水厂机电设备及自动化.

1、水厂机电设备及自动化 市政电力院电气室 2013年1月 目录 1、电气设计依据 2、一、二次设备划分原则 3、电缆载流量 4、电动机启动电流 5、电动机启动方法 6、配变容量计算 7、高、低压配电柜 8、小水厂电仪部分慨算项目 9、水厂自动化 电气设计依据 与本工程设计范围相关的国家和行业规范，法规，标准。如： 10kV及以下变电所设计规范 (GB50053-94) 供配电系统设计规范 (GB50052-2009) 低压配电设计规范 (GB50054-2011) 民用建筑照明设计规范（GBJ133-90）。 电力工程电缆设计规范 (GB50217-2007) 建筑设计防火规范(GB 50016

2、-2006) 民用建筑电气设计规范 (JGJ/T 16-2008) 建筑照明设计标准GB50034-2004 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 (GB50062- 2008) 建筑物防雷设计规范 (GB50057-2010) 一、二次设备划分原则一、二次设备划分原则 一次设备是指直接参加发、变、输、配电能的系统中使用的电气设备， 如发电机、变压器、电力电缆、输电线、断路器、隔离刀闸、电流互感 器、电压互感器、避雷器等。由这些设备连接在一起构成的电路，称之 为一次接线或称主接线。 二次设备是指对一次设备的工况进行监视、控制、调节、保护，为运行 人员提供运行工况或生产指挥信号所需要的电气设备，

3、如测量仪表、继 电器、控制及信号器具、自动装置等。这些设备，通常由电流互感器和 电压互感器的二次绕组的出线以及直流回路，按着一定的要求连接在一 起构成的电路，称之为二次接线或二次回路。描述二次回路的图纸称为 二次接线图或二次回路图。 二次回路一般包括：控制回路、继电保护回路、测量回路、信号回路、 自动装置回路。按交、直流来分，又可分为交流电压和交流电流回路以 及直流逻辑回路。按不同的绘制方法可分为：原理图、展开图、安装图。 电缆载流量 （一） “二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是25mm及以 下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如 25mm导线，载流量为 259225(A)。

4、从4mm及 以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排， 倍数逐次减l，即48、67、106、165、 254。 “三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm” 的导线载流量为截面数的35倍，即35351225(A)。 从50mm及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系 变为两个两个线号成一组，倍数依次减05。即50、70mm 导线的载流量为截面数的3倍；95、 120mm”导线载流量是 其截面积数的25倍，依次类推。 电缆载流量（二） “条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是 铝芯绝缘线、明敷在环境温度25的条件下而定的。 若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于 25的地

5、区， 导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打 九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它 的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀 方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm 铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。 穿管根数二三四，八七六折满载流。意思是在穿管 敷设两根、三根、四根电线的情况下，其载流量分 别是电工口决计算载流量（单根敷设）的80%、 70%、60%。 常用电缆型号 BV铜塑线； BVVB铜芯护套线； YJV铜芯交联聚乙烯绝缘氯乙烯护套电力电缆； VV 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆； KVVP： K：控制电缆； V：聚氯乙烯绝缘； V：聚 氯乙烯护套； P：

6、铜丝编织屏蔽。 KVV：不带铜丝编织屏蔽。 464芯，横截面为6平方mm2 36+143芯，横截面为6平方mm2；1芯，横截面为4 平方mm2。 三相电动机额定电流计算 计算公式 空开选择，总体额定电流的1.21.5倍 经验公式： 380V电压，每千瓦2A 660V电压，每千瓦1.2A 6000V电压，8千瓦1A COSU P I 732. 1 三相电动机直接启动时启动电流 三相电动机直接启动时启动电流为额定电流 的4-7倍，因直接启动电流大，常会引起保护 跳闸，冲击电网。传统方法常用的减压起动 方式有 Y- 起动、自耦减压起动、电抗器起 动等。 用星三角减压启动，启动电流是全压启动(直 接启

7、动)电流的1/3. 星三角启动原理图 电机软启动 传统启动都属于有级减压起动，存在明显缺点，即 起动过程中出现二次冲击电流。显普遍采用软起动， 与传统减压起动方式的不同之处是： （1）无冲击电流。软起动器在起动电机时， 通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零 线性上升至设定值。 （2）恒流起动。软起动器可以引入电流闭环 控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平 稳起动。 （3）根据负载情况及电网继电保护特性选择， 可自由地无级调整至最佳的起动电流。 电动机的软停车 电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电 完成的。但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。 例如：高层建筑、大楼的水泵系

8、统，如果瞬间停机， 会产生巨大的“水锤”效应，使管道，甚至水泵遭 到损坏。为减少和防止“水锤”效应，需要电机逐 渐停机，即软停车，采用软起动器能满足这一要求。 在泵站中，应用软停车技术可避免泵站的“拍门” 损坏，减少维修费用和维修工作量。 软起动器中的软停车功能是，晶闸管在得到停机指 令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间 过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可 在 0 120s调整。 软启动器 配变容量选择 配变选择 变压器主要作用是传输电能，额定容量是它主要参数，以 kVA或MVA表示。 随着科技水平的提高，新材料、新工艺的应用，电力变压器 也不断的更新换代。电力变压器更新换代

9、的标志就是不断的 降低变压器损耗提高变压器效率。变压器损耗分为空载损耗 和负载损耗，空载损耗是变压器铁心消耗的有功功率，负载 损耗是由铜线损耗及附加损耗和杂散损耗组成。而节能变压 器大幅度减低的是空载损耗，如S9型节能电力变压器比S7 型电力变压器空载损耗降低38%而负载损耗只降低了22%， S11由于采用了新的卷铁心结构，空载损耗较S9下降30%， 空载电流下降70% ，现已要求选用S11以上的变压器。 高压配电柜 高压交流配电柜应严格按照国家标准GB3906- 20063.640.5KV交流金属封闭开关设备 和控制设备与生产单位发放的工程电气施 工图纸的要求进行制作。 配电柜必须具有“五防

10、”闭锁功能 防止误分、合断路器。 防止带负荷分、合 隔离开关。 防止带电挂（合）接地线（接 地开关）。 防止带接地线（接地开关）合 断路器（隔离开关）。 防止误入带电间隔。 高压常用配电柜型号 KYN28、KYN61这个是金属铠装移开式开关柜，前 面是10KV后面是35KV这些开关都是安装真空断路 器，大型配电工程常用，移开是指断路器可以抽出 来。 XGN2、XGN66这些都是厢式固定高压开关柜，也 装真空断路器，区别就是大小结构不一样，G表示 断路器是固定式 HXGN17是一种环网供电的柜子，小型配电用的很 多，经济性很好。负荷开关，真空断路器都可以 装.尤其在箱式变电站里面可以发挥他的长处

11、。 .HXGN15是一种六氟化硫柜，体积小，但是不能用 在负荷大的地方，基本上用来做电缆分接箱 。 KYN28型高压开关柜 XGN2固定式高压开关柜 低压配电柜 低压配电柜应严格按照国家标准GB7251-2005低压成套开 关设备与生产单位提供的工程电气施工图纸的要求进行制 作 GCK、GCS、MNS是低压抽出式开关柜； GGD、GDH、PGL是低压固定式开关柜； XZW综合配电箱； ZBW箱式变电站； XL、GXL低压配电柜、建筑工地箱； JXF电器控制箱； PZ20、PZ30系列终端照明配电箱； PZ40、XDD（R）电表计量箱 GGD开关柜 低压开关柜内部布线 配电箱 供电主回路 根据场

12、地情况和业主要求根据场地情况和业主要求,主变压器安装选室主变压器安装选室 内或室外安装方式内或室外安装方式 室内安装：选干式变压器室内安装：选干式变压器 室外安装：选油浸式变压器室外安装：选油浸式变压器 见附图见附图 柱上变压器 高低压系统图 小水厂电仪部分慨算项目 输电线路（电源点到厂变电站） 厂变电站（变压器、高低压配电柜、防雷击、电缆 等） 控制部分（中心控制、现场控制箱等） 自动化（流量计、液位计、电磁阀、PLC、主机、 打印机等） 机电设备（水泵、电机、风机、阀门等） 通信设备及通信 厂用照明等 水厂自动化 随着科学技术的发展和人们对生活用水品质 要求的不断提高，近几年来水厂控制设备

13、和 检测仪表品种的丰富和可靠性大大提高，供 水系统自动化控制技术在分散控制、集中管 理系统上日益成熟，水厂自动化将成为必然 趋势 水厂自动控制发展 水厂自动化控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的过程。 从一开始仅有常规仪表检测，到加药、加氯的局部自动控制， 直到九十年代，随着可编程序控制器（PLC）的大量推广使 用，水厂自动化控制系统才真正建立起来。PLC具有可靠性 高、编程简单、使用方便以及通讯联网功能强的特点。水厂 以PLC为主控设备建立的控制系统一般模式为：由设在中控 室的上位监控计算机及若干现场PLC联网组成集散型监控系 统。开始建立的系统，各分站以功能划分，站内设有监控计 算机，这

14、是针对当时PLC的通讯能力不够强大，控制系统可 靠性不高所采取的措施，即一旦其它分站出现故障或网络中 断后，未出故障的分站还可以在局部区域内实现自动控制。 近几年随着PLC网络通讯能力的增强和控制及电气执行机构 可靠性的提高，这一模式逐渐被打破，取消了各分站内的监 控计算机，各分站的控制区域由功能划分改为以距离划分， 可在中控室内监视水厂运行的全过程。 农村集中供水形式： 直供井供水：每个村镇打一眼或多眼深井，直接通 过管网为村镇供水。 一眼或多眼水源井取地下水，进入小型水厂，加氯， 进入清水池，再通过几套加压泵为不同村镇供水； 有的小型水厂清水池地势较高，可通过自流为不同 的村镇供水。 一个

15、或多个取水泵站取地表水，进入小型水厂后， 经加药加氯等工艺处理进入清水池，再通过几套加 压泵为不同村镇供水；有的小型水厂清水池地势较 高，可通过自流为不同的村镇供水。 传统水处理工艺传统水处理工艺 原水混合絮凝沉淀池过滤 池消毒清水池用户。 净水流程示意图 示意图 自动化系统图 自动化监控系统主要功能 系统可以实时监测水源井水泵工作情况，包括：电流、电压、 电能、泵开关状态、保护状态、出水压力、出水流量。可以 远程起停水源井水泵。 系统可以实时监测进厂流量、出厂流量、出厂压力、水池水 位、余氯等信息。 系统可以实时监测加氯机的工作状态、加氯速度、自动控制 /远程控制加氯机的起停。 系统可以实时

16、监测加压泵组水泵的工作状态，包括：开关状 态、保护状态、电压、电流、频率等。 系统可以自动控制、远程控制加压泵的起停。根据出口压力 自动调整水泵转速。 系统可以实时监测配电站信息，包括：开关状态、电流、电 压、电能等 CIAIS-200村镇供水安全在线监控信 息管理系统 CIAIS-200村镇供水安全在线监控信息管理系 统采集每一个村镇水厂建立的水质监控站的 数据，监控站24小时在线，连续采集水厂总 站实时视频数据及出厂水的余氯、二氧化氯、 水位、水温、流量等，通过GPRS网络平台， 将数据发送到村镇供水安全监控中心。村镇 供水安全监控中心，收集辖区内各个水厂的 监控数据，生成各种日常报表，日

17、报，月报， 年报等。同时将数据传至上一级村镇供水安 全监控中心。 供水站水质监控设备连接示意图 视频监控中心系统 监控中心采集各个水厂的监控数据（最多可 以支持5000点），提供数据管理，数据查询， 水质报表，实时数据，实时曲线，历史数据， 历史曲线，报警分析与统计，WEB查询等功 能。通过internet，授权的管理者，可以登录 监控中心，实现远程监控和管理 视频监控中心 设备连接示意图 照明 保证不降低作业面视觉要求，不降低照明质量的前提下，力 求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度地利用光能， 设计符合照明功能密度值（GB 50034-2004建筑照明设计标 准）的要求，采用高效节能灯

18、具和使用寿命长、光色好的光 源，以降低能源损耗和运行费用，实现绿色照明。 主厂房、水处理及综合用房等设置事故照明，采用应急照明 灯（自带蓄电池），应急照明时间大于90分钟。 室内照明以高效荧光灯为主，厂房内一般采用工厂型、防腐 型高效气体放电（高压钠灯、金属卤化物灯）光源的灯具。 室外照明采用高效投光灯及庭园灯作为主要照明灯具。灯具 形式与建筑物风格和厂区绿化环境相谐调，营照良好的光效 环境。 所有灯具均要求配用与光源匹配的高效节能电器附件。 防雷与接地（一） 根据地理位置、气象条件、雷电参数以及当地的实 际情况及建筑物防雷设计规范GB5005794 （2010年版）相关规定，本工程所有泵房、加氯加 药间按三类建筑物防雷设计，其余建筑物按三类建 筑物防雷设计，为此在建筑物上采用避雷（网）带 或避雷针或由其混合组成的接闪器进行防直击雷保 护，避雷（网）带应沿屋角、屋脊和檐角等易受雷 击的部位敷设；建筑物内的设备、管道、构架等主 要金属物，应就近接至直击雷接地装置或电气设备 的保护接地装置上，以防止雷电感应。 防雷与接地（二