1 毛病现象
中铝青海分公司三期煅烧4# 回转窑新建于2005 年5 月，其石油焦煅烧才干为12 t/h;大窑拖动体系选用变频器进行调速操控，在正常出产时投料量一般操控在10~11.6 t/h 范围内，变频器(110 kV·A)作业频率设定在38~46 Hz范围内，大窑驱动电机为一般三相异步电机(型号为Y315S-6、75 kW)，负载电流在68~92 A之间;停料降温期间，工艺要求大窑运转在超低速状况(窑体转速作业在2.5~2.9 r/min 范围内)，变频器作业频率为5 Hz左右。2006 年6 月18 日早晨8 点停料降温时，因小窑施行检修使命，所以大窑超低速运转1个多小时后才停窑保温。下午3 点在大窑拖动电机发动时，操作室内部分低压用设备(如应急照明灯充电器、对讲机充电器和显现器等)内忽然呈现冒烟现象，操作人员当即中止大窑发动，反常现象随之消失。依据现场操作人员对反常现象的描绘，开始剖析或许是供电体系电压忽然升高所形成的。但之后测得供电体系各相电压正常(相电压均为220 V)，查看操作台和操控柜，其箱体内有显着的焦糊味，并发现多个指示灯被烧坏，UPS 跳闸，PLC和皮带计量秤等的电源模块被烧坏。因为反常现象是在大窑拖动电机发动期间呈现的，所以查看大窑操控变频器未发现反常(面板显现正常、电子器件无损坏等痕迹);查看供电体系变压器中性线主母排(零线)，未呈现接触不良等问题(有时供电变压器总零线衔接点接触不良或过热，均会导致中性线上0 电位漂移现象)。针对上述查看和剖析，采纳各种监测办法，重新发动大窑变频器，上述反常现象又当即呈现，测得供电体系单相电压升至286 V 左右;而变频器制动(开释电能)电阻主动投入作业(能听到制动电阻作业声响)，测得制动电阻温度为72益(环境温度19益);大窑变频器发动继续4~6 s中止后，电网电压又康复正常(220 V)。因变频发动过程中，观察到窑体无任何滚动痕迹，故查看电机接线，翻开接线盒发现绕组变黑，机壳内有浓郁的异味，测得电机三相绕组对地绝缘电阻分别为0、12 M赘和16 M赘。
2 毛病剖析
在实践作业中，因变频器驱动电机绝缘损坏引起的供电体系电压升高现象极为罕见，也很难用电工学一般常识解说。针对这一问题，对现场进行了全面查看、丈量，测得电机接地维护线与供电体系零线相通(电阻为0 赘)，进一步排查发现大窑电机接地维护线接在变频器柜体上，而变频器柜体又与供电体系零线相接(作为维护接零办法)，这种接地线和零线共接构成了电气设备的重复接地(又称为环路式重复接地)。其效果是当接地线断开或接地体电阻较大时减轻触电风险;一起当设备带电部分碰壳时，短路电流通过零线构成回路，能加快线路维护设备的动作。经剖析发生毛病的机理为：当变频器操控的电机绕组绝缘被损坏(击穿)后，若变频器发动时，其输出的三相低频沟通电压就会通过电机动力线、电机铁心、接地线、供电体系中性线(零线)叠加到供电变压器低压侧工频三相电源上。因为变频器输出的三相沟通电压频率、初相位均不同于电源工频电压(变频器、供电变压器通过接地线、零线等动力线路构成电流通路)，所以就会引起不同频率电源之间叠加现象，其叠加的程度与变频器容量、作业频率、初相位以及供电变压器容量均有密切关系。变频器容量越大，则叠加后的电压越高，其损害程度也越严峻。变频器、电网、零线和接地线构成的电流回路如图1 所示。
依据电源叠加原理，在构成电流通路的情况下，两种沟通电压幅值、频率和初相位均不同的电源会呈现彼此叠加现象，两个电源的电压波形均会发生较大的改变[1](电压波形峰值、有效值均相应地增大)。因为变频器是将工频三相沟通电压整流、滤波、逆变成不同频率的三相沟通电压的设备，等同于一个独立的电源，其输出的电压波形初相位、频率与工频电网不同。变频器在发动过程中，电压频率从0 Hz 缓慢地添加，因而当4# 回转窑大窑拖动电机单相绕组对地绝缘被击穿后，就形成供电变压器绕组，变频器电机(包含动力线、铁心)、接地线和电网零线等导体构成电流通路。当变频器发动时，就会引起变频器输出的0~20 Hz 低频沟通电压与供电体系50 Hz 沟通电压彼此叠加问题，导致供电体系三相电源电压升高至286 V，形成单相用电器过压作业而发生焚毁毛病;一起因为变频器输入的沟通电压升高，整流后的直流电压必定也会升高，故变频器直流过压维护电路主动发动作业(即投入制动电阻耗费电能)。变频器输出的低频5 Hz沟通电压波形与电网工频沟通电压波形叠加原理如图2 所示。
在图2中，(a )为变频器输出的B忆相沟通电压波形，其波形峰值为E1(测得有效值约为220 V)、频率为5 Hz(图中以5 Hz 为例，也可与其它不同频率波形进行叠加，其成果相同);(b )为供电体系A 相工频沟通电压波形，其波形峰值为E2、频率为50 Hz;(c )为两者的叠加波形，叠加后的波形峰值增大至E1+E2，其相应的电压有效值也必定升高了。供电体系B、C 相电压波形与之彼此叠加后的波形成果与A相相同，仅仅叠加后的波形峰值的初相位有所不同，但有效值彻底持平[1]。
3 毛病处理
我厂4#回转窑拖动电机为一般三相异步电动机，因为变频器较长时刻运转在5 Hz 的超低频状况，致使电机冷却电扇低速运转，故电机冷却风量大幅度地下降，导致电机严峻过热，使电机定子绕组绝缘被烧坏。替换电机后，屡次发动变频器，电网电压升高现象未呈现。
为防止上述毛病再次发生，有必要对体系进行改造。开始提出的计划是撤除4# 回转窑机体(包含电机接地线)的维护接零线，使供电变压器中性线N(零线)和窑机体接地线彼此独立(实践通过大地依然相通，但其电阻超越数k赘以上)，这样设备的接地线和供电体系零线之间不或许构成大电流通路，即在图1 中，将接地线(PE 线)、接零衔接线g g忆之间导线断开，则可防止上述毛病现象发生。为证明本次危险处理成果的牢靠性，进行了毛病模拟实验，通过变频器单相人为接地实验，测得供电体系三相电源对地电压无改变，变频器制动电阻也未呈现投入作业现象。但是这种处理办法尽管处理了因变频器输出接地后引起供电体系电压升高的问题，但却下降了回转窑机体的安全维护等级，这不契合工业用电设备的规则(要求采纳接地和接零重复接地)。正常作业时或许没有问题，但当50 Hz 线路对地短路或带电体碰壳时或许会发生安全事故。
因为上述处理办法存在着安全危险，设备带电体(包含变频器输出)碰壳后，毛病点或许不会发生触电现象，但与其相连的设备的其它部位却会发生触电现象，这是因为电流流经大地时会发生电压降[2]。为此采纳在变频器输出侧装置电流动作型漏电维护器，来彻底处理变频器输出线碰壳(或发生接地等毛病)后引起的电网电压升高问题;并可依照IEC规范施行4# 回转窑电气设备全体重复接地安全办法。漏电维护器装置原理如图3 所示。这种处理办法简略、牢靠、安全性高，又具有短路、过载等维护功用。
漏电维护器选用CSTM8LE-3P-118A 电流动作型电子式快速漏电断路器，此断路器由高导磁性材料制作的零序电流互感器、电压扩大器
、漏电脱扣器和CSTMS 开关组成。当被维护电路有漏电或人身触电时，通过零序电流互感器的电流矢量和不为零，互感器的二次线圈则发生电压，并通过信号扩大，当到达整定值时(不超越30 mA，依据现场土壤性质，可适当地进行调整[2])，漏电维护开关在0.1 s内动作，堵截电源，起到漏电维护效果。
4 结语
跟着科学技术的前进和开展，变频器、中频炉、UPS 电源等有逆变功用的电源广泛应用于工业操控中，当其作业反常时会对其它设备有较大的影响。因而，在实践设备装置、修理和运用中，要愈加重视此类电源的损害性，只要全面了解彼此之间的效果，采纳牢靠的预防办法，才干保证一切设备安全、牢靠运转。
