陳武 季偉偉

（江蘇省駱運水利工程管理處 江蘇宿遷 223800）

淺析蘇州友明LZK-3G型勵磁裝置在劉老澗抽水站中的運用

陳武 季偉偉

（江蘇省駱運水利工程管理處 江蘇宿遷 223800）

勵磁系統(tǒng)對同步電動機的可靠性和運行連續(xù)性至關(guān)重要，其質(zhì)量好壞直接影響到泵站運行的安全和整體效益的好壞。本文以劉老澗抽水站勵磁系統(tǒng)改造進(jìn)程以及目前采用的勵磁裝置為例，淺析蘇州友明LZK-3G型勵磁裝置在劉老澗站中的運用，為水利大型泵站微機勵磁裝置的設(shè)計選型以及今后的管理、更新改造提供參考。

同步電動機；勵磁裝置

1 工程概況

劉老澗抽水站工程屬于加強黃淮海平原灌溉農(nóng)業(yè)項目，是江蘇省利用世界銀行貸款和國內(nèi)配套資金而興建的，該站位于宿豫區(qū)仰化鎮(zhèn)境內(nèi)的中運河劉老澗閘新節(jié)制閘東北側(cè)（東經(jīng)118.26，北緯33.49）。它直接抽引泗陽站送來的江水、淮水，沿中運河北調(diào)。該抽水站設(shè)計流量為150m3/s，總裝機容量為8800kW，該站還利用變頻技術(shù)，在豐水季節(jié)可反向發(fā)電，配有一臺50Hz 3750kVA的發(fā)電機和30Hz 3200kW的電動機一臺以及其它附屬設(shè)備。是宿遷市境內(nèi)的兩座大型水利樞紐工程之一。屬于江水北調(diào)第五梯級站，淮水北調(diào)第二梯級站。

2 勵磁系統(tǒng)改造階段

劉老澗抽水站于1996年建站，配置了核工業(yè)部生產(chǎn)的BKL-I型勵磁裝置，該產(chǎn)品屬三相半控橋式整流可控硅勵磁系統(tǒng)的第一代產(chǎn)品。經(jīng)多年運行，性能嚴(yán)重退化，靈敏度低，先后出現(xiàn)動作不可靠、運行不穩(wěn)定等問題導(dǎo)致無法正常及時開機，嚴(yán)重影響工程效益的發(fā)揮。

2002年該站對勵磁裝置進(jìn)行升級改造，更換為北京前鋒科技有限公司生產(chǎn)的WKLF-11D勵磁裝置（圖1），該裝置采用三相半半控橋整流可控硅勵磁，配備簡單通訊屏，雙套控制器，可開環(huán)、閉環(huán)運行。經(jīng)近10年運行主要存在以下問題：投勵插件經(jīng)常不能準(zhǔn)確的滑差投勵，導(dǎo)致電機起動失敗。

圖1 WKLF-11D勵磁裝置

圖2 LZK-3G勵磁裝置

通訊能力低下，不能和上位機進(jìn)行通訊；滅磁回路設(shè)計不合理，曾經(jīng)多次出現(xiàn)停機不能自動滅磁現(xiàn)象；操作復(fù)雜，增、減磁按鈕控制，通訊屏尺寸過小，調(diào)試需操作十幾步，對運行人員調(diào)試技術(shù)要求較高。

2014年3月劉老澗抽水站利用小水電增效擴(kuò)容改造工程對主機勵磁系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造，目前我們采用的是蘇州友明科技有限公司研發(fā)的LZK-3G型微機控制同步電動機勵磁裝置（圖2）。該裝置采用先進(jìn)的微電腦及數(shù)字化控制技術(shù)，功能完善，操作簡便，性能穩(wěn)定可靠。

LZK-3G型勵磁裝置可以以觸摸屏為控制中心，與勵磁雙控制器、PLC及上位機相聯(lián)，取消了傳統(tǒng)的控制按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)。并可用“遠(yuǎn)方/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)對勵磁裝置的遠(yuǎn)方（就地）控制。

3 勵磁裝置的主要性能

3.1 錄波功能

系統(tǒng)在電機啟動和勵磁故障過程中可以記錄定子電流、電壓，勵磁電流、電壓的波形，每周波可采樣80點，錄波時長不小于60s，錄波有故障錄波、啟動錄波和實時錄波，其中故障錄波優(yōu)先。波形存儲到內(nèi)部存儲器，可以在LCD中隨時顯示和通過串口通訊將波形數(shù)據(jù)傳送到上位機；電機運行中可通過菜單進(jìn)行在線錄波，現(xiàn)場通過液晶屏顯示定子電流、定子電壓、勵磁電流和勵磁電壓等波形。通過波形分析軟件，技術(shù)人員可方便查看波形，分析故障。

3.2 通訊功能

LZK-3G型勵磁控制器具有RS485、RS232、CAN標(biāo)準(zhǔn)通信訊接口，能與上位PC機實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通訊，傳輸波特率有三種（4800bps、9600bps、19200bps）可以選擇，上位機可實時顯示、記錄現(xiàn)場的運行參數(shù)；能實現(xiàn)多機熱備份，主備用通道間設(shè)有自動跟蹤裝置，可實現(xiàn)通道間無擾動自動切換。同時也可在線設(shè)定、修改控制器的實時運行參數(shù)，改變其運行的方式。能夠滿足遠(yuǎn)程遙信、遙測、遙控.遙調(diào)的計算機集散控制功能要求。

3.3 故障自診斷及查詢功能

系統(tǒng)運行中進(jìn)行故障檢測并診斷，包括：缺相、失控、失步、PT斷線、定子欠壓等，對所有故障給予聲光報警，恢復(fù)后報警自動復(fù)位；能對相應(yīng)事件進(jìn)行記錄及讀出，存儲事件記錄五百多條；能通過菜單查看存儲歷史故障。

3.4 其他功能

勵磁裝置的時鐘與后臺的上位機同步，并可以同時刷新校時。具有低電壓強勵功能，強勵時間可以設(shè)定。具有完善可靠的帶勵失步、失勵失步保護(hù)系統(tǒng)。能與防沖擊保護(hù)配合，動作于滅磁再整步或跳閘停機。

4 勵磁裝置主回路介紹

圖3 勵磁裝置主回路

主電路采用無續(xù)流二極管的新型三相橋式半控、全控整流電路及先進(jìn)成熟的自冷式雙面熱管散熱，并配有交流側(cè)浪涌吸收，晶閘管換向過壓吸收及均壓電路等保護(hù)。通過合理選配滅磁電阻RF，分級整定KQ的開通電壓，當(dāng)電機異步驅(qū)動時，KQ在較低的電壓下便開通，電機具有良好的異步驅(qū)動特性（+it與一ir基本對稱），消除了以往勵磁裝置在電機異步暫態(tài)過程中存在的脈振，滿足帶載啟動及再整步要求，而當(dāng)電機同步運行時，KQ僅在過電壓下才開通，既起到保護(hù)元件作用，又使電機在正常同步運行時，KQ不易誤導(dǎo)通。

5 試運行中存在的問題解決

2014年3月4臺主機勵磁裝置安裝完畢后，廠家人員對勵磁裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，決定對勵磁系統(tǒng)進(jìn)行試運行調(diào)試。試運行中開啟2臺機組，能可靠及時投勵，機組遷入同步運行；當(dāng)開啟第3臺機組轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步時，勵磁裝置上勵磁電流表來回擺動，經(jīng)幾秒后報失勵故障；兩次試機還是如此，經(jīng)檢查分析認(rèn)為：勵磁控制器原先僅接入交流電源，當(dāng)機組臺數(shù)較多，再增開機組時，電網(wǎng)電壓被拉低，勵磁控制器因電壓過低不能可靠工作，造成投勵失敗，后從直流屏接直流電源至勵磁控制器，再經(jīng)試機時，4臺機組已能可靠開機運行。

6 改造后運行情況

改造后的勵磁裝置與原勵磁系統(tǒng)相比各方面性能均有了全面的升級和提高。改造后的LZK-3G同步電動機勵磁裝置采用三相全控橋式整流電路，兩套控制器互為主從，而原有的采用三相半控橋式整流可控硅勵磁。在新勵磁裝置運行中，無論是劉老澗站抽水工況時滑差投勵，還是發(fā)電工況時的零壓計時投勵，都能確保在同步電機可靠投勵。劉老澗站在抽水工況運行時采用恒勵磁電流自動運行；在發(fā)電工況運行時采用恒無功功率自動運行。勵磁裝置中的觸摸液晶屏極大的方便了運行人員操作，界面漢化，簡潔直觀；該裝置配有在線錄波記錄功能，技術(shù)人員下載數(shù)據(jù)通過波形軟件可分析電機啟動至穩(wěn)定運行中的數(shù)據(jù)參數(shù)變化，方便了技術(shù)人員加深對電機啟動的了解。LZK-3G勵磁裝置在劉老澗站運行已超過10000h，經(jīng)實踐觀察，勵磁裝置能可靠投勵、自動滅磁，參數(shù)定值穩(wěn)定可靠，監(jiān)視保護(hù)功能強大，通訊接口全面。通過先進(jìn)的監(jiān)視和保護(hù)功能，大大增強了劉老澗站工程運行可靠性。

7 結(jié)束語

該勵磁系統(tǒng)應(yīng)用兩年來，同步電動機在啟動過程中未出現(xiàn)故障，保障了泵站設(shè)備安全運行；較好地改善了同步電動機性能，延長了使用壽命，大大提高了單位的工程效益。勵磁裝置的穩(wěn)定和自動化的提高也關(guān)乎著，現(xiàn)代化管理泵站向著“無人值班，少人值守”目標(biāo)的實現(xiàn)，筆者藉此勵磁裝置在劉老澗抽水站中的應(yīng)用供大家對勵磁裝置在泵站中的改造、應(yīng)用提供參考。

[1]單文培，單欣安，王兵，主編.電氣設(shè)備安裝運行與檢修.中國水利水電出版社，2008.

[2]《WKLF-11D產(chǎn)品圖冊》.北京前鋒科技有限公司.

TV734

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1004-7344（2016）17-0105-02

步電機勵磁裝置產(chǎn)品說明書》.蘇州友明科技有限公司.

2016-5-17