（变频器）接地系统故障分析与案例方案.docx

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1、中性点不接地系统：中性点对地是绝缘的，这种接地方式节约成本且结构简便，在一些电容电流较小的系统中应用广泛。该系统在正常运行三相平衡，中性点对地电压为零，各相电压滞后电流90。，线路中没有零序电压。中性点经消弧线圈接地系统：随着配电网规模变化，不接地系统出现故障电流变大且存在电弧很难自熄的问题，由此出现了经消弧线圈系统（也叫谐振接地系统），即在中性点处连接一个电感线圈，利用电感线圈产生的电流来补偿线路过大的电容电流，接地电流变小，电弧更好熄灭。中性点经电阻接地系统：经电阻接地就是在中性点与大地间接入一个合适的电阻，可理解为该电阻和线路中电容形成并联关系。由于接地电阻的阻尼作用可以较好的抑制弧光过

2、电压，并且不需要像经消弧线圈接地系统严格匹配电容电流。故障后接地电流更大，有利于故障选线，但对设备绝缘要求更高。今天主要讨论的是中性点经消弧线圈接地系统。经消弧线圈接地系统故障分析稳态特征分析中性点不直接接地系统发生接地故障时，全系统伴随零序电压的产生会有零序电流产生，所有非故障线路上元件的对地电容电流之和在数值上等于故障线路的零序电流，故障相电流方向从线路流向母线，与非故障线路相反。由于消弧线圈的补偿作用，使得故障电流方向变为与非故障线路相同（过补偿时），因此，基于稳态量选线原理的选线方法难以奏效。暂态特征分析当发生故障后半个周期到一个周期内被认为是暂态时期，一般暂态期零序电流幅值比较大，是

3、稳态期几倍到几十倍，且有高频分量。配电网发生接地故障时，全网络的暂态电容电流相当于放电电流和充电电流这两个电容电流之和：放电电流，此电流方向由母线流向故障点处，是由于故障线路的电压突然降低而产生；充电电流，该电流通过电源形成回路，是由于非故障线路的电压突然升高而产生。一般在相电压接近最大值时刻较多地发生接地故障，此时电容电流远远大于电感电流，消弧线圈补偿作用可以忽略不计,所以可以认为中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统发生故障时的暂态特征是相似的，因此可以利用故障时的暂态特征作为选线的基本依据。常用选线装置原理并联中电阻投切并联中电阻投切的选线方法本质上是基于稳态量的选线方法。系统发生单相接地

4、障时,对于瞬时接地故障：由于流过消弧线圈的电感性电流与流入接地点的电容性电流相位相反,接地弧道中所剩残流很小，瞬间接地将自行消失；当选线装置判定故障为永久性故障时，经一定延时后投入并联电阻（投入时间小于1秒），在中性点电压作用下，并联电阻会产生有功电流分量。该电流分量只通过接地点流过故障线路的故障相,使故障线路的零序电流增大,且远大于非故障线路的零序电流。并联电阻产生的电流方向与系统零序电压方向相反，使故障线路的零序电流增大很多，但是非故障线路零序电流的大小仍为自身对地电容电流。因此在故障选线时，通过对比各线路的零序电流大小，其中零序电流最大的为故障线路；或比较各线路有功电流的大小及相位，其中

5、有功分量最大且与零序电压方向相反的为故障线路。暂态选线原理暂态选线方法主要包括暂态电流群体比较与暂态（无功功率）方向两种。暂态电流群体比较选线的依据是：故障线路暂态零序电流幅值最大，流向与健全线路相反，如下图所示。选线装置比较变电站各出线的暂态零序电流，将暂态电流幅值最大、极性与其他线路相反的线路选为故障线路；在所有出线暂态电流极性一致时，判为母线接地故障。w暂态（无功功率）方向的原理为：在某一选定的低频区段内，所有健全线路分别可用一集中电容等效。在该选定频段内，故障线路的暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反：健全线路的暂态容性无功功率从母线流向线路，方向为正；故障线路的暂态容性无功功率

6、从线路流向母线，方向为负。有点绕？没关系，我们仔细研究一下。我们都知道电容电流、电容和电压这三者之间的数学关系:dui=C.Cdt对于非故障线路来说：zoJO=CJdw0(Z)/drki对于故障线路来说：iiQ)=-CoJdo(f)d/Ck为第k条非故障线路的等效电容，COh为所有非故障线路的零序电容之和。暂态方向的原理就是通过判断电压变化率与电流间的正负关系来检测故障线路的。故障线路：非故障线路:O 18 O 190202102030 24 ()由上图可见，特定频带内故障线路零序电压导数与电流波形始终保持反极性，非故障线路零序电压导数与电流的波形始终同极性，保证了接地故障方向检测的可靠。变频

7、器报“接地故障的原因有很多，具体原因还要从原理上来分析。本篇就先针对小功率变频器说一下报“接地故障的原理。是小功率哦！如下图：霍尔效应及霍尔元件前面己经说过了，不难理解，这个原理还是借助于霍尔元件，可以说，霍尔元件是实现原理的核心部件。变频器的三相输出线按相同的绕法缠绕在铁芯上，正常情况下，三相电流是平衡的，矢量和为0,此时，铁芯内的合成磁场为必定为0,在没有磁场的情况下，霍尔是不效应的，当然，输出电压也必然0,后面跟着一个运算放大器，其输出端也为0,此时，CPU是不会做出判断的。若一相发生了接地，此时，合成磁场不再为0,也就是说，磁场的条件具备了，再加上恒流输入，此时，霍尔元件就效应了，有了

8、输出电压，再经过运放到CPU,这时就判断有接地故障了。这个原理实现的比较简单，在小功率变频器电路中会比较常见，大功率变频器也不适合采用这种原理。若小功率变频器采用这种原理电路，报了接地故障，除了要检查是否真的出现了接地故障以外，还要对该原理电路进行检查，比如，三相输出电流是不是平衡？是不是霍尔元件的问题？霍尔电压输出是否正常？运放是不是有问题？等等，要逐一挨个判断。变频器报“接地故障”，要查明原因，有些时候，报了故障，摇测电缆没事，电机没事，就认为是误报，是不妥的，因为，根本就不存在误报这一说，就是现场存在干扰，出现了干扰电压，那也是故障原因。故障不消除，以后运行，十有八九还会再报。关于变频器

9、接地故障，通过以下几步一般均可排除（由于变频器大多采用霍尔元件测电流不易检测，故排除外部条件引起的接地接地非常重要，有条件可采用替代法，换一个正常负载看是变频的问题还是外部问题）检查电动机绝缘，拆下变频器下口出线，带电缆使用摇表测绝缘电阻。拆下变频器出线，空载启动变频，看电流是否为0,如不为零，则考虑变频器测流回路损坏。更换霍尔元件，试机，如问题仍未解决，需进一步更换板卡。遇到过三次变频器报接地故障，第一次是因为在变频器内部出线端子虚接，导致局部过热，电缆线皮融化后触碰到变频器外壳，造成接地故障，第二次是因为电机线圈烧毁，造成变频器报接地故障,第三次是因为环境恶劣变频器内部积累灰尘太多导致的变

10、频器报接地故障。接地故障有很多原因一、电压因素：1、IGBT模块的供电电压过高时，将超出其安全工作范围，导致其击穿损坏；2、供电电压过低时，使负载能力不足，运行电流加大，运行电机易产生堵转现象，危及IGBT模块的安全；3、供电电压波动，如直流回路滤波（储能）电容的失容等，会引起浪涌电流及尖峰电压的产生，对IGBT模块的安全运行产生威胁；4、IGBT的控制电压驱动电压低落时，会导致IGBT的欠激励，导通内阻变大，功耗与温度上升，易于损坏IGBT模块。二、电流因素：1、过流，在轻、中度过流状态，为反时限保护区域；2、严重过流或短路状态，无延时速断保护；三、温度因素：1、轻度温升，采到强制风冷等手段

11、；2、温度上升到一定幅值时，停机保护；四、其它因素：1、驱动电路的异常，如负截止负压控制回路的中断等，会使IGBT受误触通而损坏；2、控制电路、检测电路本身异常，如检测电路的基准电压飘移，导致保护动作起控点变化，起不到应有的保护作用。变频器故障浅析一对地短路故障对地短路故障一般表现为变频器一上电即报Err.23,变频器对地短路存在的安全隐患是非常大的，当电动机的外壳接地不良，人体触摸机壳时，会经电动机的绕组接地点通过人身及大地与电源变压器构成电流回路，会造成人身触电事故。但对电动机本身而言，由于仅有一处接地，机壳又不接地，所以不能构成回路。因此，电动机仍然可继续运行，然而若不及时排除此故障，如

12、再有一处接地，就会造成匝间短路或相间短路,对地短路检测与判定变频器上电，继电器吸合完成之后，通过某一相上桥发波的方式检测电流超出额定电流的10%或者母线电压上升65V,即判断为对地短路故障。故障可能原因分析对地短路故障的原因一般有三点：1 .电机对地短路2 .输出对地短路3 .变频器驱动故障电机对地短路：电动机的机座外壳是接地的，如果线圈绝缘受损与铁心或外壳相碰，从而形成绕组对地短路故障。造成绕组对地短路故障的原因较多，如绕组受潮、绝缘材料变质失去绝缘能力、导线漆皮破损、电动机因长期过载发热使线圈绝缘老化变脆、铁屑等异物进入电动机内部等，都会造成接地故障。有时发生较为轻微的间歇性接地，电动机还可以起动运行；若严重接地会使电动机无法起动。另外接地故障会使电动机外壳带电，会造成人身触电的危险。输出对地短路：输出线缆绝缘损坏导致对地短路。驱动故障：驱动排线未插或者IGBT模块失效。现场排查步骤将变频器侧与电机之间的动力电缆断开：1、如果变频器上电正常，则判定为负载侧出现短路。电机侧UVW接线端线缆拆除,用兆欧表测量电机线对地绝缘；检查线缆绝缘皮是否破损；2、如果变频器上电仍然报接地故障：检查驱动线是否松动，模块是否失效。