經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，變頻器（VFD）已經(jīng)開(kāi)始從純工業(yè)產(chǎn)品向民用領(lǐng)域過(guò)渡。VFD的使用可以說(shuō)是下鄉(xiāng)了，（恒壓供水）滲透到了千家萬(wàn)戶（變頻空調(diào)）。但使用一段時(shí)間后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)VFD的故障率遠(yuǎn)高于一般家用電器，也高于一般工業(yè)電器（PLC、電機(jī)），很多故障還伴有冒煙、爆炸等現(xiàn)象。有時(shí)高壓系統(tǒng)會(huì)跳閘。而且一旦冒煙爆炸，VFD基本就報(bào)廢了，就算修，費(fèi)用也很高。

這是什么原因呢？

現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，大部分工程都是工程公司通過(guò)設(shè)計(jì)院和招投標(biāo)來(lái)實(shí)施的。通常，明確要求VFD的指標(biāo)具有各種保護(hù)功能。所以當(dāng)VFD損壞時(shí)，用戶無(wú)法理解，甚至有人會(huì)質(zhì)疑VFD是不是假的。其實(shí)VFD發(fā)展到今天，它的保護(hù)已經(jīng)非常成熟可靠了。但是這些保護(hù)都是建立在逆變器本身沒(méi)有故障的前提下。一旦逆變器短路，或者元器件失效，就會(huì)出大問(wèn)題。似乎沒(méi)有人去思考誰(shuí)能保護(hù)逆變器本身。在國(guó)內(nèi)，通常的做法是在VFD的入口處加一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)。有什么效果？實(shí)踐證明，實(shí)際效果一般。當(dāng)VFD內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，VFD會(huì)被燒毀（在空氣中打開(kāi)比較敏感）。連沒(méi)開(kāi)好的低壓主進(jìn)線開(kāi)關(guān)都和上級(jí)高壓開(kāi)關(guān)一起跳出來(lái)。

它是VFD的功率（高壓大電流）和電子（低壓小電流）器件的集成。里面有很多功率器件（整流橋；電解電容器；IGBT）也有大量的電子設(shè)備（控制面板顯示器）。一旦出現(xiàn)內(nèi)部短路（原因詳見(jiàn)下文），如果進(jìn)線處沒(méi)有快速熔斷保護(hù)，必然導(dǎo)致整流橋開(kāi)路或短路。好在逆變器沒(méi)有電流輸入，故障不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大；一旦整流橋短路擊穿，勢(shì)必造成更大的短路電流。VFD會(huì)燒毀甚至跳閘，造成不可估量的損失。

為什么會(huì)造成這么大的事故，還得從變頻驅(qū)動(dòng)說(shuō)起。通用逆變器工作時(shí)，通過(guò)整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電，通過(guò)DC電容穩(wěn)壓，最后通過(guò)IGBT逆變器斬波轉(zhuǎn)換成變頻變壓的交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

如果VFD溫度；VFD灰塵太多（控制面板不防塵）；由于器件老化，逆變橋統(tǒng)一臂的兩個(gè)逆變器在連續(xù)交替運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，導(dǎo)致在交替導(dǎo)通過(guò)程中，一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通，而另一個(gè)器件還沒(méi)來(lái)得及關(guān)斷。同一橋臂上下功率器件的“直通”使得DC電壓的正負(fù)兩極處于短路狀態(tài)。有時(shí)，甚至DC總線在逆變器內(nèi)部的直接短路也是由于逆變器中灰塵過(guò)多和一些水汽造成的。這種短路是非?？膳碌?。正常情況下，一旦VFD檢測(cè)到故障，會(huì)立即切斷輸出。但是如果進(jìn)線側(cè)沒(méi)有接觸器，就永遠(yuǎn)不可能切斷輸入。這個(gè)大家都知道，但是大概沒(méi)想過(guò)會(huì)有多大。一旦形成短路，如果不考慮進(jìn)線電纜的截面積，短路電流是無(wú)窮大。在正常情況下，VFD的入口側(cè)會(huì)打開(kāi)以進(jìn)行保護(hù)?？諝忾_(kāi)關(guān)通常配有熱磁跳閘裝置。對(duì)于保護(hù)VFD，熱脫扣基本沒(méi)用（VFD本身有過(guò)流過(guò)載保護(hù)，靈敏度遠(yuǎn)高于開(kāi)路。比如電機(jī)額定電流為12.2A，VFD可以設(shè)置為12.2，但是沒(méi)有品牌可以設(shè)置為12.2）。磁力脫扣用于短路保護(hù)。正常開(kāi)磁脫扣器的整定值是開(kāi)磁脫扣器額定電流的10倍。斷開(kāi)的固有機(jī)械時(shí)間為500-1000ms（即檢測(cè)到跳閘后由執(zhí)行器斷開(kāi)斷開(kāi)觸點(diǎn)的時(shí)間）。比如75KW的電機(jī)，一般情況下，人們會(huì)選擇200 kW的開(kāi)式電機(jī)。一旦逆變器DC短路，短路電流肯定遠(yuǎn)大于2000。1秒后，開(kāi)路電機(jī)跳閘，400v*2000a*1s=800kw。很多人可能沒(méi)見(jiàn)過(guò)800KW的電機(jī)，家家都有電表交每月電費(fèi)，一次電1kw。一般兩個(gè)人的家庭都會(huì)存一點(diǎn)?？梢韵胂?，一年消耗這么大的能量（做飯和制冷等。）瞬間流入VFD，不爆炸才怪。同時(shí)也可能造成電網(wǎng)欠壓引起上級(jí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

如何避免這種事故？

主動(dòng)措施：保證電氣間恒溫、恒濕、無(wú)塵（簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是像家居環(huán)境，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)應(yīng)該達(dá)到國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)城市處級(jí)以上實(shí)權(quán)公務(wù)人員的辦公環(huán)境）；定期清潔VFD內(nèi)部的灰塵，必要時(shí)進(jìn)行拆卸、清潔和重新組裝。定時(shí)擰緊電源控制電纜（一定要指定負(fù)責(zé)慢的同志）。除非有帶防褪色墊的螺絲，不然時(shí)間一長(zhǎng)就不會(huì)變緊了。電源線虛接導(dǎo)致VFD損壞的例子不少。大約每八年更換一次DC電解電容器。安裝進(jìn)線接觸器（由逆變繼電器控制）時(shí)，故障發(fā)生后應(yīng)立即切斷電流輸入，以免事故擴(kuò)大。

被動(dòng)措施：在進(jìn)線處安裝適當(dāng)容量的快速熔斷器（帶二極管標(biāo)志的保險(xiǎn)）。一般情況下，VFD廠家會(huì)給出快熔VFD配置的具體型號(hào)。

審核編輯 ：李倩