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）

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)定等問題導致無法正常及時開機，嚴重影響工程效益的發(fā)揮。

2002年該站對勵磁裝置進行升級改造，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)常不能準確的滑差投勵，導致電機起動失敗。

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容改造工程對主機勵磁系統(tǒng)進行了升級改造，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“遠方/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)對勵磁裝置的遠方（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標準通信訊接口，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，恢復后報警自動復位；能對相應事件進行記錄及讀出，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、失勵失步保護系統(tǒng)。能與防沖擊保護配合，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。通過合理選配滅磁電阻RF，分級整定KQ的開通電壓，當電機異步驅(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，而當電機同步運行時，KQ僅在過電壓下才開通，既起到保護元件作用，又使電機在正常同步運行時，KQ不易誤導通。

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行參數(shù)設(shè)定，決定對勵磁系統(tǒng)進行試運行調(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；當開啟第3臺機組轉(zhuǎn)速達到亞同步時，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)檢查分析認為：勵磁控制器原先僅接入交流電源，當機組臺數(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)視保護功能強大，通訊接口全面。通過先進的監(jiān)視和保護功能，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”目標的實現(xiàn)，筆者藉此勵磁裝置在劉老澗抽水站中的應用供大家對勵磁裝置在泵站中的改造、應用提供參考。

[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

A

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