淺談淮安抽水一站勵磁系統改造

【摘要】淮安一站勵磁裝置自2001年加固改造至現在經過長時間運行后存在部分器件老化、性能下降等問題；現將原裝置改造為WKLF102型勵磁裝置，勵磁系統改造后裝置要求可靠性高、具備完善的故障錄波、事件記錄分析等功能，以確保工程安全運行。

【關鍵詞】勵磁系統；改造；實現功能

1、工程基本情況

淮安抽水一站位于京杭大運河和蘇北灌溉總渠的交匯處，是一座排灌結合的大型江水北調第二梯級站，它是淮安抽水樞紐工程的一個重要組成部分。本站與淮安抽水二站共同擔負白馬湖地區70萬畝農田的排澇及渠北地區200萬畝農田的灌溉用水和該地區的工業、航運、城鄉人民生活用水的任務。

淮安抽水一站建成于1974年3月，2001年5月22日至2002年8月1日進行了更新改造。安裝1750ZLQ-11.2-5.3型立式全調節軸流泵8臺，設計總流量為89.6m3/s，設計揚程4.89m，配套TL1000-24/2150型立式同步電機，總裝機容量為8000kw。

2、存在問題及處理措施

淮安一站WKLF11D型勵磁裝置自2001年加固改造至現在經過長時間運行后存在部分器件老化、性能下降、元器件采購困難、周期長等問題，且不具備故障錄波和事件記錄等功能；現將原裝置改造為WKLF102型勵磁裝置，改造后的勵磁裝置要求可靠性高、具備完善的故障錄波、事件記錄分析等功能，以確保工程安全運行。

3、改造后實現功能

此次改造利用原有WKLF11D型勵磁裝置部分元器件：勵磁變壓器、主回路空氣開關、啟動二極管、快熔、指熔、熔芯等；施工方在廠內將WKLF102型勵磁裝置完全生產檢驗好后，將以上現場可以利用的元器件拆除；在現場移除原WKLF11D勵磁柜，將102勵磁柜安裝就位在原位置，將現場可利用元器件安裝好；現場靜態調試WKLF102型勵磁柜并做聯動試驗。改造后的勵磁系統有以下主要技術特點：

3.1、采用具有超大規模集成度的32位嵌入式DSP處理器做為核心控制單元，主時鐘頻率為150MHz；勵磁調節器具有超強的數字信號處理能力。

3.2、16通道模擬量采集均為每周期（每20毫秒）128點高速交流直接采樣，并通過快速傅立葉變換（FFT）計算各電參數基波參數值，信號測量不受工業現場干擾影響。

3.3、采用DSP、CPLD等超大規模集成電路，最大限度的減少硬件設計（即硬件功能的軟件化設計），主控制線路板采用6層板結構，全面的表面貼裝工藝。

3.4、起動無脈振、投勵無沖擊。電機異步起動過程起動電阻正、負半波可靠對稱接入，電機加速平穩，能迅速準確按整定參數捕捉到滑差，實現投全壓控制和反極性末尾準角投勵；設有零壓計時投勵環節，確保在電機輕載起動時可靠投勵。可滿足電動機降壓和全壓起動要求。

3.5、全新的可控硅同步觸發控制方式，同步信號取自勵磁變壓器二次側，三相線電壓互為冗余，任意一相斷線不影響裝置運行。在不附加任何相移的前提下保證觸發脈沖與勵磁電源同步，對勵磁電源相序及變壓器的連接組別不作要求。

3.6、具有失步保護及不減載自動再整步功能。當擾動超過同步電機同步能力極限而失步時，該裝置能迅速檢測到并采取可靠技術措施，使同步機自動恢復再整步，保持連續運行。在出現受同步電機自身等條件限制導致再整步不成功時，裝置能可靠跳閘停機。

3.7、 完備的事件記錄功能。能準確記錄勵磁裝置的每一次就地或遠方操作、裝置的瞬時或永久故障信息、輸入輸出接點量及內部狀態變位等信息，可記錄最新發生的1500多條事件信息，掉電不丟失。

3.8、 功能強大的內置錄波器。勵磁調節器內部配置有可同時錄制兩路模擬量和八路接點量的錄波器；最大錄波分辯率為每周期（每20毫秒）128點，最大錄波時長為76秒，在錄波時長內可任意配置錄波追憶時間；兩路模擬量可根據需要選擇配置為調節器采集的所有模擬通道中的任意兩個通道；錄波器可手動觸發或自動觸發，配合Excitrol_soft軟件包中的波形分析分析功能很方便的實現波形分析、存儲、打印等。（前面的波形圖均為內置錄波器錄制）

3.9、雙調節器配置（WKLF-102）時雙機熱備用功能。雙套調節器通過CAN通訊電纜連接，分主、備機運行，雙套調節器軟、硬件完全獨立，備機自動跟蹤主機運行狀況；雙機均正常時可操作手動切換任意指定主機通道，在主機發生軟、硬件故障，電源故障，調節器調節、限制失效等故障且故障等級惡劣于備機時（設有故障自動切換優先級控制器），自動無抖動切換至備用通道；若備機同時發生更嚴重故障則在非致命故障條件下自動動轉入手動模式或開環保守模式運行，致命故障動作于跳閘停機。

3.10、全面的電參數測量顯示功能。可測量顯示的電參數包括：勵磁電流、勵磁電壓、定子三相線電壓、定子電流、電網頻率、有功功率、無功功率、功率因數、可控硅觸發導前角、電機起動時間、累計運行時間、調節器環境溫度等。

4、結論

機械設備使用的前提和基礎是設備日常的維護和保養。WKLF-102型勵磁裝置完全能適應國家標準規定工業現場環境的要求，但環境條件對設備的壽命及連續運行的可靠性仍有直接影響。環境溫度過高會導致元器件加速老化，進而降低元件的使用壽命；如現場條件允許，應盡可能將環境溫度控制在40℃以下。同時勵磁系統也需定期維護：⑴、清除調節器上端面及其他部件表面塵土，保持裝置的清潔；⑵、焊點及各接線端子的檢查， 對有腐蝕和繡蝕部分進行處理；⑶、緊固一遍接線螺絲和螺栓；⑷、灰塵嚴重的場所，需要勵磁調節器定期做除塵處理；⑸、空氣開關主觸頭輔助接點接觸的良好性；⑹、與勵磁裝置相關設備聯鎖動作的可靠性。所以日常的保養就顯得尤其重要了，保養可以維持設備良好工況，延長設備使用壽命。