煤矿监测监控系统供断电控制.pptx
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1、第六章供断电设备及其操作本章主要内容1、磁力起动器及其操作 2、矿用隔爆型馈电开关 3、风电瓦斯闭锁 4、甲烷断电仪 1)在煤矿井下,电的供给、断开是非常重要的平安生产要素。2)本章主要从平安监控的角度重点讲解在平安监控系统范畴内各种紧急情况下实现设备供电、断电操作的相关原理,也即矿井下供电、断电的各种典型操作设备主要参数、工作原理,及其操作方法。3)重点掌握低压侧动力设备的供断电设备:磁力起动器、馈电开关,高压侧的馈电开关,风、电、瓦斯闭锁相关的操作仪器或监控设备等。一、磁力起动器及其操作 磁力起动器定义 启动设备后要保持其运行状态,但是在正常停车或者超限、故障等其他紧急事故情况下又会要求设
2、备停止运行,实现这种操作要求的设备就是磁力起动器,也称电磁启动器。矿用隔爆型磁力起动器由隔爆外壳、交流接触器、换相隔离开关、保护电路(包括熔断器、热继电器和电动机综合保护)、操作电路、操作变压器等组成。6.1.1 隔爆型磁力起动器概论 1)用途:隔爆型磁力起动器主要用于煤矿井下,交流电动机直接起动、停止和反转,并对电动机及有关电路进行保护 2)分类:空气式和真空式 空气式磁力起动器主回路采用空气式交流接触器 主要用于起动不频繁的电气设备。空气式磁力起动器的优点:结构简单、维护方便、价格廉价 缺点:极限分断能力较低,短路保护必须采用熔 断器 真空式磁力起动器主电路采用真空式交流接触器 优点:具有
3、分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、电寿命长、平安可靠 用途:适用于煤矿井下起动频繁的电气设备。缺点:真空式交流接触器因切断电流速度太快,会产生操作过电压,并且真空管真空度的保持和检测也存在一些困难。真空式磁力起动器的结构与空气式磁力起动器基本相同,不同的是增加了过电压保护 1)磁力起动器主要技术性能(1)额定工作电压()额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额定工作电压有380V、660V、1140V三种(2)额定发热电流 额定发热电流指接触器等电器元件安装在确定的外壳内,在规定的工作条件下所承载的最大电流。额定发热电流有40(30)A、100(80)A
4、、160(120、200)A、315A、400A几种1)磁力起动器主要技术性能(1)额定工作电压()额定工作电压与额定工作电流共同决定着磁力起动器的接通与分断能力。磁力起动器的额定工作电压有380V、660V、1140V三种(2)额定发热电流 额定发热电流指接触器等电器元件安装在确定的外壳内,在规定的工作条件下所承载的最大电流。额定发热电流有40(30)A、100(80)A、160(120、200)A、315A、400A几种(3)额定操作电源电压 额定操作电源电压是指提供给操作电路的电压,交流有6V、12V、24V、36V、42V、127V、220V、380V、660V,直流有6V、12V、2
5、4V、48V、110V、200V。其中先导电路电压不高于36V。(4)动作性能 动作性能是指操作电源电压在额定操作电压的波动范围内75%110%,磁力起动器应能可靠闭合,并当操作电压不低于60%额定操作电源电压时处于吸合状态的起动器不应释放。(5)磁力起动器应具有失压保护、过载保护和短路保护 并根据需要可设断相保护,主电路漏电闭锁保护,操作电路绝缘监视保护等。2)磁力起动器的基本原理 磁力起动器启动、保持、停止状态之间的转换过程,可由一种简化的基本操作电路来实现,图6-1为基本操作电路简图。先导继电器交流接触器中间继电器6.1.2 QC83系列隔爆型磁力起动器及其操作 主要技术参数1)QC83
6、80N型磁力起动器及其操作 近停按钮 远停按钮正转启动 按钮反转启动 按钮自保常开监控断电接点闭锁常闭触点表6-2 QC83-80N系列磁力起动器的主要故障及其处理方法 2)QC83120D、225D型磁力起动器及其操作 先导继电器交流接触器综合保护器6.1.3 QJZ、QBZ系列真空磁力起动器1)产品型号和主要技术数据 产品型号产品型号含义如下:额定工作电流 额定工作电流支路数 支路数真空 真空隔爆型(隔爆兼本安型)隔爆型(隔爆兼本安型)磁力起动器 磁力起动器额定工作电压 额定工作电压Q B(J)Z Q B(J)Z/表6-3 QBZ、QJZ系列磁力起动器的主要技术参数 2)隔爆型外壳结构特点
7、(1)200A 及以下为圆型转盖式结构 图6-5 新型磁力起动器隔爆型外壳 1.绝缘板 2.联通节 3.叉式接线端子2.4.组合式接线端子(七芯端子套)圆型转盖式结构是煤矿上早已使用,目前仍大量使用的防爆外壳 改型后,接线箱内主电路采用了六个千伏级叉式接线端子,同时增设了绝缘隔板,操作回路由原产品的5个接线柱改为两个七芯端子,且相距大于50mm;操作电缆引入装置也由原来的2个增加为4个,这主要是为了满足目前矿井下操作和监控的需要(2)200A以上为方型平移式快开门结构 图6-6 平移式快开门外壳 外壳体由主腔、接线腔、前门和托撬组成。壳体和门盖采用平面止口式结构。接线腔在主腔上方,各为独立的隔
8、爆结构。开关门时要注意联锁杆的进退,隔离换相开关手柄分正转、停 止、反转三档位置,开门时必须将手柄打在停的位置方可翻开前门。壳体内装有抽屉式本体(或称车式本体)、卡轨和主回路静碰撞触头、隔离开关操作板及操作线路连接器等,以上两种隔爆外壳集中了近几年矿用防爆外壳的设计精华,将成为我国煤矿井下目前和一段时间内开关外壳的代表作。3)电路及动作原理(1)电器组成及电路特点 组成:电器主要由本体、接线箱电缆引入装置、接线端子 特点:除电压升级为1140V外,具有通讯接口,用于实现监测监控功能用途的开关操作电路均为本质平安型电路,其保护采用数字式电动机综合保护器,并具有发光二极管显示功能,可实时显示开关的
9、运行状态。主回路的负载能力和操作保护的准确性及可靠性均较之同类产品有显著提高。图6-7 QJZ200/1140(660)电气原理图(2)操作方法和动作原理 单台近程 单台远控 多台近控 多台远控 6.2 矿用隔爆型馈电开关 矿用隔爆型馈电开关是井下重要的机电设备,其功能是操作馈电主回路的供电。煤矿平安规程(2004)第四百五十五条规定:井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上,应装设短路、过负荷和漏电保护装置。即规定馈电开关应具备短路、过负荷和漏电保护功能。要求有一定的分断能力,因为如果井下供配电线路发生过载,将引起设备烧损,甚至引起瓦斯爆炸。6.2.1 矿用隔爆型馈电开关概述 作用
10、:隔爆型馈电开关用来接通和分断承载的正常电流,并能在规定的异常条件下(如短路),在一定的时间内分断承载的异常电流;隔爆型馈电开关有空气式和真空式两种。组成:隔爆型馈电开关由隔爆外壳和以断路器为主的本体两局部组成 馈电开关的核心部件:是断路器,本体上设有脱扣器、信号辅助装置和电流互感器 外壳由主腔、壳盖和接线盒三局部组成。低压断路器一般由触头系统、灭弧室、自由脱扣机构、操作机构、过电流脱扣器、欠电压(失压)脱扣器、分励脱扣器、辅助触头、框架等组成。过电流脱扣器是短路和过流的保护电路。当回路发生过载或短路时,电磁式过电流脱扣器的衔铁被吸动,断路器跳闸 欠压脱扣器在电网电压低于35%额定电压时使断路
11、器分断。欠电压(失压)脱扣器也多为电磁式。当主电路电压消失或降至一定数值以下时,其电磁吸力缺乏以继续吸持衔铁,在弹簧的作用下,衔铁的顶板推动脱扣器半轴,从而使断路器断开。分励脱扣器一般用来遥控分断断路器。分励脱扣器由操作电源供电,它是一个电磁铁,可以按操作人员的命令或继电保护信号使其线圈通电,其衔铁(或铁心)动作,从而使断路器分断电路。电子式脱扣器由信号检测、过电流保护、触发单元、执行单元和稳压电源等组成,具有过载延时、短路瞬动及欠电压延时等保护功能。断路器可同时采用电磁式过电流脱扣器和电子式脱扣器,也可以只采用其中一种。馈电开关主要技术参数如表6-4所示。表6-4 馈电开关主要技术参数表图6
12、-8 KBD-200/660(380)馈电开关 6.2.2 DW15型断路器 断路器是馈电开关的核心部件,常见的DW80系列、DZKD系列和DWKB系列馈电开关采用DW15型断路器 其主要技术特征如下:(1)配电变压器容量:315、500、630KVA;(2)额定电压:1140V、660V;(3)额 定 电 流:400A(1140V)、440A(660V)(4)通断能力(功率因数0.3):7500A(1140V)、9100A(660V);(5)长延时过流整定范围:0.41倍额定电流;(6)瞬时过流整定范围:310倍额定电流。DW15型号含义如下 额定工作电流设计序号万能断路器 DW15断路器电
13、子式脱扣器工作原理 脱扣线圈长延时电容(一般过载)短延时电容(严峻过载)无延时环节(短路保护)断路器 6.2.3 KBZ系列矿用隔爆型真空馈电开关 KBZ-400(500630)/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关是用于煤矿移动变电站低压侧馈电开关,和煤矿井下配电系统总开关或分支开关。也可作为不频繁起动的电动机操作开关。KBZ系列馈电开关有采用单片机的智能保护系统和电子式保护系统两种。型号意义及基本参数如下,其技术参数见表6-5。额定工作电压额定工作电流真空隔爆馈电开关 K B Z/型号意义如下:表6-5 KBZ馈电开关技术参数表1)结构壳体用钢板焊接加工制成 2)电气原理馈电开关的电气
14、线路由主回路、操作回路和保护电路三大局部组成 主回路是通过真空断路器接通与分断。操作回路由隔离开关、电源变压器、断路器的常开常闭触点、欠压线圈和分励线圈及操作按钮等器件组成。当出现过载、短路、欠压、漏电等故障时,操作电路可发出动作信号,使主回路按规定时间动作,同时可通过发光二极管的亮灭,指示出故障的类别。保护电路有漏电、过载、短路、欠压、过压等保护及漏电闭锁功能。2)操作程序(1)移变高压侧送电(假设开关独立使用时,用适当电源送电)。(2)将机械联锁螺杆旋出闭锁位置。(3)将隔离开关手柄转至合闸位置。此时开关分闸信号灯亮,仪表照明灯亮,闭锁信号灯亮,电压表有电压指示。(4)按复位按扭,闭锁信号
15、灯灭,检测灯亮,此时电网线路绝缘正常,允许合闸。5)按合闸按扭,馈电开关合闸,合闸灯亮,分闸灯灭,K表有绝缘电阻指示,如带负载,电流表有指示,进入正常运行状态。6.2.4 KBGZ矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关 KBGZ-400/10Y矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关用作移动变电站高压侧开关,主体是10KV真空断路器,电动分合闸。使用微机保护电路,更加平安可靠。液晶显示屏上用汉字显示当前状态,微机实现远程联网通讯,可由上位机集中操作,实现远距离合、分闸等操作,并可直接显示远端开关当前运行状态,及故障情况。可方便查询本次及之前发生的故障及参数。高压真空开关适用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井中
16、,对三相交流中性点不直接接地的供电系统进行操作、保护、计量。可以与各种型号的低压侧开关或低压保护箱配套使用。KBZ系列型号意义如下:表6-8 KBGZ-400/10Y馈电开关技术参数表 1)结构 高压真空开关由箱壳、箱门、高压电缆连接器、微机型保护单元、电流互感器、高压断路器、压敏电阻等组成 2)工作原理 本开关电路包括主回路、操作回路、保护回路三局部 (1)主回路是从外电网由三根导线经隔离装置(触头),输入断路器,再经隔离装置(触头),导电带,输入到移动变电站高压侧。(2)操作回路有操作电源变压器、继电器、按钮和电机合闸回路等器件组成。操作电源由外电路经电源变压器提供。(3)保护电路功能由微
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