世界技能大賽電氣裝置項目技術(shù)淺析

殷希中

安徽阜陽技師學(xué)院 安徽 阜陽 236000

0 引言

世界技能組織在1950年成立的目的是通過世界上各個成員國之間的交流與合作，來促進各成員國青年一代職業(yè)技能水平提升。借助世界技能大賽的舉辦，在全世界范圍內(nèi)宣傳職業(yè)技能對社會進步和經(jīng)濟發(fā)展帶來的巨大貢獻，激勵年輕一代積極從事技能事業(yè)，為社會的發(fā)展貢獻自己的一份力量。同時世界技能大賽也為那些希望改變自身、家庭和社會發(fā)展的青年一代創(chuàng)造了一個全球性技能展示平臺，幫助他們改變自己的命運、實現(xiàn)個人的夢想。

1 世界技能大賽電氣裝置項目簡介

世界技能大賽是國際上最高水平的職業(yè)競技比賽，分為6大類56個競賽項目，其中電氣裝置就是其中的一個。中國已經(jīng)參加了5屆世界技能大賽,取得了優(yōu)異的成績。其中在2019年俄羅斯喀山舉辦的第45屆世界技能大賽，中國代表團成績喜人，獲得16枚金牌，榮登金牌榜第一[1]。在45屆世賽電氣裝置項目中，中國代表隊獲得了該項目的金牌[2]，實現(xiàn)了電氣裝置項目參賽以來金牌零的突破，值得祝賀。

2 賽項技術(shù)平臺

電氣裝置競賽平臺暫時采用山東棟梁科技設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號為DLDS-1214F工作臺，該工作臺安裝工作面為木質(zhì)板材，金屬框架結(jié)構(gòu)。主面尺寸約1.6m×2.4m（長×高），側(cè)面尺寸約1.2m×2.4m（寬×高）。外形尺寸：呈梯形結(jié)構(gòu)，外層由網(wǎng)孔板搭建。至于工具儀表，不列出量具與工具清單。根據(jù)公布的技能要點自行攜帶全部的量具和工具。參賽選手可以攜帶電動工具，大功率電動切割機除外。該套競賽平臺還有個樓宇智能控制實訓(xùn)系統(tǒng)模塊，采用的是KNX全數(shù)字分布式控制系統(tǒng)，可以集中控制和管理本區(qū)域內(nèi)的空調(diào)、照明、窗簾等電氣設(shè)備，既能有效的管理電氣設(shè)備，又可以延長電氣設(shè)備及燈具的使用壽命，提供安全、智能、人性化、節(jié)能的使用效果和功能。也能在后續(xù)的項目擴展中很方便地進行擴充[3]。

3 電氣裝置項目技術(shù)淺析

3.1 項目的要求

電氣裝置競賽項目采用的是傳統(tǒng)的技術(shù)和新興的技術(shù)，對參賽選手設(shè)計的電氣裝置控制系統(tǒng)進行安裝、調(diào)試、運行和維護。

（1）所有外部設(shè)備必須在導(dǎo)軌上使用端子連接到配電箱上。

（2）動力箱內(nèi)部布局由選手自主設(shè)計。

（3）按照國家標(biāo)準(zhǔn)，正確選擇導(dǎo)線的顏色和線徑（mm2）。

（4）選手必須按照我國現(xiàn)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、安全要求，結(jié)合試題考核要求，正確選擇斷路器、熱繼電器及插座；正確整定熱繼電器過載保護值。

（5）所有金屬器件必須安全接地。

3.2 選手的技能要求

（1）參賽選手應(yīng)具備各種配電線路的安裝技能和調(diào)試技能；

（2）參賽選手能夠使用已提供的布局圖和功能要求對電路進行相應(yīng)的設(shè)計、做好前期規(guī)劃，設(shè)計完成好每個項目需要的時間，使用的工具儀表等，最后完成各種元器件的安裝；

（3）電氣控制系統(tǒng)安裝完畢，參賽選手能夠使用正確的測試方法，獨立測試。最后安裝項目功能，設(shè)計出LOGO程序，完成控制要求；

（4）參賽選手對電氣裝置系統(tǒng)進行故障診斷和檢查，并能獨立的進行故障的排除。

3.3 項目任務(wù)（三個任務(wù)）

（1）動力和照明電路的設(shè)計與安裝

1）動力電路的設(shè)計與安裝

已給項目任務(wù)書、元器件清單、電路布局圖、故障電路圖等，要求參賽選手正確選擇各類器件、工具、量具，規(guī)劃好施工流程和步驟，并按照電路布局圖中的布線方式，電工操作規(guī)范中的安裝要求，完成項目電路的安裝，通過通電測試，準(zhǔn)確完成控制要求中的各種功能。已考的動力電路有：西門子LOGO控制下的自動送料裝車系統(tǒng)[4]、建筑物倉庫卷簾控制系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)手動和自動功能，設(shè)計相應(yīng)的指示燈對不同的功能進行顯示。有的動力箱設(shè)計直接給出供電電源（3L+N+PE–380V）；用電設(shè)備（額定電壓為 380V、額定電流為 2.0A的電動機），根據(jù)用電設(shè)備的實際情況，可以選擇導(dǎo)線型號、斷路器的規(guī)格型號、熱繼電器的規(guī)格性格和其整定值、接觸器的規(guī)格型號；熱繼電器過載保護，根據(jù)實際情況調(diào)整整定值；斷路器，依據(jù)用電設(shè)備來選擇；控制要求方面，要求利用兩個接觸器實現(xiàn)功能，并且有互鎖功能。同時電動機要采用相應(yīng)的接法，比如說Y型；控制設(shè)備有紅色的急停按鈕（SB1–NC）、綠色的啟動按鈕（SB2-NO）、紅色的停止按鈕（SB3-NO）、兩個行程開關(guān)（（SQ1 -NO+NC）、SQ2-NO+NC等；指示燈有綠色啟動指示等H1、紅色停止指示等H2、正轉(zhuǎn)2HZ 閃爍指示燈H3、反轉(zhuǎn)1Z 閃爍指示燈H4、過載閃爍指示燈H5、急停且過載指示燈H6等；在編程方面，使用西門子LOGO編程、手動和自動可以來回切換、正轉(zhuǎn)結(jié)束后延時6S、反轉(zhuǎn)結(jié)束延時5S、按下啟動按鈕，電動機能夠啟動、按下停止按鈕電動機能夠停止轉(zhuǎn)動、按下急停按鈕，電動機能夠停止轉(zhuǎn)動、熱繼電器動作后，電動機停止轉(zhuǎn)動、在熱繼電器重置前，電動機不可被啟動、通過LOGO界面實現(xiàn)按鍵實現(xiàn)電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、

通過LOGO界面背景顯示電動機過載等。

2）建筑智能化電路的設(shè)計與安裝

也是給出任務(wù)書、元器件清單（比如各種插座、燈具、電動窗簾等）、電路布局圖，要求參賽選手正確選擇，做好規(guī)劃，完成電路的安裝。經(jīng)過通電測試，完成功能。實例如下：照明電源部分（1L＋N＋PE-220V）；用電設(shè)備（P1為16A的電源插座，P2和P3為10的普通插座，P4為16A的空調(diào)插座，L1、L2、L3、L4為功率30W的白熾燈、L5為日光燈，面板開關(guān)S1-S5)、要求所有開關(guān)向上按動按鍵，燈具或插座通電。具體控制要求如下表1所示：

表1 照明電路控制要求

（2）電路編程

1）借助計算機利用LOGO編程軟件對西門子LOGO進行編程，完成線路要求的功能。

2）利用KNX編程軟件ETS-5對智能家居各種模塊（比如說繼電器模塊、定時器模塊、超聲波傳感器模塊、紅外線傳感器模塊等）進行編程，實現(xiàn)相應(yīng)功能。類似任務(wù)如下：

白熾燈控制要求1：開關(guān)A左鍵短按控制燈1亮，開關(guān)A右鍵短按控制燈1滅。要求2：開關(guān)B左按鍵，長按調(diào)亮燈1；開關(guān)B左按鍵，長按調(diào)暗燈1。窗簾控制要求1：早上6h打開窗簾，晚上6h關(guān)上窗簾[2]；

要求2：當(dāng)亮度值大于900lux時，關(guān)窗簾至60%，當(dāng)亮度值大于1200lux時，關(guān)上窗戶，當(dāng)亮度值小于200lux時，延時10s打開窗簾。

（3）電氣裝置排故

在給定的電氣裝置上排除故障，包括照明電路和電力拖動常見控制線路。要求完成故障的檢測任務(wù)；根據(jù)設(shè)置的故障，檢測出故障類型。世賽和國賽要求設(shè)置10個故障點，省賽或市級選拔賽根據(jù)實際情況進行設(shè)置，一般不超過10個。故障類型有線路短路、線路高電阻接地、極性錯誤、線路低電阻絕緣、線路開路、元器件設(shè)置不正確、電路元器件錯誤、線路交叉錯誤等，詳見表1所示。要求0.5-1小時內(nèi)排除。只要求標(biāo)注故障位置和故障類型。故障點標(biāo)注事例見表2。

表2 故障點標(biāo)注事例

3.4 電氣安裝技術(shù)分析

（1）劃線要準(zhǔn)確、清晰，便于安裝。施工完畢要清除施工痕跡，中心線不能清除。

（2）安裝與檢查同時進行

電箱、線盒、線槽、線管、橋架等器件安裝要合理、牢固。線管管卡布置也要合理，水平或垂直方向管卡間距不大于1m，電纜線卡不大于300mm。線管進盒要安裝杯梳，電纜進盒要安裝防水接頭。線盒開孔不能偏離中心。

元器件安裝尺寸以及水平垂直是通過比較已給圖紙和實際安裝后的測量結(jié)果進行評定，評定標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）元器件安裝水平：利用水平尺等量具測量其水平。

2）元器件垂直：利用水平尺等量具測量其垂直。

3）元器件所有的測量尺寸都必須參照中心線。

4）線路中電纜和線管的尺寸是指向電纜或管的中心。

5）線路中線槽和設(shè)備的尺寸是指向已給圖紙上所顯示的線槽和設(shè)備的中心位置或邊緣位置。

6）元器件安裝允許誤差的標(biāo)準(zhǔn)如表3。

表3 元器件安裝允許誤差標(biāo)準(zhǔn)

（3）加工柜、盒、板、線槽、橋架要去除毛刺。毛刺去除要注意安全，同時要求規(guī)范。

（4）加工金屬管、PVC管、軟管時彎曲半徑應(yīng)保持均等一致不變形。

（5）電氣元件和導(dǎo)線應(yīng)選擇正確；

（6）導(dǎo)線連接要牢固可靠，無漏銅、無壓皮。

3.5 電氣裝置配線規(guī)范

金屬橋架配線：要安裝牢固，同時安裝尺寸應(yīng)滿足圖紙的要求，安裝尺寸的偏差小于2mm（國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)2mm，國際標(biāo)準(zhǔn)1mm）,金屬橋架轉(zhuǎn)角平整均勻,沒有毛刺。橋架上電纜要整潔布置，要美觀捆綁，要平行走線。扎帶要間隔均勻,彎曲半徑要合理，也要均勻，也不能出現(xiàn)扭曲和打結(jié)現(xiàn)象。

線槽的布線：線槽的安裝尺寸應(yīng)滿足圖紙的要求，偏差控制在2mm以內(nèi)（國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)2mm，國際標(biāo)準(zhǔn)1mm）,線槽的彎曲處以及轉(zhuǎn)角處要處理得整潔美觀，毛刺清理干凈，最后把端蓋和蓋板安裝正確，將線槽的縫隙控制在1mm以內(nèi)。

線路PVC線管和金屬管的配線：彎曲均勻，無皺褶，加持均勻牢固。

電氣裝置系統(tǒng)配線：正確選擇導(dǎo)線，包括規(guī)格、顏色等；要把線針壓接牢固，不要出現(xiàn)沒接和漏銅漏絲的情況；外圍器件必須通過接線端子與配電箱相連，不過電箱面板上的按鈕、指示燈等，不需要經(jīng)過接線端子，因為它們屬于同一體。

3.6 電路的測試

參賽選手在完成比賽所有的安裝任務(wù)后，也要完成以下的工作，才能進行下一步的通電調(diào)試：

線路測試必須達(dá)到“測試說明”的要求，并且提交正確的電路測試報告[5]。參賽選手提交測試報告后，經(jīng)多位裁判共同簽字后，才能通電調(diào)試。電路通電后，選手如果改變線路或設(shè)備安裝，則必須再次提交電路測試報告，否則不允許再次通電調(diào)試。測試報告如表4所示：

表4 測試報告

1)電路測試說明

電路接地連續(xù)性電阻:電路中主接地端和裝置上所需接地端任意一點之間的電阻值都不能超過0.5Ω。

電路中絕緣電阻:電路中任意帶電導(dǎo)體和電路中任意接地導(dǎo)體之間的最小電阻值不能小于1MΩ，使用絕緣電阻測試儀測量，用500V電壓檔進行測試。

2）連續(xù)性電阻測試：電氣裝置系統(tǒng)中所有接地線之間的連續(xù)性電阻要求小于0.5Ω。

3）絕緣電阻：電氣裝置系統(tǒng)中電路的絕緣電阻值大于0.5MΩ。

（2）電路測試之前電路中的所有設(shè)備（如開關(guān)、插座、線槽等）的所有蓋子都必須蓋好，并且完整無損。

（3）整個系統(tǒng)中沒有暴露的或沒有完成連接的導(dǎo)線或電纜。

4 結(jié)束語

世賽服務(wù)企業(yè)全過程，競賽內(nèi)容覆蓋職業(yè)活動全過程；競賽試題源自企業(yè)生產(chǎn)新產(chǎn)品；競賽標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)企業(yè)發(fā)展新成果。密切關(guān)注世賽電氣裝置項目標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則變化，在進一步做好技術(shù)指導(dǎo)、選手培養(yǎng)等工作的同時，注意把世賽的理念和標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)傳播和推廣，為我國技能人才培養(yǎng)做出應(yīng)有的貢獻。