泵与泵站第十一讲

第十一讲第四章给水泵站§4—3动力及配电§4—4水泵机组布置§4—3泵站变配电设施变配电设备是泵站中重要组成之一。工艺工程师了解掌握有关变配电知识、电气设备知识，就能够向电气设计人员提出明确的要求和资料，更有能力管理泵站。可使整个泵站设计更完善。

一、负荷等级及电压选择⑴负荷等级分三级一级负荷：突然停电将造成人身伤亡危险，重大设备损坏且长期难以修复。因而给国民经济带来重大损失的电力负荷。大中城市水厂；钢铁厂、炼油厂的净水厂，重要的消防供水。供电方式：要求有两个独立电源供电。二级负荷：突然停电将产生大量废品、大量原材料报废或将发生主要设备破坏事故，但采取适当措施后能够避免的电力负荷。多水源管网和有蓄水池的泵站。有大容量高位水池的城市水厂。供电：双回路供电或一回路专用线供电。`

三级负荷：不属于一、二级负荷的其它负荷。村镇水厂，只供生活的小水厂。供电：无特殊要求。（二）、供电电压：据水厂离电源远近。小水厂：（总功率<100KW）选380V中、小型水厂：6KV、10KV大型水厂：35KV二、泵站电气常用的变配电系统：变压器容量均按6kV（或380kV）全负荷的100％～75％考虑。图中每个油开关前后均设置隔离开关。隔离开关主要是在油开关需要检修时起切断电路作用。在高压电路中，隔离开关只能在断路情况下动作，以免带负荷拉闸造成强电弧烧损隔离开关的刀口或烧伤操作人员。泵站中如配用的是10kV的高压电机，则可直接连结。图4—12所示为10kV总变电所（双电源）的结线图。总变电所设有两台主变压器，两台厂变压器。主变压器将10kV电压降为6kV后进行配电。厂变压器将10kV降为380V后进行配电。图4—13为6～10kV变电所常用结线图。图（a）适用于一个常用电源，和一个备用电源，可以自动切换，中间的隔离开关作检修时切断之用。图（b）适用于备用电源允许手动切换，切换时可以短时间停电的场合。对于中小型水厂一般均由6kV或10kV电压以双回路供电，经降压为380V后进行配电使用。大水厂泵站中应设置变电所，安装两台变压器，每台变压器容量可按水厂最大计算容量的75％的备用量选择。`图4—14所示为常用的高压配电屏的外形与结线图。图中的油开关是操作用的开关，开关盒内装有变压器油，油的作用：在接通与断开瞬间，起灭电弧作用。图中的隔离开关仅起隔离作用。因此在水泵闭闸启动过程，应先推上隔离开关（此时电路仍未接通），然后再推上油开关（电路接通），电机开始旋转。在水泵闭闸停车过程则相反，先拉下油开关（电路拉断），然后拉下隔离开关。图中4为电流互感器，它串联于线路上，由于电机是三相平衡荷载，一般串接二个电流互感器。图中3为电压互感器，并联于主线路上。`图4—15所示为低压配电屏的结线图。图中电流的量测仍是通过串结的电流互感器来进行的。由于是低压，因此可采用普通的闸刀开关1来作为隔离开关。无论是高压配电还是低压配电，现代都采用由电器开关厂生产的成套设备。成套设备一般称配电屏（又称开关拒）。由专门工厂成批生产的定型产品，是根据不同需要按一定的组合和线路将有关的配电设备（如开关、母线、互感器、测量仪表、保护装置和操作机构等）分别安装在一个铁柜里，铁柜具有一定的规模尺寸。`

成套配电装置的优点：1工作安全可靠；2维护方便，施工安装简单；3便于移动；4设备安装紧凑，缩小了建筑体积；5各柜的尺寸一致，增加了室内的整洁美观。`

开关柜的布置应遵守以下的规定：（l）开关柜前面的过道宽度应不小于下列数值：低压柜为1.5m，高压柜为3.0m。（2）背后检修的开关柜与墙壁的净距不宜小于0.8m。

高压配电室长度超过7m时应开两个门，对于GG－10型高压开关柜，门宽1.5m，门高2.5～2.8m。当架空出线时，架空线至室外地坪高度为4.5m，高压配电室高度为5m，当在开关柜顶上装有母线联络用的隔离开关时，室内净高应为4.5m。

低压配电室的门宽为1.0m，并应考虑以下因素确定门的数目：

（1）由低压配电室到水泵房要方便；（2）由低压配电室到高压配电室、变压器室要方便；（3）要考虑操作的路线，值班人员上下班进出方便。`

三、变电所：变电所的变配电设备是用来接受、变换和分配电能的电气装置，它由变压器、开关设备、保护电器、测量仪表、连接母线和电缆等组成。（一）变电所的类型选择：变电所的类型：1．独立变电所。设置于距水泵房15～20m范围内单独的场地或建筑物内。优点：便于处理变电所和水泵房建筑上的关系，离开人流较多的地方，比较安全。缺点：离泵房内的电机较远，线路长，浪费有色金属，消耗电能，且工人维护管理不便，故在给水排水工程中，一般不宜采用。适用：附近有两个以上的水泵房，或有其它容量较大的用电设备。`

2．附设变电所：设置于泵房外，但有一面或二面墙壁和水泵房相连。优点：使变压器尽量靠近了用电设备，并不给建筑结构方面带来困难。这种形式采用较多。3．室内变电所：此种变电所是全部或部分地设置于泵房内部，但位于泵房的一侧，此外变电所应有单独的通向室外的大门。这种类型和前一种相近，只是建筑处理复杂一些，但维护管理却较方便。采用这种形式也较多。

（二）变电所的位置和数目：1．变电所的位置应尽量位于用电负荷中心，以最大限度地节约有色金属，减少电耗。2．变电所的位置应考虑周围的环境。（比如设置在锅炉的上风等。）3．变电所的位置应考虑布线是否合理，变压器的运输是否方便等因素。4．变电所的数目由负荷的大小及分散情况所决定。如负荷大，数量少，且集中时，则变电所应集中设置，建造一个变电所即可，如一级泵房、二级泵房等即是。如负荷小，数量大，且分散时，则变电所也应该分散布置，即应建筑若干个变电所。如深井泵房，井数多，距离远，每个泵站一般只有一台水泵，故必要时只好在每个深井泵房旁边设置一套配电设备。5．根据泵站的发展应考虑变电所有发展的余地。

（三）变电所的布置方案变电所和水泵房的组合布置可以从下述几方面考虑：变电所应尽量靠近电源，低压配电室应尽量靠近泵房；线路应顺直，并尽量短；泵房应可以方便地通向高、低压配电室和变压器室；建筑上应注意与周围环境协调。图4—16所示为几种组合布置方案。

四、常用电机：①

电机转数与泵的要求相适应。②

电机功率与泵的要求相适应。③

电机电压：根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压。原则，按电动机的功率选择电压：

i功率在100kW以下的，选用380V／220V或220V/127V的三相交流电；

ii功率在200kW以上的，选用10kV（或6kV）的三相交流电；

iii功率在100～200kW之间的，则视泵站内电机配置情况而定，多数电动机为高压，则用高压，多数电动机为低压，则用低压。

④电机的外形、构造与其工作环境相适应：

露天使用：防潮式电机。多尘、水土飞溅、有潮气、滴水处：封闭自扇冷式电机；有爆炸气体，粉尘，用防爆炸电机。

其它用一般防护电机。五、交流电机调速1.交流电机调速：同步电机：异步电机：f—电源频率（Hz）50Hz。P—电机的极对数。S—电机运行的转差率。`

2.调速：(1)同步电机：可变化f—变频调速。可变化P—变级调速。(2)异步电机：可变化f—变频调速。可变化P—变级调速。可增加一种调速方式调节转差率。方法：ⅰ调定子电压。ⅱ绕线电机转子的串电阻。调速分类：（1）耗能型调速：调节转差率（2）节能型调速：调节同步转速。调节同步转速。`

变级调速：变极调速就是通过电动机定子三相绕组接成几种极对数方式，使鼠笼式异步电动机可以得到几种同步转速，一般称为多速电动机。常用的有双速、三速和四速电动机3种。变极调速：优点：投资小，节能效果高，

缺点：调速档数有限（只有几档），应用范围受限制。变频调速：属节能调速。即适用于同步电机也适用于异步电机。异步电机用得更为普遍。

图示为变频调速电动机的机械特性。（1）电源频率f值改变时，电机的转速也相应改变。当某一负载转矩为M2时，可得到不同的转速n。`所以，调节f即调节了n值。

（2）在某一频率f情况下，负载转矩变化时，其转速变化不大，工程上称其机械特性硬（机械特性即转速—转矩特性）。机械特性硬是一优点，表明它稳速精度高。在各种调速方案运行时，电动机的机械特性是不同的，例如调压调速方案，当负载变化引起转矩变化时，其转速波动就较大，就称为特性较软。（3）调速过程中电动机转差损耗很小，电动机可以在很小转差率情况下正常运行，效率很高。（4）属于无级调速、调速范围很宽，基本上可以从零赫兹（Hz）平滑调到额定转速，并且只要电动机结构条件等允许，还可以从额定转速值上调。变频调速实现频率可调的电源装置，就是变频器。目前变频器种类繁多，国内外已有成品可供选用。`

调速分类：节能调速：变级调速；☆变频调速；无换向器电机调速非节能性调速：调电压调速（耗能性）转子串电阻转差调速串级调速六、水泵机组的控制设备：⑴直接启动：一般泵功率<10KW直接接通电源线。⑵减压启动：功率≥10KW如：深井泵（重载启动功率小电机因为长轴扭矩大，也要减压启动）。

如：Y—△换接起动，QX系列启动器“△”接法电机，起动时接成“Y”形。起动平稳后再换成“△”运转。电机为Y形接法时，要用QJ系列自耦变压器式手操作补偿器。⑶启动分类：§4—4水泵机组的布置与基础一、水泵机组的布置：泵站设计的重要内容，决定着泵房建筑的大小。布置原则：①保证运行安全、装拆、维修管理方便。②机组间距不妨碍操作和维修。③管道长度最短，接头配件最少，水损最小。④考虑到泵站远期发展。（留有扩建余地）布置形式：（考虑泵的转向与电机方位进出水管方位有关。）

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(一)、纵向排列：为了省平面，纵向排列适用IS泵。`各部分尺寸应附合下列要求。（1）泵房大门口要求通畅，既能容纳最大的设备（水泵或电机），又有操作余地。其场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距A值表示。A等于最大设备的宽度加lm，但不得小于2m。（2）水管与水管之间的净距B值应大于0.7m，保证工作人员能较为方便地通过。（3）水管外壁与配电设备应保持一定的安全操作距离C，当为低压配电设备时C值不小于1.5m，高压配电设备C值不小于2m。`

（4）水泵外形凸出部分与墙壁的净距D，须满足管道配件安装的要求，但是，为了便于就地检修水泵，D值不宜小于lm。如水泵外形不凸出基础，D值则表示基础与墙壁的距离。（5）电机外形凸出部分与墙壁的净距E，应保证电机转子在检修时能拆卸，并适当留有余地。E值一般为电机轴长加0.5m，但不宜小于3m，如电机外形不凸出基础，则E值表示基础与墙壁的净距。（6）水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F应不小于0.7m。如电机容量大于55kw时，F应不小于lm。`

（二）、横向排列：适应侧向进出水的水泵排列。Sh、SA系列泵。泵房长度增大，但跨度减小。进出水管顺直，水利条件好，省电耗。

`各部分尺寸要附合下列要求：（1）水泵凸出部分到泵房大门口的净距A1要求泵房大门口通畅，既能容纳最大的设备（水泵或电机），又有操作余地。如水泵外形不凸出基础，则A1表示基础与墙壁的净距。等于最大设备的宽度加lm，但不得小于2m。

（2）出水侧水泵基础与墙壁的净距B1，应按水管配件安装的需要确定。但是，考虑到水泵出水侧是管理操作的主要通道，故B1不宜小于3m。（3）进水侧水泵基础与墙壁的净距D1，也应根据管道配件的安装要求决定，但不小于lm。（4）电机凸出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求为:C1=电机轴长+0.5m。但是，低压配电设备应C1

≥1.5m；高压配电设备C1≥2.0m。

（5）水泵基础之间的净距E1值与C1要求相同，即E1=C1

。如果电机和水泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。

（6）为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。`

（三）、横向双行排列：交错排列，并且有倒、顺转，订货时要向厂家声明。特点：紧凑、省建筑面积，跨度大。起重设备要用桥式。（圆形泵房更爱用这种形式）

二、水泵机组的基础对基础的要求：①坚实牢固，承受机组静荷载和泵的震动荷载。②地基要坚实：不允许出现下沉或不均匀沉陷。1.小型泵（带泵座）：基础长L=底座长L1+

(0.15～0.20)m。基础宽B=底座螺孔间距b1+(0.15～0.20)m。基础高H=底座地脚螺钉长l+(0.15～0.20)m。`

2.中大型泵：不带底座。基础宽:泵和电机的地脚螺孔的间距+(0.4～0.5)m。取宽