全国水利行业职业技能竞赛

１《泵站运行工技能竞赛》第一章供电负荷分级及要求1．1负荷分级电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：1、中断供电将造成人身伤亡时。2、中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：重要通信枢纽、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复等。２2、中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。例如：通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。1．2供电要求1．2．1一级负荷的供电电源应符合下列规定：一级负荷应由双重电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。下列电源可作为应急电源：独立于正常电源的发电机组、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池、干电池。1．2．2二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路供电。当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。３第二章电气主接线2．1概述电气主接线是指泵站中的一次设备按照设计要求连接起来，表示汇集和分配电能的电路，也可称为主电路。电气主接线由电动机、变压器、断路器、互感器等电气设备以及它们之间的连接导体所组成，它反映泵站的电能从接受到分配的过程。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。电气主接线是泵站电气部分的主体，它与电力系统、电气设备的选择和布置、继电保护等都有密切的关系，它的型式将影响泵站配电装置的布置、供电的可靠性、运行灵活性。因此，泵站的电气主接线应根据供电系统要求以及泵站的规模、运行方式、重要性等因素合理确定。主接线应简单可靠、操作检修方便、节约投资。当泵站分期建设时，主接线尚应考虑便于过渡。2．2电气主接线的基本形式2．2．1电源侧接线电源侧一般采用单母线不分段接线。对于双回路供电的泵站，也有采用单母线分段或其他接线形式。2．2．1．1单母线不分段接线母线也称为汇流排，起着汇集和分配电能的作用。每一条进出线４回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连，电源回路将电能送至母线，引出线从母线得到电能。单母线是指只采用一组母线的接线。根据断路器和隔离开关用途的不同，在运行中的操作顺序也不同。接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关（先合母线侧隔离开关，然后合线路侧隔离开关），再合断路器；切断电路时，先断开断路器，再断开两侧的隔离开关（先断开线路侧隔离开关，然后断开母线侧隔离开关）。为了防止误操作，在断路器和隔离开关之间，必须装有防误操作的电气或机械闭锁装置。单母线不分段接线简单、清晰，设备少，操作方便，投资少，便于扩建，但可靠性和灵活性较差。单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、三级负荷用户。2．2．1．2单母线分段接线为提高供电可靠性,可将母线分段。单母线分段接线的特点是：（1）当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍可以继续工作。（2）两段母线可以看作是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作。（4）任一支路的断路器检修时，该支路必须停止工作。单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性。５用隔离开关、负荷开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。用断路器分段的单母线接线，可靠性提高，一般可以对一级负荷供电。2．2．1．3“站变合一”的供电管理方式对于泵站的专用变电所，一般采用“站变合一”的供电管理方式。它是指将专用变电所的开关设备、保护控制设备等与泵站的同类设备统一进行选择和布置。这种供电管理方式能节省电气设备和土建投资，并且可以相对减少运行管理人员。2．2．2电动机电压侧接线电动机电压母线一般采用单母线接线，对于多机组、大容量和重要泵站也有采用常用单母线分段接线。６第三章泵站主要电气设备3．1同步电动机同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的。同步电动机工作在过励状态，从电网吸取容性无功功率，可就地向其它感性负载提供感性无功功率，从而提高功率因数。因此，同步电动机的功率因数一般均设计为1-0.8(超前)。3．1．1同步电动机的起动同步电动机不能自起动，必须借助其他方法起动。同步电动机的起动方法有辅助电机法，变频起动法和异步起动法等。应用最广的是采用异步起动法。3．1．1．1异步起动法采用异步起动法时，转子上需加设鼠笼式起动绕组，起动时，先把励磁绕组通过一个电阻短接，该电阻的阻值约为励磁绕组本身电阻的10倍左右。异步起动时，同步电动机的励磁绕组既不能开路，也不能直接短路。如果励磁绕组开路，由于起动时定子旋转磁场与转子的相对速度很大，励磁绕组的匝数又较多，将在励磁绕组中感应出很高的电压，可能击穿绕组的绝缘，造成人身及设备的损害。另外，励磁绕组也不能直接短路，否则励磁绕组电流很大，将产生一个较大的７附加转矩，可能使同步电动机的转速无法上升到接近额定转速。因此，同步电动机起动时，必须在励磁绕组中串入附加电阻。定子绕组接通电源，靠起动绕组所产生的异步转矩起动，待转速上升至接近同步转速时(约95%n0)，将励磁绕组换接到励磁电源上，使转子建立励磁磁场，此时气隙磁场与励磁磁场的转速十分接近，依靠两个磁场相互作用产生的转矩，能将电动机转子牵入同步，以同步转速稳定运行。同步电动机异步起动时，为减小起动电流，也可采用降压起动方法。3．2异步电动机异步电动机的额定转速和其同步转速之间有一个滑差，这个滑差是必需的，它使转子绕组或铜条在定子旋转磁场的作用下产生感应电动势和电流，从而和定子旋转磁场相互作用使转子发生旋转，故也称为感应电动机。3．2．1异步电动机的起动异步电动机从接通电源开始，转速由零增加到额定转速或对应负载下的稳定转速的过程称为起动过程。为使电动机能够尽快达到额定转速，要求具有足够大的起动转矩，起动电流较小。８起动时，电动机转子电流达到最大值，一般为额定电流的5-8倍。根据磁动势平衡关系，定子电流随转子电流作相应的变化，一般为额定电流的4-7倍。异步电动机起动的主要问题是起动电流很大，但起动转矩不大。3．2．1．1鼠笼式电动机的起动（1）直接起动将额定电压直接加在电动机的定子绕组上，使电动机起动。这种起动方法的缺点是起动电流大，起动转矩不大；优点是起动设备简单，起动迅速。异步电动机能否采用直接起动由电网容量、起动的频繁程度、电网允许的干扰程度、电动机的容量、型式等决定。（2）降压起动利用起动设备将加在电动机定子绕组上的电源电压降低，起动结束后再恢复到额定电压运行。降压起动以降低起动电流为目的，但同时电动机的起动转矩也大大减小。①定子回路串电抗（电阻）降压起动电动机起动时在定子回路串入适当的电抗器或变阻器，待电动机的转速升高后，切除电抗器或变阻器，电动机在全电压下正常运行。９②星形-三角形换接降压起动适用于正常运行时定子绕组为三角形接法的电动机。起动时将绕组改接成星形，待电机转速上升到接近额定转速时再改成三角形。采用星形-三角形换接降压起动，其起动电流及起动转矩均减少到直接起动时的1/3。③自耦变压器降压起动起动时，电源电压经过自耦变压器降压后加在电动机定子绕组上，限制了起动电流，待待电机转速上升到接近额定转速时，切除自耦变压器，电动机在全电压下正常运行。3．2．1．2绕线式电动机的起动鼠笼式电动机直接起动电流大，起动转矩不大；利用降压起动的方法虽减小了起动电流，但起动转矩也随起动电压成倍减小，因此只适用于空载和轻载的负荷。对于重载起动的负荷，广泛采用起动性能较好的绕线式电动机。绕线式电动机与鼠笼式电动机最大的区别是转子绕组为三相对称绕组。转子回路串入可调电阻或频敏变阻器，可以减小起动电流，同时增大起动转矩。①转子回路串入电阻起动起动过程中为了获得较大的加速转矩，缩短起动时间，并使起动１０过程平滑，应在转子回路串入多级对称电阻，随着转速的升高，逐步切除起动电阻。如果绕线式电动机不接起动电阻，而采用全压起动，由电动机机械特性可知，起动转矩很小，有可能导致电动机起动困难，甚至无法起动。绕线式电动机转子回路串入电阻起动，可以减小起动电流，同时增大起动转矩，选择适当的电阻值可使起动转矩达到最大值，因此可以允许电动机在重载下起动。②转子回路串入频敏变阻器起动频敏变阻器是根据涡流的原理工作，铁芯涡流损耗与频率的平方成正比。当绕线式电动机刚起动时，铁芯中涡流损耗及对应的等效电阻最大，相当于转子回路串入了一个较大的起动电阻，起到了减小起动电流、增大起动转矩的作用。起动后，随着转速上升，频敏变阻器的涡流损耗减小，反应铁芯损耗的等效电阻也随着减小，起到转子回路自动切除电阻的作用。绕线式电动机在轻载起动时，一般采用频敏变阻器起动，重载时一般采用串变阻器起动。3．2．2异步电动机的运行方式１１3．2．2．1电动机的运行方式电动机的运行方式一般分为：正常运行方式（常指额定运行方式）、异常运行方式和事故运行方式。①正常运行方式1）正常运行方式电动机的各项运行参数均在允许的范围内，温度、温升、振动等均不超过允许值，可以长期、连续地运行。2）额定运行方式电动机的各项运行参数均为额定值，温度、温升、振动等均不超过允许值，是正常运行方式的一种特例。3）空载运行方式指电动机不带负载的运行方式，也是正常运行方式的一种特例。②异常运行方式电动机在运行中，某一项或若干项参数超过允许值。异常运行会缩短电动机的使用寿命。大多数情况下，异常运行如果得不到及时的处理会转化成事故。③事故运行方式电动机在运行中，某一项或若干项参数超过允许值的程度已达到足以使电动机发生损坏的情况。电动机的事故主要分为短路、断线、１２绝缘击穿等电气事故和各种机械故障。3．2．2．2电动机的绝缘电阻允许值为了防止电动机因绝缘下降而发生相间或相对地故障，电动机在投入运行前应测量绝缘电阻。交付运行的电动机的绝缘电阻要求使：1）额定电压为380V的电动机的绝缘电阻不小于0.5MΩ(用500V摇表)。2）额定电压大于等于3kV的电动机的绝缘电阻每千伏不小于1MΩ(用1000V摇表)。3）绝缘电阻低于允许值，电动机不允许投入运行。3．2．2．3电动机对频率、电压的要求电动机正常运行对频率、电压的变化范围有一定的要求,超出了要求的范围,就会进入异常运行状态,甚至会发生事故。电源电压的要求：-5%-+10%的额定电压范围内。电源频率的要求：频率的偏离在±0.5Hz额定频率的范围内。相间电压不平衡性要求：不平衡度不超过5%。相间电流不平衡性要求：当其它各项参数满足要求时，相间电流的不平衡度不超过10%，且任何一相的电流值不超过额定值。①电源电压降低对电动机运行的影响１３若电动机的负载不变，电压降低，使电磁力矩下降，引起电动机的转速下降，转子感应电动势增加，转子电流增加，从而使定子电流增加，对电动机的正常运行不利。②电源电压上升对电动机运行的影响若电动机的负载不变，电压升高，使电磁力矩上升，引起电动机的转速上升，转子感应电动势减小，转子电流减小，从而使定子电流减小，但另一方面，由于电动机定子铁损与电压的平方成正比，电源电压升高会使电动机定子铁损增加，引起铁芯的温度上升。③频率变化对电动