分析变频电机的常见故障及对策

    摘 要：变频电机在各大热电火电厂中频繁使用，在使用过程中故障的出现也是无法避免
的。通过对内蒙古巴彦淖尔市临河热电厂的机组运营情况的统计，简要总结出变频电机在火
力发电厂应用中常见的几类故障以及相应故障的解决对策，以便为其他火力发电厂提供一
些参考。

 

　　关键词：变频电机

 常见故障 火电厂应用 解决对策 

　　

1 工作背景 

　　变频电机作为一种电能控制装置可以使工频电源变换频率，与普通电机相比较，变频
电机表现出了突出的节能优势以及调速优势，因而得到了极为广泛与普遍的使用。以临河热
电厂为例，临河热电厂位于内蒙古巴彦淖尔市临河区，是华能集团下属北方联合电力有限
责任公司内部的一家火力发电厂，

2006 年建成投产，共有 2 台 300 MW 汽轮发电机组，总

装容量

600 MW。 

　　

2 常见故障来源分析 

　　根据临河热电厂日常电机使用状况，变频电机超过半数故障源于机械原因，如振动不
平衡、轴承故障、零件松动等；其余则多半来自于电气原因。机械方面引起振动的原因主要有
断叶片、动静部件摩擦、汽流激振、转子突然受到外界大的扰动冲击、油膜振荡等；电气方面
引起振动的原因通常是转子在制造、运行过程中发生了匝间短路故障。

 

　　

2.1 振动过大引起的故障 

　　通过对实践性经验的分析，不难发现：变频电机的轴承损伤往往引起电机振动变大。在
电厂实际使用中遇到的因振动坏掉的变频电机，将其解体可发现轴承表面有明显灼点。特别
是在

PWM 变频器驱动系统作用之下，变频电机轴承损坏问题还可能有所加重，进而对变

频电机轴承部件的运行产生不良影响，加重振动。受到厂房环境及安装技术等相关因素的限
制影响，在临河热电厂变频电机的运行过程当中，轴承振动问题表现异常突出。不但对整个
变频电机机组的运行产生了不良影响，同时也导致变频电机的有效使用寿命有所降低，需
要引起特别重视。

 

　　

2.2 绝缘类故障 

　　局放与匝间短路是变频电机绝缘类故障中最常见的两种形式。局放故障出现时电机线圈
外观完好，但绝缘电阻已为零。匝间短路时可观察到电机内绕阻圈某线圈出现发黑碳化或者
物理损坏，当变频电机内部绝缘系统遭到破坏多半伴随着多种原因，比如局放、介质发热等
多个因素共同影响的。

 

　　变频电机中的场强超过绝缘临界值时，其介质损耗迅速增加。局放量随频率上升而增大
并产生巨大热量。陡增的热量导致设备内产生漏电电流，从而变频电机温度急剧上升，加速
老化且绝缘性能骤减。

 

　　变频电机利用变频器进行频繁快速的起、制动，加之机械与电气整体性设计稍有不足，
变频电机也会在处于循环交变应力环境中更快老化。

 

　　

2.3 电流震荡类故障 

　　对于采用

V/F 控制的电压型逆变器驱动异步电动机，往往在空载时出现不稳定现象。在

工频附近，电机状态一般较为稳定，但当频率在

40 Hz 以下，特别是在 20～30 Hz 之间，

电机电流以

10～20 Hz 左右的周期振荡，且幅值较高，严重时甚至影响继续运行。对于导致

这种情况的原因可做如下解释：对异步电动机来说，在转差率为零的附近，存在暂态转矩
正负变化不稳定因素。逆变器驱动的转矩脉动，以及

V/F 的暂态变化引起的转矩波动，都将

成为振源，并振动持续。这种转矩脉动与谐波电流、磁路饱和、变频器死区设置影响等有关，