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1、泵站電氣設備安全運行,一、安全運行導則及措施,1.1安全運行導則：設備安全：機電設備安全運行、建筑物安全運行人身安全：運行人員安全、泵站管理范圍內人身安全做好泵站安全運行導則：規章制度、規范規程、技術更新、技能提高。,1.2安全運行基本措施,措施：技術措施、管理措施技術措施：設備更新改造，提高技術等級；加強技能素質教育，提高業務水平；做好日常設備檢查檢修維護，建立設備性能檔案；加強運行前檢測；加強運行中巡視檢查與檢測；備品備件等管理措施：強化規章制度執行；嚴格操作規程執行；達標規范管理細則等,二、泵站電氣設備概述,泵站電氣設備分類：一次、二次；高壓、低壓；主設備、輔助設備；自動化設備、計算機設2、備泵站電氣設備作用驅動電機：高壓電機、低壓電機變配電設備：變壓器、開關設施、供電線路控制保護設備：勵磁裝置、保護裝置、監控裝置自動化元件：各類變送器（電量、非電量）、電動閥、電磁閥等網絡設備：路由、交換機、現場總線、網絡線路等,1.分類：直流電機：如勵磁機、小型永磁機交流電機：異步電動機：鼠籠、繞線 同步電動機2.交流電動機基本工作原理：異步機：三相電源產生的旋轉磁場，轉子線圈滯后切割磁力線 同步機：三相電源產生的旋轉磁場，轉子線圈勵磁切割磁力線3.電動機參數：型號、PN、UN、IN、n、T、工作制式、功率因數,2.1 電動機基本原理,2.2 電動機的基本機構,1 三相異步電動機的結構,鼠籠式3、,三相異步電動機,繞線式,定子,轉子,定子鐵芯,機座,定子繞組,轉子鐵芯,轉軸,轉子繞組,風罩,風葉,轉子,定子,端蓋,2 三相同步電動機的結構,三相同步電動機,定子,轉子,定子鐵芯,機座：上下機架,定子繞組,轉子鐵芯,轉軸,轉子繞組、鼠籠環,同步電機結構圖,2.3、電力變壓器,1.1 變壓器作用：升降電壓（why）,1.2 工作原理:根據電磁感應原理，將某一等級的電壓變換成另一等級的電壓，以滿足不同負荷要求。變比、電壓比關系、電流比關系,1.3 構造及作用:鐵芯、線圈、油箱、油枕、引出線、絕緣套管、分接頭開關、冷卻系統、保護裝置等,1.4 分類:用途、繞組、鐵芯結構、冷卻方式、調壓方式、相數4、不同,1.5 銘牌及額定值,1.6 連接組別：,1.概述,變壓器圖片,2.4開關電器,1.高壓開關：高壓刀開關、高壓斷路器、高壓熔斷器2.低壓開關：低壓刀開關、低壓斷路器3.開關作用：接通和分斷電路用，刀開關（隔離開關）有明顯斷開點，檢修時清楚可見，沒有滅弧裝置，不能接通和分斷工作電路；斷路器（負荷開關）具有滅弧裝置，用來接通和分斷工作電路，故障時通過保護裝置切斷故障電路。,2.4.1常用低壓電器,1開關電器,HK系列瓷底膠蓋刀開關圖符號及外形圖,組合開關圖符號及外形圖,組合開關內部解剖圖,刀開關適用于不頻繁接通和斷開電路；組合開關適用于機床設備的電源引入開關。,2.低壓斷路器（自動空氣開關）5、簡介,斷路器產品外形圖,DZ型低壓斷路器工作原理圖,低壓斷路器的三副主觸頭串聯在被保護的三相主電路中，由于搭鉤鉤住彈簧，使主觸頭保持閉合狀態。當線路正常工作時，電磁脫扣器中線圈所產生的吸力不能將它的銜鐵吸合。如果線路發生短路和產生較大過電流時，電磁脫扣器中線圈所產生的吸力增大，將銜鐵吸合，并撞擊杠桿，把搭鉤頂上去，在彈簧的作用下切斷主觸頭，實現了短路保護。如果線路上電壓下降或失去電壓時，欠電壓脫扣器的吸力減小或失去吸力，銜鐵被彈簧拉開，撞擊杠桿，把搭鉤頂開，切斷主觸頭，實現了過載保護。,工作原理,低壓斷路器,觸頭系統,電磁系統,3.交流接觸器簡介,接觸器結構組成及作用：,交流接觸器結構原理圖,6、鐵芯、銜鐵,通電線圈,三對主觸頭：控制主電路的通、斷.,兩對輔助常開觸頭、兩對輔助常閉觸頭：自鎖和互鎖,交流接觸器產品外形圖,2.4.2 常用高壓控制電器簡介,高壓斷路器產品外形圖,高壓隔離開關產品外形圖,高壓斷路器是既能接通和斷開高壓線路的工作電流，又能自動切斷短路電流的高壓開關設備。,工作原理：在同一高壓電路中，高壓隔離開關與高壓斷路器串聯配合操作：接通電路時，必須先合上高壓隔離開關，再合高壓斷路器；斷開電路時，必須先斷開高壓斷路器，切斷工作電流后，再打開高壓隔離開關。,高壓隔離開關是用來將高壓電路中需停電的部分與帶電部分可靠地分離開來，并留有間隙，以保證停電時檢修人員的安全。,高壓斷路器7、圖片,高壓斷路器,高壓熔斷器,作用：保護電器用途：輸配電線路及電力變壓器（電壓互感器）的過載和短路保護,高壓熔斷器,2.4.3常用低壓熔斷器簡介,熔斷器產品外形圖,熔斷器簡稱保險絲，是最簡單有效的短路保護裝置。熔斷器中的熔絲和熔片是用易熔合金制成的，當流過熔體的電流大于它的整定值時，熔體立刻熔斷，切斷電源，起到保護作用。,一般照明電路，熔體INIL；,熔斷器熔體選用的原則,單臺電動機：熔體IN（1.52.5）IL；,多臺電動機：熔體IN（1.52.5）倍最大電機IN加其余電機的額定電流。,觸頭系統,電磁系統,2.4.4交流接觸器簡介,接觸器結構組成及作用：,交流接觸器結構原理圖,鐵芯、銜鐵,通8、電線圈,三對主觸頭：控制主電路的通、斷.,兩對輔助常開觸頭、兩對輔助常閉觸頭：自鎖和互鎖,交流接觸器產品外形圖,發熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。,2.4.5熱繼電器簡介,熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路以保護電器的設備。,熱繼電器產品圖,結構原理圖和圖符號,工作原理：,發熱元件串接在主電路中；常閉觸點串接在控制電路中,線圈通電 銜鐵吸合（向下）連桿動作 觸頭動作,2.4.6時間繼電器簡介,結構原理圖,時間繼電器產品外形圖,通電延時：當線圈通電時觸頭延時動作，線圈斷電時使觸頭瞬時復位；斷電延時：9、線圈斷電時使觸頭延時復位，線圈通電時使觸頭瞬時動作。,時間繼電器是電路中控制動作時間的設備。它利用電磁原理來實現觸頭的延時接通和斷開。,時間繼電器觸頭類型,2.4.7控制按鈕簡介,結構原理圖及圖符號,控制按鈕產品外形圖,控制按鈕是一種結構簡單，應用廣泛的主令電器?？刂瓢粹o由按鈕帽、復位彈簧橋式觸點和外殼構成。動觸點和上面的靜觸點組成常閉；和下面的靜觸點組成常開。按下按鈕，常閉觸點斷開、常開觸點閉合；松開按鈕，在彈簧作用下各觸點恢復原態。,2.4.8位置開關（行程開關）簡介,結構原理圖及圖符號,位置開關產品外形圖,位置開關又稱行程開關或限位開關，其作用是將機械位移轉換成電信號，使電動機運行狀態發10、生改變，即按一定行程自動停車、反轉、變速或循環。工作原理：當運動機構的擋鐵壓到位置開關的滾輪上時，轉動杠桿連同轉軸一起轉動，凸輪撞動撞塊使得常閉觸點斷開，常開觸點閉合；擋鐵移開后，復位彈簧使其復位。,三、電動機的起動、運行與維護,3.1 三相異步電動機的起動,1直接起動,電動機容量在10kW以下，并且小于供電變壓器容量的20,直接起動是利用閘刀開關或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。,優點：起動簡單。,缺點：起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負 載正常工作。,適用范圍：,2降壓起動,起動轉矩均為全壓起動時的13。,運行時，首尾相接構成閉環,Y起動時，繞組尾端連成一點,11、適用范圍：,正常運行時定子繞組為三角形連接，且每相繞組都有兩個引出端子的電動機。,優點：,缺點：,起動電流為全壓起動時的13。,Y-降壓起動：,起動時定子繞組連成星形，通電后電動機運轉，當轉速升高到接近額定轉速時再換接成三角形。,Y 起動應注意的問題：,（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。,所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合。,利用三相自耦變壓器將電動機在起動過程中的端電壓降低，以達到減小起動電流的目的。自耦變壓器備有40、60、80等多種抽頭，使用時要根據電動機起動轉矩的要求具體選擇。,3.自耦降壓起動：,運行時開關上打與電機直通,起動時開關向下打，與自耦變壓器相連。,優點：,缺點12、：,具有不同的抽頭，可以根據起動轉矩的要求，比較方便的得到不同的電壓。,體積大、成本高。,適用范圍：,適用于容量較大的電動機或不能用Y-降壓起動的鼠籠式三相異步電動機。,4.軟起動,采用軟起動器：主要工作原理軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間,軟起動與傳統減壓起動方式的不同之處是：（1）無沖擊電流。軟啟動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。對電機無沖擊，提高了供電可靠性，平穩起動，減少對負載機械的沖擊轉矩13、，延長機器使用壽命。（2）有軟停車功能，即平滑減速，逐漸停機，它可以克服瞬間斷電停機的弊病，減輕對重載機械的沖擊，避免高程供水系統的水錘效應，減少設備損壞。（3）起動參數可調，根據負載情況及電網繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流。,由上式可看出，異步電動機調速的方法有三種：,3.2 三相異步電動機的調速,三相異步電動機的轉速,第三種調速方法發展很快，且調速性能較好。其主要環節是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。,3.3 三相異步電動機的制動,2.能耗制動,電動機斷電后由于機械慣性總要經過一段時間才能停下來。為了提高生產效率及安全，采用一定的方法讓高速運轉的電動機迅速停轉14、，就是所謂的制動。,制動方法：,n0=0,當電動機三相定子繞組與交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產生固定不動的磁場n0。,電動機由于慣性仍在運轉。,轉子導體切割固定磁場感應電流，載流導體受到與轉子慣性方向相反的電磁力使電機迅速停轉。,能耗制動常用于生產機械中的各種機床制動。,1.機械制動：抱閘制動,3.反接制動,n0,把與電源相連接的三根火線任意兩根的位置對調，使旋轉磁場反向旋轉，產生制動轉矩。,電動機由于慣性仍在運轉。,轉子導體切割反向旋轉磁場感應電流，載流導體受到與轉子慣性方向相反的電磁力使電機迅速停轉。,反接制動適用于中型車床和銑床的主軸制動。,4.再生發電制動,n0=0,起重機快15、速下放重物，使重物拖動轉子出現nn0情況時，電動機處于發電狀態，此時在轉子導體中感應電流，感應電流的方向與原電流方向相反，因此產生的電磁轉矩方向也相反，這種制動稱為再生發電制動。,3.4電動機常見故障與處理,1、三相異步電動機故障檢查：一般原則、外部檢查、內部檢查等。（現場查看、了解情況、故障現象、儀器輔助等）2、常見故障處理舉例及討論3、異步同步電動機常見故障現象及原因：過熱、通風、振動、絕緣、軸承、轉子接地、短路、斷線、冷卻水、油質、燒瓦、調節器、碳刷打火、滑環、勵磁、電源質量、控制系統（一、二次）、互感器、接線、空氣間隙、頂剎車裝置等,四、泵站主要電氣設備運行,1泵站電氣設備安全運行條件16、：先進科學的管理、較高的設備完好率、規章制度的強化執行、運行管理人員的高素質與技能2泵站主要電氣設備的安全運行要求：系統電源質量滿足要求（電網電壓三相平衡、電壓幅值變化+5%、頻率等）；電氣設備性能滿足技術要求（絕緣、直流電阻、相序、機械性能）；控制保護系統正常；按章操作，加強巡視，故障及時處理等3電氣設備安全運行四手段：望聞聽切,4.1、電動機安全運行,1、試運行：檢查、試驗、注意事項、程序2、起動、停止操作注意事項3、運行過程中監視與維護：溫度、電氣參數、震動、聲音、氣味、異?，F象等4、日常維護與檢修：檢查維護、小修、中修、大修等,4.2變壓器安全運行,變壓器的允許運行方式變壓器是一種固定17、放置的電器設備，其構造比較簡單，運行條件較好，因此運行的可靠性較高。為了保證變壓器的安全運行，電氣運行人員必須掌握有關變壓器運行的基本知識，加強運行中的巡視和檢查，做好經常性的維護和檢修工作，定期進行預防性試驗，以便及時發現和清楚絕緣缺陷。變壓器運行過程中發生故障時，應根據故障現象正確判斷事故的原因和性質，迅速果斷的進行處理，以防止事故擴大。,4.3開關電器的安全運行,投運前試驗檢驗：接觸電阻（直流電阻、絕緣、耐壓、三相同期度、分合閘時間、行程、真空度、SF6氣體氣壓、操作機構等）；外觀檢查、試驗位置預分合閘；運行中關注：觸頭溫度（試溫片、蠟片）？聲音異常？表計參數？注：不同類型設備不盡相同（18、舉例闡述）,五、泵站電氣設備維護檢修,汛前檢查維修與維護汛后檢查檢修與維護周期性檢查檢修、大修,汛前檢查檢修,水工建筑物構筑物檢查檢修：外觀、位移沉陷（檢測、觀測設施）、修補,汛前檢查檢修,機電設備汛前檢查檢修：逐一設備進行檢查維護試運行，發現問題、處理問題電氣設備預防性試驗：絕緣、耐壓（直流）、直流電阻、開關特性等自動控制設備模擬試運行：檢驗自動控制系統與設備的聯動性帶載試機：檢驗機組設備帶載運行能力，進一步發現問題,汛后檢查,水工建筑物、構筑物檢查(度汛后建筑物構筑物情況）機電設備檢查檢修（重點檢查汛期運行設備、問題設備、處理故障設備),電氣設備周期性檢修、大修,不同設備按有不同規范要求，19、一般：水泵機組運行大修周期可定為47年不嚴重時取7一l0年，（或者300020000h）。一般規定為5年，年均運行時數少的取大值，反之取小值。水泵機組、供用電設備每年均需進行定期檢修檢查運行中出現問題設備需及時檢修（大修）,開關電氣設備檢修維護,高壓開關：高壓熔斷器、SF6斷路器低壓開關：低壓斷路器、接觸器刀開關：高低壓隔離開關成套開關：成套低壓開關柜注：文本附后,六、泵站電氣設備常見故障處理,電氣設備故障處理一般原則：故障現象大致故障范圍可能故障原因判斷是否退出運行處理（重大問題需經過決策程序）記錄整個過程*故障現象最為重要，是分析和處理故障的原始依據故障處理的一般方法：1.明確故障點：直接20、消除故障（更換元件、局部處理、消除故障現象、采取技術措施）2.不能明確故障點：排除法、分段檢查法、借助儀器設備*舉例簡述,泵站電氣設備故障處理,電動機：三相異步電動機變壓器：10KV變壓器開關設備：10KV真空斷路器、高壓SF6斷路器、高壓熔斷器、低壓斷路器、其他低壓電器自動化設備：工控計算機、PLC、智能儀表、變送器注：文本附后,電氣設備故障處理實例,1、抽出式開關柜實例1：2#供水泵開關箱發熱 故障現象：運行中開關箱箱體發熱，逐漸加劇，水泵運行正常。分析處理：考慮到是箱體發熱，熱源應為電氣部分過熱傳導，且熱量較大，應為一次回路過熱引起。切換至1#泵運行，2#泵退出檢查處理。抽出開關箱，有異21、味，發現一相主動觸頭有碳跡，觸頭局部有灼傷，但并不是特別嚴重，進一步檢查靜觸頭，發現嚴重燒焦，固定塑膠件碳化嚴重。銼刀處理動觸頭，涂抹導電膏，更換靜觸頭，正常。故障原因：主要為靜觸頭夾片松動，導致接觸電阻增大而發熱。熱效應公式：Q=I2Rt,電氣設備故障處理實例,實例2：控制風機運行不動作故障現象：遠程控制風機不動作，當地正常分析處理：當地正常，說明電氣主回路及開關箱控制回路正常。而問題應出在遠動控制回路上。檢查遠動開出繼電器至風機控制箱線路，接線正常，當繼電器閉合時，控制箱接觸器線圈無電壓，說明該回路斷線，抽出開關箱檢查無異常，判斷為二次端子問題（開關箱至柜體，接插件），再次用力插入開關箱到22、位，回路正常。故障原因：開關箱二次接線端子接插件松動，可能為上一次抽出后再推入時用力不夠，端子動靜觸頭間未完全接觸。,電氣設備故障處理實例,實例3：1#供水泵開關箱運行跳閘故障現象：1#供水泵運行約2h后跳閘，自動切換到2#供水泵運行分析處理：1#泵為新更新投入使用，較原泵流量大（更新目的為提高供水量，保障多臺機組運行時足量足壓的技術供水），配套電機功率相應有所增大。而開關箱設備按原泵要求配置。應為保護整定值偏小導致，經查，空開及接觸器額定電流滿足要求，熱繼電器整定值在換泵后為調整。遂按新泵電機重新整定熱繼電器動作電流，正常。故障原因：負載調整后保護整定值未作調整 熱繼電器整定值：1.1In123、.5In 熱繼電器用作過載保護，為反時限繼電器,電氣設備故障處理實例,實例4：高壓側電壓異常，低壓側正常故障現象：高壓側三相電壓不平衡，兩相高，一相低，低壓側電壓正常，低壓負載正常運行分析處理：低壓側正常，負載正常運行，說明線路電壓正常，而高壓側三相電壓異常可能并不是真正的系統電壓有問題，而有可能是測量回路出現問題，在運行過程中，首先要引起重視，從測量回路檢查：二次接線、表計、PT等。一般情況下PT斷線較多，而兩相電壓升高而一相下降是明顯的PT一相斷線。為保證運行，此時可不處理，但應加強監視，待完成排水（供水）任務后進一步檢查處理。故障原因：PT高壓熔斷器一相熔斷,電氣設備故障處理實例,實例524、：真空斷路器分閘線圈燒毀故障現象：6#機組停機過程中斷路器冒煙，分閘線圈燒毀分析處理：斷路器的分合閘線圈均為短時工作設計（斷路器的分合閘時間亦極為短暫），通電時間不得過長，必須有相應的控制線路予以保證，一般為在分合閘回路中串入斷路器的輔助接點予以保護。該臺斷路器分閘線圈的燒毀，其故障原因當為通電時間過長導致。需檢查控制回路問題。出現冒煙時，應首先看斷路器是否已分閘，如未果，則應立即手動分閘，然后切斷控制電源（保險、開關等）。待電機停轉后，退出真空開關全面檢查檢修。故障原因：斷路器輔助開關粘接，導致分閘線圈長時間帶電燒毀,七、泵站管理,泵站達標規范泵站設備管理細則：預防性試驗、管理養護、資料登記25、泵站用電安全：過電壓、觸電、電氣設備檢修試驗泵站安全運行規程：操作規程、巡視檢查制度、運行記錄,八、泵站計算機監控簡介,泵站計算機監控的意義和主要內容,1 自動控制系統劃分 自動控制的目的提高泵站設備運行可靠性穩定性;故障事故、處理、采樣參數、保護、告警、簡化;加快控制調節過程：順序控制、簡化操作、軟件邏輯;實現優化運行：專家數據庫、高效區、PID調節自動控制系統的劃分自動化程度：系統全自動控制：調度層自動控制、泵站層自動控制、機組全自動控制；半自動控制：部分、遙測、遙信。人工控制：全部監視、控制操作由人工完成。自動控制系統設備構成：常規自動控制（繼電器）、靜態集成電路控制、計算機數字控制控制26、反饋方式：閉環控制、開環控制、控制遠近：就地控制、遠方控制2 自動控制系統的發展 發展過程:常規自動控制系統；晶體管集成電路控制系統；計算機監控系統；國內國外計算機監控系統發展情況：80年代，國外普遍采用；國內電力行業90年代開始，水利（泵站）90年代末期，本世紀初開始全面應用。3 泵站計算機監控系統意義和內容意義:轉變運行人員職能，減輕勞動強度；計算機監控系統高度集成，功能強大；進一步提高運行可靠性和安全度；配置組合多樣靈活；現場安裝調試更簡便；實現調動自動化主要內容:設備控制；設備保護；設備監測；設備運行狀態、運行參數的自動記錄、打印等；作為調動系統自動系統的遠方終端（RTU）；優化運行；27、事故分析處理,計算機監控系統基本概念,1 微型計算機：CPU；存儲器；I/O設備；2 監控系統常見設備概念：工控機；PLC；A/D D/A轉換；總線；模塊或卡；計算監控系統；監視控制及數據采集；遠程終端；傳感器；變送器3 常用軟件概念：系統軟件；應用軟件；組態軟件；驅動軟件；匯編；周期4 計算機監控系統典型結構：集中式計算機監控系統；分層分布式計算機監控系統,泵站計算機監控系統基本原理,1 機組順序控制與保護：典型接線原理；機組開機順控；機組停機順控；機組保護；監控系統電源2 調試：PLC及外部接線檢查與模擬調試；單步運行調試；編程器高級調試；聯合調試；模擬試機3 維護：硬件維護；軟件維護；自28、動化設備維護,公用設備計算機監控系統,1 變電所(降壓站)計算機監控2 油氣水等輔助系統計算機監控3 閘門監控,泵站計算機測量,1 電氣量測量：采用數字式測量儀表；采用電量變送器；調試與維護2 非電氣量測量：溫度；壓力；水位；振動；擺度；安裝調試維護,報警（提示）系統：語音報警（提示）、光字信號等,上位計算機基本硬件結構、基本軟件結構、組態軟件、功能實現、控制操作、調試維護（數據庫、歷史記錄、報表）,遠程監控與通信,遙測、遙信、遙調、遠程故障診斷等；通信方式（RS232/RS485串行通信，LAN局域網通信，專用調度網絡通信，INTERNET通信等),微機型計算機保護,微機保護模式：1.單元式保護裝置2.集中式保護裝置微機保護基本原理：電壓電流互感器采樣隔離濾波A/D轉換信號處理比較輸出接口輸出繼電器,計算機監控系統發展趨勢,網絡化、智能化、人性化、軟件組態化、控制無人化,