浅析同步电动机可控硅励磁装置的技术改造

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摘要：老式励磁装置技术性能差，运行不稳定，且易造成一定的经济损失。通过对老式励磁装置进行技术改造，用V235.8LD综合控制面板替代原来的电源板、脉冲板、投励板、灭磁板，性能稳定，并产生可观的经济效益。

关键词：励磁装置；性能；改造；兴电灌区

中图分类号：TM921.45 文献标识码：A文章编号：1003-6997（2012）10-0058-01

兴电灌区是甘肃省高扬程提灌工程大型灌区，工程设计于70年代，提水流量9.6 m3/s，灌溉面积20 120 hm2。有机电设备1 100多台，工程中机电设备已经老化，部分属于淘汰产品，同步电动机可控硅励磁装置就是其中之一，在运行中暴露出许多问题，影响了工程的安全、连续、稳定及经济运行，成为一个十分棘手的问题。应对可控硅励磁装置进行技术改造或更新换代。

1改造前励磁装置存在问题

兴电工程二、三、四、五、七泵站共安装20台T800-6/1180型同步电机，单机功率800 kW，每个泵站安装4台，电机额定电压6 kV，采用KGLF-11型可控硅励磁装置，在多年来的运行过程中，主要存在以下问题。

1.1励磁装置元件问题

可控硅励磁装置由晶体管分立元件构成，故元件离散性大、受温度影响大、运行不稳定、可靠性差、维护设备多，需配备示波器等专用调试设备。每年5月下旬至8月初，平均每台机组跳闸次数在8次以上，造成提水损失20万元左右。

1.2励磁装置投励问题

可控硅励磁装置投励不可靠，尤其多时早励给电机造成极大的暗伤毁坏性，影响电动机使用寿命。投励环节检测逻辑简单，投励时间不准，早励或迟励，开机成功率低。

1.3稳定性问题

可控硅励磁装置抗干扰能力差，供电线路遭受雷击，避雷器动作，大机组起动引起电压波动等因素致使工作不稳定，灭磁电阻经常发热烧断，机组失步跳闸并影响其他电气回路运行。

另一方面，可控硅励磁装置不能较好地满足电动机带重负荷起动要求，当提水扬程高、电动机起动功率大时，由于灭磁回路设计不合理，经常起动失败。而且控制回路不可靠，触发脉冲过窄，使整流元件触发失败，而造成主电路缺相丢波运行，甚至造成失步事故。

1.4费用问题

可控硅励磁装置主元件过载能力低，极易损坏，年运行费用高，每年每台维修费用近2 000元。

1.5装置保护措施问题

可控硅励磁装置保护单一。时常发生丢波、缺相，机组失励失步、带励失步及断电失步等故障无保护措施，使电动机受到不同程度损伤或损坏。如兴电工程泵站三号机在运行中出现失励失步造成电机转子绕组，尤其是起动绕组烧坏更为严重，定子绕组端部损伤，送厂维修花费资金近5万元。

2可控硅励磁装置技术改造的初步方案

针对上述问题，通过对多种技术改造方案的比较，本着“技术先进、成本较低、见效明显”的原则，结合现状，同兰州电机厂电控部共同开发V 235.8 LD整板式集成电路可控硅励磁装置，对原可控硅励磁装置进行局部改造，单台机投资0.43万元左右。改造时保留原励磁屏的整流变压器、风机、主回路中可控硅、二级管等元件，用V 235.8 LD综合控制面板替代原来的电源板、脉冲板、投励板、灭磁板。为防止改装的设备出现故障而影响以后的运行，只解开原控制板的接线，两套控制系统共存于一台励磁屏，一旦集成电路控制板出现故障，能在最短的时间内恢复原来控制板的运行。V 235.8 LD整板式集成电路可控硅励磁装置的几何尺寸小，安装接线简单、方便。

３可控硅励磁装置技术改造后的效果

采用V 235.8 LD整板式集成电路可控硅励磁装置进行技术改造能够达到下列效果：使电机具有良好的异步驱动特性，按“准角强励整步”原则投励，起动及投励过程轻松、平稳、快速；具有完善的带励失步和失步保护，保证电机带励失步时快速动作，使电机免受脉冲转矩损伤；温度适应范围宽，改造后能在高温期环境温度达到55℃时工作正常；能与脉冲保护相配合，动作于不停机带载自动再整步；励磁电压、电流调整范围宽，在额定励磁电压、电流30 %～130 %范围内调整励磁参数，系统电压波动时（-10 %～+15 %范围内），该控制系统能及时自动调整励磁电流，电动机不易失步；所有控制过程自动处理，有完整的信号系统，并且能够进行检测，当电机出现失步、再整步，后备保护跳闸；使生产调度具有灵活性，做到心中有数，功率能够达到供电部门的要求；励磁输出波形对称度好，三相输入负载平衡，熔断器负载平衡，不易引发快速熔断器熔断故障；经济效益可观，年多提水300万m3以上，多创水费收入70多万元。较历年单机运行维修费用，4年基本能够回收单机改造投资成本。

４对今后可控硅励磁装置技术改造的思考

在制定对老式励磁屏改造方案时，充分考虑工程现场的实际应用情况，采用现代控制技术及理论，吸取国内外励磁装置制作厂商众家之长，做到设计原理新颖成熟、功能齐全、控制手段先进、现场改造方便、运行可靠、维修简便，并采用先进的电脑数字控制技术，功能完善，面板采用新型的薄膜按键，采用液晶汉字显示及菜单操作系统，人机界面清晰、操作方便，性能稳定可靠，寿命长，信号显示系统直观，完善，有利于工作人员现场监控，且能与信息化计算机监控系统相连接，实现远程自动控制。

综上所述，泵站老化或淘汰型的机电设备运用现代技术通过合理的、先进的技术改造，或进行改造维修，能够降低能耗，提高泵站生产效益，使泵站更加安全、经济运行。