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变频器在电力系统工程应用中的干扰及解决方法
2020-2-6  来源:黑龙江省宝清县电业局  作者:庞宇坤 韩天飚

      摘 要:变频器是电力系统中电力控制中极为重要的设备,但是实际应用和其工作过程中,经常会受到多种因素的干扰和不良影响,造成电力控制能力和水平下降,给电力系统的正常运转状态带来不稳定因素,还会造成很大的安全隐患甚至电力安全事故。为此,检修人员也在积极寻求解决干扰问题的办法和处理方式,也探索出多种可以有效控制和消除干扰因素的解决方法。但也要注重解决方案选择的合理性和科学性,防止再次引发故障问题。
  
     关键词:变频器;电力系统;干扰


     要想合理的应对和处置变频器在工作时受到的干扰性问题,就要首先明确检修维护的思路,从其表现状态来分析其问题的成因,找到干扰的来源和源头,一方面采取措施来加强变频器设备本身的抗干扰能力,而另一方面则要从干扰因素的源头出发,解决其来源问题,就可以有效地去消除干扰因素。这两种思路作为处置变频器各类干扰因素的指导思想,应该引起检修人员的密切关注和重视。本文也将从这两方面来分析干扰因素的解决方案和具体措施。
  
      1 、变频器主要构成及其发展情况
  
      1.1 变频器设备的主要构成部件。

      变频器主要由三相桥式整流、滤波、逆变系统、监测系统、中央控制系统微处理单元等组成的。变频器的主要部件为三相桥式整流、滤波、逆变系统、监测系统、中央控制系统微处理单元。在具体的控制过程中,采取了分层控制的方式,既提高了控制系统的控制效果,同时也简化了控制流程,使整个控制流程能够得到有效的优化,在具体的控制效果上满足了实际需要。所以,了解并掌握变频器的工作原理,对做好变频器的应用和提高变频器的应用效果具有重要作用。
  
      1.2 变频器设备应用发展情况。

      电力设备研发和技术创新发展,促使变频器这种关键的电力设备的持续发展和进步。变频器主要是利用了变频技术以及微电子技术,通过转变电机的工作电源的频率,以此来控制电机设备的运转,达到控制电力的目标,同时可以改变电压,确保电力设备的正常运行状态。变频器具备很强的调频、调速能力,可以根据电机运行的实际需求和条件来为其提供充足的电压和电源,减少不必要的电能消耗和浪费。由此可见,变频器还具备很强的保护功能,对于电机过流、过压以及过载进行保护。

      目前,随着电力系统的自动化发展趋势越加显著,发展水平越来越高,变频器的应用范围更加广阔,在电力系统的工程建设中发挥着举足轻重的作用。变频器所包含的技术与功能越加强大,在电力网络的自动化控制系统以及相关电力设备运行指标参数等关键领域,调频和调速技术的应用至关重要,而且已经成为自动化体系中的重要技术保障和基础模型,它的实用性价值和优势正在被迅速开发出来。变频器设备在电力系统应用中的具体作用不仅仅在于其可以节能降耗,满足电力系统节能的现实要求,而且还可以依靠更为先进的启动模式来达到工作目标,大幅度降低电力设备在运转期间出现的一些机械性的冲击和摩擦,消减了不良影响,提高了电动机和其他设备的耐久性和可靠性,减缓老化速度,降低故障问题发生的几率。电力系统依靠变频器设备的一系列功能模式和技术方法,在电力工程领域中也规划设计了相应的技术模型和应用模式,不断增强其抵抗干扰因素和影响的能力,并在此前提下,降低设备运行和维护所需要的成本,提高电力企业的经济利润,也能够相应的减少检修人员的工作量。因此,变频器在使用过程中,不仅要确保其具备强大的抗干扰能力,也要为此制定更为科学、可靠的维护检修举措,加强对各类干扰因素的预防和防控能力,维护变频器设备的正常运转。
  
       2 、影响变频器正常工作的一些干扰因素
  
      变频器在工作时是依靠其内部的电路来进行运行和流转的,所输入电流的性质一般是交流电,在经过相应的电路以及回路装置时,会将电流转化为直流性质的电压,然后利用逆变器装置将直流性质的电压转变为相应宽度指标的脉冲型电压,这样就可以完成电流和电压的各种转化,切实满足电力网络系统和其他电力设备的运行需求以及条件。但就是这种工作机理,其本身就会形成一些干扰性因素,下面就对具体干扰问题进行分析和论述:
  
     2.1 在整流的电路运行过程中,会产生不同程度的谐波。

     这种谐波也是一种电流,但是非常不稳定,该电流还会在电力系统运行过程中产生的阻抗之中生成相应的电压降问题,这就引发电压的实际波型出现了异常变化情况,就会对包括变频器在内的一些电力装置和线路造成很大的干扰。
  
     2.2 当变频器将电压转化脉冲型的电压时,那么流经变频设备的电流也会改变其原有的波型状态,所发射的频率就会逐渐升高,引起射频的异常状况,也就因此形成了对变频器本身的干扰因素。

     2.3 在射频问题产生以后,其辐射也成为了干扰因素。变频器设备在电缆开始电流的输入或者输出运行过程中,其频率会出现很大程度的波动,电缆内的频率就会与天线大致相当,这样就会引很强烈的辐射作用,由此就形成了辐射式的干扰因素。
  
      3 、增强变频器抗干扰能力的具体举措
  
      3.1 合理利用系统软件来进行对抗。
  
      变频器设备能够为工作人员提供相应的界面,工作人员就可以利用界面中的功能软件来调节其频率和速度,将过高的频率值下调至正常运行状态。

      3.2 合理做好接地工作。
  
      经过在检修地点的实地考察之后,如果能够明显发现接地工作中存在不合理的环节,这就说明干扰因素的主要来源就是因为接地体系存在故障和问题。因此就要严格按照接地系统的工作程序和流程,做好接地工作,排除各类错误的操作方式,这样才能够提高变频器的抗干扰能力,也能改善其运行环境。主要的工作举措包含下面两个要点:(1)变频器的主回路端子 PE(E、G)必须接地,该接地可以和该变频器所带的电机共地,但不能与其它的设备共地,必须单独打接地桩,且该接地点应该尽量远离弱电设备的接地点。(2)其它机电设备的地线中,保护接地和工作接地应分开单独设接地极,并最后汇入配电柜的电气接地点。控制信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分开单独设接地极,并最后汇入配电柜的电气接地点。

      3.3 科学管控干扰的源头。要想更好的排除存在的干扰性因素,管控其源头是非常有效的方式。可以在变频器设备上加装防护和屏蔽装置,比如铁壳等装置部件,可以将由于电磁引发的干扰问题进行屏蔽。在输出装置和线路上可以利用钢管来进行抗干扰处置,这样就可以起到良好的屏蔽效果。

      3.4 干扰的隔离。
  
      要想针对干扰实行隔离举措,就要在其电路设备中存在的一些干扰因素及其容易受到干扰影响的线路进行隔离,切断它们之间的联系,以此来达到抵抗干扰或者消除干扰的工作目标。

      3.5 在系统线路中设置滤波器。上文中我们说到变频器工作时会产生谐波等问题,因此在其系统的线路中加装滤波设备,以此来吸收或者消除滤波带来的干扰性因素。

      3.6 采用电抗器。
 
     在变频器的输入电流中频率较低的谐波成分(5 次谐波、7 次谐波、11 次谐波、13 次谐波等)所占的比重是很高的,除可能干扰其它设备的正常运行之外,还因为它们消耗了大量的无功功率,使线路的功率因素大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同,主要有以下两种:(1)交流电抗器:串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有:a.通过抑制谐波电流,将功率因素提高至(0.75- 0.85);b.削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击;c.削弱电源电压不平衡的影响。(2)直流电抗器:串联在整流桥和滤波电容器之间。这种设备的功能种类较少,主要是针对输入进来的电流进行集中削弱,消减其内部的高频率电流。这种电抗设备还可以提高变频器工作的功率和运转效率,而且设备本身结构较为简单,易于携带。

      结束语
  
      通过本文的论述,可以发现很多抵抗和对抗干扰因素的办法和方式,但是很多方式并不能彻底消除变频器设备工作中所受到的干扰和由此引发的异常工作状态。这就需要检修人员还要在具体的工作中,对于干扰因素进行更加深入的分析,主要从其源头找到解决办法,而对于检修技术本身来说,还要不断开展技术的创新和优化,这样才能更加科学、合理的去应对各种来源的干扰性因素,从而为变频器的正常工作状态保驾护航,大大强化其抵抗干扰的性能,维持稳健、高水平的工作状态。解决变频器受到的干扰问题,其实对于整个电力系统的正常运转来说也起到了十分重要的作用和意义。

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