變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障及對(duì)策研究

薛峰

摘 要：在電路中，空氣開關(guān)是重要的保護(hù)元件，能夠起到短路、過載、失壓等故障的保護(hù)作用。變頻器是控制交流電動(dòng)機(jī)的重要控制設(shè)備，其作用是在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，調(diào)節(jié)其頻率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。變頻器涉及到的知識(shí)范圍十分廣泛，包括變頻技術(shù)、微電子技術(shù)等，在運(yùn)行時(shí)會(huì)涉及到交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)換等，正因如此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變頻器、空氣開關(guān)之間不匹配的現(xiàn)象，導(dǎo)致空開跳閘的故障發(fā)生。本文就空氣開關(guān)的特點(diǎn)展開分析，研究了變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的原因，針對(duì)相關(guān)問題給出了建議。

關(guān)鍵詞：變頻器;跳閘故障;對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.191

社會(huì)在不斷進(jìn)步，科技也隨之飛速發(fā)展，社會(huì)中各行各業(yè)都與新科技、新能源等相結(jié)合，促進(jìn)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。在新科技、新產(chǎn)品等的使用過程中，人們對(duì)新事物的認(rèn)知領(lǐng)域也在不斷提高。我國(guó)崇尚低碳、節(jié)能的發(fā)展方針，將可持續(xù)發(fā)展作為始終堅(jiān)持的基礎(chǔ)戰(zhàn)略。變頻器是新型的一種節(jié)能產(chǎn)品，能夠在電器運(yùn)行時(shí)，通過改變頻率而節(jié)約電能。但是變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障發(fā)生比較頻繁，發(fā)生故障的因素比較多，因此本文就引起故障的幾點(diǎn)基本因素展開分析。

1 變頻器與空氣開關(guān)特點(diǎn)簡(jiǎn)述

變頻器，是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器是由交流電與直流電轉(zhuǎn)化、直流電變交流電、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、處理單元、檢測(cè)單元等模塊構(gòu)成。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展水平越來越高，對(duì)于變頻器的使用越來越廣泛[1]。

空氣開關(guān)，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。是一種只要電路中電流超過額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開的開關(guān)。在配電網(wǎng)中，空氣開關(guān)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)電力線路中的異常，出現(xiàn)異常情況下能夠及時(shí)的做出斷電等反應(yīng)，保護(hù)電力線路中的用電設(shè)備[2]?？諝忾_關(guān)原理如下圖1所示。

2 變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障分析

在研究變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障及對(duì)策的研究過程中，我們以某化工廠變配電站的變頻器為例進(jìn)行分析與研究。該變配電站內(nèi)的變頻器品牌為ABB，所使用的型號(hào)為ACS510，共有四臺(tái)同一型號(hào)的變頻器。接入變頻器后，確認(rèn)變頻器與配電柜、水泵等其他配套設(shè)備連接正常，但在變頻器工作的過程中，出現(xiàn)了空氣開關(guān)自動(dòng)跳開的現(xiàn)象。技術(shù)人員將空氣開關(guān)復(fù)位處理后，運(yùn)行十分鐘左右后空氣開關(guān)再次跳閘?？諝忾_關(guān)反復(fù)跳閘的現(xiàn)象引起了工作人員的注意，經(jīng)技術(shù)人員對(duì)變頻器及空氣開關(guān)等進(jìn)行仔細(xì)檢查后，總結(jié)出變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障的原因一共有兩個(gè)。

首先是漏電引起跳閘現(xiàn)象。受工作原理的影響，變頻器在工作時(shí)存在輕微漏電的現(xiàn)象。在正常情況下，變頻器工作的電路中電壓的頻率極小，約為五十赫茲左右，小電流在機(jī)箱外可以直接忽略，并不會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備、工作人員等產(chǎn)生影響。但是當(dāng)變頻器變頻操作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線路內(nèi)電壓發(fā)生變化，漏電的情況會(huì)加重，甚至是原來的數(shù)百倍，空氣開關(guān)具有漏電保護(hù)功能，因此當(dāng)線路內(nèi)出現(xiàn)漏電的情況就會(huì)自動(dòng)跳閘。其次是諧波干擾問題，在變頻器工作的電力線路中，主要應(yīng)用的是環(huán)傳感器，在變頻器諧波發(fā)射的過程中，電力輸出端的波會(huì)比較明顯，常常有電壓變形或者尖銳電流的情況，當(dāng)諧波異常或者漏電的電流超出額定范圍內(nèi)，當(dāng)空氣開關(guān)比較靈敏時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，如果堅(jiān)持繼續(xù)使用該電力線路，就會(huì)出現(xiàn)空氣開關(guān)頻繁跳閘的現(xiàn)象。

3 變頻器引起空氣開關(guān)跳閘策略

針對(duì)變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的原因，主要的解決策略有三個(gè)，分別是減少保護(hù)開關(guān)、使用B型電流剩余保護(hù)器以及零地合一，下面我們逐一進(jìn)行分析。

（1）減少保護(hù)開關(guān)。在電力線路中，并不是所有的線路都具備安裝保護(hù)裝置的條件與必要。比如在變頻器電力線路中，變頻器的工作原理就能夠使靈敏的空氣開關(guān)檢測(cè)出異常，但實(shí)際變頻器工作過程中并沒有危險(xiǎn)隱患的存在，所以使用變頻器的回路可以適當(dāng)?shù)膶⒆冾l器兩端的空氣開關(guān)去除，這樣就避免了電力線路頻繁被斷開的故障。但是為了安全考慮，去除空氣開關(guān)后，變頻器的連接一定要接地，保障線路的正常運(yùn)行。

（2）B型電流剩余保護(hù)器。國(guó)家對(duì)電力線路的安全知識(shí)有一定的規(guī)定與建議，國(guó)際電工委員會(huì)中，提倡變頻器電力線路中使用B型電流剩余保護(hù)器，該保護(hù)器的工作原理與空氣開關(guān)相似，但是要優(yōu)于空氣開關(guān)，因?yàn)樵摫Ｗo(hù)器在工作時(shí)能夠?qū)⒆冾l器的漏電、變頻等情況考慮到工作中，改善了頻繁跳閘的問題。

（3）零地合一。變頻器線路中漏電的電流最終會(huì)通過零線回到電網(wǎng)線路當(dāng)中，在理論中電流的大小應(yīng)該與輸出的大小相同，但是實(shí)際計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)理論值與實(shí)際值還是存在一定的差距，因此零地合一處理能夠有效的減少漏電的電流。空氣開關(guān)跳閘的主要原因是漏電，零地合一能夠解決漏電問題，跳閘問題自然迎刃而解。

4 總結(jié)

綜上所述，變頻器在化工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，為節(jié)能方面做出了很大的貢獻(xiàn)，但是變頻器在設(shè)計(jì)方面、配套元件連接方面等仍然存在很多瑕疵，有待改善。分析、了解變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的根本原因，能夠在設(shè)計(jì)中得到優(yōu)化，并改善與之配套的各種元器件，使此類故障不再出現(xiàn)，保證了變配電站的正常工作，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了有效的保障。同時(shí)，我們應(yīng)對(duì)各種出現(xiàn)的問題及時(shí)做好記錄，為以后的研究與改善準(zhǔn)備參考資料。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂宗迎.變頻器引起空氣開關(guān)跳閘的故障分析[J].科學(xué)家，2016， 4（09）：134.

[2]程鵬，何雙軍.一起空氣開關(guān)跳閘引起的機(jī)組流程閉鎖分析與對(duì)策[J].水電與抽水蓄能，2016（01）：103-105.

[3]劉菊鋒.變頻器跳閘分析及解決方法體會(huì)[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2017（09）：165.