世界技能大赛电气装置项目技术浅析

殷希中

安徽阜阳技师学院 安徽 阜阳 236000

0 引言

世界技能组织在1950年成立的目的是通过世界上各个成员国之间的交流与合作，来促进各成员国青年一代职业技能水平提升。借助世界技能大赛的举办，在全世界范围内宣传职业技能对社会进步和经济发展带来的巨大贡献，激励年轻一代积极从事技能事业，为社会的发展贡献自己的一份力量。同时世界技能大赛也为那些希望改变自身、家庭和社会发展的青年一代创造了一个全球性技能展示平台，帮助他们改变自己的命运、实现个人的梦想。

1 世界技能大赛电气装置项目简介

世界技能大赛是国际上最高水平的职业竞技比赛，分为6大类56个竞赛项目，其中电气装置就是其中的一个。中国已经参加了5届世界技能大赛,取得了优异的成绩。其中在2019年俄罗斯喀山举办的第45届世界技能大赛，中国代表团成绩喜人，获得16枚金牌，荣登金牌榜第一[1]。在45届世赛电气装置项目中，中国代表队获得了该项目的金牌[2]，实现了电气装置项目参赛以来金牌零的突破，值得祝贺。

2 赛项技术平台

电气装置竞赛平台暂时采用山东栋梁科技设备有限公司生产的型号为DLDS-1214F工作台，该工作台安装工作面为木质板材，金属框架结构。主面尺寸约1.6m×2.4m（长×高），侧面尺寸约1.2m×2.4m（宽×高）。外形尺寸：呈梯形结构，外层由网孔板搭建。至于工具仪表，不列出量具与工具清单。根据公布的技能要点自行携带全部的量具和工具。参赛选手可以携带电动工具，大功率电动切割机除外。该套竞赛平台还有个楼宇智能控制实训系统模块，采用的是KNX全数字分布式控制系统，可以集中控制和管理本区域内的空调、照明、窗帘等电气设备，既能有效的管理电气设备，又可以延长电气设备及灯具的使用寿命，提供安全、智能、人性化、节能的使用效果和功能。也能在后续的项目扩展中很方便地进行扩充[3]。

3 电气装置项目技术浅析

3.1 项目的要求

电气装置竞赛项目采用的是传统的技术和新兴的技术，对参赛选手设计的电气装置控制系统进行安装、调试、运行和维护。

（1）所有外部设备必须在导轨上使用端子连接到配电箱上。

（2）动力箱内部布局由选手自主设计。

（3）按照国家标准，正确选择导线的颜色和线径（mm²）。

（4）选手必须按照我国现行相关国家标准、安全要求，结合试题考核要求，正确选择断路器、热继电器及插座；正确整定热继电器过载保护值。

（5）所有金属器件必须安全接地。

3.2 选手的技能要求

（1）参赛选手应具备各种配电线路的安装技能和调试技能；

（2）参赛选手能够使用已提供的布局图和功能要求对电路进行相应的设计、做好前期规划，设计完成好每个项目需要的时间，使用的工具仪表等，最后完成各种元器件的安装；

（3）电气控制系统安装完毕，参赛选手能够使用正确的测试方法，独立测试。最后安装项目功能，设计出LOGO程序，完成控制要求；

（4）参赛选手对电气装置系统进行故障诊断和检查，并能独立的进行故障的排除。

3.3 项目任务（三个任务）

（1）动力和照明电路的设计与安装

1）动力电路的设计与安装

已给项目任务书、元器件清单、电路布局图、故障电路图等，要求参赛选手正确选择各类器件、工具、量具，规划好施工流程和步骤，并按照电路布局图中的布线方式，电工操作规范中的安装要求，完成项目电路的安装，通过通电测试，准确完成控制要求中的各种功能。已考的动力电路有：西门子LOGO控制下的自动送料装车系统[4]、建筑物仓库卷帘控制系统等，能够实现手动和自动功能，设计相应的指示灯对不同的功能进行显示。有的动力箱设计直接给出供电电源（3L+N+PE–380V）；用电设备（额定电压为 380V、额定电流为 2.0A的电动机），根据用电设备的实际情况，可以选择导线型号、断路器的规格型号、热继电器的规格性格和其整定值、接触器的规格型号；热继电器过载保护，根据实际情况调整整定值；断路器，依据用电设备来选择；控制要求方面，要求利用两个接触器实现功能，并且有互锁功能。同时电动机要采用相应的接法，比如说Y型；控制设备有红色的急停按钮（SB1–NC）、绿色的启动按钮（SB2-NO）、红色的停止按钮（SB3-NO）、两个行程开关（（SQ1 -NO+NC）、SQ2-NO+NC等；指示灯有绿色启动指示等H1、红色停止指示等H2、正转2HZ 闪烁指示灯H3、反转1Z 闪烁指示灯H4、过载闪烁指示灯H5、急停且过载指示灯H6等；在编程方面，使用西门子LOGO编程、手动和自动可以来回切换、正转结束后延时6S、反转结束延时5S、按下启动按钮，电动机能够启动、按下停止按钮电动机能够停止转动、按下急停按钮，电动机能够停止转动、热继电器动作后，电动机停止转动、在热继电器重置前，电动机不可被启动、通过LOGO界面实现按键实现电动机正转和反转、

通过LOGO界面背景显示电动机过载等。

2）建筑智能化电路的设计与安装

也是给出任务书、元器件清单（比如各种插座、灯具、电动窗帘等）、电路布局图，要求参赛选手正确选择，做好规划，完成电路的安装。经过通电测试，完成功能。实例如下：照明电源部分（1L＋N＋PE-220V）；用电设备（P1为16A的电源插座，P2和P3为10的普通插座，P4为16A的空调插座，L1、L2、L3、L4为功率30W的白炽灯、L5为日光灯，面板开关S1-S5)、要求所有开关向上按动按键，灯具或插座通电。具体控制要求如下表1所示：

表1 照明电路控制要求

（2）电路编程

1）借助计算机利用LOGO编程软件对西门子LOGO进行编程，完成线路要求的功能。

2）利用KNX编程软件ETS-5对智能家居各种模块（比如说继电器模块、定时器模块、超声波传感器模块、红外线传感器模块等）进行编程，实现相应功能。类似任务如下：

白炽灯控制要求1：开关A左键短按控制灯1亮，开关A右键短按控制灯1灭。要求2：开关B左按键，长按调亮灯1；开关B左按键，长按调暗灯1。窗帘控制要求1：早上6h打开窗帘，晚上6h关上窗帘[2]；

要求2：当亮度值大于900lux时，关窗帘至60%，当亮度值大于1200lux时，关上窗户，当亮度值小于200lux时，延时10s打开窗帘。

（3）电气装置排故

在给定的电气装置上排除故障，包括照明电路和电力拖动常见控制线路。要求完成故障的检测任务；根据设置的故障，检测出故障类型。世赛和国赛要求设置10个故障点，省赛或市级选拔赛根据实际情况进行设置，一般不超过10个。故障类型有线路短路、线路高电阻接地、极性错误、线路低电阻绝缘、线路开路、元器件设置不正确、电路元器件错误、线路交叉错误等，详见表1所示。要求0.5-1小时内排除。只要求标注故障位置和故障类型。故障点标注事例见表2。

表2 故障点标注事例

3.4 电气安装技术分析

（1）划线要准确、清晰，便于安装。施工完毕要清除施工痕迹，中心线不能清除。

（2）安装与检查同时进行

电箱、线盒、线槽、线管、桥架等器件安装要合理、牢固。线管管卡布置也要合理，水平或垂直方向管卡间距不大于1m，电缆线卡不大于300mm。线管进盒要安装杯梳，电缆进盒要安装防水接头。线盒开孔不能偏离中心。

元器件安装尺寸以及水平垂直是通过比较已给图纸和实际安装后的测量结果进行评定，评定标准如下：

1）元器件安装水平：利用水平尺等量具测量其水平。

2）元器件垂直：利用水平尺等量具测量其垂直。

3）元器件所有的测量尺寸都必须参照中心线。

4）线路中电缆和线管的尺寸是指向电缆或管的中心。

5）线路中线槽和设备的尺寸是指向已给图纸上所显示的线槽和设备的中心位置或边缘位置。

6）元器件安装允许误差的标准如表3。

表3 元器件安装允许误差标准

（3）加工柜、盒、板、线槽、桥架要去除毛刺。毛刺去除要注意安全，同时要求规范。

（4）加工金属管、PVC管、软管时弯曲半径应保持均等一致不变形。

（5）电气元件和导线应选择正确；

（6）导线连接要牢固可靠，无漏铜、无压皮。

3.5 电气装置配线规范

金属桥架配线：要安装牢固，同时安装尺寸应满足图纸的要求，安装尺寸的偏差小于2mm（国内标准2mm，国际标准1mm）,金属桥架转角平整均匀,没有毛刺。桥架上电缆要整洁布置，要美观捆绑，要平行走线。扎带要间隔均匀,弯曲半径要合理，也要均匀，也不能出现扭曲和打结现象。

线槽的布线：线槽的安装尺寸应满足图纸的要求，偏差控制在2mm以内（国内标准2mm，国际标准1mm）,线槽的弯曲处以及转角处要处理得整洁美观，毛刺清理干净，最后把端盖和盖板安装正确，将线槽的缝隙控制在1mm以内。

线路PVC线管和金属管的配线：弯曲均匀，无皱褶，加持均匀牢固。

电气装置系统配线：正确选择导线，包括规格、颜色等；要把线针压接牢固，不要出现没接和漏铜漏丝的情况；外围器件必须通过接线端子与配电箱相连，不过电箱面板上的按钮、指示灯等，不需要经过接线端子，因为它们属于同一体。

3.6 电路的测试

参赛选手在完成比赛所有的安装任务后，也要完成以下的工作，才能进行下一步的通电调试：

线路测试必须达到“测试说明”的要求，并且提交正确的电路测试报告[5]。参赛选手提交测试报告后，经多位裁判共同签字后，才能通电调试。电路通电后，选手如果改变线路或设备安装，则必须再次提交电路测试报告，否则不允许再次通电调试。测试报告如表4所示：

表4 测试报告

1)电路测试说明

电路接地连续性电阻:电路中主接地端和装置上所需接地端任意一点之间的电阻值都不能超过0.5Ω。

电路中绝缘电阻:电路中任意带电导体和电路中任意接地导体之间的最小电阻值不能小于1MΩ，使用绝缘电阻测试仪测量，用500V电压档进行测试。

2）连续性电阻测试：电气装置系统中所有接地线之间的连续性电阻要求小于0.5Ω。

3）绝缘电阻：电气装置系统中电路的绝缘电阻值大于0.5MΩ。

（2）电路测试之前电路中的所有设备（如开关、插座、线槽等）的所有盖子都必须盖好，并且完整无损。

（3）整个系统中没有暴露的或没有完成连接的导线或电缆。

4 结束语

世赛服务企业全过程，竞赛内容覆盖职业活动全过程；竞赛试题源自企业生产新产品；竞赛标准体现企业发展新成果。密切关注世赛电气装置项目标准和规则变化，在进一步做好技术指导、选手培养等工作的同时，注意把世赛的理念和标准在行业内传播和推广，为我国技能人才培养做出应有的贡献。