内馈斩波调速装置在黄水河泵站的应用

杨星龙，王志刚

（山东省胶东调水工程寿光管理站，山东 寿光 262700）

内馈斩波调速装置在黄水河泵站的应用

杨星龙，王志刚

（山东省胶东调水工程寿光管理站，山东 寿光 262700）

通过调节转速调节水泵流量，从而达到上下游泵站之间流量匹配。内馈斩波调速装置可以在机组运行时简单快速对电机进行调速，从而调节水泵转速，调节水泵流量。

调速；内馈斩波调速；流量匹配

1 泵站概况

山东省胶东调水工程由原引黄济青输水河输水，利用现有的宋庄、王耨两级泵站提水，设宋庄分水闸分水；新建输水明渠，经灰埠、东宋、辛庄3级明渠泵站输水，新建压力管道、隧洞、暗渠，经黄水河、温石汤、高疃、星石泊4级加压泵站提水至米山水库。

黄水河泵站为山东省胶东调水工程新建7级泵站中的第4级泵站，前接明渠，后接压力钢管，是管道输水段的第1级泵站。黄水河泵站装设10台机组，总装机容量1.9万kW。设计总流量12.6m3/s，设计扬程83m。其中，10kV同步电动机8台，转速1000转；10kV异步电动机两台，转速1000转/min，配套上海内馈斩波调速装置，构成调速机组，可实现无级调速，有效调节流量输出。

泵站用电负荷等级设为2级，设35kV专用变电站1座，设一回35kV电源。电源引自龙口东江220kV变电所，35kV专用变电站装设主变压器3台。1#，2#容量1.6万kVA，3#容量500kVA；400V室装设站用变压器2台，容量400kVA。

2 内馈斩波调速装置介绍

所谓内馈斩波调速是一种将调速电机的部分转子功率（即电转差功率）移出来，以电能的形式反馈给电机内部的调节绕组的特殊调速方式，是转子电磁功率控制的调速。

该调速装置将电机转子电压经整流变为直流电压，当斩波器导通时转子电流被斩波器短路，形成轴功率；当斩波器开路时，转子直流电流经有源逆变器反馈到电机反馈绕组，形成转差功率，通过改变斩波器的占空比，从而调节轴功率和转差功率的比例，即能改变电机转速。

内馈电机高频斩波调速系统由绕线式内馈调速电机及调速装置组成。内馈调速电机与普通线绕电机相比，除有定子绕组及转子绕组外，在定子槽内增添了一个反馈绕组，取代串级调速装置中的外馈变压器。内馈电机高频斩波调速装置由：软启动柜、进线柜、转子整流器柜、高频斩波柜、保护柜、晶闸管相控逆变控制柜和补偿柜组成。

3 采用内馈斩波调速装置原因

3.1 具有流量调节功能

从黄水河泵站开始是管道输水，无调蓄能力，故须将黄水河泵站和下一级泵站机组流量进行匹配，但两泵站水泵的扬程又差别很大，水泵选型时机组流量不能完全匹配。为了更好地减少泵站开停机次数和泵站之间的流量匹配，提高泵站运行的安全性和可靠性，泵站必须调节流量的机组，从而达到上下级泵站之间的流量匹配。

3.2 具有调节流量措施

3.2.1 出口阀门调节

利用泵出口阀门的开度来控制离心泵流量，其实质是通过改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。

3.2.2 改变离心泵转速

流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比。现在目前常用的是变频调速和高频斩波调速。

考虑调节流量和效率来讲，改变出口阀门开度会引起水泵机组效率大大降低，所以现在最常用的是改变水泵转速，进行流量调节。

3.3 优势

3.3.1 价格低

与变频调速装置相比价格低。特别对于高压电机或大功率电机，此装置价格是变频调速装置的1/4～1/5。

3.3.2 可靠性

现在的调速装置大多采用电力电子器件，电力电子器件多为低压大电流的，此装置采用低压（一般660V以下）控制高压（6，10kV）的方式，从而设备运行可靠；而高压变频调速不可避免地遭遇电力电子器件耐高压问题，现场运行中变频设备的故障大多为功率器件过压击穿所致。

3.3.3 谐波

此装置电流畸变率小、谐波少，而且由于转子的隔离作用一般不会反馈至电网，无污染；而变频调速装置的谐波高，且反馈至电网，并影响其他自动化控制系统的正常运行，必须加装滤波装置。

3.3.4 控制系统

此装置在转子侧实施调速控制，其控制功率仅为电机功率的14．8%，所以控制系统的结构简单，体积小；而高压变频调速装置是在电机定子侧实施控制，控制功率要大于电机功率，一般为（1．2～1．3）倍的电机功率，而且必须配套变压器（内置或外置），所以其控制系统结构复杂，体积庞大，占地面积大。

3.3.5 装置运行效率

此装置的效率大于98%，而变频调速装置的效率小于94%。

3.3.6 节能

通过实际调查，同等工况下，此装置比变频调速装置节能率平均高5%～8%。在工况允许的情况下，节能率可达40%～50%。

4 实际应用效果

在黄水河泵站机电设备选型设计阶段，根据综合考虑，泵站两台调节机组（5#与6#）决定采用内馈斩波调速装置。山东省胶东调水建管局及山东水利勘测设计院经过多方考察和招标，最终采用上海科祺工业调速有限公司生产内馈斩波调速装置。该装置经过实际调速运行，调速平稳无抖动，流量调节效果显著，实际调速调流达到了预期效果，2015年7月2日黄水河泵站实际运行数据如表1。

表1 黄水河泵站5#机组调速试运行记录

5 结语

（1）胶东调水工程运行期间，黄水河泵站一般采用一台调速机组和几台不能调速机组相组合的运行方式，避免了频繁开停机组，根据下一级泵站前池水位进行转速流量调节，完成了与下一级泵站之间的流量匹配。

（2）采用调速机组后，避免了停机时管路水锤发生次数，保证了沿途管路的安全运行，延长了管路及管路设备的使用寿命。

［1］本书编委会．钢铁企业电力设计手册（上册）［M］．北京：冶金工业出版社，1996．

［2］罗存存．内馈高频斩波调速技术的应用研究［J］．陕西电力，2008（11）．

［3］钱中阳．斩波内馈调速装置在市政行业的应用［J］．电气应用，2010（12）．

（责任编辑：王艳肖）

Application of internal feedback chopper speed regulating device in Huangshui River pumping station

YANG Xing-long，WANG Zhi-gang
（Shouguang Management Station of Shandong Province Jiaodong Water Diversion Project，Shouguang 262700，China）

The internal feedback chopper speed regulating device can easily and quickly implement the speed regulating during the power unit operation.The water flow of pump is regulated by pump speed regulation，and then the mass flow match between the upstream and downstream pump station is achieved by the internal feedback chopper speed regulating device.

speed regulating；internal feedback chopper speed regulation；mass flow match

TV697

：B

：1672-9900（2017）02-0070-02

2017-03-16

杨星龙（1972-），男（汉族），山东寿光人，工程师，主要从事泵站机电设备的检修运行及管理，（Tel）15864306840。