變頻器在電力系統工程應用中的干擾及解決方法
2020-2-6 來源：黑龍江省寶清縣電業局 作者：龐宇坤 韓天飚
摘 要：變頻器是電力系統中電力控制中極為重要的設備，但是實際應用和其工作過程中，經常會受到多種因素的干擾和不良影響，造成電力控制能力和水平下降，給電力系統的正常運轉狀態帶來不穩定因素，還會造成很大的安全隱患甚至電力安全事故。為此，檢修人員也在積極尋求解決干擾問題的辦法和處理方式，也探索出多種可以有效控制和消除干擾因素的解決方法。但也要注重解決方案選擇的合理性和科學性，防止再次引發故障問題。
關鍵詞：變頻器；電力系統；干擾
要想合理的應對和處置變頻器在工作時受到的干擾性問題，就要首先明確檢修維護的思路，從其表現狀態來分析其問題的成因，找到干擾的來源和源頭，一方面采取措施來加強變頻器設備本身的抗干擾能力，而另一方面則要從干擾因素的源頭出發，解決其來源問題，就可以有效地去消除干擾因素。這兩種思路作為處置變頻器各類干擾因素的指導思想，應該引起檢修人員的密切關注和重視。本文也將從這兩方面來分析干擾因素的解決方案和具體措施。
1 、變頻器主要構成及其發展情況
1.1 變頻器設備的主要構成部件。
變頻器主要由三相橋式整流、濾波、逆變系統、監測系統、中央控制系統微處理單元等組成的。變頻器的主要部件為三相橋式整流、濾波、逆變系統、監測系統、中央控制系統微處理單元。在具體的控制過程中，采取了分層控制的方式，既提高了控制系統的控制效果，同時也簡化了控制流程，使整個控制流程能夠得到有效的優化，在具體的控制效果上滿足了實際需要。所以，了解并掌握變頻器的工作原理，對做好變頻器的應用和提高變頻器的應用效果具有重要作用。
1.2 變頻器設備應用發展情況。
電力設備研發和技術創新發展，促使變頻器這種關鍵的電力設備的持續發展和進步。變頻器主要是利用了變頻技術以及微電子技術，通過轉變電機的工作電源的頻率，以此來控制電機設備的運轉，達到控制電力的目標，同時可以改變電壓，確保電力設備的正常運行狀態。變頻器具備很強的調頻、調速能力，可以根據電機運行的實際需求和條件來為其提供充足的電壓和電源，減少不必要的電能消耗和浪費。由此可見，變頻器還具備很強的保護功能，對于電機過流、過壓以及過載進行保護。
目前，隨著電力系統的自動化發展趨勢越加顯著，發展水平越來越高，變頻器的應用范圍更加廣闊，在電力系統的工程建設中發揮著舉足輕重的作用。變頻器所包含的技術與功能越加強大，在電力網絡的自動化控制系統以及相關電力設備運行指標參數等關鍵領域，調頻和調速技術的應用至關重要，而且已經成為自動化體系中的重要技術保障和基礎模型，它的實用性價值和優勢正在被迅速開發出來。變頻器設備在電力系統應用中的具體作用不僅僅在于其可以節能降耗，滿足電力系統節能的現實要求，而且還可以依靠更為先進的啟動模式來達到工作目標，大幅度降低電力設備在運轉期間出現的一些機械性的沖擊和摩擦，消減了不良影響，提高了電動機和其他設備的耐久性和可靠性，減緩老化速度，降低故障問題發生的幾率。電力系統依靠變頻器設備的一系列功能模式和技術方法，在電力工程領域中也規劃設計了相應的技術模型和應用模式，不斷增強其抵抗干擾因素和影響的能力，并在此前提下，降低設備運行和維護所需要的成本，提高電力企業的經濟利潤，也能夠相應的減少檢修人員的工作量。因此，變頻器在使用過程中，不僅要確保其具備強大的抗干擾能力，也要為此制定更為科學、可靠的維護檢修舉措，加強對各類干擾因素的預防和防控能力，維護變頻器設備的正常運轉。
2 、影響變頻器正常工作的一些干擾因素
變頻器在工作時是依靠其內部的電路來進行運行和流轉的，所輸入電流的性質一般是交流電，在經過相應的電路以及回路裝置時，會將電流轉化為直流性質的電壓，然后利用逆變器裝置將直流性質的電壓轉變為相應寬度指標的脈沖型電壓，這樣就可以完成電流和電壓的各種轉化，切實滿足電力網絡系統和其他電力設備的運行需求以及條件。但就是這種工作機理，其本身就會形成一些干擾性因素，下面就對具體干擾問題進行分析和論述：
2.1 在整流的電路運行過程中，會產生不同程度的諧波。
這種諧波也是一種電流，但是非常不穩定，該電流還會在電力系統運行過程中產生的阻抗之中生成相應的電壓降問題，這就引發電壓的實際波型出現了異常變化情況，就會對包括變頻器在內的一些電力裝置和線路造成很大的干擾。
2.2 當變頻器將電壓轉化脈沖型的電壓時，那么流經變頻設備的電流也會改變其原有的波型狀態，所發射的頻率就會逐漸升高，引起射頻的異常狀況，也就因此形成了對變頻器本身的干擾因素。
2.3 在射頻問題產生以后，其輻射也成為了干擾因素。變頻器設備在電纜開始電流的輸入或者輸出運行過程中，其頻率會出現很大程度的波動，電纜內的頻率就會與天線大致相當，這樣就會引很強烈的輻射作用，由此就形成了輻射式的干擾因素。
3 、增強變頻器抗干擾能力的具體舉措
3.1 合理利用系統軟件來進行對抗。
變頻器設備能夠為工作人員提供相應的界面，工作人員就可以利用界面中的功能軟件來調節其頻率和速度，將過高的頻率值下調至正常運行狀態。
3.2 合理做好接地工作。
經過在檢修地點的實地考察之后，如果能夠明顯發現接地工作中存在不合理的環節，這就說明干擾因素的主要來源就是因為接地體系存在故障和問題。因此就要嚴格按照接地系統的工作程序和流程，做好接地工作，排除各類錯誤的操作方式，這樣才能夠提高變頻器的抗干擾能力，也能改善其運行環境。主要的工作舉措包含下面兩個要點：（1）變頻器的主回路端子 PE（E、G）必須接地，該接地可以和該變頻器所帶的電機共地，但不能與其它的設備共地，必須單獨打接地樁，且該接地點應該盡量遠離弱電設備的接地點。（2）其它機電設備的地線中，保護接地和工作接地應分開單獨設接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點。控制信號的屏蔽地和主電路導線的屏蔽地也應分開單獨設接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點。
3.3 科學管控干擾的源頭。要想更好的排除存在的干擾性因素，管控其源頭是非常有效的方式。可以在變頻器設備上加裝防護和屏蔽裝置，比如鐵殼等裝置部件，可以將由于電磁引發的干擾問題進行屏蔽。在輸出裝置和線路上可以利用鋼管來進行抗干擾處置，這樣就可以起到良好的屏蔽效果。
3.4 干擾的隔離。
要想針對干擾實行隔離舉措，就要在其電路設備中存在的一些干擾因素及其容易受到干擾影響的線路進行隔離，切斷它們之間的聯系，以此來達到抵抗干擾或者消除干擾的工作目標。
3.5 在系統線路中設置濾波器。上文中我們說到變頻器工作時會產生諧波等問題，因此在其系統的線路中加裝濾波設備，以此來吸收或者消除濾波帶來的干擾性因素。
3.6 采用電抗器。
在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分（5 次諧波、7 次諧波、11 次諧波、13 次諧波等）所占的比重是很高的，除可能干擾其它設備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無功功率，使線路的功率因素大為下降。在輸入電路內串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。根據接線位置的不同，主要有以下兩種：（1）交流電抗器：串聯在電源與變頻器的輸入側之間。其主要功能有：a.通過抑制諧波電流，將功率因素提高至（0.75- 0.85）；b.削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；c.削弱電源電壓不平衡的影響。（2）直流電抗器：串聯在整流橋和濾波電容器之間。這種設備的功能種類較少，主要是針對輸入進來的電流進行集中削弱，消減其內部的高頻率電流。這種電抗設備還可以提高變頻器工作的功率和運轉效率，而且設備本身結構較為簡單，易于攜帶。
結束語
通過本文的論述，可以發現很多抵抗和對抗干擾因素的辦法和方式，但是很多方式并不能徹底消除變頻器設備工作中所受到的干擾和由此引發的異常工作狀態。這就需要檢修人員還要在具體的工作中，對于干擾因素進行更加深入的分析，主要從其源頭找到解決辦法，而對于檢修技術本身來說，還要不斷開展技術的創新和優化，這樣才能更加科學、合理的去應對各種來源的干擾性因素，從而為變頻器的正常工作狀態保駕護航，大大強化其抵抗干擾的性能，維持穩健、高水平的工作狀態。解決變頻器受到的干擾問題，其實對于整個電力系統的正常運轉來說也起到了十分重要的作用和意義。
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