新型矿用隔爆型移动变电站用高低压开关的原理使用与维护.doc
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1、新型矿用隔爆型移动变电站用高低压开关的原理使用与维护0 前 言英安煤矿是1986年在珲春矿区建成投产的一个中型矿井,矿井原设计年产量为75万吨,井田面积为19.6平方公里。经过最近几年对生产系统及对开拓布局技术改造与优化设计后,2008年重新核定生产能力为185万吨。英安煤矿在2005年以前井下采区供电电压为660伏,2005年开始陆续投入了2套综采设备后,采区供电电压提高到1140伏。采区供电电压的提高对采区供电系统可靠性提出了更高的要求。这时制约采区供电可靠性瓶颈的一个问题暴露出来,就是为采区供电的移动变电站经常出现故障,对生产造成了很大的影响。而通过对移动变电站出现故障原因的统计,发现变
2、电站本身出现的故障概率极低,绝大部分故障都是出现在移动变电站配用的高、低压侧开关上。这是因为英安煤矿井下变电站高低压侧使用的都是老式普通的开关。不仅故障率高,而且在出现故障后查找和处理都非常困难,为此英安煤矿决定用一种新型的变电站专用开关对变电站进行技术升级改造。下面就是为变电站所选用的KBG 250 /6 Y矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关 ,BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱,1、特点和性能总述 1.1开关简介 该开关系全国首台采用进口工业可编程序控制器(PLC)和人机屏(GOT)的矿用隔爆型低压综合保护箱,配套移动变电站采用国际流行的低压侧故障分断高
3、压侧电源的运行模式。是一种性能优良、安全可靠的电气设备。1.2开关特点1、2.1 采用低压侧故障分断变压器高压侧电源的运行模式。优点:对整套系统来说分断电流最小。1.2.2 采用先进的进口PLC工业用可编程序逻辑控制器。优点:抗干扰性强,不易损坏,容易查找故障。1.2.3 采用人机对话屏GOT。(液晶显示器及设置键盘)优点:参数设置方便,故障显示直观。1.2.4 机械特点高压侧分三腔,低压侧四输出。优点:设隔离开关腔,拉开隔离可以方便维修开关和下级,可多带多组负荷。1.3几种开关型号说明1.3.1 KBG250 /6 Y1.3.2 BXB800/1140(660)Y1.4结构特征1.4.1高压
4、真空开关结构:配电装置主要由隔爆箱、断路器和PLC智能型综合保护器(包括人机屏GOT)三大部分组成。隔爆箱体分接线腔、隔离刀闸腔和断路器箱三个腔体,隔爆箱由箱体、箱门、盖板等组成。箱体为长方形,中间隔板将整个箱体隔成三个防爆腔室。上腔接线腔左右两侧各有一只高压电缆引入装置。上腔隔离开关腔内装有一只刀闸隔离开关,并设有观察窗。下腔装有电流互感器、电压互感器和真空断路器,断路器由左右两根导条导入,并可以在两导条内部固定断路器。箱体右侧板上设有隔离开关分合闸手柄、断路器机械合闸手柄、机电闭锁装置等。箱体前门内部装有PLC、GOT、信号取样检测板,前门设备液晶显示窗,显示配电装置运行状态和各种故障状态
5、。面板还设有参数设定按钮,过载、短路、复位、急停、电合、电分、手分操作按钮,用于实现参数设定和功能操作。结构特性:具有独立的高压隔离开关,运行及维护安全、可靠。具有电动合闸及手动储能合闸双重机构。具有与国产变压器和进口变压器两种安装配套模式,可与国产变压器和进口变压器配套使用。1.4.2低压侧保护箱结构:保护箱主要由防爆箱、断路器和PLC智能型综合保护器(包括人机屏GOT)三大部分组成。隔爆箱体分为接线箱和保护箱两个箱体。隔爆箱由箱体、箱门、盖板等组成。箱体为长方形,中间隔板将整个箱体隔成两个防爆腔室。上腔接线腔左右两侧各有两只电缆引入装置。下腔装有信号取样单元和保护单元。箱体右侧板上设有闭锁
6、开关分合闸转盘。箱体前门内部装有PLC和GOT,面板设有液晶显示窗,显示保护箱运行状态和各种故障状态。面板还设有参数设定按钮、过载、短路、漏电、复位、电分按钮,用于实现参数设定和功能操作。保护特性:具有高低压闭锁机构和门闭锁机构,运行及维护安全、可靠。配套移动变电站采用国际流行的低压侧故障分断高压侧电源的运行模式。具有电动分断高压侧电源机构。具有与国产变压器和进口变压器两种安装配套模式,可与国产变压器和进口变压器配套使用。2显示屏的原理及参数设定方式2.1显示屏的外形及按键的功能其中:未采用的键是F1、F2、F3、F4、ALM键其它键的作用是“ESC”退出键:进入后按“ESC”键可返回原界面“
7、Set”键:设定键,进入设定界面后,按“Set”键,所改参数可存储于屏的内存中。“ ”键有两个作用:一个是屏参数设定完成后,按“ ”键起到把屏内存中设定的参数输入到PLC中,此键必须操作,不然设定不起作用;另一个作用是把数值从0增加到9。“ ”键的作用是数值从9减到0。“ ”作用是向左移动光标位置,在设定界面按“ ”是返回主界面,“ ”作用是向右移动光标。另外,台达显示屏的按键可与新的功能相对应。2.1.1 接口的连接为屏的电源接口为+24V电源,由PLC提供.为模式拨钮,为输程序时用,平常在RUN状态为对比度调整电位器,一般不用调整。为RS-485通讯口。采用RS-485通讯方式。连接方法为
8、RDA与SDA连接后与PLC RS-485通讯口“+”连接;RDB与SDB连接后与PLC RS-485通讯口“-”连接。RS-232通讯口,未采用,仅作输程序用。2.1.2参数的整定PLC智能型综合保护器的整定和GOT组成保护显示系统,参数整定通过GOT直接完成,参数整定灵活方便,运行、故障画面直观简明。密码的使用方法:GOT设定密码情况,设定有密码保护的键,只有解除密码,才能解除动作。监视模式中按住【ENT】键秒钟,显示如下所示画面 取消锁住密码 锁定密码 密码变更选择不同选项,按【ENT】键后出现如下情况:选择号,a: 输入当前设定密码,即可解除密码显示:【取消锁住密码】, b: 密码没有
9、设定情况,画面显示下列信息【密码不存在】 以上两种情况均可按【ESC】两次返回监视模式,可执行设定参数的动作选择号,锁定密码。显示: 【密码已锁定】按【ESC】两次返回监视模式,不可执行设定参数的动作 选择号,可以变更现在密码 密码设定可以设定到位以内的进制数注:(早期的显示屏可以设定到位以内的进制数)密码设定为的情况,成为无密码状态。请注意不要遗忘密码在密码设定的情况,如果遗忘密码,将不能正常使用开关。出厂的原始密码为(、)在正确输入密码状态下整定过程方式(人机屏GOT开机后显示运行界面如图(五)第一步:在运行状态下如图五:按下参数设定键“ ”进入参数设定界面如图6。第二步:按下“SET”键
10、一下,第一条“过载整定”数据区光标闪烁,按“ ”增减光标为数值,按“ ”键移动光标至所需位置。直至输入所需数值,再按“ENT”键“过载整定”数据设定完成。第三步:再按下“ENT”键后,光标自动进入“短路整定”数据区,参数设定同第二步。第四步:再按下“ENT”键后,进入“功率因数”数据区,参数设定同第二步。第五步:数据设定完成后,按下确认键“”同时蜂鸣器出现“滴”的一声提示音,则表明人机屏内部数据已传输进PLC。注:(输入有效时,蜂鸣器响一次,输入无效时,蜂鸣器响三次)。ESCSETENT电压电流功率0000V000A9999kVA合闸分闸设定图5 运行状态图ESCSETENT过流整定短路整定功
11、率因数A 返回倍 确认S图6 参数设定图例:过流设定值为218A,短路保护为8倍,过流整定值的设定方法为:按下参数设定键“ ”出现设定画面,按下设定“SET”键,过流整定数据区个位数光标闪烁,按 ”键八次或按“ ”两次使个位数为8,然后按“ ”键移动闪烁光标至十位数,按“ ”使十位按键“”键移动闪烁光标至百位数,按“ ”键两次使百位数为2,按下“ENT”键,过流整定设定完成。按下“SET”键两次使短路设定数据区标闪烁,按“ ”键八次或按“ ”两次使短路设定值为8,按下“SET”键三次使功率因数数据光标闪烁按“ ”使个位闪烁按“ ”为8,按“ENT”键功率因数设定完成,确认全部正确按“ ”使参数
12、输入PLC。按下“ ”键,人机界面显示工作画面。2.2显示屏常见故障及处理1)屏不显示:首先检查+24电源是否正常,如正常仍不显示可调整亮度电位器,如仍不显示则屏坏。如无,则检查+24电源。2)不通讯如不通讯,则屏上参数全为0,且不显示故障,参数无法设定,此时应仔细检查通讯线是否良好。另外老式屏显示“正在通讯”则说明通讯线未接好或PLC不运行。3)屏显示画面混乱(乱显示)一般情况是故障或模块故障。4)显示屏按键不响应从外面按不响应,可能是铜按钮未碰到显示屏上的键,此时稍微用点力。将屏拆下后再按如不响则显示屏坏5)屏幕变黄或白显示屏坏,液晶干涸6)老式显示屏黑屏但仍显示参数,不是故障,而是设置睡
13、眠状态,按任一功能键即可激活。7)屏显示一部分字或只亮不显示属白屏,此属于磁场干扰,拉合一次隔离开关重新上电即可解决,或检查接线是否良好。3、PLC的原理及故障查找3.1 PLC原理PLC是Prograrnmable Logit Controner即工业用可编逻辑控制器的简称。其定义为:可编程序控制器的是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算顺序控制、定时、计数和算术运算 操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其设备都应易于工业系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设置。3
14、.2 PLC的特点:编程简单易学;功能强大;可靠性强,抗干扰能力强;维修工作量小、方便;体积小、能耗低。3.3、PLC的基本结构CPU模块 I/O模块 编程器 电源按 钮选择开关位置开关电 源CPU模块输入模块接触器电磁阀指示灯电 源输出模块编程器控制系统示意图3.4 PLC的物理结构3.4.1 CPU状态指示:a、PWR LED亮则说明电源供给正常,不亮则说明电源供给不正常。b、RUN LED亮:说明PLC操作开关置在运行状态,并且程序无错误,正常运行;不亮,说明1、电压不正常;2、不在运行模式上;3、操作系统不正常。c、ERR LED亮说明PLC系统自检不正常存在错误,不亮,PLC正常。I
15、/O LED输入输出开关指示由此指示的亮与否可判断输入信号是否正常入是否执行PLC程序功能。S-485通讯口为上“-”下“+”运行模式开关分三个档位,上为运行,中间为暂停,下面为停止,一般情况是运行。 为特殊用户设置在on上,使用ROM在OFF上S-232通讯口,输程序用扩展通讯口为扩展用盖板导轨固定卡扣3.5 A/D模拟块结构、为电源指示灯+24正常才亮、为模拟号输入口、为电流电压转换跳线,们采用电压取样,所以跳线帽在左侧电压侧、+24电源输入口、级连通讯线、级连口3.6 PLC故障与否的判断3.6.1、PLC正常运行时状态必须PWR LED、 RUN LED亮,ERR LED不亮为正常,同
16、时,向其开I/O输入信号,看是否执行相应功能来判断PLC程序是否正常。判断模块是否执行,可用万用表档加信号看是否出现电流、电压、短路、过欠压等信号。3.6.2PLC运行及测度、若主机ERROR指示灯没有闪烁,使用外围装置下达RUN指令,此时RUM指示灯亮起则正常运行。若错误灯闪烁则说明PLC+24电源不足或程序错误。、如RUN灯或Power不常亮或闪则说明电源有故障,应去掉+24V来判断一下。3.7程序流程图了解相应功能情况对于使用和维修开关可用很大益处的,下面是一些功能的原理:3.7.1开关量输入功能1、复位:按复位键则信号输入PLC对应Poo输入指示灯亮,如果存在故障处理完则故障输出灯P4
17、0、P42(低压没有)灭,屏上不显故障,复位按钮即起故障复位作用。2、过载试验:按过载试验键,信号输入PLC对应P01指示灯亮PLC得到信号后延时8-10S输出保护高压侧P40、P42输出灯亮1秒后P40灭低压侧P40常亮。同时屏上显示过载故障,动作值为屏上过载整定数值的6倍。3、短路试验:按短路键对应P02输入灯亮,PLC接到信号时输出保护,高压侧P40、P42灯亮,P40 1秒后灭,低压侧P40常亮,同时屏上显示短路故障, 4、电动分闸:按电分键对应P03灯亮,PLC瞬时输出保护,高压侧P40、P42亮,P40 1秒灭低压侧P40常亮,屏上不显故障。5、电合按钮:对应P04灯亮,PLC处理
18、后,P41输出灯亮延时15S或断路器闭合后灭。6、温度保护:移变内温度保护继电流动作高压侧P05按到信号PLC处理后瞬时动作P40、P42输出灯亮,P40 1秒后灭同时屏上显示移变温度过高。7、FK2:合闸后,机械机构顶动辅开FK2闭合相应P06输入灯亮,PLC得到信号后P41输出灯灭,同时屏上显示合闸。8、DK4:低压侧有保护或门闭锁在分闸状态则高压侧PLC的P07接到信号P04灯亮PLC处理后P40、P42输出灯亮,P41 1秒后灭,同时屏上显示低压侧保护。9、低压侧拔动开关,在1140上时P05不亮无信号输入PLC则执行1140V程序,P05亮时则执行660V程序。(注V无拨动开关)3.
19、7.2模拟信号输入当检测到有电压信号输入PLC,则对于V0口则屏上显示相应电压,高压侧V1、V2则显示过载和短路,低压侧V1显示过载和短路。高压侧V3口则显示电压,同时完成过欠压保护。低压侧V2显示漏电或闭锁。低压侧V3显示电压同时是过欠压保护。有保护输出时高压侧PLC同时输出P40、P42,P40 1秒后灭,低压侧P40常亮。3.8接线原理LG PLC接线为共负接法即PLC输出-24必须和COM全部连接起来,输入和输出信号用+24来驱动。3.8.1合闸1)高压隔离开关具有:合闸、分闸两个位置。按下机电闭锁按钮后,向前推动手柄可进行合闸,向后拉动手柄可进行分闸。2)操作储能手柄带动离合器转动通
20、过手合机构启动电合按钮电合接触器闭合通过电合机构驱动棘轮单向转动储能弹簧逐拉伸过中后能量释放凸轮撞击脱扣器四连杆机构推动主轴转动其拐臂推动绝缘子闭合真空开关管合闸。随着主轴转动合闸,分闸弹簧被拉伸和触头弹簧被压缩而储能,使脱扣器四连机构过中后稳定下来,保持合闸位置。3.8.2分闸按下手动分断按钮,用外力直接驱动冲杆撞击按电分按钮或保护动作直流阀得电冲杆撞击按电气闭锁按钮或保护动作电磁铁失电冲杆撞击脱扣制子转动脱扣器四连杆机构失去平衡在分闸弹簧和触头弹簧的作用下,主轴转动其拐臂带动绝缘子拉开真空开关管分闸。分闸后,三个绝缘子的螺钉紧靠在分闸限位缓冲器上,保持分闸位置。3.8.3易出故障部位、连杆
21、长,合闸时凸轮抵住连杆,长时易造成半合不合,造成不分闸。大短时,连杆直线站立不分。、磨擦力过大,无滑动不分闸,用砂纸打磨。、分闸簧太松,连杆无向下运动力不分闸。、D、不向内拉力,易合不上闸。、辅开不闭合,合闸电机一直转动3.8.4电气原理图说明: 易造成不合闸几个注意点A、首先检查所哟有保险 B、门闭锁闭合不良好易造成不合闸 C、K2继电器动作。、JH2触点烧结易造成不分闸几个注意点A、FK1闭合不良好 ,B、TQ烧坏断线,C、JH2不动作,不闭合 ,D、限流电阻R2烧断断路器好坏判断当合上隔离开关,PT工作有110V电源,失压电磁铁SQ动作,可听到“当”的一声响,此时可保证能手动合闸,如果没
22、声响则可能是无110V电源,门闭锁不复位,K3继电器动作或有问题,可依次查找。如找不到故障原因,可把失压SQ排起用手功紧急送电,此时如果分闸回路没问题,保护自然齐全。断路器动作特性和技术参数动作特性:1、电源电压在85%110%内可靠合闸;2、分励机构可在电源电压的65%120%范围内可靠分闸;3、在合闸位置,失压电磁铁在热压时,失压脱扣器在额定值的60%35%范围内能分闸,低于35%不能合闸。附表一 技 术 参 数项 目6KV10KV额定工作电压(kV)610最高工作电压(kV)7.212额定工作频率(HZ)5050主回路设定电流(A)5025050315额定短路开断电流(kA)1012.5
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