第十一講第四章給水泵站§4—3動力及配電§4—4水泵機組布置§4—3泵站變配電設施變配電設備是泵站中重要組成之一。工藝工程師了解掌握有關變配電知識、電氣設備知識，就能夠向電氣設計人員提出明確的要求和資料，更有能力管理泵站?？墒拐麄€泵站設計更完善。

一、負荷等級及電壓選擇⑴負荷等級分三級一級負荷：突然停電將造成人身傷亡危險，重大設備損壞且長期難以修復。因而給國民經濟帶來重大損失的電力負荷。大中城市水廠；鋼鐵廠、煉油廠的凈水廠，重要的消防供水。供電方式：要求有兩個獨立電源供電。二級負荷：突然停電將產生大量廢品、大量原材料報廢或將發生主要設備破壞事故，但采取適當措施后能夠避免的電力負荷。多水源管網和有蓄水池的泵站。有大容量高位水池的城市水廠。供電：雙回路供電或一回路專用線供電。`

三級負荷：不屬于一、二級負荷的其它負荷。村鎮水廠，只供生活的小水廠。供電：無特殊要求。（二）、供電電壓：據水廠離電源遠近。小水廠：（總功率<100KW）選380V中、小型水廠：6KV、10KV大型水廠：35KV二、泵站電氣常用的變配電系統：變壓器容量均按6kV（或380kV）全負荷的100％～75％考慮。圖中每個油開關前后均設置隔離開關。隔離開關主要是在油開關需要檢修時起切斷電路作用。在高壓電路中，隔離開關只能在斷路情況下動作，以免帶負荷拉閘造成強電弧燒損隔離開關的刀口或燒傷操作人員。泵站中如配用的是10kV的高壓電機，則可直接連結。圖4—12所示為10kV總變電所（雙電源）的結線圖?？傋冸娝O有兩臺主變壓器，兩臺廠變壓器。主變壓器將10kV電壓降為6kV后進行配電。廠變壓器將10kV降為380V后進行配電。圖4—13為6～10kV變電所常用結線圖。圖（a）適用于一個常用電源，和一個備用電源，可以自動切換，中間的隔離開關作檢修時切斷之用。圖（b）適用于備用電源允許手動切換，切換時可以短時間停電的場合。對于中小型水廠一般均由6kV或10kV電壓以雙回路供電，經降壓為380V后進行配電使用。大水廠泵站中應設置變電所，安裝兩臺變壓器，每臺變壓器容量可按水廠最大計算容量的75％的備用量選擇。`圖4—14所示為常用的高壓配電屏的外形與結線圖。圖中的油開關是操作用的開關，開關盒內裝有變壓器油，油的作用：在接通與斷開瞬間，起滅電弧作用。圖中的隔離開關僅起隔離作用。因此在水泵閉閘啟動過程，應先推上隔離開關（此時電路仍未接通），然后再推上油開關（電路接通），電機開始旋轉。在水泵閉閘停車過程則相反，先拉下油開關（電路拉斷），然后拉下隔離開關。圖中4為電流互感器，它串聯于線路上，由于電機是三相平衡荷載，一般串接二個電流互感器。圖中3為電壓互感器，并聯于主線路上。`圖4—15所示為低壓配電屏的結線圖。圖中電流的量測仍是通過串結的電流互感器來進行的。由于是低壓，因此可采用普通的閘刀開關1來作為隔離開關。無論是高壓配電還是低壓配電，現代都采用由電器開關廠生產的成套設備。成套設備一般稱配電屏（又稱開關拒）。由專門工廠成批生產的定型產品，是根據不同需要按一定的組合和線路將有關的配電設備（如開關、母線、互感器、測量儀表、保護裝置和操作機構等）分別安裝在一個鐵柜里，鐵柜具有一定的規模尺寸。`

成套配電裝置的優點：1工作安全可靠；2維護方便，施工安裝簡單；3便于移動；4設備安裝緊湊，縮小了建筑體積；5各柜的尺寸一致，增加了室內的整潔美觀。`

開關柜的布置應遵守以下的規定：（l）開關柜前面的過道寬度應不小于下列數值：低壓柜為1.5m，高壓柜為3.0m。（2）背后檢修的開關柜與墻壁的凈距不宜小于0.8m。

高壓配電室長度超過7m時應開兩個門，對于GG－10型高壓開關柜，門寬1.5m，門高2.5～2.8m。當架空出線時，架空線至室外地坪高度為4.5m，高壓配電室高度為5m，當在開關柜頂上裝有母線聯絡用的隔離開關時，室內凈高應為4.5m。

低壓配電室的門寬為1.0m，并應考慮以下因素確定門的數目：

（1）由低壓配電室到水泵房要方便；（2）由低壓配電室到高壓配電室、變壓器室要方便；（3）要考慮操作的路線，值班人員上下班進出方便。`

三、變電所：變電所的變配電設備是用來接受、變換和分配電能的電氣裝置，它由變壓器、開關設備、保護電器、測量儀表、連接母線和電纜等組成。（一）變電所的類型選擇：變電所的類型：1．獨立變電所。設置于距水泵房15～20m范圍內單獨的場地或建筑物內。優點：便于處理變電所和水泵房建筑上的關系，離開人流較多的地方，比較安全。缺點：離泵房內的電機較遠，線路長，浪費有色金屬，消耗電能，且工人維護管理不便，故在給水排水工程中，一般不宜采用。適用：附近有兩個以上的水泵房，或有其它容量較大的用電設備。`

2．附設變電所：設置于泵房外，但有一面或二面墻壁和水泵房相連。優點：使變壓器盡量靠近了用電設備，并不給建筑結構方面帶來困難。這種形式采用較多。3．室內變電所：此種變電所是全部或部分地設置于泵房內部，但位于泵房的一側，此外變電所應有單獨的通向室外的大門。這種類型和前一種相近，只是建筑處理復雜一些，但維護管理卻較方便。采用這種形式也較多。

（二）變電所的位置和數目：1．變電所的位置應盡量位于用電負荷中心，以最大限度地節約有色金屬，減少電耗。2．變電所的位置應考慮周圍的環境。（比如設置在鍋爐的上風等。）3．變電所的位置應考慮布線是否合理，變壓器的運輸是否方便等因素。4．變電所的數目由負荷的大小及分散情況所決定。如負荷大，數量少，且集中時，則變電所應集中設置，建造一個變電所即可，如一級泵房、二級泵房等即是。如負荷小，數量大，且分散時，則變電所也應該分散布置，即應建筑若干個變電所。如深井泵房，井數多，距離遠，每個泵站一般只有一臺水泵，故必要時只好在每個深井泵房旁邊設置一套配電設備。5．根據泵站的發展應考慮變電所有發展的余地。

（三）變電所的布置方案變電所和水泵房的組合布置可以從下述幾方面考慮：變電所應盡量靠近電源，低壓配電室應盡量靠近泵房；線路應順直，并盡量短；泵房應可以方便地通向高、低壓配電室和變壓器室；建筑上應注意與周圍環境協調。圖4—16所示為幾種組合布置方案。

四、常用電機：①

電機轉數與泵的要求相適應。②

電機功率與泵的要求相適應。③

電機電壓：根據電動機的功率大小，參考外電網的電壓決定電動機的電壓。原則，按電動機的功率選擇電壓：

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

ii功率在200kW以上的，選用10kV（或6kV）的三相交流電；

iii功率在100～200kW之間的，則視泵站內電機配置情況而定，多數電動機為高壓，則用高壓，多數電動機為低壓，則用低壓。

④電機的外形、構造與其工作環境相適應：

露天使用：防潮式電機。多塵、水土飛濺、有潮氣、滴水處：封閉自扇冷式電機；有爆炸氣體，粉塵，用防爆炸電機。

其它用一般防護電機。五、交流電機調速1.交流電機調速：同步電機：異步電機：f—電源頻率（Hz）50Hz。P—電機的極對數。S—電機運行的轉差率。`

2.調速：(1)同步電機：可變化f—變頻調速?？勺兓疨—變級調速。(2)異步電機：可變化f—變頻調速?？勺兓疨—變級調速。可增加一種調速方式調節轉差率。方法：ⅰ調定子電壓。ⅱ繞線電機轉子的串電阻。調速分類：（1）耗能型調速：調節轉差率（2）節能型調速：調節同步轉速。調節同步轉速。`

變級調速：變極調速就是通過電動機定子三相繞組接成幾種極對數方式，使鼠籠式異步電動機可以得到幾種同步轉速，一般稱為多速電動機。常用的有雙速、三速和四速電動機3種。變極調速：優點：投資小，節能效果高，

缺點：調速檔數有限（只有幾檔），應用范圍受限制。變頻調速：屬節能調速。即適用于同步電機也適用于異步電機。異步電機用得更為普遍。

圖示為變頻調速電動機的機械特性。（1）電源頻率f值改變時，電機的轉速也相應改變。當某一負載轉矩為M2時，可得到不同的轉速n。`所以，調節f即調節了n值。

（2）在某一頻率f情況下，負載轉矩變化時，其轉速變化不大，工程上稱其機械特性硬（機械特性即轉速—轉矩特性）。機械特性硬是一優點，表明它穩速精度高。在各種調速方案運行時，電動機的機械特性是不同的，例如調壓調速方案，當負載變化引起轉矩變化時，其轉速波動就較大，就稱為特性較軟。（3）調速過程中電動機轉差損耗很小，電動機可以在很小轉差率情況下正常運行，效率很高。（4）屬于無級調速、調速范圍很寬，基本上可以從零赫茲（Hz）平滑調到額定轉速，并且只要電動機結構條件等允許，還可以從額定轉速值上調。變頻調速實現頻率可調的電源裝置，就是變頻器。目前變頻器種類繁多，國內外已有成品可供選用。`

調速分類：節能調速：變級調速；☆變頻調速；無換向器電機調速非節能性調速：調電壓調速（耗能性）轉子串電阻轉差調速串級調速六、水泵機組的控制設備：⑴直接啟動：一般泵功率<10KW直接接通電源線。⑵減壓啟動：功率≥10KW如：深井泵（重載啟動功率小電機因為長軸扭矩大，也要減壓啟動）。

如：Y—△換接起動，QX系列啟動器“△”接法電機，起動時接成“Y”形。起動平穩后再換成“△”運轉。電機為Y形接法時，要用QJ系列自耦變壓器式手操作補償器。⑶啟動分類：§4—4水泵機組的布置與基礎一、水泵機組的布置：泵站設計的重要內容，決定著泵房建筑的大小。布置原則：①保證運行安全、裝拆、維修管理方便。②機組間距不妨礙操作和維修。③管道長度最短，接頭配件最少，水損最小。④考慮到泵站遠期發展。（留有擴建余地）布置形式：（考慮泵的轉向與電機方位進出水管方位有關。）

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(一)、縱向排列：為了省平面，縱向排列適用IS泵。`各部分尺寸應附合下列要求。（1）泵房大門口要求通暢，既能容納最大的設備（水泵或電機），又有操作余地。其場地寬度一般用水管外壁和墻壁的凈距A值表示。A等于最大設備的寬度加lm，但不得小于2m。（2）水管與水管之間的凈距B值應大于0.7m，保證工作人員能較為方便地通過。（3）水管外壁與配電設備應保持一定的安全操作距離C，當為低壓配電設備時C值不小于1.5m，高壓配電設備C值不小于2m。`

（4）水泵外形凸出部分與墻壁的凈距D，須滿足管道配件安裝的要求，但是，為了便于就地檢修水泵，D值不宜小于lm。如水泵外形不凸出基礎，D值則表示基礎與墻壁的距離。（5）電機外形凸出部分與墻壁的凈距E，應保證電機轉子在檢修時能拆卸，并適當留有余地。E值一般為電機軸長加0.5m，但不宜小于3m，如電機外形不凸出基礎，則E值表示基礎與墻壁的凈距。（6）水管外壁與相鄰機組的突出部分的凈距F應不小于0.7m。如電機容量大于55kw時，F應不小于lm。`

（二）、橫向排列：適應側向進出水的水泵排列。Sh、SA系列泵。泵房長度增大，但跨度減小。進出水管順直，水利條件好，省電耗。

`各部分尺寸要附合下列要求：（1）水泵凸出部分到泵房大門口的凈距A1要求泵房大門口通暢，既能容納最大的設備（水泵或電機），又有操作余地。如水泵外形不凸出基礎，則A1表示基礎與墻壁的凈距。等于最大設備的寬度加lm，但不得小于2m。

（2）出水側水泵基礎與墻壁的凈距B1，應按水管配件安裝的需要確定。但是，考慮到水泵出水側是管理操作的主要通道，故B1不宜小于3m。（3）進水側水泵基礎與墻壁的凈距D1，也應根據管道配件的安裝要求決定，但不小于lm。（4）電機凸出部分與配電設備的凈距，應保證電機轉子在檢修時能拆卸，并保持一定安全距離，其值要求為:C1=電機軸長+0.5m。但是，低壓配電設備應C1

≥1.5m；高壓配電設備C1≥2.0m。

（5）水泵基礎之間的凈距E1值與C1要求相同，即E1=C1

。如果電機和水泵凸出基礎，E1值表示為凸出部分的凈距。

（6）為了減小泵房的跨度，也可考慮將吸水閥門設置在泵房外面。`

（三）、橫向雙行排列：交錯排列，并且有倒、順轉，訂貨時要向廠家聲明。特點：緊湊、省建筑面積，跨度大。起重設備要用橋式。（圓形泵房更愛用這種形式）

二、水泵機組的基礎對基礎的要求：①堅實牢固，承受機組靜荷載和泵的震動荷載。②地基要堅實：不允許出現下沉或不均勻沉陷。1.小型泵（帶泵座）：基礎長L=底座長L1+

(0.15～0.20)m?；A寬B=底座螺孔間距b1+(0.15～0.20)m?；A高H=底座地腳螺釘長l+(0.15～0.20)m。`

2.中大型泵：不帶底座。基礎寬:泵和電機的地腳螺孔的間距+(0.4～0.5)m。取寬