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變頻器在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用中的干擾及解決方法

2020-2-6 來(lái)源：黑龍江省寶清縣電業(yè)局作者：龐宇坤韓天飚

摘要：變頻器是電力系統(tǒng)中電力控制中極為重要的設(shè)備，但是實(shí)際應(yīng)用和其工作過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到多種因素的干擾和不良影響，造成電力控制能力和水平下降，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)帶來(lái)不穩(wěn)定因素，還會(huì)造成很大的安全隱患甚至電力安全事故。為此，檢修人員也在積極尋求解決干擾問(wèn)題的辦法和處理方式，也探索出多種可以有效控制和消除干擾因素的解決方法。但也要注重解決方案選擇的合理性和科學(xué)性，防止再次引發(fā)故障問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變頻器；電力系統(tǒng)；干擾

要想合理的應(yīng)對(duì)和處置變頻器在工作時(shí)受到的干擾性問(wèn)題，就要首先明確檢修維護(hù)的思路，從其表現(xiàn)狀態(tài)來(lái)分析其問(wèn)題的成因，找到干擾的來(lái)源和源頭，一方面采取措施來(lái)加強(qiáng)變頻器設(shè)備本身的抗干擾能力，而另一方面則要從干擾因素的源頭出發(fā)，解決其來(lái)源問(wèn)題，就可以有效地去消除干擾因素。這兩種思路作為處置變頻器各類(lèi)干擾因素的指導(dǎo)思想，應(yīng)該引起檢修人員的密切關(guān)注和重視。本文也將從這兩方面來(lái)分析干擾因素的解決方案和具體措施。

1 、變頻器主要構(gòu)成及其發(fā)展情況

1.1 變頻器設(shè)備的主要構(gòu)成部件。

變頻器主要由三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元等組成的。變頻器的主要部件為三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元。在具體的控制過(guò)程中，采取了分層控制的方式，既提高了控制系統(tǒng)的控制效果，同時(shí)也簡(jiǎn)化了控制流程，使整個(gè)控制流程能夠得到有效的優(yōu)化，在具體的控制效果上滿(mǎn)足了實(shí)際需要。所以，了解并掌握變頻器的工作原理，對(duì)做好變頻器的應(yīng)用和提高變頻器的應(yīng)用效果具有重要作用。

1.2 變頻器設(shè)備應(yīng)用發(fā)展情況。

電力設(shè)備研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，促使變頻器這種關(guān)鍵的電力設(shè)備的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。變頻器主要是利用了變頻技術(shù)以及微電子技術(shù)，通過(guò)轉(zhuǎn)變電機(jī)的工作電源的頻率，以此來(lái)控制電機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到控制電力的目標(biāo)，同時(shí)可以改變電壓，確保電力設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)。變頻器具備很強(qiáng)的調(diào)頻、調(diào)速能力，可以根據(jù)電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際需求和條件來(lái)為其提供充足的電壓和電源，減少不必要的電能消耗和浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，變頻器還具備很強(qiáng)的保護(hù)功能，對(duì)于電機(jī)過(guò)流、過(guò)壓以及過(guò)載進(jìn)行保護(hù)。

目前，隨著電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)越加顯著，發(fā)展水平越來(lái)越高，變頻器的應(yīng)用范圍更加廣闊，在電力系統(tǒng)的工程建設(shè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。變頻器所包含的技術(shù)與功能越加強(qiáng)大，在電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及相關(guān)電力設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域，調(diào)頻和調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，而且已經(jīng)成為自動(dòng)化體系中的重要技術(shù)保障和基礎(chǔ)模型，它的實(shí)用性?xún)r(jià)值和優(yōu)勢(shì)正在被迅速開(kāi)發(fā)出來(lái)。變頻器設(shè)備在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的具體作用不僅僅在于其可以節(jié)能降耗，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)實(shí)要求，而且還可以依靠更為先進(jìn)的啟動(dòng)模式來(lái)達(dá)到工作目標(biāo)，大幅度降低電力設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)的一些機(jī)械性的沖擊和摩擦，消減了不良影響，提高了電動(dòng)機(jī)和其他設(shè)備的耐久性和可靠性，減緩老化速度，降低故障問(wèn)題發(fā)生的幾率。電力系統(tǒng)依靠變頻器設(shè)備的一系列功能模式和技術(shù)方法，在電力工程領(lǐng)域中也規(guī)劃設(shè)計(jì)了相應(yīng)的技術(shù)模型和應(yīng)用模式，不斷增強(qiáng)其抵抗干擾因素和影響的能力，并在此前提下，降低設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)所需要的成本，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，也能夠相應(yīng)的減少檢修人員的工作量。因此，變頻器在使用過(guò)程中，不僅要確保其具備強(qiáng)大的抗干擾能力，也要為此制定更為科學(xué)、可靠的維護(hù)檢修舉措，加強(qiáng)對(duì)各類(lèi)干擾因素的預(yù)防和防控能力，維護(hù)變頻器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 、影響變頻器正常工作的一些干擾因素

變頻器在工作時(shí)是依靠其內(nèi)部的電路來(lái)進(jìn)行運(yùn)行和流轉(zhuǎn)的，所輸入電流的性質(zhì)一般是交流電，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的電路以及回路裝置時(shí)，會(huì)將電流轉(zhuǎn)化為直流性質(zhì)的電壓，然后利用逆變器裝置將直流性質(zhì)的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)寬度指標(biāo)的脈沖型電壓，這樣就可以完成電流和電壓的各種轉(zhuǎn)化，切實(shí)滿(mǎn)足電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和其他電力設(shè)備的運(yùn)行需求以及條件。但就是這種工作機(jī)理，其本身就會(huì)形成一些干擾性因素，下面就對(duì)具體干擾問(wèn)題進(jìn)行分析和論述：

2.1 在整流的電路運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波。

這種諧波也是一種電流，但是非常不穩(wěn)定，該電流還會(huì)在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的阻抗之中生成相應(yīng)的電壓降問(wèn)題，這就引發(fā)電壓的實(shí)際波型出現(xiàn)了異常變化情況，就會(huì)對(duì)包括變頻器在內(nèi)的一些電力裝置和線(xiàn)路造成很大的干擾。

2.2 當(dāng)變頻器將電壓轉(zhuǎn)化脈沖型的電壓時(shí)，那么流經(jīng)變頻設(shè)備的電流也會(huì)改變其原有的波型狀態(tài)，所發(fā)射的頻率就會(huì)逐漸升高，引起射頻的異常狀況，也就因此形成了對(duì)變頻器本身的干擾因素。

2.3 在射頻問(wèn)題產(chǎn)生以后，其輻射也成為了干擾因素。變頻器設(shè)備在電纜開(kāi)始電流的輸入或者輸出運(yùn)行過(guò)程中，其頻率會(huì)出現(xiàn)很大程度的波動(dòng)，電纜內(nèi)的頻率就會(huì)與天線(xiàn)大致相當(dāng)，這樣就會(huì)引很強(qiáng)烈的輻射作用，由此就形成了輻射式的干擾因素。

3 、增強(qiáng)變頻器抗干擾能力的具體舉措

3.1 合理利用系統(tǒng)軟件來(lái)進(jìn)行對(duì)抗。

變頻器設(shè)備能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供相應(yīng)的界面，工作人員就可以利用界面中的功能軟件來(lái)調(diào)節(jié)其頻率和速度，將過(guò)高的頻率值下調(diào)至正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 合理做好接地工作。

經(jīng)過(guò)在檢修地點(diǎn)的實(shí)地考察之后，如果能夠明顯發(fā)現(xiàn)接地工作中存在不合理的環(huán)節(jié)，這就說(shuō)明干擾因素的主要來(lái)源就是因?yàn)榻拥伢w系存在故障和問(wèn)題。因此就要嚴(yán)格按照接地系統(tǒng)的工作程序和流程，做好接地工作，排除各類(lèi)錯(cuò)誤的操作方式，這樣才能夠提高變頻器的抗干擾能力，也能改善其運(yùn)行環(huán)境。主要的工作舉措包含下面兩個(gè)要點(diǎn)：（1）變頻器的主回路端子 PE（E、G）必須接地，該接地可以和該變頻器所帶的電機(jī)共地，但不能與其它的設(shè)備共地，必須單獨(dú)打接地樁，且該接地點(diǎn)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離弱電設(shè)備的接地點(diǎn)。（2）其它機(jī)電設(shè)備的地線(xiàn)中，保護(hù)接地和工作接地應(yīng)分開(kāi)單獨(dú)設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點(diǎn)。控制信號(hào)的屏蔽地和主電路導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽地也應(yīng)分開(kāi)單獨(dú)設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點(diǎn)。

3.3 科學(xué)管控干擾的源頭。要想更好的排除存在的干擾性因素，管控其源頭是非常有效的方式。可以在變頻器設(shè)備上加裝防護(hù)和屏蔽裝置，比如鐵殼等裝置部件，可以將由于電磁引發(fā)的干擾問(wèn)題進(jìn)行屏蔽。在輸出裝置和線(xiàn)路上可以利用鋼管來(lái)進(jìn)行抗干擾處置，這樣就可以起到良好的屏蔽效果。

3.4 干擾的隔離。

要想針對(duì)干擾實(shí)行隔離舉措，就要在其電路設(shè)備中存在的一些干擾因素及其容易受到干擾影響的線(xiàn)路進(jìn)行隔離，切斷它們之間的聯(lián)系，以此來(lái)達(dá)到抵抗干擾或者消除干擾的工作目標(biāo)。

3.5 在系統(tǒng)線(xiàn)路中設(shè)置濾波器。上文中我們說(shuō)到變頻器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波等問(wèn)題，因此在其系統(tǒng)的線(xiàn)路中加裝濾波設(shè)備，以此來(lái)吸收或者消除濾波帶來(lái)的干擾性因素。

3.6 采用電抗器。

在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分（5 次諧波、7 次諧波、11 次諧波、13 次諧波等）所占的比重是很高的，除可能干擾其它設(shè)備的正常運(yùn)行之外，還因?yàn)樗鼈兿牧舜罅康臒o(wú)功功率，使線(xiàn)路的功率因素大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。根據(jù)接線(xiàn)位置的不同，主要有以下兩種：（1）交流電抗器：串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其主要功能有：a.通過(guò)抑制諧波電流，將功率因素提高至（0.75- 0.85）；b.削弱輸入電路中的浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊；c.削弱電源電壓不平衡的影響。（2）直流電抗器：串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。這種設(shè)備的功能種類(lèi)較少，主要是針對(duì)輸入進(jìn)來(lái)的電流進(jìn)行集中削弱，消減其內(nèi)部的高頻率電流。這種電抗設(shè)備還可以提高變頻器工作的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而且設(shè)備本身結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于攜帶。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的論述，可以發(fā)現(xiàn)很多抵抗和對(duì)抗干擾因素的辦法和方式，但是很多方式并不能徹底消除變頻器設(shè)備工作中所受到的干擾和由此引發(fā)的異常工作狀態(tài)。這就需要檢修人員還要在具體的工作中，對(duì)于干擾因素進(jìn)行更加深入的分析，主要從其源頭找到解決辦法，而對(duì)于檢修技術(shù)本身來(lái)說(shuō)，還要不斷開(kāi)展技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，這樣才能更加科學(xué)、合理的去應(yīng)對(duì)各種來(lái)源的干擾性因素，從而為變頻器的正常工作狀態(tài)保駕護(hù)航，大大強(qiáng)化其抵抗干擾的性能，維持穩(wěn)健、高水平的工作狀態(tài)。解決變頻器受到的干擾問(wèn)題，其實(shí)對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)也起到了十分重要的作用和意義。

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