1、 综采电气设备综采电气设备 制作制作 赵纯宝赵纯宝 2013年8月兖矿技师学院课题五课题五 采区变电设备采区变电设备 任务一 矿用干式变压器矿用干式变压器 n任务描述n任务分析n变压器是一种交流供电设备。矿用隔爆型变压器用于有甲烷混合气体和煤尘且有爆炸危险的矿井中，专供矿井电力运输及综合机械化采煤机电源之用。n相关知识一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理n变压器是利用电磁感应原理，把某一电压的交流电能转换成同一频率的另一电压的交流电能的一种静止的电气设备。它的结构是两个（或两个以上）互相绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间通过磁路的耦合相互联系。变压器的原理示意图n变压器空载运行时，一
2、次侧、二次侧电压的大小与其线圈匝数成正比。要使一次侧、二次侧绕组有不同的电压，只需改变它们的匝数即可。kNNUU2121n变压器接通负载阻抗，则二次侧流过负载电流，此时一次侧电流为，忽略变压器的损耗、漏阻抗压降和空载电流，根据能量收好原理，可得n U1I1=U2I2kNNII11221二、二、KGSBKGSB型干式变压器的结构型干式变压器的结构n1、型号含义、型号含义n2 2、结构、结构KBSG系列矿用隔爆型变压器结构图1-高压出线套；2-高压接线盒；3-高压箱盖；4-接线盒盖；5-铭牌；6-箱体；7-低压箱盖；8-低压接线盒；9-低压箱盖；10-低压出线套n（1）铁心n铁心是变压器的电路部分
3、，铁心材料采用0.35mm硅钢片。n（2）绕组n绕组是变压器的电路部分，高、低压绕组采用多层圆筒式结构。n（3）出线套管n变压器高、低压接线盒内装有高、低压套管。n（4）超温报警器n变压器低压侧安装一只温度报警器。变压器超过允许温升，警报器发出超温警报。任务二 KSGZY型矿用移动变电站n任务描述n移动变电站将移动变电站将6KV6KV的电能降为的电能降为3300V3300V或或1140V1140V，通过防爆真空磁力起动器和千伏级电缆把，通过防爆真空磁力起动器和千伏级电缆把电能分配给综采工作面的电气设备，低压馈电能分配给综采工作面的电气设备，低压馈电开关对所馈出的电缆和电机进行控制和维电开关对所
4、馈出的电缆和电机进行控制和维护。护。n任务分析一、 KSGZY型矿用移动变电站的型号含义干式矿用隔爆型三相一次侧额定电压 kV额定容量kVA 组合移动式n矿用隔爆型移动变电站型号及含义：矿用隔爆型移动变电站型号及含义： KB S G ZY / n1.1.移动变电站的组成：移动变电站的组成：矿用矿用高压负高压负荷开关、矿用隔爆干式变压器和矿荷开关、矿用隔爆干式变压器和矿用隔爆型低压馈电开关三部分用螺用隔爆型低压馈电开关三部分用螺栓固定成一个整体，将这些装在平栓固定成一个整体，将这些装在平板车上，在巷道的轨道上移动。板车上，在巷道的轨道上移动。二、二、 KSGZY型矿用移动变电站的结构2、移动变电
5、站的结构特点、移动变电站的结构特点n1 1、变压器箱体由钢板焊接而成。箱体侧面采用瓦楞钢板、变压器箱体由钢板焊接而成。箱体侧面采用瓦楞钢板结构，机械强度高，散热面积大。结构，机械强度高，散热面积大。n2 2、移动变电站高低压开关有电气连锁。合闸时先合高压、移动变电站高低压开关有电气连锁。合闸时先合高压开关，后合低压开关；分断时，先断低压开关，后断高压开关，后合低压开关；分断时，先断低压开关，后断高压开关。开关。n3 3、高压开关大盖与低压开关的门盖之间设有机械闭锁，高压开关大盖与低压开关的门盖之间设有机械闭锁，高压电缆停电后才能打开高压开关大盖；低压开关的门盖高压电缆停电后才能打开高压开关大盖
6、；低压开关的门盖打开后，就无法储能与合闸，开关在储能与合闸位置无法打开后，就无法储能与合闸，开关在储能与合闸位置无法打开大盖。打开大盖。 n4 4、315KVA315KVA及以上的干式变压器器身顶部设有电接点温度及以上的干式变压器器身顶部设有电接点温度继电器。继电器。n5 5、变换高压线圈分接电压时，在变压器内部接线板变换、变换高压线圈分接电压时，在变压器内部接线板变换连接片。连接片。n6 6、二次电压可通过、二次电压可通过Y-Y- 变换得到两种电压。变换得到两种电压。三、三、KSGZYKSGZY型移动变电站电气系统型移动变电站电气系统nKSGZYKSGZY型移动变电站电气系统如图型移动变电站
7、电气系统如图5-2-55-2-5、5-2-65-2-6所示所示n移动变电站的高压负荷开关移动变电站的高压负荷开关FKFK和低压馈电开关有电气和低压馈电开关有电气连锁，以保证分断时低压开关先分闸，合闸时高压开连锁，以保证分断时低压开关先分闸，合闸时高压开关先合闸的分、合闸顺序。因为高压负荷开关设有低关先合闸的分、合闸顺序。因为高压负荷开关设有低压连锁接点压连锁接点SB1SB1，先分断高压负荷开关时，通过低压，先分断高压负荷开关时，通过低压馈电开关箱中半导体脱扣器，使低压开关先分断，达馈电开关箱中半导体脱扣器，使低压开关先分断，达到不使高压负荷开关带负荷分断的目的。到不使高压负荷开关带负荷分断的目
8、的。n高、低压开关箱都设有开盖连锁装置，高压负荷开关高、低压开关箱都设有开盖连锁装置，高压负荷开关设有安全跳闸按钮设有安全跳闸按钮SB3SB3，若打开箱盖时，按钮，若打开箱盖时，按钮SB3SB3接点接点接通，上一级断路器跳闸；低压开关箱盖装有联锁螺接通，上一级断路器跳闸；低压开关箱盖装有联锁螺杆，保证在合闸状态下不能打开箱盖，箱盖打开时无杆，保证在合闸状态下不能打开箱盖，箱盖打开时无法合闸。法合闸。n低压馈电开关箱内装有半导体脱扣器和检漏继电器，低压馈电开关箱内装有半导体脱扣器和检漏继电器，对变电站运行中的过载、短路、失压、漏电等故障进对变电站运行中的过载、短路、失压、漏电等故障进行保护。行保
9、护。n课题描述课题描述n启动器是接在低压馈电开关和电动机之间，用来控启动器是接在低压馈电开关和电动机之间，用来控制与保护电动机。制与保护电动机。n课题分析课题分析n对矿用隔爆型磁力启动器的一般要求：对矿用隔爆型磁力启动器的一般要求：n1.1.防爆防爆n2.2.主接触器的通、断能力主接触器的通、断能力n3.3.完善的保护装置完善的保护装置n4.4.能实现就地控制、远距离控制、连锁控制等。能实现就地控制、远距离控制、连锁控制等。课题六 启动控制器任务一任务一 QC83-80型隔爆磁力启动器型隔爆磁力启动器一、一、 QC83-80型隔爆磁力启动器型隔爆磁力启动器1.用途与型号含义用途与型号含义nQC
10、83-80可以用来控制40kW（电压为660伏）或30kW （电压为380伏）及以下的鼠笼电动机，如井下的小型运输机，局扇和小水泵等。 2.结构结构（1）外部结构）外部结构（2）内部结构）内部结构QC83-80型隔爆磁力启动器结构图型隔爆磁力启动器结构图安装接线图3.3.工作原理工作原理（1）就地控制（2）远方控制QC83-80型电磁启动器电气原理图1、用途 QBZ系列矿用隔爆真空磁力启动器用于矿用隔爆真空磁力启动器用于有甲烷混合气体和煤尘且有爆炸危险的矿井中，控制三相鼠笼异步电动机，对电动机进行综合保护。 与QC83系列电磁启动器相比，主要采用了真空接触器和电动机综合保护器JDB。二、二、
11、QBZ系列矿用隔爆真空磁力启动器矿用隔爆真空磁力启动器2.结构结构 QBZ-200型真空电磁启动器结构图型真空电磁启动器结构图 4.4.工作原理工作原理监视电网绝缘n整定整定JDB继电保护继电保护 值及综合保护试验。值及综合保护试验。n合上合上QS，JDB进行漏电检测，无漏电时进行漏电检测，无漏电时JDB34触点闭触点闭合做好启动准备。（有漏电，实现漏电闭锁）合做好启动准备。（有漏电，实现漏电闭锁）n2）就地启动电路）就地启动电路n 按下启动按钮按下启动按钮1SB，回路为：，回路为：TC的的4端端JDB常开触点常开触点闭合闭合(4、3)中间继电器线圈中间继电器线圈KM停止按钮停止按钮1SB启动
12、启动按钮按钮1SB5、2端端TC的的9端。端。n3）停止电路）停止电路n按下停止按钮按下停止按钮1SB，线圈，线圈KM断电，断电，KM1、KM2接点打开接点打开，线圈，线圈KT、KMV断电，所有触点均恢复常态。断电，所有触点均恢复常态。 n 过载保护过载保护 n 短路保护短路保护 n 断相保护断相保护 n 漏电闭锁保护电路漏电闭锁保护电路 n 过电压保护过电压保护 n3. 整定和试验整定和试验n （1） 整定整定 n 过载整定过载整定 过载整定是由设置在过载整定是由设置在JDB保护器面板右侧的两个开关来进行的。保护器面板右侧的两个开关来进行的。 n 断相试验断相试验n 漏电试验漏电试验 任务二
13、、任务二、 DQZBH3001140真空磁力起动器 一 、 用途和结构组成n1.用途与型号含义n千伏级矿用隔爆磁力起动器，用以控制和保护大容量采掘运输机械设备。n具有失压、短路、过载、过流、断相、漏电闭锁、过电压，真空开关管漏气闭锁等保护。n在控制回路发生短路时具有防止自起动功能，并有过载、过流、断相、漏电、漏气和电源运行显示。n1、结构n起动器由橇形底架上的方形隔爆外壳、固定式芯板、折页式芯板及前门等部分组成。n外壳又分为接线腔和主腔两个独立的隔爆单元。n外壳内部设有抽屉式芯子。芯子上装有：真空接触器，控制变压器，各种保护电子组件，以及直流继电器，各种指示灯及试验开关等。n1.1.保护稳压电
14、源保护稳压电源n串联式稳压电源串联式稳压电源n2.2.时控电路时控电路n由三个时间继电器由三个时间继电器1KT1KT、2KT2KT和和3KT3KT组成。组成。n3.3.控制电路控制电路n4.4.过流保护电路过流保护电路n5.5.漏电闭锁电路漏电闭锁电路n6.6.漏气保护电路漏气保护电路二、工作原理二、工作原理任务三任务三n一、用途和结构一、用途和结构n启动器由橇形底架上的方形隔爆外壳和芯架小车组成。启动器由橇形底架上的方形隔爆外壳和芯架小车组成。n外壳又分为接线腔和主腔两个独立的隔爆单元外壳又分为接线腔和主腔两个独立的隔爆单元。n隔离开关手柄在隔爆外壳的右侧，具有正隔离开关手柄在隔爆外壳的右侧
15、，具有正-停止停止-反三个位置，反三个位置，在电动机停止时隔离和换向。在电动机停止时隔离和换向。n启动器的主腔内装有芯架小车，电气元件安装在芯架小车上。启动器的主腔内装有芯架小车，电气元件安装在芯架小车上。结构：防爆外壳、接线腔和元件腔。结构：防爆外壳、接线腔和元件腔。 元件腔中都是分三部分安装元件腔中都是分三部分安装前门安装部分前门安装部分壳上芯板安壳上芯板安装部分装部分外壳装配部分外壳装配部分内部主腔内部主腔二、工作原理二、工作原理n1.启动前n2.单台远程控制启动n3.停止智能型真空磁力起动器n新型智能化磁力起动器，具有控制、保护、测量、显示、记忆、人机对话、自检及通讯功能n采用了平移式
16、快开门，主回路采用插接式，其测控单元采用了目前流行的全数字化技术，交流采样各输入信号，由软件算法实现测量与保护功能n其控制、保护、测量、通讯等所有功能都组合在一起，便于维护；n采用先进的大规模集成电路芯片，其微机主芯片采用高性能的16位单片微机，外围扩展以高集成度电路，提高性能、缩小体积；n具有人机对话功能，通过大屏幕LCD与键盘，实现磁力起动器控制方式转换、参数整定、自诊断、故障追忆等功能，同时LCD显示的各种运行参数大大方便了用户对本开关运行工况的了解；n软件部分采用模块化结构，可以在不增加硬件的基础上实现升级，可满足将来井下电网实现综合自动化发展的需要。 信号获取 n为保证本测控单元的可
17、靠工作，供保护、测量用的电流、电压信号皆从与电网隔离的二次回路取得。电源变压器输出、电流互感器二次输出分别经过小电压、小电流传感器送入测控单元，其小型化、高精度、高线性度、宽输入范围等优点保证了信号取样的准确性，克服了传统的采用电抗变换器、电流互感器二次并电阻等信号取样方法带来的信号易失真、易发热、体积较大等缺陷。过载保护n过载保护反映电动机的过负荷程度，电动机长时间过负荷将引起电动机过热，引起电机绝缘老化、电机烧毁及引发短路故障。n设计电机过载保护时，除考虑连续过载外，还应考虑可能出现的断续过载带来的热量积累、散发问题。n过载保护充分利用了微机的计算、记忆功能，除模拟和记忆电机热积累外，还考
18、虑了电机过负荷消除后，积累热量的逐渐散发过程，既防止电机过热损坏，又保证不会频繁跳闸动作。断相是电动机运行中常见的故障之一，其故障原因主要分为两类：一类是来自电源及线路的故障，其故障主要表现在电压上，分析表明，当线电压的不平衡率为4%时，所引起的线电流不平衡率高达25%；另一类是来自电动机的故障，根据电动机绕组接线方法的不同（或Y形），其断相故障表现有所不同，Y形接法的故障特点比较明显，而形接法当绕组断线时，所引起的线电流不平衡率大于28%。断相/不平衡保护 n漏电闭锁检测部分仍采用附加直流电源的原理，其检测回路为本质安全型。n在隔离开关闭合后，即对本支路的对地绝缘状况进行检测，若本支路对地绝
19、缘电阻小于漏电闭锁电阻设定值，通过电气闭锁使接触器合不上闸。n当本支路对地绝缘电阻大于漏电闭锁电阻设定值，接触器方可合闸送电。接触器合闸的同时，断开漏电闭锁检测回路。 漏电闭锁漏电闭锁n电网电压经隔离、降压后送入测控单元，计算出电压值，并与电压设定值比较，本欠压与过压保护分别根据设定电压定值动作，当电压大于130%UN时，过压保护动作；当电压小于70%UN时，欠压保护动作。复位方式为自动。 欠压与过压保护 n为便于用户了解开关运行工况，本测控单元设计能在线测量开关负荷电流、有功功率、有功电度累计、电网电压等参数。当隔离开关闭合、开关待机状态下，仅测量电网电压。其所需的电流、电压输入信号与保护部
20、分相应信号共用。此部分的实现较为简单，主要是将离散化后的电流、电压信号通过半波傅氏算法进行计算，相应的计算值通过LCD实时显示出来。 在线测量与显示在线测量与显示课题七课题七 综采机械电气控制综采机械电气控制n任务一任务一 采煤机的电气控制采煤机的电气控制n任务描述任务描述n机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、运输、机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、运输、支护、处理采空区。其中采煤机完成落煤和支护、处理采空区。其中采煤机完成落煤和装煤工序。装煤工序。n任务分析任务分析1.滚筒、摇臂滚筒、摇臂采煤机的两个截割滚筒和采煤机的两个截割滚筒和摇臂分别摇臂分别装在机身两端。装在机身两端。滚筒的截割动力通过滚筒
21、的截割动力通过摇臂的减速装置传递。摇臂的减速装置传递。2.牵引部牵引部 采煤机的两个牵引部装在机身的左右两端，是采采煤机的两个牵引部装在机身的左右两端，是采煤机行走的动力传动机构。煤机行走的动力传动机构。3. 泵站箱泵站箱采煤机的泵站箱由电动机和液压系统组成。为采煤采煤机的泵站箱由电动机和液压系统组成。为采煤机滚筒调高提高液压动力，同时为制动器提高控机滚筒调高提高液压动力，同时为制动器提高控制油路。制油路。4.高压箱高压箱内部设有高压开关、牵引变压器、控制变压器、电流内部设有高压开关、牵引变压器、控制变压器、电流互感器等电气元件，主要用于采煤机电源的引入和互感器等电气元件，主要用于采煤机电源的
22、引入和分配。分配。5.主控箱主控箱箱内设有变频装置、监测控制装置及各类辅助变压器箱内设有变频装置、监测控制装置及各类辅助变压器和控制开关等。主要将采煤机的各种信号进行变换、和控制开关等。主要将采煤机的各种信号进行变换、分析、运算后对采煤机进行控制。主控箱前侧设有分析、运算后对采煤机进行控制。主控箱前侧设有功能指示器和参数显示屏，用以显示采煤机的各种功能指示器和参数显示屏，用以显示采煤机的各种工作状态。工作状态。6.机架机架机架共有五个腔，分别放置左、右牵引传动箱，机架共有五个腔，分别放置左、右牵引传动箱，泵站泵站箱，主控箱和箱，主控箱和高压箱。高压箱。n所谓所谓n1. 变频装置变频装置n用于牵
23、引电动机的调速。用于牵引电动机的调速。n2.2.监控装置监控装置n由工业控制机、外围设备和辅助设备等部分由工业控制机、外围设备和辅助设备等部分组成。组成。n3.3.端头控制站端头控制站n端头控制站分左、右两个。控制本端摇臂的端头控制站分左、右两个。控制本端摇臂的升降，都能对采煤机进行主停、牵引停、左升降，都能对采煤机进行主停、牵引停、左行、右行的控制。行、右行的控制。n4.4.各种电源各种电源任务实施n一、采煤机的操作一、采煤机的操作n1.采煤机的启动采煤机的启动n（1）闭合闭合OS1-QS4n（2）在端头控制站按下启动端头控制站按下启动SB1SB1，1QM1QM有电吸合，有电吸合，左割电动机
24、、油泵电动机及控制电路有电。左割电动机、油泵电动机及控制电路有电。n（3）在端头控制站按下启动端头控制站按下启动SB2SB2，2QM2QM有电吸合，有电吸合，右割电动机、牵引变压器有电。右割电动机、牵引变压器有电。n2 2、采煤机的停止、采煤机的停止n三处可以操作，控制箱、左右端头控制站。三处可以操作，控制箱、左右端头控制站。n3、先导回路试验n按下先导回路试验按钮SB4n4、运输机停止操作n按下运闭自锁按钮SB5n5、摇臂升降n用主控箱和左、右端头控制站上的相应按钮进行操端头控制站上的相应按钮进行操作。作。n6 6、采煤机的牵引、采煤机的牵引n按下牵电按钮，变频装置有电。操作时，按下牵电按钮
25、，变频装置有电。操作时，通过主控箱和左、右端头控制站上的相应按钮进行。端头控制站上的相应按钮进行。n7.除湿系统操作n8.采煤机的参数显示n（1）采煤机的屏幕显示n（2）采煤机的选屏内容操作n（3 3）曲线显示）曲线显示n（4 4）故障内容显示）故障内容显示n（5 5）参数设置）参数设置n1. 开机前检查n2.采煤机在启动前，必须先供水，后开机；停机时，先断水，后停机。n3.未遇意外情况，停机时不允许使用“紧急停车措施”。n4.操作过程中随时注意滚筒位置。n5.随时注意电缆和水管工作状态。n6.注意观察油压、油温及机器的运转情况。n7.长时间停机或换班时，必须打开隔离开关，且把离合器手把脱开，
26、关闭水阀开关。n8.采煤机的注油二、采煤机操作注意事项三、采煤机电气系统的维护三、采煤机电气系统的维护n1.班检n2.周检n3.季检n4.大修四、采煤机变频装置故障跟踪四、采煤机变频装置故障跟踪1、变频器过温警告 显示信息：TEMP 故障原因：变频器装置内部过温，过温温度整定在125C 解决方法：检查变频器箱内环境温度条件；检查冷却水压力和流量是否正常；检查变频器底板水套是否被堵；检查变频器冷却底板与变频器箱底板是否紧密结合。 2、变频器输出过流 显示信息：OVER CURRENT 故障原因：变频器输出电流过流或软件过流触发，触发极限是3.5Ie。 解决方法：检查电机负载；检查加速时间；检查电
27、机、电机电缆是否短路；检查采煤机行走部件。3、变频器过流 显示信息：SHORT CURRENT 故障原因：变频器输出过流。 解决方法：检查电机和电机电缆。 检查采煤机的机械行走部件和滑靴。 4、变频器直流母线过压 显示信息：DC OVERVOLT 故障原因：变频器内部直流母线电压太大。 解决方法：检查过压控制器设置是否正确。 检查牵引变压器输出有无波动或静态过压。 检查减速时间。 5、变频器直流电压振动 显示信息：SUPPLY PHASE 故障原因：变频器内部中间直流电压振动，可能是主电路缺相，快速熔 断器烧断，或是整流桥内部故障引起。 解决方法：检查供电电源是否缺相。 检查变频器输入回路上的
28、快速熔断器是否烧坏。6、变频器中间直流回路欠压 显示信息：DC UNDER VOLT 故障原因：变频器供电电源缺相，快速熔断器烧坏，或整流桥内部故障损坏。欠压触发极限为0.65Umin。 解决方法：检查牵引变压器是否正常工作。检查变频器输入端快速熔断 器是否烧坏。7、变频器输出接地故障 显示信息：EARTH FAULT 故障原因：电网不平衡。相应牵引电机、电机电缆或变频器内部故障造成。 解决方法：检查电机和电机电缆。 检查在变频器输出侧有无功率因数矫正电容或浪涌吸收装置。8、控制板故障 显示信息：I/O COMM 故障原因：变频器内部中的NAMC板通道CH1发生通讯故障。电磁干扰变频器中的I/
29、O控制板（NIOC）内部故障。 解决方法：检查NIOC和NAMC板之间的光纤连接是否松动。 检查NIOC和NAMC板之间的光纤是否完好。更换NIOC板。9、变频器环境温度 显示信息：AMBIENT TEMP 故障原因：变频器内部的I/O控制板温度低于-50C或高于 +7382C。 解决方法：检查冷却风机和冷却水流量。 检查变频器冷却通道是否畅通。10、牵引电机堵转保护 显示信息：MOTOR STALL 故障原因：牵引电机堵转。 可能是机械故障、过载等引起。 解决方法：检查牵引电机负载 检查采煤机牵引部和滑靴。11、牵引电机缺相 显示信息：MOTOR PHASE 故障原因：牵引电机缺相。 牵引电机、电机电缆的损坏造成，也可能是变频器内部损坏造成。 解决方法：检查牵引电机和电机电缆。 检查变频器输出是否缺相。任务二 输送机的电气控制任务二n案例描述n案例分析n任务实施二、
