ABB高压变频器水冷系统特殊故障的研究

　　1　引言

　　近年来，由于需求和技术的不断提高，高压变频器应用越来越广。而在大容量的高压变频器中，为了有效散热，多采用水冷式。由于水管密布于高压母线和功率元件周围，对水质安全要求高，不允许断流，其监测回路和工艺流程较复杂，故障几率也较高。1995年，中国石油吉化有机合成厂乙丙项目引进高压水冷式变频器一台，在使用中出现一些故障，由于对该设备掌握不够，处理中走了很多弯路，因此有必要将多年维修经验加以归纳，以飨读者。

　　2　高压变频器水冷技术基本原理

　　2.1　散热问题概述

　　变频器散热很重要。温度过高对任何设备都具有破坏作用，但就多数设备而言，其破坏作用常常是比较缓慢的，受破坏时的温度通常是不很准确的，而惟独在spwm逆变电路中，温度一超过某一限值，会立即导致逆变功率管的损坏，并且该温度限值往往十分准确。在spwm逆变桥中，每一桥臂的上、下两管总是处于不断地交替导通的状态，或由上管导通、下管截止转换为上管截止、下管导通。在交替过程中，一旦出现一管尚未完全截止，而另一管已经开始导通的状况，将立即引起直流高压经上管和下管“直通”，相当于短路，于是上下两管必将立即被损坏。为了避免上述现象的出现，在交替的控制电路中，必须留出一个“等待时间”(死区)。等待时间的长短：一方面必须足够长，以保证工作的可靠性;另一方面，必须尽量短，否则将引起调制过程的非线性，从而影响逆变后输出电压的波形和数值，所以，其裕量是很小的。

　　温度升高时，由于半导体对温度的敏感性，上下两管的开通时间和关断时间，以及由延迟电路产生的等待时间，都将发生变化，并且具有比较准确的变化规律。当温度一旦超出某一限值时，将导致“等待时间”的不足，使逆变电路的输出波形出现“毛刺”，最终逆变管因直通而损坏。

　　因此，变频器的散热问题是至关重要的。

　　变频器的发热和任何其他设备一样，发热总是由内部的损耗功率产生的。在变频器中，各部分损耗的比例大致为：逆变电路约占50%;整流及直流电路约占40%;控制及保护电路占5%-15%。粗略地说，每1kva的变频器容量，其损耗功率约为40-50w。

　　2.2　基本原理介绍

　　以乙丙装置高压变频器为例，乙丙装置变频器采用abb的samimegaster变频器，型号为1250d3300，其电压等级为3.3kv，驱动电机功率850kw。经测量，其总功耗为14kw，计算得出的需要最小冷却水流量为29l/min(保证温度为38℃时)。水冷装置工艺流程如图1所示。