工程科技泵站电气设备安全运行

工程科技泵站电气设备安全运行第1页/共67页一、安全运行导则及措施1.1安全运行导则：设备安全：机电设备安全运行、建筑物安全运行人身安全：运行人员安全、泵站管理范围内人身安全做好泵站安全运行导则：规章制度、规范规程、技术更新、技能提高。第2页/共67页1.2安全运行基本措施措施：技术措施、管理措施技术措施：设备更新改造，提高技术等级；加强技能素质教育，提高业务水平；做好日常设备检查检修维护，建立设备性能档案；加强运行前检测；加强运行中巡视检查与检测；备品备件等管理措施：强化规章制度执行；严格操作规程执行；达标规范管理细则等第3页/共67页二、泵站电气设备概述泵站电气设备分类：一次、二次；高压、低压；主设备、辅助设备；自动化设备、计算机设备泵站电气设备作用驱动电机：高压电机、低压电机变配电设备：变压器、开关设施、供电线路控制保护设备：励磁装置、保护装置、监控装置自动化元件：各类变送器（电量、非电量）、电动阀、电磁阀等网络设备：路由、交换机、现场总线、网络线路等第4页/共67页1.分类：直流电机：如励磁机、小型永磁机交流电机：异步电动机：鼠笼、绕线同步电动机2.交流电动机基本工作原理：

异步机：三相电源产生的旋转磁场，转子线圈滞后切割磁力线同步机：三相电源产生的旋转磁场，转子线圈励磁切割磁力线3.电动机参数：型号、PN、UN、IN、n、T、工作制式、功率因数2.1电动机基本原理第5页/共67页2.2电动机的基本机构1

三相异步电动机的结构鼠笼式三相异步电动机绕线式定子转子定子铁芯机座定子绕组转子铁芯转轴转子绕组风罩风叶转子定子端盖第6页/共67页2

三相同步电动机的结构三相同步电动机定子转子定子铁芯机座：上下机架定子绕组转子铁芯转轴转子绕组、鼠笼环同步电机结构图第7页/共67页2.3、电力变压器1.1

变压器作用：升降电压（why）1.2工作原理:根据电磁感应原理，将某一等级的电压变换成另一等级的电压，以满足不同负荷要求。变比、电压比关系、电流比关系1.3构造及作用:铁芯、线圈、油箱、油枕、引出线、绝缘套管、分接头开关、冷却系统、保护装置等1.4分类:用途、绕组、铁芯结构、冷却方式、调压方式、相数不同1.5铭牌及额定值1.6连接组别：1.概述第8页/共67页变压器图片第9页/共67页2.4开关电器1.高压开关：高压刀开关、高压断路器、高压熔断器2.低压开关：低压刀开关、低压断路器3.开关作用：接通和分断电路用，刀开关（隔离开关）有明显断开点，检修时清楚可见，没有灭弧装置，不能接通和分断工作电路；断路器（负荷开关）具有灭弧装置，用来接通和分断工作电路，故障时通过保护装置切断故障电路。第10页/共67页2.4.1常用低压电器1．开关电器HK系列瓷底胶盖刀开关图符号及外形图组合开关图符号及外形图组合开关内部解剖图刀开关适用于不频繁接通和断开电路；组合开关适用于机床设备的电源引入开关。第11页/共67页2.低压断路器（自动空气开关）简介断路器产品外形图UVW弹簧主触头搭钩电磁脱扣器欠电压脱扣器热脱扣器

DZ型低压断路器工作原理图

低压断路器的三副主触头串联在被保护的三相主电路中，由于搭钩钩住弹簧，使主触头保持闭合状态。当线路正常工作时，电磁脱扣器中线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。如果线路发生短路和产生较大过电流时，电磁脱扣器中线圈所产生的吸力增大，将衔铁吸合，并撞击杠杆，把搭钩顶上去，在弹簧的作用下切断主触头，实现了短路保护。如果线路上电压下降或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，把搭钩顶开，切断主触头，实现了过载保护。

工作原理第12页/共67页低压断路器第13页/共67页触头系统电磁系统3.交流接触器简介接触器结构组成及作用：交流接触器结构原理图铁芯、衔铁通电线圈三对主触头：控制主电路的通、断.两对辅助常开触头、两对辅助常闭触头：自锁和互锁交流接触器产品外形图第14页/共67页2.4.2常用高压控制电器简介高压断路器产品外形图高压隔离开关产品外形图高压断路器是既能接通和断开高压线路的工作电流，又能自动切断短路电流的高压开关设备。工作原理：

在同一高压电路中，高压隔离开关与高压断路器串联配合操作：接通电路时，必须先合上高压隔离开关，再合高压断路器；断开电路时，必须先断开高压断路器，切断工作电流后，再打开高压隔离开关。高压隔离开关是用来将高压电路中需停电的部分与带电部分可靠地分离开来，并留有间隙，以保证停电时检修人员的安全。第15页/共67页高压断路器图片第16页/共67页第17页/共67页高压断路器第18页/共67页高压熔断器作用：保护电器用途：输配电线路及电力变压器（电压互感器）的过载和短路保护第19页/共67页高压熔断器第20页/共67页2.4.3常用低压熔断器简介熔断器产品外形图熔断器简称保险丝，是最简单有效的短路保护装置。熔断器中的熔丝和熔片是用易熔合金制成的，当流过熔体的电流大于它的整定值时，熔体立刻熔断，切断电源，起到保护作用。①一般照明电路，熔体IN>IL；熔断器熔体选用的原则②单台电动机：熔体IN>（1.5～2.5）IL；③多台电动机：熔体IN≥（1.5～2.5）倍最大电机IN加其余电机的额定电流。图符号FU第21页/共67页触头系统电磁系统2.4.4交流接触器简介接触器结构组成及作用：交流接触器结构原理图铁芯、衔铁通电线圈三对主触头：控制主电路的通、断.两对辅助常开触头、两对辅助常闭触头：自锁和互锁交流接触器产品外形图第22页/共67页

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。2.4.5热继电器简介热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路以保护电器的设备。热继电器产品图结构原理图和图符号工作原理：发热元件I常闭触头双金属片扣板发热元件常闭触头FRFR发热元件串接在主电路中；常闭触点串接在控制电路中第23页/共67页线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作2.4.6时间继电器简介结构原理图时间继电器产品外形图通电延时：当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位；断电延时：线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。线圈衔铁调整螺钉延时打开触头延时闭合触头气室时间继电器是电路中控制动作时间的设备。它利用电磁原理来实现触头的延时接通和断开。第24页/共67页时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开第25页/共67页2.4.7控制按钮简介结构原理图及图符号控制按钮产品外形图控制按钮是一种结构简单，应用广泛的主令电器。控制按钮由按钮帽、复位弹簧桥式触点和外壳构成。动触点和上面的静触点组成常闭；和下面的静触点组成常开。按下按钮，常闭触点断开、常开触点闭合；松开按钮，在弹簧作用下各触点恢复原态。常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮SB电路符号复合按钮SB电路符号第26页/共67页2.4.8位置开关（行程开关）简介结构原理图及图符号位置开关产品外形图位置开关又称行程开关或限位开关，其作用是将机械位移转换成电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环。工作原理：当运动机构的挡铁压到位置开关的滚轮上时，转动杠杆连同转轴一起转动，凸轮撞动撞块使得常闭触点断开，常开触点闭合；挡铁移开后，复位弹簧使其复位。STST第27页/共67页三、电动机的起动、运行与维护3.1

三相异步电动机的起动1．直接起动电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20％直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。优点：起动简单。缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。适用范围：第28页/共67页2．降压起动起动转矩均为全压起动时的1／3。Δ运行时，首尾相接构成闭环Y起动时，绕组尾端连成一点适用范围：正常运行时定子绕组为三角形连接，且每相绕组都有两个引出端子的电动机。优点：缺点：起动电流为全压起动时的1／3。QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2Y-Δ降压起动：起动时定子绕组连成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。第29页/共67页AZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP'Y－起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。

所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合。（2）Y－起动Ist↓时Tst↓。第30页/共67页利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有40％、60％、80％等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。3.自耦降压起动：运行时开关上打与电机直通起动时开关向下打，与自耦变压器相连。QS1L3V1L2L1QS2FUV1U1U1W1W1L2L1L3优点：缺点：具有不同的抽头，可以根据起动转矩的要求，比较方便的得到不同的电压。体积大、成本高。适用范围：适用于容量较大的电动机或不能用Y-Δ降压起动的鼠笼式三相异步电动机。第31页/共67页4.软起动采用软起动器：主要工作原理软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为SoftStarter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间第32页/共67页软起动与传统减压起动方式的不同之处是：（1）无冲击电流。软启动器在起动电机时，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。对电机无冲击，提高了供电可靠性，平稳起动，减少对负载机械的冲击转矩，延长机器使用寿命。（2）有软停车功能，即平滑减速，逐渐停机，它可以克服瞬间断电停机的弊病，减轻对重载机械的冲击，避免高程供水系统的水锤效应，减少设备损坏。（3）起动参数可调，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。第33页/共67页1.改变极对数p

有级调速。由上式可看出，异步电动机调速的方法有三种：3.2

三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速2.改变转差率s

无级调速。3.改变电源频率f1（变频调速）

无级调速。

第三种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。第34页/共67页3.3

三相异步电动机的制动2.能耗制动

电动机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停下来。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。制动方法：n0=0R＋－M~3NSnF＋当电动机三相定子绕组与交流电源断开后，把直流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场n0。电动机由于惯性仍在运转。转子导体切割固定磁场感应电流，载流导体受到与转子惯性方向相反的电磁力使电机迅速停转。能耗制动常用于生产机械中的各种机床制动。1.机械制动：抱闸制动第35页/共67页3.反接制动n0NSnF＋把与电源相连接的三根火线任意两根的位置对调，使旋转磁场反向旋转，产生制动转矩。电动机由于惯性仍在运转。转子导体切割反向旋转磁场感应电流，载流导体受到与转子惯性方向相反的电磁力使电机迅速停转。反接制动适用于中型车床和铣床的主轴制动。ABM~3C4.再生发电制动n0=0NSnF＋起重机快速下放重物，使重物拖动转子出现n>n0情况时，电动机处于发电状态，此时在转子导体中感应电流，感应电流的方向与原电流方向相反，因此产生的电磁转矩方向也相反，这种制动称为再生发电制动。第36页/共67页3.4电动机常见故障与处理1、三相异步电动机故障检查：一般原则、外部检查、内部检查等。（现场查看、了解情况、故障现象、仪器辅助等）2、常见故障处理举例及讨论3、异步同步电动机常见故障现象及原因：过热、通风、振动、绝缘、轴承、转子接地、短路、断线、冷却水、油质、烧瓦、调节器、碳刷打火、滑环、励磁、电源质量、控制系统（一、二次）、互感器、接线、空气间隙、顶刹车装置等第37页/共67页四、泵站主要电气设备运行1泵站电气设备安全运行条件：先进科学的管理、较高的设备完好率、规章制度的强化执行、运行管理人员的高素质与技能2泵站主要电气设备的安全运行要求：系统电源质量满足要求（电网电压三相平衡、电压幅值变化+5%、频率等）；电气设备性能满足技术要求（绝缘、直流电阻、相序、机械性能）；控制保护系统正常；按章操作，加强巡视，故障及时处理等3电气设备安全运行四手段：望闻听切第38页/共67页4.1、电动机安全运行1、试运行：检查、试验、注意事项、程序2、起动、停止操作注意事项3、运行过程中监视与维护：温度、电气参数、震动、声音、气味、异常现象等4、日常维护与检修：检查维护、小修、中修、大修等第39页/共67页4.2变压器安全运行变压器的允许运行方式变压器是一种固定放置的电器设备，其构造比较简单，运行条件较好，因此运行的可靠性较高。为了保证变压器的安全运行，电气运行人员必须掌握有关变压器运行的基本知识，加强运行中的巡视和检查，做好经常性的维护和检修工作，定期进行预防性试验，以便及时发现和清楚绝缘缺陷。变压器运行过程中发生故障时，应根据故障现象正确判断事故的原因和性质，迅速果断的进行处理，以防止事故扩大。第40页/共67页4.3开关电器的安全运行投运前试验检验：接触电阻（直流电阻、绝缘、耐压、三相同期度、分合闸时间、行程、真空度、SF6气体气压、操作机构等）；外观检查、试验位置预分合闸；运行中关注：触头温度（试温片、蜡片）？声音异常？表计参数？注：不同类型设备不尽相同（举例阐述）第41页/共67页五、泵站电气设备维护检修汛前检查维修与维护汛后检查检修与维护周期性检查检修、大修第42页/共67页汛前检查检修水工建筑物构筑物检查检修：

外观、位移沉陷（检测、观测设施）、修补第43页/共67页汛前检查检修机电设备汛前检查检修：逐一设备进行检查维护试运行，发现问题、处理问题电气设备预防性试验：绝缘、耐压（直流）、直流电阻、开关特性等自动控制设备模拟试运行：检验自动控制系统与设备的联动性带载试机：检验机组设备带载运行能力，进一步发现问题第44页/共67页汛后检查水工建筑物、构筑物检查(度汛后建筑物构筑物情况）机电设备检查检修（重点检查汛期运行设备、问题设备、处理故障设备)第45页/共67页电气设备周期性检修、大修不同设备按有不同规范要求，一般：水泵机组运行大修周期可定为4—7年．不严重时取7一l0年，（或者3000~20000h）。一般规定为5年，年均运行时数少的取大值，反之取小值。水泵机组、供用电设备每年均需进行定期检修检查运行中出现问题设备需及时检修（大修）第46页/共67页开关电气设备检修维护高压开关：高压熔断器、SF6断路器低压开关：低压断路器、接触器刀开关：高低压隔离开关成套开关：成套低压开关柜注：文本附后第47页/共67页六、泵站电气设备常见故障处理电气设备故障处理一般原则：

故障现象—大致故障范围—可能故障原因—判断是否退出运行—处理（重大问题需经过决策程序）—记录整个过程

*故障现象最为重要，是分析和处理故障的原始依据故障处理的一般方法：1.明确故障点：直接消除故障（更换元件、局部处理、消除故障现象、采取技术措施）2.不能明确故障点：排除法、分段检查法、借助仪器设备*举例简述第48页/共67页泵站电气设备故障处理电动机：三相异步电动机变压器：10KV变压器开关设备：10KV真空断路器、高压SF6断路器、高压熔断器、低压断路器、其他低压电器自动化设备：工控计算机、PLC、智能仪表、变送器注：文本附后第49页/共67页电气设备故障处理实例1、抽出式开关柜实例1：2#供水泵开关箱发热

故障现象：运行中开关箱箱体发热，逐渐加剧，水泵运行正常。分析处理：考虑到是箱体发热，热源应为电气部分过热传导，且热量较大，应为一次回路过热引起。切换至1#泵运行，2#泵退出检查处理。抽出开关箱，有异味，发现一相主动触头有碳迹，触头局部有灼伤，但并不是特别严重，进一步检查静触头，发现严重烧焦，固定塑胶件碳化严重。锉刀处理动触头，涂抹导电膏，更换静触头，正常。故障原因：主要为静触头夹片松动，导致接触电阻增大而发热。热效应公式：Q=I2Rt第50页/共67页电气设备故障处理实例实例2：控制风机运行不动作故障现象：远程控制风机不动作，当地正常分析处理：当地正常，说明电气主回路及开关箱控制回路正常。而问题应出在远动控制回路上。检查远动开出继电器至风机控制箱线路，接线正常，当继电器闭合时，控制箱接触器线圈无电压，说明该回路断线，抽出开关箱检查无异常，判断为二次端子问题（开关箱至柜体，接插件），再次用力插入开关箱到位，回路正常。故障原因：开关箱二次接线端子接插件松动，可能为上一次抽出后再推入时用力不够，端子动静触头间未完全接触。第51页/共67页电气设备故障处理实例实例3：1#供水泵开关箱运行跳闸故障现象：1#供水泵运行约2h后跳闸，自动切换到2#供水泵运行分析处理：1#泵为新更新投入使用，较原泵流量大（更新目的为提高供水量，保障多台机组运行时足量足压的技术供水），配套电机功率相应有所增大。而开关箱设备按原泵要求配置。应为保护整定值偏小导致，经查，空开及接触器额定电流满足要求，热继电器整定值在换泵后为调整。遂按新泵电机重新整定热继电器动作电流，正常。故障原因：负载调整后保护整定值未作调整热继电器整定值：1.1In~1.5In热继电器用作过载保护，为反时限继电器第52页/共67页电气设备故障处理实例实例4：高压侧电压异常，低压侧正常故障现象：高压侧三相电压不平衡，两相高，一相低，低压侧电压正常，低压负载正常运行分析处理：低压侧正常，负载正常运行，说明线路电压正常，而高压侧三相电压异常可能并不是真正的系统电压有问题，而有可能是测量回路出现问题，在运行过程中，首先要引起重视，从测量回路检查：二次接线、表计、PT等。一般情况下PT断线较多，而两相电压升高而一相下降是明显的PT一相断线。为保证运行，此时可不处理，但应加强监视，待完成排水（供水）任务后进一步检查处理。故障原因：PT高压熔断器一相熔断第53页/共67页电气设备故障处理实例实例5：真空断路器分闸线圈烧毁故障现象：6#机组停机过程中断路器冒烟，分闸线圈烧毁分析处理：断路器的分合闸线圈均为短时工作设计（断路器的分合闸时间亦极为短暂），通电时间不得过长，必须有相应的控制线路予以保证，一般为在分合闸回路中串入断路器的辅助接点予以保护。该台断路器分闸线圈的烧毁，其故障原因当为通电时间过长导致。需检查控制回路问题。出现冒烟时，应首先看断路器是否已分闸，如未果，则应立即手动分闸，然后切断控制电源（保险、开关等）。待电机停转后，退出真空开关全面检查检修。故障原因：断路器辅助开关粘接，导致分闸线圈长时间带电烧毁

第54页/共67页七、泵站管理泵站达标规范泵站设备管理细则：预防性试验、管理养护、资料登记泵站用电安全：过电压、触电、电气设备检修试验泵站安全运行规程：操作规程、巡视检查制度、运行记录第55页/共67页八、泵站计算机监控简介第56页/共67页泵站计算机监控的意义和主要内容

1自动控制系统划分

●自动控制的目的提高泵站设备运行可靠性稳定性;故障事故、处理、采样参数、保护、告警、简化;加快控制调节过程：顺序控制、简化操作、软件逻辑;实现优化运行：专家数据库、高效区、PID调节●自动控制系统的划分自动化程度：系统全自动控制：调度层自动控制、泵站层自动控制、机组全自动控制；半自动控制：部分、遥测、遥信。人工控制：全部监视、控制操作由人工完成。自动控制系统设备构成：常规自动控制（继电器）、静态集成电路控制、计算机数字控制控制反馈方式：闭环控制、开环控制、控制远近：就地控制、远方控制2自动控制系统的发展

●发展过程:常规自动控制系统；晶体管集成电路控制系统；计算机监控系统；●国内国外计算机监控系统发展情况：80年代，国外普遍采用；国内电力行业90年代开始，水利（泵站）90年代末期，本世纪初开始全面应用。3泵站计算机监控系统意义和内容●意义:转变运行人员职能，减轻劳动强度；计算机监控系统高度集成，功能强大；进一步提高运行可靠性和安全度；配置组合多样灵活；现场安装调试更简便；实现调动自动化●主