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电气知识培训电气知识培训 第一部分：炼油电力系统配置第一部分：炼油电力系统配置 目前炼油电力系统配置主要包括茂油中站、茂油西站、茂油南 站、茂油北站 4 个 110kv 变电站，37 个 6kv 变电所，59 个 380v 变电所以及 24 个配电间。电压等级分为 110kv、6kv、380v 三个 等级，配合炼油升级改造工程将设 35kv 等级电压。 茂油中站由榭油中线、河油中线 2 条外线及两台 50mva 发电 机电源供电； 茂油西站由茂油西线、油中西线供电； 茂油南站由茂油南线、油中南线供电； 茂油北站由河油北线、油中北线供电； 我们可以看出除茂油中站两条进线完全由外线路供电外、茂油 西站、茂油南站、茂油北站进线为 1 条外线及茂油中站发电机过来 的 1 条内线，这样的配置使得炼油系统更加稳定和可靠。 110kv 变电站在此不作详细介绍，主要介绍与生产关系最密切 的 6kv 变电所：如下图所示：该图为润滑油变电所 6kv 侧一次系统 图，该所有 4 条进线、4 段母线，4 个联络，这种接线方式非常灵活， 任一条进线停电都能通过相邻的两条进线带。在特别极端情况下， 只要电缆的载流量允许，可以用 1 条进线带 4 段母线。模拟图中如 107 为高压柜编号，一个编号代表一台高压开关柜。高压柜主要包 括进线柜、 联络柜、变压器柜、高压电机柜、电容器柜、电压互感器柜以及预 留备用柜。 第二部分：电动机介绍及维护第二部分：电动机介绍及维护 1、电动机原理电动机原理 电动机（motors）是把电能转换成机械能的设备，它是利用通 电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机 按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动 机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子 磁场转速与转子旋转转速不保持同步速） 。电动机主要由定子与转子 组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁 场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使 电动机转动。 电机的转速（转子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步 电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s 为转差率， ns 为磁场转速，n 为转子转速。 其基本原理如下： (1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对 称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。 (2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导 体产生感应电动势并产生感应电流。 （3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用， 形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向 外输出机械能。 2、异步电动机应用异步电动机应用 异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率 之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大， 转子的转速越低。 普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电 源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可 靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和 较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多 数工业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式， 以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时，必须从电网吸取无 功励磁功率，使电网的功率因数变坏。因此，对驱动球磨机、压缩 机等大功率、低转速的机械设备，常采用同步电机。由于异步电机 的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差,但随 着大功率电子器件及交流调速系统的发展，目前适用于宽调速的异 步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美 异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率 之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大， 转子的转速越低。 普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电 源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可 靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和 较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多 数工业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式， 以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时，必须从电网吸取无 功励磁功率，使电网的功率因数变坏。因此，对驱动球磨机、压缩 机等大功率、低转速的机械设备，常采用同步电机。由于异步电机 的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差,但随 着大功率电子器件及交流调速系统的发展，目前适用于宽调速的异 步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美 3、同步电动机应用、同步电动机应用 作电动机运行的同步电机。由于同步电机可以通过调节励磁电 流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因数，因此， 大型设备，如大型鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机等，常 用同步电动机驱动。低速的大型设备采用同步电动机时，这一优点 尤为突出。此外，同步电动机的转速完全决定于电源频率。频率一 定时，电动机的转速也就一定，它不随负载而变。这一特点在某些 传动系统，特别是多机同步传动系统和精密调速稳速系统中具有重 要意义。同步电动机的运行稳定性也比较高。 同步电动机一般是在过励状态下运行，其过载能力比相应的异 步电动机大。异步电动机的转矩与电压平方成正比，而同步电动机 的转矩决定于电压和电机励磁电流所产生的内电动势的乘积，即仅 与电压的一次方成比例。当电网电压突然下降到额定值的 80左右 时，异步电动机转矩往往下降为 64左右，并因带不动负载而停止 运转；而同步电动机的转矩却下降不多，还可以通过强行励磁来保 证电动机的稳定运行。 结构:同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于 转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励 磁电源；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。 相比之下，同步电机较复杂，造价高。 用途:同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎 全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压 和电流相位，即功率因数；异步电机的功率因数不可调，一般在 0.75-0.85 之间，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附 加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因 数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用 电容补偿功率因数。 同步电机效率较异步电机稍高，在 2000kw 以上的电动机选型 时，一般要考虑是否选用同步电机。但是，同步机因为有励磁绕组 及配套的励磁控制部分，相比起异步电机维护工作量较大；所以， 现在 2500kw 以下的电动机，现在大多选择异步电机。在功率较小 时，效率的差别已经变得微不足道了。 静态励磁柜 旋转整流器 简单的说：同步和异步电机均属交流动力电机,是靠 50 周交流 电网供电而转动。异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子 受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而 转动。其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机。 而同步电机定子同异步电机,其转子是人为加入直流电形成不变磁场, 这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机。异步电 机简单,成本低.易于安装,使用和维护，所以受到广泛使用。缺点效 率低,功率因数低对电网不利，而同步电机效率高是容性负载,可改善 电网功率因数，应此多用工矿大型设备。 4、电动机维护及管理、电动机维护及管理 电动机的运行维护工作，包括工艺操作值班人员的日常点检和 电气值班人员的巡检及电气专业人员对电动机运行状态监测等项。 日常巡检点检项目 （1） 保持电动机外部清洁，防止水和异物进入电机内部； （2） 抄录运行电流及各部温度，装有电压表及轴承振动显示仪的 电动机尚需抄录运行电压和振动值； （3） 注意电机的气味，倾听电机的声音； （4）听取操作人员对电动机运行情况的反映，操作人员认为有噪音 的电动机，应复查判断噪音性质，作出有无故障的初步判断； （5）电流表指示到红线的电动机，应检查绕组温度是否符合。 绝缘电阻检查绝缘电阻检查 电气设备正常运行之一就是其绝缘材料的绝缘程度即绝缘电阻 的数值。当受热和受潮时，绝缘材料便老化。其绝缘电阻便降低。 从而造成电器设备漏电或短路事故的发生。为了避免事故发生，就 要求经常测量各种电器设备的绝缘电阻。判断其绝缘程度是否满足 设备需要。普通电阻的测量通常有低电压下测量和高电压下测量两 种方式。而绝缘电阻由于一般数值较高（一般为兆欧级） 。在低电压 下的测量值不能反映在高电压条件下工作的真正绝缘电阻值。兆欧 表也叫绝缘电阻表。它是测量绝缘电阻最常用的仪表。它在测量绝 缘电阻时本身就有高电压电源，这就是它与测电阻仪表的不同之处。 兆欧表用于测量绝缘电阻即方便又可靠。但是如果使用不当，它将 给测量带来不必要的误差，我们必须正确使用兆欧表绝缘电阻进行 测量。 兆欧表在工作时，自身产生高电压，而测量对象又是电气设备， 所以必须正确使用，否则就会造成人身或设备事故。使用前，首先 要做好以下各种准备： （1）测量前必须将被测设备电源切断，并对地短路放电，决不允 许设备带电进行测量，以保证人身和设备的安全。 （2）对可能感应出高压电的设备，必须消除这种可能性后，才能 进行测量。 （3）被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果的正确性。 （4）测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态，主要检查其 “0”和“”两点。即摇动手柄，使电机达到额定转速，兆欧表在短路 时应指在“0”位置，开路时应指在“”位置。 （5）兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方，且远离大的外电流 导体和外磁场。 做好上述准备工作后就可以进行测量了，在测量时，还要注意兆 欧表的正确接线，否则将引起不必要的误差甚至错误。 在此特别介绍一下高压电动机绝缘电阻检查 （1） 高压电动机绝缘电阻检查指的是热备用状态高压电动机，检 查项目主要包括绝缘电阻和吸收比。 （2） 防爆式高压电动机绝缘电阻每周至少检查一次； （3） 非防爆式高压电动机绝缘电阻每天至少检查一次； （4） 根据雨天和潮湿天汽的严重情况来决定增加检查次数，每天 至少检查二次； （5） 绝缘电阻与前次相比（折算到 75）降低 30%以上时应进行 吸收比检查，吸收比低于 1.3 时要分析原因，并尽快干燥或联系维 修； （6） 高压电动机绝缘电阻低于 10 时应考虑干燥、低于 6 时必须干燥； （7） 检查热备用状态高压电动机绝缘电阻时，必须执行换牌制度 和停、送电操作制度； （8） 检查发现高压电动机绝缘异常时，应及时上报车间调度（车 间值班员） 。 电动机干燥电动机干燥 潮湿环境中闲置的电动机，周围的潮气会使电动机的铁芯和绕 组绝缘表面受潮且可能凝结成水雾，导致电动机绝缘电阻下降，若 再次使用可能引起绝缘击穿。此时的电动机需要进行快速干燥处理。 一般采用铜损耗的方法加热绕组，使电动机铁芯和绕组的温度高出 环境温度 5以上即可。 操作过程中通常选用 5%10%左右的额定电压，小型电动机可 选用 30v 左右的电压。国外电动机（如加氢裂化装置）及新上国产 电机有自带的电阻加热装置，可以由此装置对电动机进行加热处理。 第三部分：电动机配电及保护第三部分：电动机配电及保护 炼油厂区内主要是以 6kv 及 380v 电机为主，下面以两种电压等 级电机的典型线路配置为例，说明其工作原理及保护原则。 1、380v电机典型线路配置（如图）：电机典型线路配置（如图）： 空气开关（1qf）-利用了空气来熄灭 开关过程中产生的电弧只要电路中电流过大 就会自动断开的开关； 接触器（1km）-工业电中利用线圈 流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控 制负载的电器； 低压微机保护装置（1lm）-用微型 计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护 的发展方向（现已基本实现，尚需发展） ，它具有高可靠性，高选择 性，高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心， 配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。 me 电机 2、380v电动机一般保护配置：电动机一般保护配置： 起动时间过长保护：为防止电动机由于起动时间超过正常起动时 的时间而导致过热而损伤绝 缘，其还可掌握和消除负载起动条件的 不正常变更。起动时间过长保护功能块自动识别电动机起动状态， 以限定电动机起动时间达到保护要求。起动时间过长保护投入时， 当检测到电动机起动时间达到或超过设定的允许起动时间时立即跳 闸 单相接地保护：可有效地应用于低压 tn 配电系统中三相电 动机回路的单相接地故障保护，防止产生单相接地故障时的人身间 接电击、电气火灾和线路损坏等事故。单相接地保护功能块提供一 个定时限保护。 断相保护：为防止电动机在运行过程中发生断线而导致电动机 二相运行产生过热而烧毁。断相保护功能块自动识别电动机回路断 相过程，提供一个定时限保护。 电流不平衡保护：防止因三相不平衡负荷或系统不平衡电压可 能引起的电动机过热。 电流不平衡保护功能块提供一个定时限保护， 根据电流不平衡度计算方法检测电流不平衡度，以限定电动机的电 流不平衡状态。 堵转保护：堵转保护是防止电动机在运行时，由于转子堵塞而 发生电流突然升高，以致烧毁电动机。这种 情况可能出现在滚动轴 承碎裂、负载转矩突然升高等情况。 堵转保护仅在电动机起动完成 后投入。堵转保护功能块检 测电动机运行电流，提供定时限保护。 热过载保护：热过载保护可防止电动机由于热过负荷而损坏， 亦可作为起动时被闭锁的堵转保护和 te 时间保护的后备保护。热 过载模型的工作曲线是一簇反时限曲线，时限的选择应低于电动机 在冷态 6 倍额定电流下所允许的过载时间，可通过选择确定运行的 特性曲线。 工艺联锁保护：提供连接于电动机拖动设备的工艺条件的快速 保护，以开关量输入为工艺联锁保护信号的输入点。工艺联锁保护 功能块提供一个瞬时保护。当机组送电前需要试仪表联锁时，电工 将配电抽屉送至试验位置，由仪表提供动作信号跳接触器。 3、6kv电机典型线路配置：（如图）：电机典型线路配置：（如图）： 手车式真空断路器-因其 灭弧介质和灭弧后触头间隙 的绝缘介质都是高真空而得 名；其具有体积小、重量 轻、适用于频繁操作、灭 弧不用检修的优点，在配 电网中应用较为普及。 氧化锌避雷器 -利 用氧化锌良好的非线性 伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫 安级） ；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到 保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙， 利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。 接地刀闸-用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条 件(如短路)下，可在规定时间内承载规定的异常电流；但在正 常回路条件下，不要求承载电流。 电机 4、6kv电动机一般保护配置：电动机一般保护配置： 过流保护：在电流起动元件起动 以后，它的动作时限与通过的电流大 小有关，电流愈大，动作时限愈小。 速断保护：跳保护装置的动作时间 是按整定的动作时间固定不变的，而其 动作电流是按躲开最大负荷电流整定 的，正常时不动作，当短路时的短路电 流大于动作电流时，保护动作。 过负荷：当电机超过额定电流发出信号报警。 零序过流保护：零序、正序、负序是进行电路分析时人为的将 要分析的量分解成三个分量。一般同一个回路的导线全部穿过同一 个电流互感器（也叫零序互感器）时，互感器的次级没有输出，也 就是该回路零序电流为零。当线路出现接地时（漏电发生在互感器 以下） ，穿过互感器的电流矢量和不再为零，互感器次级就会有输出 电流。 起动超时及堵转：（同上） 低电压：人为设定当母线电压低于某个数值时，延时跳闸，目 的是防止高压电机再启动时使母线电压降低，影响整个电力系统。 仪表联锁：提供连接于电动机拖动设备的工艺条件的快速保护， 以开关量输入为工艺联锁保护信号的输入点。工艺联锁保护功能块 提供一个瞬时保护。当机组送电前需要试仪表联锁时，电工将高压 柜手车送至试验位置，由仪表提供动作信号跳高压柜。 第四部分：变频器知识第四部分：变频器知识 1、变频器含义：、变频器含义： 顾名思义，变频器就是要改变电压或电流的频率，以改变交流 异步电动机转速的机器。 英文名称：inverter，一般译作逆变器。 学术解释：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变 换为另一频率的电能控制装置。 2、变频器分类、变频器分类 按电压等级分：高压变频器和低压变频器； 按工作方式分：交交变频器和交直交变频器。 按电源类型分：可分为电压型和电流型。 按控制方式分：pwm 和 pam 两种； 按数学模型分：v/f 控制、频差控制、直接转矩控制。 交交变频器：直接将电网交流电变为可调频调压的交流电输 出，没有明显的中间滤波环节，故又称直接变频器。 交直交变频器：将电网交流电经整流器转换为直流电， 经中间滤波环节后，再经逆变器变换为调频调压的交流电，故又称 间接变频器。根据中间滤波环节不同又分电压型和电流型。 电压型:用改变电压频率来改变电机转速的方式. 电流型:用改变电流的频率来改变电机转速的方式. 根据 n=60f*(1-s)/p，交流电动机的调速方法有三种： （1）变极调速；（2）改变转差率调速；（3）变频调速。 其中，变频调速最具优越性其中，变频调速最具优越性 ! 3、变频器特点、变频器特点 调速时平滑性好，效率高。低速时，相对稳定性好。 调速范围 较大，精度高。 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。易于实现过程自动化。 目前变频技术已经非常成熟，产品性价比非常高。在恒转矩调速时， 低速段电动机的过载能力大为降低。 4、变频器应用及控制变频器应用及控制 压力等 传感器 dcs 变频器 m 420ma 采用 pwm 变频控制装置 的液泵其工艺控制示意图 如图所示。 当需要增加流量时，管网 压力低于设定参数值，变频器 输出频率增加，减少流量时则 相反。流量稳定时，检测值与设定值一致，转速不变。 在主回路连接中，r、s、t 为电源接线端子，u、v、w 为电 机 接线端子。 p1 ，p（）外接 dc 电抗器 以提高功率因数。p(+)、db 外接 制动电阻。 gk 为工频、变频切换开关。 考虑到接触器 km 极易受到雷害 或系统短路造成系统晃电而跳闸， km 选择为机械锁扣接触器，qs 为隔离开关，qf 为空气开关。 第五部分：防晃电设备在炼厂的应用第五部分：防晃电设备在炼厂的应用 1、 “晃电晃电”含义含义 电源“晃电”一般是指电网由于雷击、对地短路、发电厂故障 及其它内外部故障原因造成的电网短时故障，引起电网电压短时间 大幅度波动，甚至短时间断电数秒的现象。随着电网的发展、系统 容量及用电规模的不断扩大，晃电现象的影响越来越大，波及的范 围越来越广。由于现代炼油生产装置的规模越来越大，晃电持续时 间虽然比较短，但对生产的影响却是十分巨大。瞬间的电压波动将 造成数百台电动机跳闸、设备停机，电网电压恢复后电机却不能自 行恢复运行，导致连续生产过程发生紊乱，并有可能造成严重的生 产及设备事故。对于大型装置来说，由于设备数量较多，如果人工 进行恢复，花费的时间比较长，而且慌乱之下容易出现操作失误。 根据交流电机的运行特性,短时断电对电机转速影响非常小，电网电 压恢复正常后，立即恢复电机运行是完全可行的，而且启动的冲击 电流较小（接近额定电流） ，从而保障了重要动力负荷运行的安全性 和连续性。 2、厂内几种主要防晃电设备、厂内几种主要防晃电设备 由于现在厂内 110kv 变电所都装设快切装置，能在很短时间内 完成备用电源的投入，所以近期的外线路晃电对生产装置影响很小， 主要是小部分 380v 设备。这部分设备的控制线路对电压的波动非 常敏感，所以对 380v 电动机等设备采用增设防晃电功能的要求非 常必要。以下介绍厂内几种主要防晃电设备及方式的原理及应用： fs 延时接触器 一个双线圈结构，电源正常状态下，控制模块处于储能状态， 接触 器的启动和停止与常规接触器一样，当有“晃电”发生使电 压降到接触器的维持电压以下时，控制模块开始工作，以储能释放 的形式保持接触器继续吸合。当电源电压恢复后，控制模块又转入 储能状态。 如图所示为现阶段厂内 380v 电动机 fs 接触器带低压综保控制 图，其中它与常规电磁接触器在控 制上最大的区别在于它的外接点有 三个，除 a1、a2 接线圈外，a1 和 a3 构成储能释放回路，当正常手动 跳闸和保护动作跳闸时，通过另一对联动常开点将储能释放回路短 路，使得接触器线圈瞬间释放，从而完成与普通接触器一样的动作。 锁扣接触器 当接触器的电磁线圈吸合后就自动以机械锁合使其触头接通工 作，当电源出现欠压时接触器线圈的释放不会导致主触头断开，该 接触器包括接触器、机械锁扣部分及跳闸线圈部分。 锁扣接触器控制接线较为复杂，如图（2）所示，当电机启动按 钮按下后，9、15 间的接触器辅助常闭接点 km 将接触器线圈短路， 时间继电器 kt 率先动作，跳闸回路中的 kt 瞬时打开，延时闭合点 将跳闸回路开路，接触器线圈 km 得电，主触头吸合，机械锁扣部 分锁死，完成一次电机启动过程。其中跳闸回路 lu-nu 必须由一套 ups 提供不间断、稳定的 220v 交流电源，确保跳闸线圈动作正常。 分批再启动装置分批再启动装置 厂内主要采用亚特尔 fzqd-型电机分批再起动装置，其通过 实时监测电网电压和电机的运行状态，电网发生“晃电”时，现场 正在运行的电机因“晃电”而停机，在允许时间内，电网电压又恢 复正常后，装置自动按预先设定的次序分批再起动要求再起动的电 机，从而保证生产过程连续进行。如电压波动或中断时间超过设定 的允许值，则自动放弃再起动事件,因为这时再自起动已无意义，甚 至会引起事故。 kaktkm l1 km km km ka fh hghghr hr sbr sbg n 1 9 2 57 f kakt km lu nu fu1 fu2 ups220v fu3 3 15103 102 101 125261516192017182324212242356789 10 1112 1314 出出出出出出 出出出出 2 图为亚特尔 fzqd-型电机分批再起动装置工作原理图，其 中 x13 模块功能为电压监测、通讯及工作电源输入，x1 至 x12 为 i/o 输入输出板，最多可嵌入十二块，每块板具有八对常开接点，该 接点与电机启动回路中接触器自保持点并联，共可为九十六台电动 机提供再启动功能。 第六部分：第六部分：ups 原理及应用原理及应用 1、ups含义含义 ups 是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称,是 能够