn)短路故障的結(jié)論。

通過進(jìn)一步的現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)，正負(fù)銅排間存在明顯的絕緣紙?zhí)蓟F(xiàn)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(jié)論。

事故發(fā)生時，所在地已經(jīng)連續(xù)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(fā)現(xiàn)柜體內(nèi)有明顯的凝露現(xiàn)象。

由于該整流柜在事故發(fā)生前一直處于停用狀態(tài)，造成銅排出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，加之密封的柜內(nèi)環(huán)境下，變頻器工作時柜體排風(fēng)扇才正常運行，難以有效排除柜內(nèi)的潮濕空氣，導(dǎo)致絕緣紙受潮，進(jìn)而大幅降低了正負(fù)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(guān)瞬間會產(chǎn)生較大的瞬間充電電流，而正負(fù)母排會因為較弱的絕緣能力而產(chǎn)生絕緣拉弧現(xiàn)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(dǎo)致IGBT里的PN結(jié)出現(xiàn)雪崩電壓擊穿現(xiàn)象，進(jìn)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(yán)重?zé)龎摹?/p>

3)具體防范措施的提出

凝露產(chǎn)生的三大因素：露點溫度、濕度和環(huán)境溫度的關(guān)系曲線具體見下圖。

圖1相對濕度、凝露溫度和環(huán)境溫度曲線

結(jié)合現(xiàn)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(huán)境的溫濕度控制，開啟室內(nèi)空調(diào)，并將其調(diào)整為除濕模式。在正常運行過程中，由于變頻器的自身發(fā)熱，會使得柜內(nèi)溫度要大于外界的環(huán)境溫度，而一旦變頻器停止運行，柜內(nèi)溫度會緩慢降低到相應(yīng)的露點溫度。所以，筆者認(rèn)為在變頻器停止運行的狀態(tài)下，要相應(yīng)的降低室內(nèi)空調(diào)的溫度設(shè)置，避免環(huán)境溫度高于變頻器柜內(nèi)溫度。

其次在變頻器在正常運行過程中，要確保柜內(nèi)加熱器處于停用狀態(tài)，反之，要確保加熱器處于正常運行狀態(tài)，以便確保環(huán)境溫度始終低于變頻器柜內(nèi)溫度。為實現(xiàn)自動恒溫調(diào)節(jié)的功能，加熱器務(wù)必使用PTC材料。

對已有凝露控制器進(jìn)行改造，并設(shè)置3個溫度傳感器，其裝設(shè)位置為：2個裝設(shè)于變頻器柜內(nèi)的相應(yīng)位置，1個裝設(shè)在柜外，以便實現(xiàn)柜體溫度和柜外環(huán)境溫度監(jiān)測的目的。通過確保柜內(nèi)溫度來杜絕凝露條件的產(chǎn)生，從而有效防范凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)。

四、結(jié)論

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