基于荣信变频装置的一种典型重故障分析与处理[1]

基于荣信变频装置的一种典型重故障分析与处理[1]

吴红梅

国家管网集团川气东送天然气管道有限公司，武汉 430040

摘要：川气东送管道沿线某压缩机站场特大功率中压变频器多次发生重故障报警，引起在役压缩机停机。以该变频装置为例，对变频器出现的一种典型重故障报警案例进行分析，详述了故障原因排查及处理的具体方法，为排除类似故障提供参考思路和检维修方法。

关键词：压缩机；变频器；干扰；故障；方法

0引言

变频器因其卓越的调速性能、显著的节能环保作用而在各行业得到广泛应用。川气东送管道沿线某压缩机站场共配备配备三套荣信RHMV200-6/14-L10AOWH型变频装置。每套变频装置均由1面阻尼柜、1面控制柜、1面水冷柜、2面功率柜、1面馈出柜和1台油浸式移相变压器组成，额定容量14MWA，额定电压10kV，额定电流1200A，额定频率50Hz；压缩机异步电机功率11MW，额定电压6kV，额定电流1167A。

其中，变频系统原理如图，即，母线电压经多组副边绕组降压移相后分别为功率柜内的每组功率单元提供三相交流动力电源，功率单元的输出按照星形连接的形式通过馈出柜连接至高压电动机，水冷柜为功率单元提供冷却水，控制柜采用荣信慧科生产的HUIC 控制器对变频器进行控制而为变频器各个组成部分提供必要的保护。

1故障现象

压缩机HMI界面发生3次“变频器重故障（来自VFD）”报警，变频装置故障录波显示“通讯故障、AD1板校验错误、AO板校验错误、背板通讯校验错误、循环校验错误”。

2原因分析

根据现场实际情况和变频厂家提供的变频器应用经验，此次故障来源有2个方面，一个方面是软硬件出现故障，另一方面来自外部干扰侵入控制器造成板卡校验错误。其中，干扰侵入途径主要涉及变频器地线和变频器的信号回路。

（1）接地系统不良造成的干扰

变频器在设计时设置 2 个接地母排，1 个作为保护接地，1 个作为系统（工作）接地。一般情况下，变频器的工作地接地线敷设长度不超过 30 米，并且尽量远离干扰源，接地连接电阻尽可能小，最好不大于 1 欧姆，工作地要单端接地，多路接地电缆在接入总接地板前要彼此绝缘，避免信号回路形成接地回路。因现场环境多样复杂，在现场设备布置、电缆路由设计和施工过程中，某一个环节处理不好就会造成干扰的侵入，比如线路路由过长、与干扰源过近、接地线路阻抗较大、接地串联的公共阻抗干扰等原因。同时来自外部高频电磁干扰也会在系统（工作）接地产生较大的高频干扰。

（2）信号回路的干扰

变频器在设计过程中，与变频设备以外的信号回路均设置了信号隔离器，以避免干扰通过信号回路侵入到控制器内部。经过现场排查，发现电机的编码器的隔离器安装位置不合理，需要调整位置。根据现场的布置，编码器的信号隔离栅安装在电机侧，编码器的信号就近接入隔离栅后传输一个较长的距离直接接入控制器。在现场环境条件复杂的情况下，来自空间的电磁干扰侵入长达一百多米的信号电缆，干扰编码器电缆的传输信号，并侵入控制器。尤其在编码器电缆电机侧未连接的情况下，电缆起到了天线的作用，高频的干扰会侵入控制器造成不能正常工作。

3具体处理措施

3.1从硬件和软件出发

（1）更换控制箱板卡

经分析，同时报出CRC校验故障和循环校验故障，故反馈数据肯定出错，下发数据可能出错，且没有伴随其它板卡故障，在厂家建议下，更换控制器背板、MC板、AO板。

（2）更新程序

更新主控制程序，增加Buscomm Err的录波以供下次分析。

（3）板卡程序优化

控制箱上每块板卡分别对应一个8421地址码，根据专家小组的设想，怀疑各板卡运行时发送的地址码信号有波动而使主控板采集到错误信号造成通讯报警，技术服务中心在板卡程序中增加寄存器，仅在拨码开关停送电时发送信号，从而消除波动错误信息的传输。现场技术人员对PU板、AD2板、AD1板、AO板、IO板、CO1板依次进行寄存器程序的植入及MC板主控程序的刷新。

3.2从干扰出发

（1）编码器干扰的隔离

    编码器信号通过光电转换，转换器在电机侧，编码器信号通过电信号长距离传输至变频器控制器，易衰减和产生干扰，在未改变编码器安装位置前，暂时将变频侧编码器电缆端子摘除，同时将变频器控制柜联络现场电机编码器的9针DP线拆除，以避免外界高频干扰的侵入。待条件成熟，将编码器光电转换模块由主电机侧转移至变频装置控制器侧，增加光信号传输距离，减小电信号输送距离，从而改为编码器信号通过光纤传输入变频器。

（2）柜内保护地（PE）和系统地（E）的隔离

控制柜保护地的电阻要求是小于10欧姆，而控制地为1欧姆，经变频器厂家技术服务中心模拟实验，认为控制柜保护接地对控制接地会产生干扰。现场对变频器保护地接地；控制地排进行悬空。为查验隔离效果，用万用表测量保护地和控制地排间的电阻，发现二者仍有连通。深入排查发现，模拟量输出AO板背面相应R181/182/183贴片电阻是用于控制器机框保护地与工作地连接用的，正常情况下不用焊接，需要时焊接，因此将机框地与工作地断开时需将其拆除。此外，工控机内部控制地与保护地有连通，为彻底消除保护地对控制地的干扰，对工控机上保护地接线进行了拆除工作。最后，发现通信及模拟量输出CI转接板上保护地与控制地间通过采样AD1板DP座两端的贴片电阻R124/172存在连通，对其拆除优化后，保护 PE地和系统 E地排间测试电阻无限大，二者得到完全隔离。

（3）外网干扰的隔离

控制器PW1电源板接地E线与24V开关电源零线共接入一个铜排（E排），开关电源的电来自外网。为排除外网干扰，拆除控制器E线，保留PE线。

（4）备用芯干扰的隔离

为防止备用芯电位悬空而对其它线芯干扰，现场技术人员将从馈出柜和高开柜进入控制柜的电压电流采样线备用芯接地。

（5）模拟量输入干扰的隔离

对模拟量AI转接板、电压互感器CTPT转接板、通信及模拟量输出CI转接板上每对红黑模拟量输入缠绕线套防干扰磁环。此外，摘除X5：5和X7:45端子E线。

4结束语

变频器作为一种结构复杂、应用广泛的重要调速设备，其典型案例积累对于运行及检维修具有重要的指导意义。本文针对荣信变频装置的一种典型重故障进行分析与处理，希望其中的分析思路能为类似案例指明方向，多种处理方法能为类似故障排查提供一两点借鉴。

参考文献

[1]马会军.变频调速器的常见故障分析和预防措施[J]. 电气传动,1999,(5):11- 20.

[2]方俊杰,张春岐,王永新.变频器故障分析及排除[J]. 科技视界,2014:98.

[3]周恩会,黄卫国.西门子S120变频器堵转和接地故障分析[J].冶金自动化力,2013,37(2):68-75.

[4]吴宁.变频器电磁干扰问题原因分析与对策[J].湖北电力,2005,29(3):36-42.

通讯作者：吴红梅(1987-)，女，2015届硕士研究生，工程师，主要从事天然气站场设备管理工作。联系电话：15828107830，邮箱：chiding@yeah.net，邮编：430040