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【摘 要】高压变频器作为火电厂电气系统主要的节能设备，其运行的可靠性关系到电厂的厂用电率。但因变频器所处环境的差异和负荷类型的差异，各类缺陷的发生存在不规律、不确定的现象，给变频器运维带来很大困难。考虑经营成本，变频器也不可能逢停即修，采购整套备用更不现实。通过分析公司11年来高压变频器缺陷发现情况，摸索一个节能效益与运维成本的平衡点至关重要。
【关键词】高压变频器;故障;周期;项目
1概述
高压变频器作为一个重要的节能设备在电厂、钢厂等企业广泛应用，其节能效果也得到了广泛认可。根据我厂内部统计，6kV高压变频的节能效果平均在50%-60%之间，效益相当可观。以我厂凝结水泵为例，统计2018年1月1日至30日和2018年 12月1日至30日#4机组4A和4B凝结水泵用电量（两泵容量相同，在统计时间内均运行一个月）。2018年1月1日至30日，4B凝结水泵用电量21.1万KWH。2018年 12月1日至30日4A凝结水泵用电量54.1万KWH，一个月多用电33万KWH。节能33/54.1X100%=61%，折合为生产成本约为11万元。
因高压变频器可观的节能效果，各电厂对其稳定运行也提出越来越高的要求。它特殊结构导致了检修规程和设备管理有别于传统的电气设备。高压变频器作为一套完整的电气设备，不同于传统的开关、变压器，控制部分也不同于传统的保护装置和自动装置。变频器的检修和维护，生产企业根据经验给出了一部分建议，但是因设备所处环境和工况的区别，高压变频器的检修维护需要因地制宜。
2设备简介及问题现状
我厂6kV高压变频器情况统计：
该电厂23台高压变频器，2017、2018两年时间内，故障类停运次数23次，去除设备运行年限超过10年且设备老化明显的4B凝结水泵变频和5B凝结水变频、6B凝结水变频，其余变频器故障停运16次。
2.1故障类型统计及初步分析
在该厂设备管理系统获取2007年-2018年11年间，高压变频设备故障类缺陷的统计情况大概如下：
1、变频器投运后首次设备故障发生周期如下表2所示
从统计结果方面分析，早期投运的变频器发生首次故障的时间较早。从设备首次故障的时间看，14个月内发生故障的产品均为2012年之前生产，首次故障超过14个月的产品绝大部分为2012年之后生产。
2、变频器设备故障类型如下表3所示
高压变频器故障主要集中在四大块：功率模块、冷却风机、通信回路（光纤及板件）、电源模块。
3、变频器主要设备首次故障如下表4所示
每个易发生故障元器件，首次故障时间均为投运后1年左右。
4、变频器故发生故障的时间如下表5所示
从故障时间的分布上分析，季节对于变频器运行的影响较小。但是5-12月缺陷次数均不低于5次，结合机组运行情况，每年5-12月是机组负荷较大的月份，负荷对于变频器的可靠运行影响最直接。
2.2原因分析
1、从设备首次故障的时间看，14个月内发生故障的产品均为2012年之前生产，首次故障超过14个月的产品绝大部分为2012年之后生产。设备制造水平对设备的可靠性影响很大，最明显的提醒是通信传输的故障次数。19次通信传输故障，全部发生在2012年10之前投产的变频器中。
2、变频器最易故障元器件为：功率模块、光纖通信、冷却风机、电源模块。其中功率模块的故障，主要是因为模块所处的环境较为恶劣，变频运行时模块处于高温的环境。光纤通信故障，主要原因为光通信较高的要求与粗糙的制造工艺的相互作用导致，集中在早期投运产品。下图是光纤接口的变化：
冷却风机故障受制造工艺的影响，每个风机的寿命没有什么明显规律可循。电源模块故障，主要集中在投运后5-6年，但概率较小。
3、变频器易发生故障的时间，集中在每年的5-12月，机组负荷高，变频器电流、温度处于较高水平。可控因素为温度，降低变频器温度、改善通风是主要手段。
3、高压变频器检修、日常维护的几点建议
3.1变频器检修周期的确定
1、整体大修周期的确定：厂家提供的建议和DL规程是建议1年一次检查或者必要时，经过11年来缺陷的统计和分析，在变频器投运满1年后，发生故障的概率比较大。处于预防的目的，且结合发电厂机组停检的周期安排，变频器投运后的首次大修检查，可以按照投运半年至一年时间内，择机安排一次一二次回路及模块、风机的全面检查，此后按照运行情况确定。
2、部件的大修或更换周期可以根据不同元器件进行不同安排
风扇更换周期：厂家建议3万小时（约3年）只是理论时间，对于电厂来说每三年更换一次冷却风机，是比较奢侈的。针对冷却风机故障的统计，每个风机使用年限存在较大差异，保证不浪费生产成本的情况下，建议每三年对所有风机进行一次全面诊断性检查，对存在异常情况的风机进行提前更换，不建议对变频器冷却风机进行整体更换。
光纤通信回路的大修或更换周期：DL规程、厂家维护指导书里面没有明确给出建议。通过电厂内部维护人员维护检查的经验，利用机组停运机会对光纤头和信号接口板进行清理，通信类故障明显下降。该部分不建议设定固定的大修更换周期，应根据实际情况而定，但是建议对光纤和通信板列入备件计划进行采购。
功率模块大修更换周期：厂家和DL规程没有对该部分明确要求，仅建议是8-10年进行一次更换。对于电厂来说，整体更换的成本是比较大的。对维护人员来说，功率模块检测和诊断缺少必要的设备和能力。对功率模块部分建议的方式是状态维护，坏了即换、修。
电源板件更换周期：电源板不建议进行定期更换，随着制造工艺提高，板件寿命越来越长。建议采用采购备件的方式应对电源故障。
3、变压器、刀闸柜的检修
变频器使用的变压器、刀闸柜属于通用性设备，它的检修维护，建议依据电力行业或者企业的检修规程进行检修预试。
通过以上分析，建议的大修更换周期如下表：
3.2变频器日常维护
目前我厂采用的维护方案为：
柜体外部清理是发现及清理，没有周期约束。
柜体内部清理分为两部分：控制柜内清理原则上每两周一次;功率柜、变压器柜、冷却风机、通信光纤和控制器内部清理利用机组停运机会进行，不专门增加变频器停运次数。
一、二次回路端子、螺丝等连接性质的检查，随机组小修机会进行。
柜门上的防尘滤网厂家建议两周清理一次，为提高效率，我厂采用每周更换滤网的办法进行维护。
在每年的夏季高温、汛期期间，还额外增加对变频器使用空调和房屋漏水情况的重点监视，发现问题立即处理。
4结论
高压变频器对发电厂节约厂用电的贡献巨大，保证变频器的长期运行即是保证节能的需要。摸索一个变频器节能效益最大化的维护方案是需要具体问题具体分析的，固定的照搬条款并不是最合适的。
参考文献：
[1] 广州智光电气股份有限公司《Zinvert系列高压变频器调速系统安装维护手册》
[2] 《河北西柏坡发电有限责任公司高压变频器检修工艺规程》
[3] 《DL/T994 火电厂风机水泵用高压变频》
[4] 《DL/T1195 火电厂高压变频器运行与维护》
（作者单位：河北西柏坡发电有限责任公司）
【关键词】高压变频器;故障;周期;项目
1概述
高压变频器作为一个重要的节能设备在电厂、钢厂等企业广泛应用，其节能效果也得到了广泛认可。根据我厂内部统计，6kV高压变频的节能效果平均在50%-60%之间，效益相当可观。以我厂凝结水泵为例，统计2018年1月1日至30日和2018年 12月1日至30日#4机组4A和4B凝结水泵用电量（两泵容量相同，在统计时间内均运行一个月）。2018年1月1日至30日，4B凝结水泵用电量21.1万KWH。2018年 12月1日至30日4A凝结水泵用电量54.1万KWH，一个月多用电33万KWH。节能33/54.1X100%=61%，折合为生产成本约为11万元。
因高压变频器可观的节能效果，各电厂对其稳定运行也提出越来越高的要求。它特殊结构导致了检修规程和设备管理有别于传统的电气设备。高压变频器作为一套完整的电气设备，不同于传统的开关、变压器，控制部分也不同于传统的保护装置和自动装置。变频器的检修和维护，生产企业根据经验给出了一部分建议，但是因设备所处环境和工况的区别，高压变频器的检修维护需要因地制宜。
2设备简介及问题现状
我厂6kV高压变频器情况统计：
该电厂23台高压变频器，2017、2018两年时间内，故障类停运次数23次，去除设备运行年限超过10年且设备老化明显的4B凝结水泵变频和5B凝结水变频、6B凝结水变频，其余变频器故障停运16次。
2.1故障类型统计及初步分析
在该厂设备管理系统获取2007年-2018年11年间，高压变频设备故障类缺陷的统计情况大概如下：
1、变频器投运后首次设备故障发生周期如下表2所示
从统计结果方面分析，早期投运的变频器发生首次故障的时间较早。从设备首次故障的时间看，14个月内发生故障的产品均为2012年之前生产，首次故障超过14个月的产品绝大部分为2012年之后生产。
2、变频器设备故障类型如下表3所示
高压变频器故障主要集中在四大块：功率模块、冷却风机、通信回路（光纤及板件）、电源模块。
3、变频器主要设备首次故障如下表4所示
每个易发生故障元器件，首次故障时间均为投运后1年左右。
4、变频器故发生故障的时间如下表5所示
从故障时间的分布上分析，季节对于变频器运行的影响较小。但是5-12月缺陷次数均不低于5次，结合机组运行情况，每年5-12月是机组负荷较大的月份，负荷对于变频器的可靠运行影响最直接。
2.2原因分析
1、从设备首次故障的时间看，14个月内发生故障的产品均为2012年之前生产，首次故障超过14个月的产品绝大部分为2012年之后生产。设备制造水平对设备的可靠性影响很大，最明显的提醒是通信传输的故障次数。19次通信传输故障，全部发生在2012年10之前投产的变频器中。
2、变频器最易故障元器件为：功率模块、光纖通信、冷却风机、电源模块。其中功率模块的故障，主要是因为模块所处的环境较为恶劣，变频运行时模块处于高温的环境。光纤通信故障，主要原因为光通信较高的要求与粗糙的制造工艺的相互作用导致，集中在早期投运产品。下图是光纤接口的变化：
冷却风机故障受制造工艺的影响，每个风机的寿命没有什么明显规律可循。电源模块故障，主要集中在投运后5-6年，但概率较小。
3、变频器易发生故障的时间，集中在每年的5-12月，机组负荷高，变频器电流、温度处于较高水平。可控因素为温度，降低变频器温度、改善通风是主要手段。
3、高压变频器检修、日常维护的几点建议
3.1变频器检修周期的确定
1、整体大修周期的确定：厂家提供的建议和DL规程是建议1年一次检查或者必要时，经过11年来缺陷的统计和分析，在变频器投运满1年后，发生故障的概率比较大。处于预防的目的，且结合发电厂机组停检的周期安排，变频器投运后的首次大修检查，可以按照投运半年至一年时间内，择机安排一次一二次回路及模块、风机的全面检查，此后按照运行情况确定。
2、部件的大修或更换周期可以根据不同元器件进行不同安排
风扇更换周期：厂家建议3万小时（约3年）只是理论时间，对于电厂来说每三年更换一次冷却风机，是比较奢侈的。针对冷却风机故障的统计，每个风机使用年限存在较大差异，保证不浪费生产成本的情况下，建议每三年对所有风机进行一次全面诊断性检查，对存在异常情况的风机进行提前更换，不建议对变频器冷却风机进行整体更换。
光纤通信回路的大修或更换周期：DL规程、厂家维护指导书里面没有明确给出建议。通过电厂内部维护人员维护检查的经验，利用机组停运机会对光纤头和信号接口板进行清理，通信类故障明显下降。该部分不建议设定固定的大修更换周期，应根据实际情况而定，但是建议对光纤和通信板列入备件计划进行采购。
功率模块大修更换周期：厂家和DL规程没有对该部分明确要求，仅建议是8-10年进行一次更换。对于电厂来说，整体更换的成本是比较大的。对维护人员来说，功率模块检测和诊断缺少必要的设备和能力。对功率模块部分建议的方式是状态维护，坏了即换、修。
电源板件更换周期：电源板不建议进行定期更换，随着制造工艺提高，板件寿命越来越长。建议采用采购备件的方式应对电源故障。
3、变压器、刀闸柜的检修
变频器使用的变压器、刀闸柜属于通用性设备，它的检修维护，建议依据电力行业或者企业的检修规程进行检修预试。
通过以上分析，建议的大修更换周期如下表：
3.2变频器日常维护
目前我厂采用的维护方案为：
柜体外部清理是发现及清理，没有周期约束。
柜体内部清理分为两部分：控制柜内清理原则上每两周一次;功率柜、变压器柜、冷却风机、通信光纤和控制器内部清理利用机组停运机会进行，不专门增加变频器停运次数。
一、二次回路端子、螺丝等连接性质的检查，随机组小修机会进行。
柜门上的防尘滤网厂家建议两周清理一次，为提高效率，我厂采用每周更换滤网的办法进行维护。
在每年的夏季高温、汛期期间，还额外增加对变频器使用空调和房屋漏水情况的重点监视，发现问题立即处理。
4结论
高压变频器对发电厂节约厂用电的贡献巨大，保证变频器的长期运行即是保证节能的需要。摸索一个变频器节能效益最大化的维护方案是需要具体问题具体分析的，固定的照搬条款并不是最合适的。
参考文献：
[1] 广州智光电气股份有限公司《Zinvert系列高压变频器调速系统安装维护手册》
[2] 《河北西柏坡发电有限责任公司高压变频器检修工艺规程》
[3] 《DL/T994 火电厂风机水泵用高压变频》
[4] 《DL/T1195 火电厂高压变频器运行与维护》
（作者单位：河北西柏坡发电有限责任公司）