高校供水系統的常見電氣故障分析

高陽　王大偉

【摘 要】本文分析了山東女子學院新校區供水系統出現的常見電氣故障，介紹了相應的故障處理方法，在此基礎上，總結了供水系統電氣故障出現的規律，提出了預防和應對的若干方法，對保障校園供水系統的安全穩定運行有較好的指導意義。

【關鍵詞】高校；供水系統；電氣故障；變頻器；故障預防

高校的能源動力保障是高校后勤工作的重要環節之一，是高校安全穩定運行的重要保證，而供水系統則是其中的關鍵組成。以山東女子學院為例，目前學校供水主要包括自來水和中水，其中自來水為市政供水，中水由學校中水站處理污水獲得。不論是自來水還是中水，都需要大量的電氣設備，如變頻器、電機等，這些設備的正常運行直接關系到供水系統的正常運行。高校作為一個特殊的社會區域，在供水特點上與普通的城市供水有很大的差別[1]。總結分析高校供水系統的常見電氣故障，具有重要的意義。

本文以山東女子學院位于長清區大學城的新校區為例，分析了該校區近年來供水系統出現的電氣故障及處理方法，提出了預防和應對的若干方法，對保障校園供水系統的安全穩定運行有較好的指導意義。

1 供水系統的電氣基本組成

目前絕大多數供水系統由三相異步電機提供動力，主要電氣設備組成包括：斷路器、交流接觸器、熱保護繼電器及部分監測設備如遠傳壓力表、液位顯示器等。隨著計算機和電力電子技術的發展，具有控制功能的智能儀器如變頻器、軟啟動器、觸摸屏、PLC等也在供水系統中得到了廣泛的應用，尤其是變頻技術的應用，不僅提高了系統的供水質量，更達到了很好的節能效果[1]。典型的變頻器控制供水系統的電路如圖1所示：

2 供水系統的電氣故障分析

2.1 斷路器跳閘不能合閘

故障描述：中水站3kw一步提升泵運行時突然斷路器跳閘，且重復合閘后又立即跳閘。

故障分析及處理：斷路器跳閘一般有兩種原因：一是，斷路器本身達到使用壽命不能繼續使用，二是，水泵線圈燒壞，發生短路或接地。針對以上故障，首先斷開水泵電纜，再合閘斷路器發現不再跳閘，故初步判斷為水泵故障。用搖表測量水泵線圈與地之間的絕緣發現水泵線圈接地，更換水泵后解決了這一故障。

2.2 變頻控制水泵壓力達不到設定壓力

故障描述：供水站45kw供水泵正常時運行在35-40Hz左右，供水壓力0.4兆帕，但某日突然低頻運行，供水壓力較低。

故障分析及處理：學校供水泵采用的是恒壓變頻控制[2]，變頻器為施耐德ATV61系列變頻器，通過電阻式遠傳壓力表將壓力信號反饋至變頻器，變頻器將反饋值與給定值比較后，進行變壓變頻，增大或降低水泵電機的轉速達到恒壓供水的效果。供水壓力一般設定為0.4兆帕，故障時遠傳壓力表表盤亦顯示0.4兆帕，但從實際情況及其他壓力表均顯示壓力不足，只有0.3兆帕左右，故判斷為遠傳壓力表故障，既壓力表的遠傳信號與實際壓力不符，導致變頻器獲得的壓力信號錯誤，變頻器不能正確變頻，導致供水出現異常。在更換了遠傳壓力表后，系統恢復了正常。

2.3 變頻控制水泵轉速突然增大，但出水壓力未變

故障描述：供水泵變頻器某日突然運行在最高頻率50Hz，水泵電流亦高于正常值，但供水壓力并未改變。

故障分析及處理：在水泵轉速一定的情況下，供水系統流量增大時揚程降低，恒壓變頻供水系統當用水量增大時變頻器會增大頻率以提高電機轉速保持供水壓力恒定，故障時頻率突然增大到工頻判斷是管道爆裂導致流量突然增大，巡視管網及時發現了漏點，關閉相關閥門后系統恢復了正常。

2.4 熱保護繼電器動作

故障描述：水泵熱保護繼電器動作導致水泵不能工作。

故障分析及處理：熱保護繼電器具有過載保護的作用，熱保護繼電器動作說明水泵電流過大，可能的原因有：水泵被異物堵塞電機堵轉電流過大；水泵本身故障線圈老化電流過大。故障出現時水泵已運行多年，測量三相電阻后發現三相電阻差別較大，由于熱保護繼電器可以自動復位，在多次熱保護動作后斷路器也出現跳閘，綜合判斷水泵燒壞，只能更換水泵。

2.5 軟啟動器不能正常啟動

故障描述：某日雷雨天氣后水泵軟啟動器突然顯示故障不能正常啟動。

故障分析及處理：軟啟動器損壞。軟啟動器中有很多電子器件，遇雷電容易被擊壞，因此雷雨天氣應做好防雷措施防止軟啟動器被雷電擊中[3]。

3 故障規律總結及預防處理措施

高校供水系統出現的電氣故障有一定的規律，總結如下：

（1）故障多出現在用水的高峰期，有一定的周期性和季節性。高校用水和一般的居民用水不同，用水高峰多出現在早、中、晚比較固定的時間段，用水高峰時設備也滿負荷運行，容易出現故障，而寒暑假等基本沒有用水，很少出現故障。

（2）電氣故障發生一般具有一定的漸進性。如以上討論的熱保護繼電器動作故障，水泵的損壞表現為電流逐漸增大，到一定程度后水泵完全不能工作。因此，做好設備運行記錄判斷設備運行好壞對預防故障發生有重要的意義。

（3）電氣故障往往表現為系統壓力等其他參數異常。如以上出現的水壓異常，有的是電氣設備故障導致的，因此觀察記錄流量、壓力等非電氣參數對于判斷故障原因有很大幫助。

針對以上規律，提出以下的預防處理措施：

（1）利用學校的假期對設備進行維護保養，必要時進行維修改造。高校寒暑假時間較長，用水較少，進行設備維修保養影響較小，并且效果比較明顯。如山東女子學院在2015年暑假期間對中水站進行了全面維修，包括更換曝氣管道等，開學后曝氣風機未再出現因為曝氣孔堵塞導致風機燒壞的問題，而此類故障在前一學期出現多次。

（2）做好運行記錄。記錄供水系統的壓力、流量、水泵電流、頻率等對于分析系統運行狀態，預防處理故障有重要的意義。

（3）供水設備要按照一用一備或多用一備設置。在條件允許的情況下，供水系統的設備都應有備用設備，在主要設備故障而新設備未到的情況下，備用設備可以起到應急的作用，有利于供水系統的安全運行。多臺設備可以交替運行，避免某一設備長時間高負荷運行。

4 結語

本文對山東女子學院校園供水系統出現的常見電氣故障進行了分析，主要基于實際應用，對于供水系統電氣故障的一般處理有較好的指導意義。

【參考文獻】

[1]欒松勝.高校供水系統中水泵變頻節能技術的應用探討[J].現代工業經濟和信息化，2014（9）：76-77.

[2]高陽，馬青，胡蔚蔚.恒壓變頻供水系統的Matlab仿真模型研究[J].工業控制計算機，2011，24（11）：100-101.

[3]宋雨，黃娜.有關電子信息設備防雷保護措施的探討[J].信息通信，2011（5）： 109-110.

[責任編輯：王楠]