煤矿监测监控系统供断电控制

第六章供断电设备及其控制本章主要内容1、磁力起动器及其控制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、断开是非常重要的安全生产要素。2）本章主要从安全监控的角度重点讲解在安全监控系统范畴内各种紧急情况下实现设备供电、断电控制的相关原理，也即矿井下供电、断电的各种典型控制设备主要参数、工作原理，及其控制方法。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、瓦斯闭锁相关的控制仪器或监控设备等。一、磁力起动器及其控制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备停止运行，实现这种控制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）、控制电路、控制变压器等组成。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、价格便宜缺点：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：具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、电寿命长、安全可靠用途：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、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）额定控制电源电压额定控制电源电压是指提供给控制电路的电压，交流有6V、12V、24V、36V、42V、127V、220V、380V、660V，直流有6V、12V、24V、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控制电源电压在额定控制电压的波动范围内75%~110%，磁力起动器应能可靠闭合，并当控制电压不低于60%额定控制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，控制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控制电路来实现，图6-1为基本控制电路简图。控制电源图6-1磁力起动器基本控制电路简化示意图21-KC-KC自保启动-K停止-SB2-SB1故障保护点故障检测保护单元B-1K236VD1K36VB-1K1K2D-124VK1SB1SB2启动K3KD-1故障检测控制停止真空接触器图6-2QJZ1-80磁力起动器基本接线框图先导继电器交流接触器中间继电器6.1.2QC83系列隔爆型磁力起动器及其控制主要技术参数功率因数效率=0.75时所控制电机最大功率（KW）主线路保护装置型号额定电流（A）220V380V660V控制项目名称规格额定电流（A）额定电流倍数QC83-120（D）120325575启动停止限流熔断器9JR（JDB）90-800100-800120-10008～12QC83-225（D）2206110150启动停止限流熔断器9JR（JDB）140-1000200-1400170-1200225-15808～12QC83-80（N）80224040启动停止限流熔断器1RM100，125160，2002～2.51）QC83－80N型磁力起动器及其控制QC83-[]（N）有“N”为可逆额定电流设计序号隔爆代号磁力起动器近停按钮远停按钮正转启动按钮反转启动按钮自保常开QSFUT451KM12KM1UVW1SB1KM32KM2KM31KM1KM22KM21233SB4SB2SB图6-3QC83-80N型磁力起动器电气原理监控断电接点闭锁常闭触点故障现象故障原因处理方法一个方向能起动而另一个方向不能起动（正反转）1.能启动侧的常闭触点接触不良或损坏，无法解除互锁；2.能启动侧的主触点被消弧罩卡住或被熔焊不能复位，使互锁触点不能复位；3.不能启动侧的主触点被消弧罩卡住而不能闭合；4.不能启动侧的主控制线短路；1.检查更换或休息常闭触点2.调整消弧罩，检查主触点3.调整消弧罩4.检查主回路接线表6-2QC83-80N系列磁力起动器的主要故障及其处理方法2）QC83－120D、225D型磁力起动器及其控制L1L2L311GKXLCZJ1415JYB49aZJTAQA-XA12XLC1XLC3XLCRDJDBJDB33943D1D2D3接断电接点3233XLC213图6-4QC83－120D型和QC83－225D型磁力起动器先导继电器交流接触器综合保护器6.1.3QJZ、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：额定工作电流支路数真空隔爆型（隔爆兼本安型）磁力起动器额定工作电压QB(J)Z—[]×[]/[]序号产品型号额定电压（V）额定电流（A）所控电动机最大功率（kW）1QBZ—80/1140（660）660114080551002QBZ—80N/1140（660）660114080551003QBZ—120/1140（660）6601140120751254QBZ—120N/1140（660）6601140120751255QBZ—160N/1140（660）66011401602×801302206QBZ—200/1140（660）66011402001502507QJZ—200/1140（660）66011402001502508QJZ—315/1140（660）66011403152504409QJZ—400/1140（660）660114040025050010QBZ—2×200/1140（660）66011404002×2002×1502×150表6-3QBZ、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（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，控制回路由原产品的5个接线柱改为两个七芯端子，且相距大于50mm；控制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控制和监控的需要（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打开前门。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、隔离开关操作板及控制线路连接器等，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控制电路均为本质安全型电路，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，可实时显示开关的运行状态。主回路的负载能力和控制保护的准确性及可靠性均较之同类产品有显著提高。RCX1X2X3HKFZ01025A/1140V03LALBLC4241KMJ140D1D2D322-522-6J2由起动控制板引出TBAC12VAC36V36V21V0VF32122F25A2A123456207J1889A1A2A3A8A9保护输出（NC）保护器A4A5A6A20A7A10A11A12A13A14A15A16A15A17A18A19C1C4C2C3DB9显示器10111213141516KMQA1-2TAJ-2UP/RESETDOWN/RESETSET本台输入TA1-130近控远控QA1-128HK26J146KM21J127JN29先导出（No.3）1015242539先导出（No.1）先导出（No.2）程控入起动控制板KMKM3738363533F12A3422-522-322-222-121-121-222-621-521-621-321-422-722-822-922-421-721-80.2~10s通电延时接入3s2165KM保险丝5455565152JX4JX5JX6JX1JX253JX3JX7KM57585960616271727374JX8JX9JX10JX11JX12JX13JX14JX15JX16RS485接口200-1000Hz输出保护输出(NC)本台输出(NC)下台返回输入程控同步输出(NC）程控延时输出(NC）程控远程QA1TA28-1-PEJ1J1KM图6-7QJZ—200/1140（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，其功能是控制馈电主回路的供电。《煤矿安全规程》（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：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部分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、壳盖和接线盒三部分组成。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，其电磁吸力不足以继续吸持衔铁，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。分励脱扣器由控制电源供电，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。短路接通与分断能力当cosφ=0.40±0.05时（