泵站

      泵站电气设备   泵站中变电、配电和用电设备的总称。按其功能可分为一次设备、二次设备和直流设备等。

      一次设备  在泵站中用以从电网接受、变换、分配和传送电能的设备，称为一次设备。主要有：

      （1）进行能量转换的电气设备，如主变压器、主电动机等。

      （2）接通和断开电路的开关设备，如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、低压闸刀开关等。

      （3）限制电流或防止过电压的设备，如电抗器、熔断器、避雷器等。

      （4）变换电路电气量，反应给保护、测量装置，并使之与高压隔离的设备，如电流互感器、电压互感器等。

      （5）用以连接一次电路中电气设备的载流导体，如母线、电力电缆等。

      二次设备   对一次设备进行操作控制、监察、测量和维护的设备称为二次设备，包括测量仪表、信号装置、继电保护及自动装置等。

      直流设备   在大中型泵站中，给直流操作、保护及监控设备供电和供给事故照明用的直流电源设备，称为直流设备。如整流装置、蓄电池等。同步电动机励磁电源设备也属于直流设备。

      主结线   由一次设备按照一定顺序相互连接构成的电路称为主结线或一次回路。主结线是泵站及变电所电气部分的主体。电气主结线的拟定，对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护以及运行的可靠性和经济性有着重要影响。泵站中的主结线有主机组用电主结线和其他用电主结线。

      二次结线   由二次设备互相连接组成的低压电路，称为二次结线或二次回路。二次回路包括交流电流回路、交流电压回路、主机组和主变压器控制、保护、测量、信号回路以及自动装置回路等。

      变电所    根据电力系统容量、距离远近、机组型号、泵站规模及附近地区用电等情况，泵站的变电所可以设计成专用的，也可以是泵站附近工农业综合使用的变电所。主变压器将电力网的电压变换为水泵主电机的额定电压。主变压器及其高压侧电气设备一般布置在室外，低压侧（6kV以下）的配电装置布置在室内。在满足安全、经济及运行维护方便的条件下，泵站变电所应尽可能布置在靠近泵房配配电间的一侧。

      高压电器设备   泵站常用的高压电器设备有断路器、负荷开关、隔离开关和高压熔断器等。断路器具有可靠的灭弧装置，在正常工作时，用来接通或切断负荷电流；在电路发生故障时，可用来切断短路电流。负荷开关只具有简单的灭弧装置，其灭弧能力有限，只有在电路正常时，用来接通和切断负荷电流，而不能切断短路电流。隔离开关设有特殊的灭弧装置，仅在停电检修时用来隔离电源电压，并造成一个明显的断开点，以保证检修人员的安全。高压熔断器在短路或过负荷时，利用熔丝的熔断断开电路，但在正常工作时不能用来切断和接通电路。跌落式熔断器不仅可以切断短路电流，还可以进行操作和兼作隔离开关使用。

      低压电器设备   泵站常用的低压电器设备有闸刀开关、转换开关、接触器和自动空气开关等，后两者能切断额定负荷电流，自动空气开关还能切断短路电流。

      配电装置    由泵站电气主结线中的所有开关电器、载流导体和辅助设备，按照一定要求组合而成的用来接受和分配电能的电气设备称为配电装置。按其设置的场所可分为户内式和户外式；按其电压等级可分为高压和低压2类。泵站及变电所室内配电装置通常采用成套配电装置。根据泵站一次结线方案，选择高压开关柜和低压开关柜。根据二次结线方案设计控制屏（台）、保护屏、信号屏和直流屏等。

      防雷与接地   在泵站及变电所中，为了保证建筑物和电气设备的安全，需设置防雷保护装置。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线，对侵入波则采用阀型避雷器。不经变压器而直接连于架空线路的电气设备，通常采用磁吹避雷器作为防侵入波的保护装置。为了有效地保护人身和设备的安全，对泵站电气设备还应采取接地和保护接零措施。

      继电保护   泵站继电保护装置的功能是反映泵站电气设备的故障或不正常的工作状态，从而使断路器跳闸，迅速切除故障元件，以防止设备损坏和事故扩大；或者发出信号，引起值班人员的注意，以便及时处理工作状态不正常的电气设备，以保证泵站电气设备的安全。

      操作电源    泵站和变电所中的操作电源是用来给断路器、继电保护装置和其他控制设备供电的电源。操作电源分直流和交流2种。通常采用电容蓄能的整流操作电源。对于机组容量大、自动化程度高、控制比较复杂的大型泵站，采用蓄电池组作为操作电源。

      电动机的启动   拖动主水泵的电动机，一般有鼠笼型异步电动机、绕线型异步电动机和同步电动机。鼠笼型异步电动机的启动，有直接启动和降压启动2种方式，主要根据电机容量、电源容量以及启动时对网络和其他用电设备的影响程度而定。绕线型异步电动机常采用频敏变阻器启动或经启动变阻器启动。泵站同步电动机一般采用可控硅励磁，采用异步直接启动，当单机容量较大时，还应进行启动校核。

      电力拖动与自动控制 在电力泵站中，电力拖动与自动控制是紧密相关的。机组控制方案应根据泵站规模、机组容量及结构型式、辅助设备的配置以及运行管理水平等因素来确定。辅助设备大多由低压电动机拖动，其控制方案应根据主机组程序控制的要求以及油、气、水各个操作对象的具体要求而定。自动化要求较高的大、中型泵站，主机组大都采用程序控制；自动化程度较低的中、小型泵站，主机组一般采用手动控制或简易程序控制。

      泵站动力设备   驱动水泵运转的各种机械设备。泵站动力设备主要有电动机和柴油机2类。选择动力设备的主要依据是水泵的转速、轴功率、传动方式、能源供应条件以及泵站的运行要求等。动力机的形式关系到泵站的投资、安全运行、经济效益等方面。因此，动力机必须通过技术经济比较来选定。

      电动机  常用的电动机有鼠笼型异步电动机、绕线式异步电动机和同步电动机。其中鼠笼型异步电动机结构简单、价格便宜、启动方便、运行安全，在中小型泵站中被广泛采用。绕线式异步电动机启动电流小、启动转矩大、启动功率因数高，但结构复杂、价格较贵、维修麻烦，只在电动机容量较大，要求的启动转矩大，而变压器容量又不能满足启动要求时采用。对单机容量较大的抽水机组，可优先考虑选用同步电动机。因其具有超前的功率因数和较高的效率，运行费用低，在非灌（排）水期间还可作调相运行，向电网发送无功功率，改善电网的功率因数，提高供电质量。但同步电动机结构复杂、价格贵，还需配用励磁装置，所以选型时应进行充分的比较。      

      此外，选择的电动机应尽量接近额定负载运行，其容量一般按水泵工作范围内最大轴功率乘以备用系数（k）确定。k值可参考表1选用。

表1  电动机的功率备用系数

      柴油机  以柴油机作为水泵的动力，适合边远分散的泵站。此外，对于水位变幅或供水流量变化较大的泵站，还可以通过调节转速来实现经济运行。其主要缺点是效率较低，管理维护麻烦。配套柴油机的功率备用系数（k）可参照表2。

     表2  柴油机的功率备用系数

      除了电动机和柴油机外，还有直接利用水力、风力和太阳能的抽水装置。水轮泵和风力提水装置发展较快，太阳能抽水装置也已开始应用。

      泵站传动设备  把动力机的输出功传给水泵轴，使之转动的设备。传动设备的传动方式有直接传动和间接传动2类。

      直接传动  水泵和动力机械的轴线在同一直线上的传动。属于这一类的传动设备主要有：①靠背轮联轴器。在动力机和水泵轴端各固接一个圆盘法兰，用螺栓（或其他方式）连在一起，当动力机转动时，即可带动泵轴旋转。它设备简单，结构紧凑，运行平稳，传动效率接近100％。当水泵的额定转速与动力机的额定转速相同时一般均采用这种传动设备。②液力联轴器。由一个传动泵轮和一个传动涡轮组成，前者与动力机的轴连接，后者与泵轴连接，运转前在联轴器内充入工作液体，动力机带动传动泵轮旋转，联轴器的液体在离心力的作用下被压入涡轮内，并使涡轮旋转，从而带动水泵轮旋转。当调节水泵转速时，只需改变液力联轴器内的液体容积即可。液力联轴器工作平稳，可靠，能够在较宽的范围内进行无级调速，可自行润滑，能使动力机无负荷启动。当动力机转速等于水泵转速时，传动效率为95％～97％。但这种传动装置结构复杂，造价较高，当水泵转速降低时，其传动效率也降低，机电排灌泵站中应用很少。③电磁联轴器。这种联轴器是使主动轴上的摩擦圆盘与从动轴上的摩擦圆盘对起来，当电流通过主动轴上的圆盘的线圈时，在摩擦环中产生吸力，从而将从动轴上的摩擦环吸住，使之一起旋转。电磁联轴器构造简单，运转时不产生轴向力，能在很大范围内进行无级或有级调速，电路的闭合、切断及换向控制动作迅速准确，便于手控，也可以远控。电磁线圈所耗功率仅为动力机功率的0.1％～1％。其缺点是如传动转矩很大，则传动装置的外型尺寸及重量都很大，所用材料也比较贵重，成本较高。

      间接传动 水泵和动力机的轴线不在同一直线上的传动。两者转速一般不等。常用的有以下几种：①平皮带传动。传动比大，皮带形式有开口式、半交叉式和交叉式。泵轴和动力机轴互相平行且转向相同者选用开口式皮带传动。泵轴和动力机轴互相垂直者选用半交叉式皮带传动。泵轴和动力机轴互相平行且转向相反者选用交叉式皮带传动。平皮带传动效率一般为94％～98％。②三角形皮带传动。皮带与轮槽的摩擦力比平皮带大，所以传动比也大。但是，由于摩擦损失大，传动效率有所降低，一般为90％～94％。③齿轮传动。水泵和动力机的转速不等或两者轴线不在同一直线上时可选用。其特点是效率高，结构紧凑，传递功率大。根据水泵和动力机的位置和转速不同，可采用不同的齿轮形式。当两轴线相互平行时，采用圆柱形齿轮；当两轴线相交时，采用伞形齿轮。对于采用齿轮传动的较大的水泵机组，则将齿轮装在变速箱内，并在其中注入润滑油，以减小机械噪音和摩擦损失，提高其传动效率。

      泵站辅助设备 为泵站主机组安装、运行、检修和泵站自动化所配置的设备。

      泵站辅助设备随主机的要求而定，机组容量愈大，辅助设备配置愈复杂；泵站自动化程度愈高，对辅助设备的可靠性要求亦愈高。一般大型泵站的辅助设备可分为油、气、真空、水等系统。此外，根据泵站结构、机组容量和机组类型的不同，还设有通风、监测、起重、机修、清污和水锤防护等辅助设备。

      泵站油系统 由储油设备、供油设备、油处理设备、管网以及检测控制元件等组成，用以接受新油、储存净油，向设备注油，对新油和劣质油进行处理，对废油进行收集和再生等。泵站使用的油主要有透平油和绝缘油。透平油的作用是润滑、散热和传递能量。绝缘油主要用于变压器、油开关等电气设备，起绝缘、散热和消弧的作用。

      泵站压缩空气系统 由空气压缩机、空压罐、管网、用气设备、检测及控制元件等组成。其作用是及时供给泵站用气设备所需的气压和用气量。装有大型立式轴流泵机组的泵站中，一般都有高压压气系统（2500～3 000 kPa）和低压压气系统（600～800kPa）。前者用于轴流泵叶片调节的油压装置充气，以保证和维持叶片调节所需要的工作压力；后者用于停机时的机组制动、启动时机组顶转子、开启虹吸式出水流道真空破坏阀，以及风动工具和吹扫设备的供气等。

      泵站抽真空系统 由真空泵、管网、检测及控制元件等组成。正值吸水的水泵启动时，靠抽真空向水泵充水。在出水流道为虹吸式的大型轴流泵站中，为缩短机组启动过程，在开机前常用真空泵抽真空，使虹吸管达到一定的真空度。

      泵站供水系统 由水源、供水泵、管网、检测及控制元件等组成。泵站供水包括技术供水、消防用水和生活用水等。根据用水设备的技术要求，技术供水系统要保证一定的水量、水压、水质和水温等。技术供水对象有：大型同步电动机空气冷却器的冷却用水；电动机推力轴承和导轴承油冷却器用水；轴流泵橡胶轴承的润滑用水；水冷式空气压缩机冷却用水；水环式真空泵供水等。泵站供水方式有直接供水和高位水塔供水2种方式。前者是供水泵直接向主机组及辅助设备提供冷却水和润滑水，其特点是供水泵连续工作，投资省，使用方便。后者是供水泵向专设的水塔供水，再由水塔向机组及辅助设备提供冷却水和润滑水，其特点是供水泵不必连续运行，供水保证率较高。

      泵站排水系统 由排水廊道或集水井、排水泵、管道、监测装置及控制元件等组成。排水对象包括机组技术排水、调相排水、机组检修排水和泵房渗漏排水等。其任务是及时、可靠地排除泵房内部的各种积水，以保证机组的正常运行和机组水下部分的检修，同时保持泵房内部的干燥。通常在集水井内设置液位信号器或电极式水位计，以实现排水系统的自动控制。为了减少供、排水设备，亦可将供水泵作为排水泵的备用泵。当排水泵发生故障或要求迅速排出廊道积水时，则将供水泵切换到排水方式工作。

      泵站通风系统 通风系统的任务是降低室内温度，保持室内外温差不超过3～5℃，以改善运行人员和设备的工作条件，提高动力机的效率，延长设备的使用寿命。通风方式有自然通风和机械通风2种，当自然通风不能满足降温要求时，应另设通风管道和通风机进行机械通风。

      泵站水力监测系统 为了保证机组的安全、经济运行以及实现泵站自动化，必须对与泵站和主机组有关的水力参数进行监视测量，如上、下游水位，水泵扬程、流量和压力等，以获取机组优化运行所需要的参数。

      泵站起重设备 用于泵房内各种设备的安装及检修。中小型泵站的起重设备常用手拉葫芦或手动单梁吊车，大型泵站则用电动桥式吊车。