矿用隔爆型高压真空配电装置.doc

PBG-630500、400、300、200、150、100/106 矿用隔爆型高压真空配电装置 （永磁型） 使 用 说 明 书 一、概述 1、 本装置适用于含有爆炸性气体（如甲烷等）和煤尘爆炸危险的煤矿井下及地面上含有爆炸性气体的危险场所。 2、 本装置对10kV及以下电力线路进行控制和保护，装置具有绝缘监视、漏电、过流、短路和失压等保护功能，并且有快开门、红外遥控等特点，能中文液晶显示各种实时电参量及故障原因，具备CAN通讯功能，可实现遥测、遥信、遥控功能。 3、 本装置采用ZNY110（6）/63012.5型永磁机构高压真空断路器（以下简称断路器），在断路器技术参数范围内，可保证安全、可靠地运行于相应电压等级的电网中接受和分配电能，并可在额定电流范围内进行频繁操作或多次开断短路电流。该断路器采用双稳态内设欠压脱扣器永磁机构，并与机械手动脱扣器结为一体化设计，为国内首创并获多项国家专利，使手动分闸轻便可靠。永磁机构分闸与弹簧分闸相结合，使分闸速度的分配更理想。与弹簧操作机构断路器比较，可动部件大大减少，使其可靠性和机械寿命大幅提高，是弹簧操作机构类型断路器的理想替代产品。 4、 装置应执行的标准是JB8739-1998 /QB/008-2003 5、 本装置使用的环境条件 （1） 周围环境温度不高于40℃，不低于-5℃。 （2） 周围空气相对温度不低于95（25℃）。 （3） 周围介质中不得含有破坏金属和绝缘的活动性化学性质。 （4） 无滴水或水浸入的地方。 （5） 无显著摇动和冲击振动的地方。 （6） 与垂直的安装倾斜度不超过15。 6、 防爆形式矿用隔爆型 ，标志为“ExdI” 二、型号及意义 P B G -630 /6 额定电压kV 额定电流A 高 压 隔 爆 型 配电装置 三、主要技术数据 1、 额定电压106kV。 2、额定电流50、100、150、200、300、400、500、630A（注额定电流是按电流互感器来分的）。 3、额定电源频率50Hz。 4、开断电流（有效值）12.5kA。 5、最大关合电流（峰值）31.5kA。 6、额定断电容量100MVA。 7、动稳定电流（峰值）31.5kA。 8、热稳定电流（有效值）12.5kA/4s。 9、断路器固有分闸时间不大于0.1s。 10、配用LM-106电流互感器的技术数据见表1。 表1 额定一次电流（A） 50、100、150、200、300、400、500、630 额定二次电流（A） 5 额定二次负荷 （VA） A级 B级 A级 B级 A级 B级 A级 B级 3.75 5 3.75 5 3.75 5 3.75 5 准确级次 3 10 3 10 3 10 3 10 注1.A级为信号源绕组，B组为电流源绕组。 2.在额定二次负荷下，允许在1.1倍额定电流下长期运行。 11. 本装置采用了先进的计算机技术，依据中国煤矿现场实际情况而专门设计的。具有漏电保护、过流保护、短路保护、绝缘监视保护和失压、过电压等保护，各类故障具有中文显示和故障记忆功能，各种电参量中文显示，具有CAN通讯接口。 1l.1 短路保护整定电流值分档可调。标称值分别为开关额定工作电流值的1.0倍；2.0倍；3.0倍；4.0倍；5.0倍；6.0倍；8.0倍;10倍。精度为8％ 短路保护动作时间从出现短路信号至确认无误后发出保护信号，小于0.1秒。 11.2 过载保护整定电流值分档可调。标称值分别为开关额定工作电流值的0.2倍；0.3倍；0.4倍；0.6倍；0.8倍；1.0倍；1.2倍；1.4倍；1.6倍。精度为8％ 负荷超过过载保护整定电流标称值时开始计时过载，并开始反时限和定时限延时。误差1秒。 11.3 过载保护动作时间分档可调。分为1，2，3，4，5，6，7，8档。动作时间与超过整定电流值的强度成反时限特性，其特性曲线符合附表一 表１ 过载延时常数与过载电流倍数的离散关系 延时时间（秒） 过载延时档位 1 2 3 4 5 6 7 8 过载整档位 0.2 2.5 25 35 50 70 100 140 200 0.3 1.67 16.7 23.3 33.3 46.7 66.7 93.3 133.3 0.4 1.25 12.5 17.5 25.0 35.0 50.0 70.0 100.0 0.6 0.83 8.3 11.7 16.7 23.3 33.3 46.7 66.7 0.8 0.63 6.3 8.8 12.5 17.5 25.0 35.0 50.0 1.0 0.50 5.0 7.0 10.0 14.0 20.0 28.0 40.0 1.2 0.42 4.2 5.8 8.3 11.7 16.7 23.3 33.3 1.6 0.36 3.6 5.0 7.1 10.0 14.3 20.0 28.6 但限定当过载不间断时，最长延时为2分钟。对于断续过载则进行散热计算同时执行反时限和定时限特性。 11.4 零序电压整定位分档可调。标称值为，3.O伏；5.0伏；10.O伏；15.0伏；20.O伏；25.O伏。精度8，本开关末档为电流型档． 11.5 零序电流整定值分档可调。标称值为O.5安；1.0安；2.0安； 3.O安；4.O安；5.0安；6.0安；8.0安。精度8％ 11.6 漏电延时动作时间分档可调。标称值为O.1秒；0.3秒；0.7秒；1.0秒；1.5秒；2.0秒；120秒；300秒。 11.7 电压显示选择10000V ，6000V。精度量程的5％ 11.8 欠压延时0秒；5秒；10秒；20秒；30秒；60秒；120秒；300秒。 11.9 额定工作电流值显示选择600安；500安；400安；300安；200安；150安；100安；50安。精度5％（按电流互感器大小匹配） 11.10 电缆绝缘监视保护 1当屏蔽芯线与屏蔽地线之间的绝缘电阻值Rd降低到 Rd＜3K欧姆时，本监控器可靠动作，Rd＞5K欧姆时，本监控器不动作。 2当屏蔽芯线与屏蔽地线之间的回路电阻Rk增加到 Rk＞1.5K欧姆时，本监控器可靠动作，Rk＜O.8K欧姆时，本监控器不动作。监视保护动作时间小于0.1秒。 11.11 高电压保护当电网进线电压升至额定值的 110％时，保证正常工作。电网进线电压达到额定值的120％以上时，能可靠保护。 11.12 瓦斯、温度闭锁选择开/关。 12．配用JSZW-106电压互感器为三台单相三线圈组合型电压互感器。 13．氧化锌压敏电阻用于过电压保护，当真空断路器分断时出现较高电压时，均被限制在2.6倍相电压峰值以下。 14．外形尺寸和重量 外形尺寸141413748361218（mm）（长、宽、高）。 重量900（kg）。 四、结构 1. 隔爆外壳外形见图1、图2、图3。 本装置有永磁真空断路器、小车式插件、紧急手动分闸装置、电压互感器、电流互感器、零序电流互感器、专用数字式继电保护装置及状态显示装置等组成，通过合理连接，全部安装在隔爆外壳内。 2. 箱体 箱体由钢板及加强筋焊接而成，保证了外壳强度，上部有吊装钩，下有牵引钩，底脚有可供拖动的雪橇，便于井下运输和安装。 箱体正面大门为快开门，箱门上装有数字式继电保护装置及漏电保护功能的自检按钮、状态显示窗口及各类铭牌。互感器、压敏电阻、、断路器均装在小车上，修理和维护时可通过外接轨方便地拉出，每台配外接轨一个。 箱体右侧装有隔离小车操作手柄和断路器的联锁机构。 箱体两侧均可根据用户需要，安装联台用引入装置联通节，见联台图4，箱体后腔装有进出线接线腔和供控制、监视信号联线的小喇叭口，箱后高压出线腔（即下腔）只能在本装置断路器、隔离小车均处于“分”闸位置时才能打开下盖，并标有“负荷侧严禁带电开盖”的标志牌，进线腔（即上腔）标有“电源侧严禁带电开盖”的标志牌，在电源停电后才能打开上盖。 所有法兰与盖板的结合面，均为隔爆面，用螺栓紧固，并配以弹簧垫圈。 后腔接线上腔、下腔与主腔之间用六只穿墙接线柱（静触头），由PMC塑料与黄铜棒压制而成，具有一定的机械强度、抗漏电强度，达到A级标准，优良的绝缘性能和良好的导电性能，通过它将三相高压电源与箱内主电路连通起来，向负载供电。 3. 操作和联锁机构 （1） 开门机构 首先应使断路器处于“分”闸位置，把闭锁跳闸按扭送入，用隔离操作手柄凸块压住按钮，确保永磁断路器在“分断”情况下，才能操作隔离操作手柄，然后把连锁杆从箱门上退出，并锁住隔离操作手柄。操作偏心轮箱门开启手柄向上提移，这样就可以轻便地把箱门开启。 （2） 隔离小车操作机构 隔离小车与隔离操作手柄是由齿轮与齿条啮合传动的。隔离小车推进箱体前，应该首先把隔离操作手柄处于“分”的限位角支撑上，然后把隔离小车推进箱内，使小车齿条与箱内齿轮啮合到位即可，此时就可把箱门关上，同时把连锁杆从隔离操作手柄上退出并与箱门锁上，再把隔离操作手柄从“分闸”位置，顺时针转到“合闸”位置，并确保闭锁跳闸按钮释放，操作手柄凸块脱离按钮，按钮在弹簧作用下复位弹出，此时永磁断路器可以进行正常的分/合闸操作。 （3） 永磁断路器操作机构 永磁断路器的操作是通过按钮来完成的，箱门装有“分闸”和“合闸”接钮，只需操作按钮，即可达到永磁断路器分、合闸控制。首次接通电源要等待60s，需等到门上状态指示窗口合闸指示灯亮方可合闸。具体操作详见永磁断路器说明书。 （4） 安全联锁机构 为了确保设备的安全运行，防止因误操作而导致设备和人身事故，在断路器、隔离小车、箱门这三者之间，设有安全联锁机构，能达到断路器的合闸状态时隔离小车不能进行分闸操作，隔离小车在合闸状态时，箱门不能打开，本断路器具有可靠的机械和电气联锁装置。 （5）永磁真空断路器 接通控制电源，首次接通电源要等待60s，此时储能电源已充满电（充电指示灯亮），同时欠压脱扣器电源也准备接通，断路器处在准备操作状态。 按合闸按钮接通合闸线圈，永磁机构动铁芯向下运动通过传动拐臂将开关管触头闭合，同时通过辅助触点，并使分闸拉簧储能。按分闸按钮接通分闸线圈，同时断开欠压电源，在分闸磁场和分闸弹簧的共同作用下使开关管触头迅速分开，完成一次合闸、分闸操作。由于永磁机构通过动铁芯与主轴传动拐臂相连直接驱动开关管动触头，机械结构简单，磨损小，使得断路器在使用寿命期内基本实现免维护。 该断路器设有正常分闸按钮，还设有欠压分闸和紧急手动分闸装置，使断路器工作更加可靠。 5. 专用继电器保护装置 GZB-ARM-9110型嵌入式综合保护器采用32位ARM嵌入式处理器以及专用的电参量检测芯片和先进的铁电存储技术，性价比高，抗干扰性能强，工作稳定可靠，测量精度高，保护跳闸灵敏，人机界面全人性化操作，汉字液晶显示，现场红外非接触式以及远程参量整定，使用维护方便。 GZB-ARM-9110型嵌入式综合保护器内部共有3块印刷线路板，采用目前国际上流行的接插方式，电源、信号采集板与开入和开出部分集成在底板上，还有ARM主板以及ARM处理器板，如下图所示。由图可见，ARM处理器板插到ARM主板上，然后再插到底板上，这样更换方便，检修直观。（详见综合保护器说明书） aARM处理器板 bARM主板 ARM处理器及主板图 系统底板图 6. 电流互感器 为穿心式LM-106型电流互感器，每个互感器有二个线圈绕组，1K1绕组供电度表计量用，2K1绕组供专用继电保护装置取样。 7. 电压互感器 电压互感器为JSZW-106型，适用于中心点不直接接地系统中做高压测量及保护用，其辅助二次线圈接成开口三角型，基本二次线圈接成星形，当一次线圈有电压时，二次线圈均不得短路，否则电压互感器将会被烧坏。 8. 相序布置 C B A 从箱门正规C、B、A。 三相相序见右图 五、工作原理 本装置是将106kV的三相电源引入隔爆接线腔（上腔）由真空断路器作为控制开关经负载接线腔（下腔）输送给下级负荷，真空断路器受控于专用继电保护装置，它具有漏电、监视、过流、短路、过压等保护功能。当出现以上故障时，真空断路器会自动“分闸”、切断电源，对供电系统进行保护，并有中文显示故障性质。 GZB-ARM-9110型嵌入式综合保护器各保护功能简述如下 嵌入式综合保护器主要由ARM主控制模块、交流采样模块、CAN通信模块和I/O模块以及人机接口等组成，工作原理框图如下图所示。 键盘 基 于 ARM 的 嵌入式 微控制器 程序存储器 数据存储器 故障报警 液晶显示屏 交流模拟量采集 开关量输入采集 人机接口 CAN通信接口 嵌入式控制中心 状态指示 通信 接口 继电器分合闸单元 执行机构 红外接口 红外遥控器接口 工作原理图 ARM主控模块由32位嵌入式ARM处理器及外围器件构成，是整个保护器的核心；交流数据采样模块采用基于DSP的专用电参量测量的模块，负责电参量的测量；CAN通过模块负责向基于CAN总线的上位机传输测量的参数及接收整定命令和合、分闸命令，实现三遥功能；I/O模块负责开入量、开出量以及分合闸的处理，所有开关量全部采用光电耦合器隔离。人机接口包括可进行汉字显示的LCD显示屏、键盘、状态指示、故障指示以及红外遥控设置器附件等。 ARM嵌入式控制系统对交流采样模块送来的交流信号进行数据采集和处理，采用均方根方法测出高压开关柜的Uab、Ucb、Ia、Ic、Uo、Io、f（工频频率）、绝缘电阻、温度等参量。利用电参量数学模型算法计算出P（三相有功功率）、Q（三相无功功率）、COSΦ（功率因数），利用反时限算法得到Id（短路）和Ig（过流），利用键盘或主机整定的过流、短路、漏电保护参数作为判据，把测量的电参量进行保护算法的处理与比较，一旦发现超限，实现过流、短路、漏电、绝缘监视、过压或欠压等保护跳闸。除漏电保护外，其它所有保护均可设置为启用和禁用。 嵌入式综合保护器把监测的模拟量与开关量及保护跳闸的性质等信息通过CAN总线传给上位机，再用协议转换器将CAN总线协议转换成Ethernet以太网TCP/IP协议，通过以太网实现遥测、遥信功能。主机还通过传输线把真空开关分/合闸的命令传送给嵌入式综合保护器，实现遥控。 测量结果除通过上位机传送以外，还通过汉字显示的液晶屏显示出来，也可通过红外遥控器传输。 1. 过流保护 当供电系统出现过载时，电流互感器的二次侧电流增大，通过采样电路，根据过负载电流大小，主模块对交流采样模块送来的交流信号进行数据采集处理，发现超限经过反时限电路，使继电器动作，永磁断路器跳闸，过流故障中文显示。 2. 短路保护 当供电线路出现严重过载或短路时，电流互感器二次侧电流剧增。通过短路回路使继电器动作，永磁断路器跳闸，短路故障中文显示。 3. 漏电保护 1.对于中性点不直接接地，且没有消弧线圈接地的情况下，可通过设置选择两种保护策略 1 电流型保护 这种保护的条件是当零序电流超过预定值，则根据所设置的漏电保护时间进行漏电保护。 2功率方向型 这种保护的条件是当零序电压Uo、零序电流Io有效值均超过设定的值并（Uo，Io）之间的相位值达到一定范围时，根据所预设的时间实施漏电保护。理论值应该为90，但由于实际情况受到多种因素的干扰和限制,一般不可能正好是90,因此采用的角度范围是60～90 2.对于中性点经消弧线圈接地的系统，采用零序有功法实施漏电保护。 4. 监视保护 监视保护由监视回路、终端元件、继电锁定单元组成，当出现双屏蔽电缆监视线与地线之间发生短路，或监视回路自身发生开路时，故障信号通过监视回路使继电器动作，永磁断路器跳闸，监视故障中文显示，从而实现了超前保护功能。 5．过压保护进线电压120UN，实施速断保护。 六、检查和试验 1. 在投入运行前的检查 （1） 外观检查无变形、无损坏、零部件齐全、紧固件无松动。 （2）内部检查打开箱门和各盖板，内部装配质量良好，机构各紧固螺钉无松动或脱落、无杂物、零部件齐全。 2. 一次导电回路应承受工频30kv 1min额定电压10kv时， 23kv 1min额定电压6kv时的耐压试验，无异常。试验时应将压敏电阻从负载侧拆除，并将电压互感器的一次绕组从高压回路上脱开，电流互感器二次侧及控制线路全部短路并接地。 3. 二次系统应承受工频2kv/ 1min的耐压试验，无异常。试验时将各保护插件抽出，并将各接地线从接地螺栓上拆下悬空，保护系统的电子元件必须脱开接头。 4. 高压导电回路电阻应用电压法测量，单相主回路直流阻抗不大于900微欧。 5. 关闭箱门带电进行空载操作，断路器“合”、“分”不少于3次，应无异常。 6. 检查欠电压脱扣器性能应符合下表。 电源电压与额定电 压 比 值 小于30 大于65 大于85 失压脱扣器的 工 作 状 态 铁芯应可靠释放 铁芯不得释放 铁芯应可靠吸合 7. 合上隔离小车后利用箱门上的 “合闸”、“分闸”、“复位”、“漏电”、“选项”、“确认” 、“上移”、“下移” 各种试验按钮分别进行试验，当按下任何一试验按钮，应有相应显示。做完模拟动作试验后，一定要先按下“复位”按钮，让保护器复位后，才能再做另一个试验。 8. “漏电”/“过流”/“短路”保护整定值应有技术人员根据具体情况进行整定。 9. 检查联锁机构应符合四（3）条要求。 七、使用与维护 1. 产品运到后，不应在户外日晒雨淋，应在户内仓库保存。 2. 产品在井下运输过程中，应保持在直立位置，不允许发生激烈碰撞和倾倒现象。 3. 配电装置安装在井下干燥的水平基础上，安装处应无滴水和严重振动。 4. 配电装置设有外接地螺钉外接地用，配电装置安装处应该与井下总接地网相连接，使配电装置的安装处的总接地电阻不超过2欧姆。 5. 装置投入运行，应先闭合隔离小车，然后合上断路器，对馈电线路供电。 6. 运行中注意防止生锈，对各转动部分应进行润滑，隔爆面应保持清洁，并涂防锈油脂凡士林,严禁生锈。 7. 定期检查开关箱门上的按钮是否灵活，建议在箱体内放置干燥剂，保持箱内 干燥。 8．常见故障及维护方法 故障状态 故障原因 判断方法 处理方法 过载断路器合不上闸 二次回路有短路现象 用万用表检查 更换损坏的电器元件 无显示 保护器损坏/供电不正常 电源5V无输出 更换新的保护器 漏电/短路/过载显示 线路上有漏电/短路/过载情况 检查外接电缆及所用 电气设备 更换损坏的电缆及电气设备 保护器损坏 更换保护器主板试试 更换新的保护器主板 绝缘监视动作显示 绝缘电阻是否超限 检查外接绝缘电阻是否超限 检修外接回路 合闸不显示 辅助触点接触不良 用万用表检查 检修辅助触点 分闸不显示 辅助触点接触不良 用万用表检查 检修辅助触点 故障不能复位 复位按钮损坏/保护器损坏 用万用表检查复位按钮触点 更换按钮 更换新的保护器主板 开关合不上闸 无电压，或电压低；合闸按钮坏，永磁电控插件坏，分闸手柄没到位，断线 用万用表测量检查，查出具体故障 更换损坏的电器元件 矿用隔爆型高压真空配电装置使用说明书 2006年10月第一版 常州市利安矿用设备厂（常州市武进矿用设备厂） 常州市戚墅堰南印墅村312国道旁 邮编213011 电话0519-8386399 0519-8776130 传真0519-8386399 11