浅析苏州友明LZK-3G型励磁装置在刘老涧抽水站中的运用

陈武 季伟伟

（江苏省骆运水利工程管理处 江苏宿迁 223800）

浅析苏州友明LZK-3G型励磁装置在刘老涧抽水站中的运用

陈武 季伟伟

（江苏省骆运水利工程管理处 江苏宿迁 223800）

励磁系统对同步电动机的可靠性和运行连续性至关重要，其质量好坏直接影响到泵站运行的安全和整体效益的好坏。本文以刘老涧抽水站励磁系统改造进程以及目前采用的励磁装置为例，浅析苏州友明LZK-3G型励磁装置在刘老涧站中的运用，为水利大型泵站微机励磁装置的设计选型以及今后的管理、更新改造提供参考。

同步电动机；励磁装置

1 工程概况

刘老涧抽水站工程属于加强黄淮海平原灌溉农业项目，是江苏省利用世界银行贷款和国内配套资金而兴建的，该站位于宿豫区仰化镇境内的中运河刘老涧闸新节制闸东北侧（东经118.26，北纬33.49）。它直接抽引泗阳站送来的江水、淮水，沿中运河北调。该抽水站设计流量为150m3/s，总装机容量为8800kW，该站还利用变频技术，在丰水季节可反向发电，配有一台50Hz 3750kVA的发电机和30Hz 3200kW的电动机一台以及其它附属设备。是宿迁市境内的两座大型水利枢纽工程之一。属于江水北调第五梯级站，淮水北调第二梯级站。

2 励磁系统改造阶段

刘老涧抽水站于1996年建站，配置了核工业部生产的BKL-I型励磁装置，该产品属三相半控桥式整流可控硅励磁系统的第一代产品。经多年运行，性能严重退化，灵敏度低，先后出现动作不可靠、运行不稳定等问题导致无法正常及时开机，严重影响工程效益的发挥。

2002年该站对励磁装置进行升级改造，更换为北京前锋科技有限公司生产的WKLF-11D励磁装置（图1），该装置采用三相半半控桥整流可控硅励磁，配备简单通讯屏，双套控制器，可开环、闭环运行。经近10年运行主要存在以下问题：投励插件经常不能准确的滑差投励，导致电机起动失败。

图1 WKLF-11D励磁装置

图2 LZK-3G励磁装置

通讯能力低下，不能和上位机进行通讯；灭磁回路设计不合理，曾经多次出现停机不能自动灭磁现象；操作复杂，增、减磁按钮控制，通讯屏尺寸过小，调试需操作十几步，对运行人员调试技术要求较高。

2014年3月刘老涧抽水站利用小水电增效扩容改造工程对主机励磁系统进行了升级改造，目前我们采用的是苏州友明科技有限公司研发的LZK-3G型微机控制同步电动机励磁装置（图2）。该装置采用先进的微电脑及数字化控制技术，功能完善，操作简便，性能稳定可靠。

LZK-3G型励磁装置可以以触摸屏为控制中心，与励磁双控制器、PLC及上位机相联，取消了传统的控制按钮和转换开关。并可用“远方/就地”转换开关来实现对励磁装置的远方（就地）控制。

3 励磁装置的主要性能

3.1 录波功能

系统在电机启动和励磁故障过程中可以记录定子电流、电压，励磁电流、电压的波形，每周波可采样80点，录波时长不小于60s，录波有故障录波、启动录波和实时录波，其中故障录波优先。波形存储到内部存储器，可以在LCD中随时显示和通过串口通讯将波形数据传送到上位机；电机运行中可通过菜单进行在线录波，现场通过液晶屏显示定子电流、定子电压、励磁电流和励磁电压等波形。通过波形分析软件，技术人员可方便查看波形，分析故障。

3.2 通讯功能

LZK-3G型励磁控制器具有RS485、RS232、CAN标准通信讯接口，能与上位PC机实现联网通讯，传输波特率有三种（4800bps、9600bps、19200bps）可以选择，上位机可实时显示、记录现场的运行参数；能实现多机热备份，主备用通道间设有自动跟踪装置，可实现通道间无扰动自动切换。同时也可在线设定、修改控制器的实时运行参数，改变其运行的方式。能够满足远程遥信、遥测、遥控.遥调的计算机集散控制功能要求。

3.3 故障自诊断及查询功能

系统运行中进行故障检测并诊断，包括：缺相、失控、失步、PT断线、定子欠压等，对所有故障给予声光报警，恢复后报警自动复位；能对相应事件进行记录及读出，存储事件记录五百多条；能通过菜单查看存储历史故障。

3.4 其他功能

励磁装置的时钟与后台的上位机同步，并可以同时刷新校时。具有低电压强励功能，强励时间可以设定。具有完善可靠的带励失步、失励失步保护系统。能与防冲击保护配合，动作于灭磁再整步或跳闸停机。

4 励磁装置主回路介绍

图3 励磁装置主回路

主电路采用无续流二极管的新型三相桥式半控、全控整流电路及先进成熟的自冷式双面热管散热，并配有交流侧浪涌吸收，晶闸管换向过压吸收及均压电路等保护。通过合理选配灭磁电阻RF，分级整定KQ的开通电压，当电机异步驱动时，KQ在较低的电压下便开通，电机具有良好的异步驱动特性（+it与一ir基本对称），消除了以往励磁装置在电机异步暂态过程中存在的脉振，满足带载启动及再整步要求，而当电机同步运行时，KQ仅在过电压下才开通，既起到保护元件作用，又使电机在正常同步运行时，KQ不易误导通。

5 试运行中存在的问题解决

2014年3月4台主机励磁装置安装完毕后，厂家人员对励磁装置进行参数设定，决定对励磁系统进行试运行调试。试运行中开启2台机组，能可靠及时投励，机组迁入同步运行；当开启第3台机组转速达到亚同步时，励磁装置上励磁电流表来回摆动，经几秒后报失励故障；两次试机还是如此，经检查分析认为：励磁控制器原先仅接入交流电源，当机组台数较多，再增开机组时，电网电压被拉低，励磁控制器因电压过低不能可靠工作，造成投励失败，后从直流屏接直流电源至励磁控制器，再经试机时，4台机组已能可靠开机运行。

6 改造后运行情况

改造后的励磁装置与原励磁系统相比各方面性能均有了全面的升级和提高。改造后的LZK-3G同步电动机励磁装置采用三相全控桥式整流电路，两套控制器互为主从，而原有的采用三相半控桥式整流可控硅励磁。在新励磁装置运行中，无论是刘老涧站抽水工况时滑差投励，还是发电工况时的零压计时投励，都能确保在同步电机可靠投励。刘老涧站在抽水工况运行时采用恒励磁电流自动运行；在发电工况运行时采用恒无功功率自动运行。励磁装置中的触摸液晶屏极大的方便了运行人员操作，界面汉化，简洁直观；该装置配有在线录波记录功能，技术人员下载数据通过波形软件可分析电机启动至稳定运行中的数据参数变化，方便了技术人员加深对电机启动的了解。LZK-3G励磁装置在刘老涧站运行已超过10000h，经实践观察，励磁装置能可靠投励、自动灭磁，参数定值稳定可靠，监视保护功能强大，通讯接口全面。通过先进的监视和保护功能，大大增强了刘老涧站工程运行可靠性。

7 结束语

该励磁系统应用两年来，同步电动机在启动过程中未出现故障，保障了泵站设备安全运行；较好地改善了同步电动机性能，延长了使用寿命，大大提高了单位的工程效益。励磁装置的稳定和自动化的提高也关乎着，现代化管理泵站向着“无人值班，少人值守”目标的实现，笔者藉此励磁装置在刘老涧抽水站中的应用供大家对励磁装置在泵站中的改造、应用提供参考。

[1]单文培，单欣安，王兵，主编.电气设备安装运行与检修.中国水利水电出版社，2008.

[2]《WKLF-11D产品图册》.北京前锋科技有限公司.

TV734

A

1004-7344（2016）17-0105-02

步电机励磁装置产品说明书》.苏州友明科技有限公司.

2016-5-17