变频器短路保护的注意事项.doc
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2019-09-05
19:01:11
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短路保护是接于电源和负载之间的装置具有的一种在其负载侧发生短路时
能将短路点与电源有效地分断的功能。
短路分断能力是指装置在负载侧出现短路后在不致使装置本身损坏的前提
下能将短路电流可靠地切断的能力，不致于使故障范围扩大。
一个装置具有短路保护功能，所以它必须有一定的短路分断能力；而一个
具有短路分断能力的装置，就说明它有短路保护功能，这两者之间怎么可能被
分开来说事呢？
以常用的空气开关为例，当出现的短路电流大于空气开关的短路分断电流
时，空气开关肯定已经启动保护了，只是其能力小了而不能将短路电流分断，
最终会损坏。为什么它的分断能力小于实际短路电流呢？一是空气开关选型问
题，二是电网容量的问题，因为电路中短路电流有多大是根据电路参数可以计
算出来的，与电源容量及线路阻抗有关，即是设计选型应考虑的事情。
不能因为发生短路后变频器损坏了就说它没有短路保护功能。损坏了，就
说明系统中有某一个环节存在有问题。
通常在高低压断路器和熔断器上用到分断能力，也就是分断短路电流时的
灭弧能力。我们以前使用过 AEG 早期的变频器，控制板固定在有活页的金属板
上，移开就可看到直流母线上的快熔。到目前为止，我们使用的西门子的数量
多，基本都按照了输出电抗器，但现场线路短路或电机烧都未造成功率元件烧
毁，唯一例外的是有一次因制动电阻处短路造成制动单元和整流部分烧毁，进
线侧用的是普通的断路器。如果是因为短路造成变频器损坏，单就变频器而言，
我认为就是从检测到保护的响应时间慢了又没有其它的保护措施，现在很少见
到直流回路装快熔的变频器了，输出电抗器对短路电流的限制有没有效果尚不
得而知。
刀熔开关对进线侧保护，出线是没有任何硬件保护的(输出电抗器可以限制
短路电流)，运行中出现单相接地故障(全压)，烧你变频器(带输出电抗器)没商
量，因为出线无短路保护。
变频器的输出侧不设短路保护是因为，变频器的输出功率器件目前都是
IGBT 的功率模块。当变频器输出或负载发生短路时，IGBT 自身有抗短路的功
能，自己被锁住不输出电流的功能。保护功率器件不被短路电流损坏。反之，
变频器输出如果加了短路保护反倒有问题了。首先短路电流很快 IGBT 如果自
身不能自锁的话，根本来不及保护自己就完蛋了。加了保护也白加，因为速度
太快，拦不住。第二，最重要的，IGBT 在工作时，决不允许负载开路，否则会
因为高 dv/dt 导致 IGBT 击穿。
正因为此，IGBT 都是能自我抗短路。也就是说不怕负载短路。如果变频器
的输出功率器件炸了，不是因为短路本身造成的，一定还有其他的原因，比如，
工作中负载突然开路了，或者过载了（IGBT 怕过载，不怕短路）。
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