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，并应符合以下规定：一、符合以下情况之一时，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

2、负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合以下情况之一时，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。学习文档仅供参考2、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以下规定：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

3、接入应急供电系统。以下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。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%勺二级负荷。学习文档仅供参考第二章电气主接线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，表示聚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

4、。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

5、称为汇流排，起着聚集和分配电能的作用。每一条进出线学习文档仅供参考 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

6、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. 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。学习文档仅供参考 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

7、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. 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。学习文档仅供参考第三章泵站主要电气设备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

8、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）。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。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

9、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，将产生一个较大的学习文档仅供参考附加转矩，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%n）,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

10、步起动时，为减小起动电流，也可采用降压起动方 法。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。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到达额 定转速，要求具有足够大的起动转矩，起动电流较小。学习文档仅供参考5-8起动时，电动机转子电流到达最大值，一般为额定电流的 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

11、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。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。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

12、或变阻器，电动机在全电压下正常运行。学习文档仅供参考星形-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。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

13、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。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，并使起动学习文档仅供参考过程平滑，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

14、可使起动转矩到达最大值，因此可以允许电动机在重载下起动。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。2. 2异步电动机的运行方式学习文档仅供参考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

15、行方式常指额定运行方式、异常运行方式和事故运行方式。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。异常运行方式电动机在运行中，某一项或假设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。事故运行方式电动机在运行中，某一项或假设干项参数超过允许值的程度已到达足以使电动机发生损坏的情况。电动机

16、的事故主要分为短路、断线、学习文档仅供参考 绝缘击穿等电气事故和各种机械故障。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：Q （用 500V摇表）。额定电压大于等于3kV的电动机的绝缘电阻每千伏不小于 1MQ （用1000V摇表）。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%勺额定电压范围内。电源频率的要求：

17、频率的偏离在士 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。电源电压降低对电动机运行的影响学习文档仅供参考假设电动机的负载不变，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。电源电压上升对电动机运行的影响假设电动机的负载不变，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

18、电压升高会使电动机定子铁损增加，引起铁芯的温度上升。频率变化对电动机运行的影响假设电动机的外加电压不变，频率与电动机铁芯的磁通成反比。频率的下降会导致电动机每极的磁通增加，从而使得产生磁通的激磁 电流增加，引起无功电流的增加，使得电动机的功率因数降低，增加 定子电流，电动机温度升高。三相电压、电流不平衡电动机运行的影响三相电压不平衡主要是由于电源电压不对称引起，三相电流不平衡则主要是由于负载不对称引起。无论是三相电压不平衡还是三相电流不平衡，均会导致电动机磁 通的不对称，引起电动机的局部发热，电动机的振动增加，严重时可 能会损坏电动机。学习文档仅供参考3. 2. 2. 4电动机的允许温度、温升

19、电动机在运行中总是存在铜损电流流过电阻的损耗和铁损铁芯损耗，由磁通引起，它们均会转化为热量引起电动机温度的升高。电动机的绝缘材料在高温的作用下会加速老化， 引起绝缘的降 低。电动机在运行中既不能使温度超过允许值，也不能使温升超过允许值。电动机各部位的允许温度、温升如下：表一 P 5000kW电动机部位A级绝缘E级绝缘B级绝缘F级绝缘H级绝缘温温温温温温温温温温度升度升度升度升度升定子绕组1056512585145105170130转子绕组100601157512080145105165125定子铁芯1006012080145105165125学习文档仅供参考表二 200kW P41254050

20、553540556575250759010514570809011070951151302100135160180注：1、全线有避雷线进线长度取 2kmi进线长度在1km-2km间时的 距离按补插法确定。2、35kV也适用于有串联间隙金属氧化物避雷器的情况。3、对其他电气设备的最大距离相应增加 35%金属氧化物避雷器至主变压器间的最大电气距离m系统标称进线长进线路数学习文档仅供参考电压kV度km123415585105115110901201451652125170205230注1、本表也适用于泵站碳化硅磁吹避雷器的情况。2、对其他电气设备的最大距离相应增加 35%5. 3接地5. 3. 1接

21、地的分类所谓接地，就是将电气设备的某些部分用导线接地线与埋在 土壤中或水中的金属导体接地体相连接。按接地的作用，电气设 备的接地主要有四种形式：(1)工作接地。工作接地是为了使电气装置正常工作而将电气回路 中的某一特定点接地，使之与地基本保持等电位。比方变压器 中性点、电压互感器中性点等的接地。(2)保护接地。保护接地是将主要电气设备可能带电的金属部分进 行接地，防止由于绝缘损坏使外壳带上危险的电压，以保护人 身安全。比方电气设备的金属外壳、钢或钢筋混凝土构架、杆 塔、停电检修的电路、电流互感器二次回路的一点接地等的接学习文档仅供参考地。(3)雷电保护接地。雷电保护接地是将雷电流安全地泄入地中

22、，消 除过电压的危险影响。比方避雷针、避雷器、线路杆塔等的接 地。(4)防静电接地。防静电接地是为防止静电对易燃油、天然气储罐 和管道等的危险作用而设的保护。工作接地、保护接地、防静电保护接地和雷电保护接地， 在泵站 内共用一个统一的接地装置。雷电保护接地也有设置独立的集中接地 装置，构成过电压保护装置的一部分。5. 3. 2接地系统5. 3. 2. 1接地系统的构成接地系统由接地体和接地线组成。(1)接地体埋入地中并直接与大地接触的金属导体。自然接地体：指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构 件、金属管、钢筋混凝土建筑内的钢筋等。 人工接地体：指人为埋入地中的金属构件，可以分为水平接地

23、体和垂直接地体。(2)接地线电气设备的接地部分与接地体连接用的金属导体。5. 3. 3泵站接地的一般要求1一般要求学习文档仅供参考为保证人身和设备的安全，电力设备应该接地。不同用途和不同电压的电力设备， 除独立避雷针、避雷线另有规 定外，应使用一个总的接地体。接地电阻应符合其中最小值的要求。2泵站需要接地的地方电动机、变压器、电器、照明器具、携带式及移动式用电器具等 的机座和金属外壳。电力设备的传动装置。互感器的二次绕组。配电屏与控制屏的框架。屋内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土架以及靠近带电部分 的金属围栏和金属门。交、直流电力电缆的接线盒、终端盒的金属外壳和电缆的金属外 皮、穿墙的钢管、电

24、缆架等。铠装控制电缆的金属外皮，非铠装或金属护套电缆的屏蔽芯线。3泵站不需要接地的地方在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流标称电压380V 及以下、直流标称电压220V及以下的电气设备外壳，但当维护人员 可能同时触及电气设备外壳和接地物件时除外。安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电测量仪表、 继电器和其 他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时在支持物上不会引起危 险电压的绝缘子金属底座等。安装在已接地的金属架构上的设备（应保证电气接触良好），如套学习文档仅供参考 管等。4泵站电气装置的接地装置，除利用自然接地体外，还应按照相关规定敷设以水平接地体为主的人工接地网。5泵站配电装置构架上

25、避雷针（含悬挂避雷线的架构）的集中接地 装置应与主接地网连接，由连接点至变压器接地点沿接地极的长度不 应小于15m）61kV以下中性点直接接地的系统中，电气设备的金属外壳一般 与变压器的接地中性线连接。5. 3. 4泵站的接地电阻要求3. 4. 1有效接地系统中泵站电气装置保护接地的接地电阻一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式R 2000I式中：R考虑到季节变化的最大接地电阻，Q;计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。5. 3. 4. 2不接地系统中泵站电气装置保护接地的接地电阻应符合 以下要求：一般不超过 4QO5. 3. 5降低接地电阻值的常用措施5. 3. 5. 1敷设外引接地网假

26、设在附近2km以内有电阻率较低的土壤，可以设置外引接地 网，它与主接地网至少用两根接地干线相连。 凡便于施工、水域宽阔 的地方均宜加以利用。5. 3. 5. 2深埋接地体学习文档仅供参考由于地下水层导电性能的改善和散流截面的扩大，降阻效果明 显。5. 3. 5. 3换土用电阻率较低的土壤如粘土、黑土及矿渣、石灰、木炭等与天 然土壤的混合物替换电阻率较高的土壤。5. 3. 5. 4使用降阻剂降阻剂是用来降低高土壤电阻率接地体接地电阻的一种物质，由多种化学物质配置而成。在大型接地网中，由于降阻剂使接地网的有 效尺寸扩大的百分比有限，作用不大。5. 3. 6低压系统接地型式低压系统接地可采用以下几种

27、型式。Lio TOC o 1-5 h z L2o-L 3N oi PEo! X In rn低压福tc_L_电源接纳点.导电部分TN-S系统，整个系统的中性线与保护线是分开的5. 3. 6. 1TN系统。系统有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线与该点连接。按照中性线与保护线的组合情况，TN系统有以下3种型式：TN-C1TN-S系统。整个系统的中性线与保护线是分开的，具有学习文档仅供参考 系统的优点。由于正常情况下PE线不通过负荷电流，与PE线相连的 电气设备金属外壳不带电位，所以适用于数据处理和精密电子仪器设 备的供电，也可用于有爆炸危险的环境中。2TNH5S系统。系统中有一部分中性线与保

28、护线是合一的。3T5C系统。整个系统的中性线与保护线是合一的，具有简单、 经济的优点。当发生接地故障时，故障电流大，可采用一般过电流保 护电器切断电源，以保证安全。但对于单相负荷或三相不平衡负荷以 及有谐波电流负荷的线路，正常PENtSI有电流，其所产生的压降呈现 在电气设备的金属外壳和线路金属套管上，这对敏感的电子设备不 利。另外，PEN线上的微弱电流在爆炸危险环境也能引起爆炸。5. 3. 6. 2TT系统。TT系统有一个直接接地点，电气装置的外露导 电部分接至电气上与低压系统的接地点无关的接地装置。5. 3. 6. 3IT系统。IT系统的带电部分与大地间不直接连接（经阻抗 接地或不接地），

29、而电气装置的外露导电部分则是接地的。TN-C S系统，系统有一部分中性线与保护线是合一的学习文档仅供参考LI b Lio L3 * PENq电微搂地点外IT导电部分T5C系统，整个系统的中性线与保护线是合一的外H电部分低压最统 电撞地点PE撞地装量阻抗IT系统5 . 3. 7等电位联结将电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以到达减少电位差称为等电位联结。学习文档仅供参考等电位联结有总等电位联结、 局部等电位联结和辅助等电位联结 之分。总等电位联结是将以下导电部分汇接到接地母排 （总接地端子板） 上而互相联结：配电箱的PENM排；自接地极引来的接地干线；

30、公用设施金属管道；建筑物的金属结构；钢筋混凝土内的钢筋网。局部等电位联结是在建筑物内的局部范围内按总等电位联结的 要求再做一次等电位联结。辅助等电位联结则是在伸臂范围内有可能出现危险电位差的可同时接触的电气设备之间或电气设备与装置外可导电部分 （如金属管 道、金属结构件）之间直接用导体作联结。在等电位联结范围内电气装置外露可导电部分和装置外可导电 部分都和接地母排相连通，基本处于同一电位上，人体接触这些导电 部分时，没有接触不同电位，自然不存在电击危险的。5. 4低压系统防雷保护国内外防雷科技工作者经过多年的理论研究和大量科学实践， 认 为雷电侵入监控系统、通信系统等的途径主要有四个方面： 电源系统 引入；信号传输通道引入；地电位还击及因机房屏蔽不良而造成的雷学习文档仅供参考电电磁脉冲的直接影响等。为了确保设备及网络系统稳定可靠运行以 及保障工作人员有安全的工作环境， 除了架设良好的避雷针，避雷带 外，还必须在电源系统所有供电设备、用电设备、备用发电设备、