關于變頻器凝露的危害及預防措施講解

三、現實案例分析

筆者在工作中曾遇到某型變壓器由于受潮濕空氣影響，造成其在工作過程中，功率模塊產生擊穿燒毀的事故。筆者接下來會在描述故障現象的基礎上，分析原因，并提出相應的防范措施。

1)事故描述

在發現變頻器無法正常運行之后，打開整流柜面板，看到R相的緩沖電容和IGBT被燒毀炸裂，且觸發線被完全燒壞，IGBT和緩沖電容之間的絕緣紙出現部分燒蝕碳化的現象，IGBT炸裂產生的金屬嚴重燒壞了其下方的5只電解電容，同時直流熔斷器被熔斷，負極銅排被嚴重燒壞，母線銅排和固定螺絲被完全熔在一起。調閱報警歷史后發現，DCF=1直流保險處于開路狀態，并且三相交流進線T相、R相熔斷器沒有產生任何動作。

2)事故原因的分析

由于在上電之前，整流柜要經過大約3秒左右的充電過程，在完成充電之后，通過反饋信號實現主接觸器的吸合動作，接著斷開充電電阻回路。

但在操作過程中，合控制電源的同時就產生了短路現象，導致主接觸器未能產生吸合動作。事故發生后，檢查發現充電回路的充電電阻器和接觸器被完全燒壞，從而得出充電過程中就發生短路故障的結論。

調閱整流柜報警歷史后發現，DCF=1直流保險處于開路狀態，接觸器和充電電阻被燒壞、IGBT擊穿、2000A直流熔斷器被熔斷，從而得出逆變回路未發生短路故障，整流部分出現短路故障的結論。

通過進一步的現場檢查后發現，正負銅排間存在明顯的絕緣紙碳化現象，且母排間有明顯的爬電跡象，從而得出直流母排間短路的結論。

事故發生時，所在地已經連續降雨超過半月，空氣濕度已超過80%，在事故原因的檢查分析過程中，發現柜體內有明顯的凝露現象。

由于該整流柜在事故發生前一直處于停用狀態，造成銅排出現結露現象，加之密封的柜內環境下，變頻器工作時柜體排風扇才正常運行，難以有效排除柜內的潮濕空氣，導致絕緣紙受潮，進而大幅降低了正負電排之間的絕緣能力。

變頻器在充電過程中，因為器件和線路存在的雜散電感的影響，開關瞬間會產生較大的瞬間充電電流，而正負母排會因為較弱的絕緣能力而產生絕緣拉弧現象，母線電壓上會疊加電容反饋的巨大電流和短路電流，從而導致IGBT里的PN結出現雪崩電壓擊穿現象，進而完全失去正常功能、緩沖電容炸裂和IGBT短路炸裂。因為受到瞬間短路電流觸頭粘連的影響，充電回路接觸器會使得充電電容被嚴重燒壞。

3)具體防范措施的提出

凝露產生的三大因素：露點溫度、濕度和環境溫度的關系曲線具體見下圖。

圖1相對濕度、凝露溫度和環境溫度曲線

結合現場實際情況和凝露形成條件，筆者提出了以下幾條主要的凝露防范措施：

首先是強化變頻器柜體工作環境的溫濕度控制，開啟室內空調，并將其調整為除濕模式。在正常運行過程中，由于變頻器的自身發熱，會使得柜內溫度要大于外界的環境溫度，而一旦變頻器停止運行，柜內溫度會緩慢降低到相應的露點溫度。所以，筆者認為在變頻器停止運行的狀態下，要相應的降低室內空調的溫度設置，避免環境溫度高于變頻器柜內溫度。

其次在變頻器在正常運行過程中，要確保柜內加熱器處于停用狀態，反之，要確保加熱器處于正常運行狀態，以便確保環境溫度始終低于變頻器柜內溫度。為實現自動恒溫調節的功能，加熱器務必使用PTC材料。

對已有凝露控制器進行改造，并設置3個溫度傳感器，其裝設位置為：2個裝設于變頻器柜內的相應位置，1個裝設在柜外，以便實現柜體溫度和柜外環境溫度監測的目的。通過確保柜內溫度來杜絕凝露條件的產生，從而有效防范凝露現象的出現。

四、結論

凝露現象會嚴重影響變頻器的正常運行，筆者所提出的幾點預防凝露的措施可以有效降低凝露現象的出現，減少事故發生的幾率，確保變頻器可以長期、穩定和可靠的運行。