谐波干扰故障处理实例

一个有两台通用变频器组成的控制系统,两台变频器安装在同一柜体内,有电位器手动调节频率,当运行某一台变频器时,工作正常,而当两台变频器同时运行时,出现互相干扰现象,即调节一台变频器的电位器时,另一台变频器也有反应,反过来也一样。开始认为是电位器及控制线故障,排除这种可能后,断定是谐波干扰引起的。将其中一只电位器移到其它柜体内固定,引线改用屏蔽双绞线并一点接地,结果干扰减弱。后来将两台变频器分别安装在各自的柜体内,将相应的接线作了一些改动,经处理后故障排除。一个横压供水变频器控制系统,有一台变频器切换两套水泵工作,虽能实现变频器调速控制,但变频器输出端到电动机间的连接线严重发热,电动机外壳温升增加,经常出现变频器热保护跳闸。经试验分析,故障原因是由于变频器输出中的谐波电流太大,而在输出连接线和电动机中形成过大的功率损耗所致。后来将变频器输出线与输入线分开,并将电缆增大一号截面分别敷设在各自的电缆勾中,故障排除。

一个变频调速恒压供水系统,系统由压力传感器检测系统管网压力,由液位传感器及数字式液位指示器对水箱中的液位进行测量和显示,压力信号输入到PID调节器,由PID调节器输出信号控制通用变频器的输出频率,控制管网压力保持恒定。系统的电器控制电路及PID调节器的工作电源电压均为AC220V。当通用变频器投入运行后,数字式液位显示器经常出现误指示、乱码等情况,将通用变频器停机,系统恢复正常。很明显,这是由于通用变频器谐波干扰造成的,因此在电源端装设了市售的通用л型电源滤波器后,液位显示恢复正常,但随之又出现控制电路中的熔断器频繁熔断的问题。

停电后对电路进行检测,在电路中没有发现短路点。经现场详情观察发现,在系统逐渐升速过程中,通用变频器运行在某个频率短时频率发生短路故障,而且将电机断开后,该故障现象仍频繁出现,在去掉电源滤波器后该故障消失,经过电源滤波器检测,其本身没有任何故障,进一步分析可知,在通用变频器运行中会产生6K±1次谐波(K=1,2,3,…,n)分量,由于电路参数频率特性的影响,在K次谐波的作用下,滤波器的等效感抗与等效容抗相等,即电路处于谐振状态。由于线路阻抗非常小,使电路在该次谐波的作用下处于短路状态。依据上述分析得出结论:电源短路故障是由于通用变频器产生的谐波造成电源滤波器发生串联谐振引起的。故障原因查明后,首先采用大电容替代原来的电源滤波器进行滤波,解决了电源的干扰问题。其次,由于液位指示器与变频器的相对位置不能改变,在不能使液位指示器远离变频器的情况下,将液位指示器进行了金属屏蔽,并将信号屏蔽线、金属屏蔽层作了单独接地,与系统接地分开,使信号线与电源线垂直敷设。采用上述措施后,整个系统的工作恢复正常。通过这个故障的处理得到启示,在进行变频调速控制系统的设计中,必须充分考虑通变变频器本身对其他控制系统的干扰,特别是谐波对控制电路电源系统的干扰影响,在设计电源滤波器时还应考率到在谐波的影响下可能造成谐振等问题。