高压变频器过电压故障原因分析

    过电压是电力系统的一种非正常工作状况。对于变频器而言，一旦因为过电压损坏了器件，将使得整个变频器不能工作，直接影响到负载不能工作或者不能对负载进行调速节能，造成巨大经济损失。因此，有必要对变频器进行过电压保护。要对变频器进行过电压保护，首先需要分析变频器产生过电压的原因，以及相应的过电压表现形式。然后再根据过电压情况，选择合适的过电压保护器件。电力系统过电压是指在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，电力系统过电压可以分为外部过电压和内部过电压两大类。外部过电压又称大气过电压或雷电过电压，它又分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。内部过电压可以分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压三种。工频过电压可以分为两类，一类是工频稳态过电压，它主要由弗兰梯效应、非对称接地故障和甩负荷时系统由感性负荷变成容性负荷三种情况引起;另一类是工频暂态过电压，它主要由甩负荷时系统机电过程和励磁调节系统的作用造成的。操作过电压可以分为操作电容器组过电压、操作空载线路过电压、解列过电压、弧光接地过电压和操作电感负荷过电压。谐振过电压可以分为铁磁谐振过电压、参数谐振过电压、非全相(断路器拒动)谐振过电压、水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡产生的谐振过电压、有串联补偿的线路中的铁磁谐振过电压和异步电动机的自励磁过电压。高压变频器过电压情况也可分为外部过电压和内部过电压两类。外部过电压指高压变频器自身工作正常，而由于外部原因所引起的过电压情况，比如电力系统雷击过电压造成的高压变频器输入过电压、电力系统各种故障造成的高压变频器输入过电压、电动机相对高压变频器处于发电状态引起的过电压和高压变频器输出短路故障造成的过电压等。内部过电压指高压变频器自身引起的过电压情况，比如电力电子开关器件工作状态的变化引起的尖峰过电压、中性点电压漂移引起的过电压和控制脉冲误发导致的直通引起的过电压等。当高压变频器输出发生单相接地短路故障时，故障相电流通过LC输出滤波器流入大地，使得故障相电流增大，由于电力电子开关器件工作频率很高，导致电流变化率相应增大，进而造成系统中的电感器件感应电压增大，从而造成直流母线电压异常升高，最后导致逆变部分输入过电压。当高压变频器输出发生相间短路时，故障两相通过直流环节形成回路，由于直流环节限流电阻阻值很小，因此流过限流电阻的电流很大，又因为电力电子开关器件工作频率很高，导致电流变化率也相应很大，进而造成系统中的电感器件感应电压很大，从而造成直流母线电压异常升高，最后造成过电压情况。