漫談變頻器的安裝及其注意事項(xiàng)

    變頻器的安裝環(huán)境、安裝方式、安裝中主回路和控制回路接線要求以及防雷保護(hù)等各環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)，這些安裝細(xì)節(jié)是確保變頻器安全和可靠運(yùn)行的基本條件和必要措施，直接關(guān)系著變頻器及其系統(tǒng)運(yùn)行安全和系統(tǒng)的可靠性，這也是許多現(xiàn)場(chǎng)電氣工程師和直接用戶急需了解或做得不夠完善的問(wèn)題。下面結(jié)合本人的工作實(shí)踐，以某品牌變頻器為例，對(duì)變頻器的安裝環(huán)境和安裝方式應(yīng)注意的問(wèn)題、主回路和控制回路的正確接線、防雷保護(hù)設(shè)置等積累的經(jīng)驗(yàn)與大家分享。

    2、變頻器的安裝與注意事項(xiàng)

    2.1 安裝環(huán)境

    (1) 環(huán)境溫度

    變頻器與其他電子設(shè)備一樣，對(duì)周?chē)h(huán)境溫度有一定的要求，一般為“-10～+40℃”。由于變頻器內(nèi)部是大功率的電子器件，極易受到工作溫度的影響，但為了保證變頻器工作的安全性和可靠性，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下；40～50℃之間降額使用，每升高1℃，額定輸出電流須減少1% 。如環(huán)境溫度太高且溫度變化大時(shí)，變頻器的絕緣性會(huì)大大降低，影響變頻器的壽命。

    (2) 環(huán)境濕度

    變頻器與其他電氣設(shè)備一樣對(duì)環(huán)境濕度有一定要求，變頻器的周?chē)諝庀鄬?duì)濕度≤95% (無(wú)結(jié)露)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境必要時(shí)須在變頻柜箱中加放干燥劑和加熱器。

    (3) 振動(dòng)和沖擊

    變頻器在運(yùn)行的過(guò)程中，要注意避免受到振動(dòng)和沖擊。大家知道，變頻器是由很多元器件通過(guò)焊接、螺絲連接等方式組裝而成。當(dāng)變頻器或裝變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí)，回導(dǎo)致焊點(diǎn)、螺絲等連接器件或連接頭松動(dòng)或脫落，引起電氣接觸不良甚至造成期間間短路等嚴(yán)重故障。因此，變頻器運(yùn)行中除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)在控制柜外加裝抗震橡皮墊片，在控制柜內(nèi)的器件和安裝板之間加裝緩沖橡膠墊，減震。

    一般在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)控制柜進(jìn)行檢查和維護(hù)。

    (4) 電氣環(huán)境

    ●防止電磁波干擾

    變頻器的電氣主體是功率模塊及其控制系統(tǒng)的硬軟件電路，這些元器件和軟件程序受到一定的電磁干擾時(shí)，會(huì)發(fā)生硬件電路失靈、軟件程序亂飛等造成運(yùn)行事故。所以為了避免因電磁干擾，變頻器應(yīng)根據(jù)所處的電氣環(huán)境，有防止電磁干擾的措施。例如:輸入電源線、輸出電機(jī)線、控制線應(yīng)量遠(yuǎn)離；容易受影響的設(shè)備和信號(hào)線，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器安裝；關(guān)鍵的信號(hào)線應(yīng)使用屏蔽電纜，建議屏蔽層采用360°接地法接地。

    ●防止輸入端過(guò)電壓

    變頻器的主電路是有電力電子器件構(gòu)成，這些器件對(duì)過(guò)電壓十分敏感，變頻器輸入端過(guò)電壓會(huì)造成主元件的永久性損壞。例如有些工廠自帶發(fā)電機(jī)供電，電網(wǎng)波動(dòng)會(huì)比較大，所以對(duì)變頻器的輸入端過(guò)電壓應(yīng)有防范措施。

    (5) 海拔高度

    變頻器安裝在海拔高度1000m以下可以輸出額定功率。但海拔高度超過(guò)1000m，其輸出功率會(huì)下降。如變頻器安裝地點(diǎn)的海拔高度與輸出電流對(duì)比圖1所示，可見(jiàn)海拔高度超過(guò)1000m，變頻器輸出電流減少，海拔高度為4000m時(shí)，輸出電流為1000m時(shí)的40%。

圖1 變頻器安裝地點(diǎn)的海拔高度與輸出電流對(duì)比圖

    (6) 其它環(huán)境

    ●避免變頻器安裝在雨水滴淋或結(jié)露的地方;
    ●防止粉塵、棉絮及金屬細(xì)屑侵入;
    ●避免變頻器安裝在油污和鹽分多的場(chǎng)合;
    ●遠(yuǎn)離放射性物質(zhì)及可燃物。

    2.2 安裝方式與散熱處理

    變頻器在運(yùn)行過(guò)程中有功率損耗，并轉(zhuǎn)換為熱能，使自身的溫度升高。粗略地說(shuō)，每1kva的變頻器容量，其損耗功率約為40w～50w。因此，安裝變頻器時(shí)要考慮變頻器散熱問(wèn)題，要考慮如何把變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量充分地散發(fā)出去，因此要講究安裝方式。

    (1) 壁掛式安裝

    變頻器的外殼設(shè)計(jì)比較牢固，一般情況下，允許直接安裝在墻壁上，稱為壁掛式。為了保證通風(fēng)良好，所有變頻器都必須垂直安裝，變頻器與周?chē)矬w之間的距離應(yīng)滿足下列條件，如圖2所示：兩側(cè)大于100mm、上下大于150mm，而且為了防止雜物掉進(jìn)變頻器的出風(fēng)口阻塞風(fēng)道，在變頻器出風(fēng)口的上方最好安裝檔板。

圖2 壁掛式變頻器安裝示意圖

    (2) 柜式安裝方式

    當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的灰塵過(guò)多，濕度比較大，或變頻器外圍配件比較多，需要和變頻器安裝在一起時(shí)，可以采用柜式安裝。變頻器柜式安裝是目前最好的安裝方式，因?yàn)榭梢云鸬胶芎玫钠帘畏涓蓴_，同時(shí)也能防灰塵、防潮濕、防光照等作用。柜式安裝方式的注意事項(xiàng)：

    ●單臺(tái)變頻器采用柜內(nèi)冷卻方式時(shí)，變頻柜頂端應(yīng)安裝抽風(fēng)式冷卻風(fēng)扇，并盡量裝在變頻器的正上方(這樣便于空氣流通)；
    ●多臺(tái)變頻器安裝應(yīng)盡量并列安裝，如必須采用縱向方式安裝，應(yīng)在兩臺(tái)變頻器間加裝隔板。

    3、變頻器的接線

    3.1 主回路接線

    變頻器的主回路端子如圖3所示。

圖3 變頻器主回路端子圖

(1) 變頻器三相交流輸入端子(r/l1、s/l2、t/l3)

    電源輸入端子通過(guò)線路保護(hù)用斷路器或帶漏電保護(hù)的斷路器連接到三相交流電源，無(wú)需考慮連接相序。這里要特別注意的是，三相交流電源絕對(duì)不能直接接到變頻器輸出端子，否則將導(dǎo)致變頻器內(nèi)部器件損壞。

    (2) 變頻器三相交流輸出端子(c)

    輸出端子應(yīng)按正確的相序接入電機(jī)，如果電機(jī)方向不對(duì)，則交換(u/t1、v/t2、w/t3)中的任意兩相即可，也可以通過(guò)設(shè)置變頻器參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。要注意的是，輸出端不能接進(jìn)相電容器和電涌吸收器。

    (3) 直流電抗器連接端子(⊕1、⊕2/b1)

    直流電抗器連接端子接改善功率因數(shù)用的直流電抗器，端子上連接有短路導(dǎo)體，使用直流電抗器時(shí)，先要取出此短路導(dǎo)體。

    注意：不使用直流電抗器時(shí)，該導(dǎo)體就不用去掉。

    (4) 制動(dòng)單元連接端子(⊕2/b1、b2)

    一般小功率變頻器(0.75～15kw)內(nèi)置制動(dòng)電阻，而18.5kw以上制動(dòng)電阻須外置。

    (5) 直流電源輸入端子(⊕1、θ)

    外置制動(dòng)單元的直流輸入端子，分別為直流母線的正負(fù)極。

    (6) 接地端子(pe)

    變頻器會(huì)產(chǎn)生漏電流，載波頻率越大，漏電流越大。變頻器整機(jī)的漏電流大于3.5ma，漏電流的大小由使用條件決定，為保證安全，變頻器和電機(jī)必須接地。

    3.2 注意事項(xiàng)

    (1) 接地電阻應(yīng)小于10ω。接地電纜的線徑要求，應(yīng)根據(jù)變頻器功率的大小而定；

    (2) 切勿與焊接機(jī)及其它動(dòng)力設(shè)備共用接地線；

    (3) 如果供電線路是零地共用的話，最好考慮單獨(dú)敷設(shè)地線；

    (4) 多臺(tái)變頻器接地，則應(yīng)分別和大地相連，請(qǐng)勿使接地線形成回路，如圖4所示。

圖4 接地合理化配線

    3.3 控制回路端子接線

    (1) 由于低壓變頻器控制回路電纜的過(guò)電流一般都很小，所以控制回路電纜的尺寸規(guī)格可以規(guī)范化，為避免干擾引起的誤動(dòng)作，控制回路連接線應(yīng)采用絞合的屏蔽線；附表為國(guó)內(nèi)某品牌變頻器的控制回路用線尺寸規(guī)格。

    (2) 控制線與主回路電纜鋪設(shè)

    變頻器控制線與主回路電纜或其它電力電纜分開(kāi)鋪設(shè)，且盡量遠(yuǎn)離主電路100mm以上；盡量不和主電路電纜平行鋪設(shè)，不和主電路交叉，必須交叉時(shí)，應(yīng)采取垂直交叉的方法。

    (3) 電纜的屏蔽

    變頻器電纜的屏蔽可利用已接地的金屬管或者帶屏蔽的電纜。屏蔽層一端接變頻器控制電路的公共端(com)，但不要接到變頻器地端(e)，屏蔽層另一端懸空。

    (4) 開(kāi)關(guān)量控制線

    變頻器開(kāi)關(guān)量控制線允許不使用屏蔽線，但同一信號(hào)的兩根線必須互相絞在一起，絞合線的絞合間距應(yīng)盡可能小。并將屏蔽層接在變頻器的接地端e上，信號(hào)線電纜最長(zhǎng)不得超過(guò)50m。

    (5) 控制回路的接地

    ●弱電壓電流回路的電線取一點(diǎn)接地，接地線不作為傳送信號(hào)的電路使用；
    ●電線的接地在變頻器側(cè)進(jìn)行，使用專(zhuān)設(shè)的接地端子，不與其他的接地端子共用。

附表 控制回路用線尺寸規(guī)格

    4、變頻器的防雷

    變頻器裝置的防雷擊措施是確保變頻器安全運(yùn)行的另一重要外設(shè)措施，特別在雷電活躍地區(qū)或活躍季節(jié)，這一問(wèn)題尤為重要。

    現(xiàn)在的變頻器產(chǎn)品，一般都設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，主要用來(lái)防止因瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。但是在實(shí)際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器自帶的雷電吸收網(wǎng)絡(luò)是不能滿足要求，還需要設(shè)置變頻器專(zhuān)用避雷器。具體措施有：

    (1) 可在電源進(jìn)線處裝設(shè)變頻專(zhuān)用避雷器(選件)；

    (2) 或按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠(yuǎn)處預(yù)埋鋼管做專(zhuān)用接地保護(hù)；

    (3) 如果電源是電纜引入，則應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備。

    實(shí)踐表明，以上方法基本上能夠有效防范雷擊。

    5、結(jié)束語(yǔ)

    現(xiàn)階段，在能源日趨緊張，生產(chǎn)成本居高不下的時(shí)代，加大節(jié)能降耗力度，最大限度降低電力消耗，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的內(nèi)在需要和必然選擇；而變頻技術(shù)無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要支柱。本文主要是向業(yè)界同仁介紹了變頻器的安裝、調(diào)試、故障處理、保養(yǎng)與維護(hù)；希望對(duì)于業(yè)界同仁們?cè)陔姎鈧鲃?dòng)設(shè)備技術(shù)改造和推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)品的普及應(yīng)用工作中能有所參考和借鑒；減少由于低級(jí)錯(cuò)誤而引發(fā)重大的經(jīng)濟(jì)損失。