水泵站用电系统及断路器设计.doc

水泵站用电系统及断路器设计陈烈1， 陈伦铭2 科达机电 西南科技大学摘要：目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。但是电气控制方面大家都不怎么重视，以至于许多问题并不是软件问题，而是强电控制和选型的问题。本文介绍了水泵站用电系统，同时，介绍了设备的选择，线缆的选择。关键词：动力设备组成，设备选择，截面积确定，热稳定校验，水泵站在居民生活中是不可或缺。他在居民供水、消防的那个方面具有举足轻重的作用。由于目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。但是电气控制方面大家都不怎么重视，面对种类繁多的电器，好多的工程师度有些无所适从，本文从小处着眼详细的解决了水泵站电器选择的普通而重要的问题。1.水泵站及其动力系统以图4.14某水泵站配电系统设计实例来说明该系统工程的组成、设计功能和使用要求。该工程为某小区民用高层住宅，属于二类建筑，由地上18层、地下2层的塔楼三幢(每幢164户)共建一处水泵站，建在2号楼地下层。每幢楼屋顶层设独立高位水箱，消防用水、生活用水合用一个高位水箱。根据民用二类建筑高层住宅的基本条件，由小区变配电所低压总配电柜送来两路220380 V三相四线制电源，一路为照明用电，一路为动力用电。在水泵站用电端设置用电单向自投联络装置，正常情况下水泵动力用电由动力电源供电，当该动力电源发生故障或因其他原因停电时，断路器自动单向投合照明电源用电。若同时发生两路市电源都停电时，则水泵动力系统无电源，所有水泵不能工作，按目前的设计标准该方案属于低档次的两路市电源供电，这是在目前经济条件下的权宜之计。2.该水泵站动力设备的组成(1) 消防水泵，45 kW 2台，一用一备运行；(2) 生活水泵，15 kW 2台，一用一备运行；(3) 消防水排水泵，1.1 kW 1台；(4) 管道加压泵，1.3 kW，每幢各2台。因管道加压泵安装在屋顶层每个高位水箱间，其电源则由电梯机房消防电梯双路电源末端自投装置供电。3.水泵组的控制方式(1) 消防水泵在三幢楼的各层每个消火栓内设有一个并联的触点开关，当按动其中任何一个即能启动消防水泵，门厅传达室、消防水泵现场、启动设备上均设有人工操作按钮，在2号楼(水泵房所在地)管理室内设有指示1、2、3号楼的火灾声光报警信号装置，按要求还能做到报出楼层火灾的声光报警信号。(2) 生活水泵生活水泵平时由三幢楼的高位水箱内液位开关并联接线，由液位自启、自停生活水泵电动机，生活水泵现场及启动设备上均设有人工操作按钮。(3) 管道加压泵在使用消防水泵时，由接于水箱间干管上的三套电接点压力计压力启动，并由时间继电器整定运转时间。在三幢楼的第5层起每个消火栓的并联触点开关上，按动任何一个触点开关启动消防水泵的同时，即启动管道加压水泵。4.该系统的各项技术参数该水泵站每台电动机的用途名称、额定功率、额定电流、尖峰电流，断路器的型号和额定电流Inm/In，启动设备型号规格，计算电流I30和铜导线的截面积S(mm2)等技术参数均列于表4.1（见P96）中。 图4.13二类建筑水泵动力配电系统4启动设备选择（1） 两台45 kW消防水泵电动机设计选用JJ1-B-45380V自耦减压启动控制柜，该系列产品可在水泵现场设人工操作按钮，也可以用按钮或液位器进行远程操作。因为消防水泵在无火灾情况下不经常启动，该系列启动控制柜为不能频繁启动操作型。（2） 两台15 kW生活水泵电动机设计选用QX4-17型Y-减压启动器，平时三幢楼的高位水箱内设并联液位开关自动操作，维护、检修启动设备时，水泵现场及启动设备上均设置人工操作按钮。该系列启动器允许频繁操作，故适用于生活扬水泵电动机作减压启动器。（3） 消防排水泵电动机因功率小，故采用QC25-4 kW型磁力启动器全电压直接启动，集水池现场液位开关自动控制电动机的启动和停止。5. 电线、电缆的选择1.选择原则水泵电动机用电设备的电线、电缆应按相应的工作制条件考虑，室内应用耐压500 V以上的绝缘导线，穿金属管保护，凡能作暗线的应作暗敷设。BV-500 V塑料绝缘铜芯导线工作温度为105 。电源干线宜采用三相四线式干电缆输送，室内也应穿金属管保护，室外穿混凝土孔砖或地下直埋敷设，选用VV22、VLV22型额定电压为1 kV的聚氯乙烯绝缘和护套的电力电缆或YJV、YJLV、YJY、YJLY型额定电压为1 kV的交联聚氯乙烯绝缘和护套的电力电缆等输电干线2.导线截面积的确定民用建筑电气设计规范和低压配电设计规范关于载流导体的过负荷保护电器选择和动作特性的规定和要求，以及对导体允许持续载流量Iz(A)，采用同一个计算公式，对于载流导体截面积的确定，必须符合这个规范规定的条件，即IBInIzI21.45Iz3.电动机载流导体截面积的确定三相交流低压异步电动机用电是三相对称负载，对于载流电线、电缆截面积的确定应符合以下条件：(1) 电动机主回路导线的安全载流截面积不应小于该电动机额定电流的安全载流截面积。当电动机经常接近满载时，导线的安全载流量宜有适当的富裕度。当电动机为短时工作或断续工作时，应使导线在短时负载下或断续负载下的载流量不小于该电动机的短时工作电流或额定负载持续率下的额定电流。(2) 电动机主回路的导线应按机械强度和电压损失校验。对于必须确保安全运行的线路，还应校验导线在短路条件下的热稳定性。(3) 绕线转子电动机回路导线的载流量应符合以下规定：启动后电刷不短接时，不应小于转子额定电流。当电动机为断续工作时，应采用在断续负载下的导线安全载流截面积。启动后电刷短接，当机械的启动静阻转矩不超过该电动机额定转矩50时，不宜小于转子额定电流的35；当机械的启动静阻转矩超过电动机额定转矩的50时，不宜小于转子额定电流的50，按此确定导线安全载流截面积。(4) 民用建筑动力用电为一般电动机用电，均应按长期工作制确定导线安全载流截面积。 (5) 确定电动机主回路干线安全载流截面积时，备用设备负荷可不计在内4.短路保护绝缘导体的热稳定校验(1) 当短路持续时间不大于5 s时，绝缘导体的热稳定应按下式校验：S(I/K)t(2) 短路持续时间小于0.1 s时，应计入短路电流非周期分量的影响，大于5 s时应计入散热的因素。(3) 当保护电器符合相关规范的规定时，短路电流还不应小于低压断路器的瞬时或短延时过电流脱扣器额定电流In的1.3倍。5.消防水泵电动机及其电器设备用的电线、电缆应遵循“消防用电设备的配电及信号线路”原则来选择。6.消防用电的电线、电缆因有保证供电时间，从而有耐火耐热的技术要求，满足布线环境和保护措施,因此,有条件的场所应尽量做厚壁钢管暗敷设在建筑物结构层中，对于明敷在电缆竖井内的电线、电缆管线应做好相应的辅助保护措施。图4.14为某二类高层建筑工程地下室水泵站安装平面图，水泵房与配电控制操作室截然分开设置成两间，便于操作、维修、管理。图4.14地下室水泵站安装平面图 参考资料：1张万忠.可编程控制器应用技术M.北京:化学工业出版社,2001.2林春方.可编程控制器原理及其应用M.上海:上海交通大学出版社,2004.3罗妍, 李志蜀, 王汾雁.PLC 控制的步进电机频率曲线优化技术研究J.四川大学学报( 自然科学版) , 2007,(44,1).4章丽芙, 倪步喜, 张朋.基于PLC 的步进电动机控制系统J.微电机, 2006,(39,1).5季汉棋.用PLC 控制数字变频器改变异步电动机转速的实现J.轻工机械, 2006,(24,1).陈烈，（1980-12-05- ）人称胡适，来自子昂故里-四川射洪。2005年毕业于西南科技大学自动化专业，工学学士。现居住于佛山，从事自动控制方面的工作，曾有多篇作品发表于各种刊物！手 机e-mail:陈伦铭，（1945-11- ）就职于西南科技大学，教授。曾编写采用分解法教学，参编4部大学教材，应用数学中创立了矩阵的CB分解法和最少列、行乘积求和法，定述了余差留数阵，发现了初等矩阵两性质，并运用于控制理论中最小实现、系统规范分解直接法及其内部描述。探讨出状态变换新模式型；确立了模式系统（M,B,C