1 引言

大型泵站在水利、城市供水、排水以及污水处理等多个领域中扮演着至关重要的角色。作为基础设施的重要组成部分，泵站保障着水资源的高效调度，还直接影响着城市的正常运行与生态环境的保护。在这些泵站的日常运行中，电气设备起着决定性作用。

2 大型泵站电气设备概述

2.1主要电气设备的种类与功能

电动机作为泵站的动力源，通过驱动泵体进行水的输送和调节。电动机的性能直接影响到泵站的工作效率和能耗水平，与电动机配套使用的变压器负责将高压电能转换为适合电动机使用的低压电源，确保电力的稳定供应。

控制系统则是泵站电气设备中的大脑，主要负责泵站各项操作的自动控制与调节。监测传感器获取泵站各项运行数据，依据PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分布式控制系统）对泵站进行集中控制和实时调整。实现泵站的自动化运行，还能有效预防设备故障并对异常情况进行报警与处理。

大型泵站主电动机电压等级为6kV或10kV，为泵站供电的变电所均属于用户降压变电所，稳定状态下电流潮流方向固定，均是从高压侧指向低压侧，电压等级为110kV或35kV，也有部分泵站采用10kV直配方式供电。这种负荷性质决定了泵站继电保护装置整定计算相对于电网比较简单，不需要考虑诸如分布式发电等对继电保护的影响，根据电网正序电抗和泵站相关电气设备参数即可计算短路电流和继电保护装置定值。

2.2设备布局与系统结构

泵房是主要的设备运作场所，电动机与泵体紧密连接，执行水的输送任务。配电室则负责电力的分配，通常包括变压器、开关设备和配电板等设施，保障电力的安全稳定供应。而控制室则是电气设备管理与监控的核心区域，操作人员通过该区域的控制系统对整个泵站进行实时监控和数据分析。

电气系统的布局设计需要充分考虑设备的工作效率和安全性，保证设备之间的互联互通。例如，电动机与变压器之间需要通过电力电缆进行有效连接，而控制系统则通过网络与各个设备进行数据交互，实现高度集成化的管理^[1]。

2.3电气设备的工作原理

电动机通过电能转化为机械能，驱动泵体进行水的提升和输送。电动机的启动方式与控制方式是根据泵站的需求进行选择的，常见的有直接启动、星三角启动和软启动等方式。电动机通过与泵体的机械连接，能够在不同的工作状态下调整其转速和输出功率，满足不同的水量需求。

变压器的工作原理则是将高压电流通过电磁感应转换为适合低压电动机使用的电能。变压器通过调整电压来保证电力的平稳供应，避免电压波动对电动机和其他设备造成损害。

控制系统通过传感器采集泵站的各项数据，包括水流量、压力、电流等，并将这些数据传输到控制器进行分析与处理。根据设定的参数，控制系统会自动调节电动机的运转状态，例如启停控制、负荷调节等，确保泵站在最优状态下运行。不断监测与调节，控制系统能够提高泵站的运行效率，避免因过载、欠载等因素导致设备故障。

3 大型泵站电气设备的运行管理现状

3.1设备运行中常见的问题与挑战

许多泵站的电气设备使用年限较长，设备的绝缘性、导电性和密封性等性能都会随着时间推移逐渐下降，导致设备故障率上升。在高湿、高温或腐蚀性较强的环境中，电气设备的老化速度更为加快。

大型泵站调水工程已经成为我国重要民生战略基础设施之一，能够对我国水资源配置进行优化。而当前农业灌溉用水量不断提升，为保障国家粮食安全，应当对泵站进行定期维护，确保泵站的安全性和稳定性。而在对泵站进行维护的过程中，电气设备十分重要，会对泵站运行造成直接影响。因此，工作人员需要对泵站中的电气设备运行维护，做好故障预防工作，为大型泵站运行保驾护航。

3.2当前管理模式与运行效果

目前，大型泵站的站用变压器容量在500~800 kVA左右，相应的低压侧电流在800~1 300 A左右。站用变压器低压侧出线开关电流大于站变低压侧电流，应当根据站变容量和实际负荷整定站用变压器低压侧出线开关保护定值，并定期开展校验。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285—2023）规定，对分级绝缘变压器，应在变压器中性点配置放电间隙。泵站所属的110 kV变压器均是分级绝缘变压器，个别变压器尚未按规程规定配置中性点间隙保护，有的变压器虽然了配置中性点间隙保护，但多数变压器中性点间隙应该定期校验。

许多大型泵站采用的依然是传统的运行管理模式，设备的运行监控主要依靠人工巡检和定期检查，设备的状态通过人工记录和手动分析来进行评估。尽管这种管理模式在一些小规模或简单系统中能够起到一定作用，但在大型泵站中，随着设备种类繁多、系统复杂，人工巡检往往存在疏漏，难以及时发现设备潜在故障和异常。

很多泵站尚未建立完善的设备管理平台，缺乏对设备实时监控和数据分析的能力。虽然有一些泵站开始引入自动化监控系统和SCADA系统（数据采集与监视控制系统），但这些系统的普及程度还较低，且运行管理数据的利用率不足。部分泵站的控制系统依然以传统的手动操作为主，不能充分发挥信息化技术的优势，导致设备运行效率不高，管理难度增大^[2]。

3.3电气设备运行中的常见故障分析

泵站电气设备当中，电动机十分重要，决定了泵站运行质量，也决定了泵站运行能否满足作业需求。电动机出现故障虽然不会使整个泵站停止运行，但是会极大程度上影响泵站的运行质量，使工作无法满足标准要求，造成不良影响。

对于泵站电气设备而言，变压器出现故障的情况十分常见。在电气设备正常运行过程中，如果出现运行状态稳定性不足或者安全性不足的情况，可能是由于变压器运行过程中出现故障问题。一般而言，变压器故障可以划分为内、外部故障两个方面。内部故障主要指变压器自身内部出现短路现象，外部故障则是由于套管出现接触量或者发热融化断裂等情况导致套管出现问题。

由于泵站设备运行需要通过传感器实时采集运行数据，若传感器故障或数据传输不畅，控制系统便无法准确判断设备状态，导致运行异常。控制系统的软件故障也引起设备的误操作或自动调节失灵。

4 大型泵站电气设备的维护管理措施

4.1日常维护管理

电动机、变压器等关键设备的外观检查非常重要，尤其是要检查电气设备的接线端子、绝缘层、密封件等部位是否有损伤或老化现象。检查设备的润滑系统，确保电动机轴承、齿轮箱等部位的润滑油充足，避免因缺油导致的磨损或过热。定期对设备进行清洁，清除电气设备内部的灰尘和杂物，避免影响散热和正常工作^[3]。

4.2维护与预测性维护

预防性维修计划的核心在于对设备的维护周期进行合理规划，根据设备的使用情况、环境条件和历史故障数据，制定设备的定期检查与保养方案。对于关键设备，如泵、电动机和变压器等，应该设置更加严格的检查周期，定期进行运行状态评估，及时清理污垢，检查电气连接是否牢固，保障设备始终处于最佳工作状态。

泵站设备运行过程中产生的各类数据，如振动、温度、压力和电流等，能够反映设备的健康状态。利用物联网技术和大数据分析，结合机器学习算法，对设备的运行趋势进行建模，预测设备故障的发生时间和类型。泵站能够在设备出现重大故障前采取有效的预防措施，避免因故障造成停机或设备损坏。

4.3故障排查与修复

常见的电气设备故障包括电动机过载、绝缘损坏、接触不良、电力供应中断等。对于电动机的故障，应检查电动机的电流和电压情况，分析是否存在电流不平衡、过载或电压异常的现象；检查电动机的绝缘性能，确定是否存在老化或损坏。如果是变压器故障，则需检查变压器的油温、电压和电流，判断是否存在绕组短路或过载现象。

对于电动机故障，常见的修复方法包括更换损坏的电容、电刷或电机轴承；对于变压器故障，更换电源开关、检查电力线圈等方式进行修复。经验丰富的维修人员在故障修复过程中能够迅速识别问题，采取适当的技术手段，保证修复工作高效完成^[4]。

4.4外包与协作管理

许多大型泵站选择与设备供应商或专业维修公司建立长期合作关系，这些外部公司通常具备更丰富的设备维护经验和技术力量，能够提供设备的定期检修、故障诊断与紧急修复服务。与供应商的合作还能确保使用原厂配件和技术支持，保证设备在出现问题时能够迅速恢复。

泵站应定期组织技术培训，确保维护人员掌握最新的技术和操作规范。建立完善的设备管理制度，明确维护人员的责任与岗位要求，提高团队的工作效率和协调性。加强团队建设和人员培训，提高泵站的设备管理水平，降低设备故障率。

5 提高电气设备运行与维护效率的策略

5.1信息化与智能化管理系统的应用

自动化监控与诊断系统，泵站能够实时监测电气设备的运行状态，迅速识别设备异常情况，避免人为疏漏和延误。智能化管理系统通过连接各类传感器和设备，将实时数据上传到中央控制平台，操作人员通过数据可视化界面进行实时监控，及时进行调整与修复。

自动化监控系统能够实时采集电气设备的运行数据（如电压、电流、温度等），还可以通过算法对设备的运行趋势进行分析，发现潜在的故障或性能衰退。诊断系统能够结合历史数据和设备运行的实时信息，提供故障预测和性能评估，为设备的预防性维护提供有力支持。自动化监控系统的引入，提升了泵站设备的运行效率和安全性，减少了因人工巡检无法及时发现问题而导致的停机。

5.2与节能措施

泵站中的电气设备消耗大量电能，采用高效节能设备是提高能源利用效率重要措施。例如，选用高效能的电动机、变频器和自动化控制系统能够降低能耗。变频器技术能够根据负荷需求调节电动机转速，实现能量的最优化分配，减少不必要的能源浪费。采用高效变压器和电缆材料也能有效降低电力损耗。

安装能效监测设备，实时记录和分析电气设备的能耗数据，管理人员能够识别哪些设备在运行中消耗过多能源。基于这些数据，采取措施进行设备优化，如调整设备的运行时间、负载分配、定期清洁和保养等，最大程度地提高设备的能效。降低泵站的电力消耗，还能有效减少碳排放，符合绿色发展的要求^[5]。

5.3强化人员培训与技术支持

建立完善的技术培训体系是保障泵站电气设备高效运行的前提，培训体系应包括设备操作、故障排查、维修技能等方面的内容，确保每一位操作人员都具备足够的技术知识和操作技能。定期开展技术培训，及时更新设备管理和维护的新技术、新方法，让员工能够应对设备运行中出现的各种情况。培训还应注重设备安全管理和应急处置能力的培养，提高员工在紧急情况下的应对能力。

在设备运行管理过程中，知识共享和经验积累对提升整体维护管理效率至关重要。建立内部知识库，员工随时查阅到相关设备的操作手册、故障案例、维护经验等信息，避免重复性问题的发生。定期组织技术交流会，鼓励员工分享自己在设备管理中的实践经验，帮助其他员工提高工作效率。

6 结论

电气设备运行过程中，难免出现各种问题。尤其是在泵站当中，无论是变压器还是电动机，都会由于多种因素导致问题出现，进而影响到泵站正常运行。为了维护泵站，使泵站能够正常运行，工作人员需要深入分析变压器、电动机或其他电气设备中可能存在的故障以及成因，针对问题提出解决措施，从而对泵站运行进行维护，推动我国社会经济发展。

参考文献：

[1]乔镜铭.大型泵站电气设备运行与维护管理措施研究[J].新疆有色金属,2024,47(04):83-84.

[2]周益安,杨兴旺,宋莹.数字孪生泵站中智能轮式巡检机器人的研究与应用——以杭州八堡排水泵站工程为例[J].浙江水利科技,2024,52(06):74-80.

[3]周顺潮,周建荣.大型斜轴伸泵站典型故障分析及水力优化研究[J].水利建设与管理,2024,44(11):37-42.

[4]马筱霞,韩春辉,姚钰龙.大型双向卧式泵站内流特性及能量损失特性研究[J].河南水利与南水北调,2024,53(10):75-76+89.

[5]张李萍,彭常青,韦诚涛,等.大型泵站流道钢衬受力分析及优化设计[J].城市道桥与防洪,2024,(10):170-173+220+22-23.