矿用隔爆型移动变电站原理与维修.docx
《矿用隔爆型移动变电站原理与维修.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿用隔爆型移动变电站原理与维修.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
矿用隔爆型移动变电站原理与维修
[原创] KBSGZY矿用隔爆型移动变电站整体结构
型号含义
矿用隔爆型移动变电站主要由主变压器、高压负荷开关（或高压真空开关）、低压馈电开关（或低压保护箱）组成。
主变压器的原理没有什么好讲的，和普通的三相变压器一样，只不过是多了几个调压的抽头。
高压侧接线：
高压接线室的接线：
高压接线室的位置在上图中已经标出，他内部有3个电源接线柱和四个控制线接线柱。
电源接线柱的一端与变压器的一次绕组连接，另一端用于连接电源接线，在这里与高压开关连接了。
高压分线盒内的接线：
高压分线盒内有9个接线柱，他们用于调整二次侧的输出电压。
比如我们要求变压器的变比为6000/1200V正常情况下，我们将分接开关调整到额定的X2—Y2—Z2位置（图5-2）。
这时二次侧的空载输出电压应为1200V。
如果这是测量的输出电压低了，只有1000V，这是我们就可以将分接开关调至X3—Y3—Z3（图5-3）。
高压侧额定电压有6000V和10000V，分接电压均为±5%。
高压侧额定电压6000V，分接电压+5%时6300V，－5%时5700V；
高压侧额定电压10000V，分接电压+5%时10500V，－5%时9500V。
低压接线室的接线：
低压接线室有六个接线柱，分别引出变压器二次侧绕组的六个出线端。
这六个接线柱可以将变压器的二次侧接成三角形或星型，以便输出不同的电压。
当主变压器的二次侧具有1200（1140）V与693（660）V可变换的输出时，
接成星型（如图6-1）输出1200V，接成三角形（如图6-2）输出693V。
当主变压器的二次侧具有693（660）V 与400（380）V可变换的输出时，接成星型输出693V，接成三角形输出400V。
原创] 移变高压开关主回路
为了控制移动变电站主变压器电源的接通与断开，在移变箱体的原边侧安装有一个高压真空开关，此高压开关通过法兰连接在箱体上。
图一
我们以泰安众诚的KBG–□/□□系列矿用隔爆型移动变电站用（永磁）高压真空开关为例，进行讲解。
上图是高压开关的主回路原理图。
高压隔离开关：
高压隔离开关为手动控制，其操作手柄在图一中已经标出，按下操作手柄下的闭锁按钮，然后转动操作手柄，可以接通与断开隔离开关。
闭锁按钮的作用是防止带点分合隔离开关。
高压真空断路器：
高压真空断路器如下图所示，主要由真空管、及合闸机构组成。
真空断路器的合闸有手动和电动两种形式，使用手动合闸时，直接转到手动合闸手柄即可。
电动合闸时，按启动按钮，控制系统接通合闸电机，合闸电机再带动机构合闸。
高压压敏电阻：
在电路中起过电压保护、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、等作用。
压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。
利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。
控制变压器：
为控制回路以及合闸电机提供工作电源
电流互感器：
对主回路电流进行采样，送到保护器（PLC）有保护器对采样电流进行比较、计算，从而判断主回路的工作状态，并进行过电流保护。
以上就是主回路中的主要元件。
主回路的工作原理很简单，合上隔离开关，按合闸按钮，合闸电机转动（或手动合闸），真空断路器合闸，接通移动变电站主变压器原边绕组的电源。
主变压器工作。
[原创] 高压真空断路器原理
真空断路器是高压开关的主要部件，负责接通与断开主回路电源。
下图中的虚线框内是真空断路器内部的电气原理图（点击图片可放大）
真空断路器实物图（点击图片可放大）
真空断路器的电动合闸，是由电动机带动的。
按合闸按钮，电动机得电转动，带动真空断路器的合闸机构动作，使真空管闭合。
现在我们来看看合闸电机的控制电路。
真空断路器的合闸
8、18号线为真空断路器的电气控制元件提供110V的电源。
合上隔离开关之后，6000/110V的控制变压器有电、8、18号线有电，失压脱扣器得电吸合。
为真空断路器的合闸做好准备。
失压脱扣器线圈的电流回路为：
8#线——熔断器RD——失压脱扣线圈SQ——9#线——后备继电器K3常闭点——门闭锁按钮——18#线。
在上面这个回路中，门闭锁按钮的作用是防止高压开关开着门的时候合闸。
这是按下电动合闸按钮，PLC的P04端子的到合闸信号，则PLC驱动P41端子输出，合闸继电器K2吸合。
K2吸合之后，接通了合闸中间继电器JH1线圈的电源回路：
8#线——熔断器RD——合闸中间继电器——真空断路器辅助常闭点触点FK4——1#线——合闸继电器触点K2-1——11#线——9#线——后备继电器K3——门闭锁按钮——18#线。
中间继电器JH1吸合。
JH1吸合之后，接通了合闸电机的电源回路：
8#——熔断器RD——合闸中间继电器常开触点JH1-1——合闸电机DM——9#线——后备继电器K3——门闭锁按钮——18#线。
合闸电机得电转动，带动合闸机构动作，真空管闭合。
同时JH1吸合之后，JH1的JH1-2常闭点闭合，以防止合闸没有完成之前，合闸继电器K2释放，造成合闸失败。
其回路为：
8#线——熔断器RD——合闸中间继电器——真空断路器辅助常闭点触点FK4——合闸中间继电器常开触点JH1-2——9#线——后备继电器K3——门闭锁按钮——18#线。
这是，即使合闸继电器K2释放，仍能够保证JH1吸合，直到完成合闸动作。
合闸动作完成之后，为了防止合闸电机一直转动，在合闸电机中传入了真空短路器的辅助常闭点触点FK4，这样真空断路器合闸之后，FK4断开，切断了合闸中间继电器线圈的电源回路。
JH1是否，合闸电机停止转动。
真空断路器的分闸：
按下电分按钮，PLC的P03端口的到信号，则PLC驱动P40端子输出，分闸继电器K1吸合，接通了分闸中间继电器JH2的线圈回路，JH2吸合，其回路为：
8#线——熔断器RD——分闸中间继电器线圈JH2——10#线——分闸继电器K1-1——20#线——18#线。
JH2吸合之后，接通了脱扣线圈TQ的电源回路，脱扣线圈吸合，带动机构分闸。
其回路为：
8#线——熔断器RD——整流桥——真空断路器辅助触点FK1——脱扣线圈TQ——分闸中间继电器触点JH2-1（JH2-2）——电阻R2——二极管——整流桥——18#线。
辅助触点FK2的作用：
在图一中，真空断路器还有一个辅助触点FK2，也就是3#线和14#线所接的那个辅助触点。
他的作用是
当按下合闸按钮之后，如果真空断路器没有合闸成功，PLC就会显示合闸失败或机构故障。
我们看，这个辅助触点的3号线接到PLC的P06端口上，14号线接到了PLC的24V正极上。
当按下合闸按钮，PLC在驱动P41端口输出，使机构合闸。
同时PLC也在等待机构合闸完成之后的返回信号，这个返回信号就是FK2提供的，真空断路器合闸之后，FK2闭合，PLC的P06端子得到了输入信号，PLC则判断出真空断路器合闸成功。
显示器显示相应的参数。
如果PLC在发出合闸信号之后，等待一段时间之后，也就是FK2没有闭合，P06端子无信号输入。
PLC则认为真空断路器合闸失败，并在显示器上给出相应的错误提示。
[原创] 移动变电站的温度保护
在前几贴，我们介绍了移动变电站的主要结构、主回路以及移动变电站高压开关的分闸与合闸的过程。
在这一贴中，我们先概况的介绍一下移动变电站高压开关的几种保护。
移动变电中，控制回路的核心是PLC，他负责着高压开关的启动与停止以及各种保护。
说起PLC，也许有的人感觉他很高深，好像是非常高深的技术。
其实、PLC是一个非常简单易用的器件。
在这里，我们不过多的讨论PLC的工作原理及使用方法，在移动变电站中，我们只把PLC当做一种保护器来看，就像80开关、120开关中的保护器一样。
PLC的显示屏，就相当于80、120等各种磁力启动器中智能保护器的显示屏，PLC就相当于保护器。
我们不必去考虑PLC如何编程，如何使用等等。
在分析原理时，我们把上图中红色框中的PLC、显示屏、AD模块看做为一个保护器。
各种取样信号如电流、电压等输入到PLC保护器的输入端，保护器根据设置好的参赛，对输入信号进行分析，以判断移动变电站工作是否正常。
如果移动变电站出现故障，PLC就会驱动分闸继电器K1动作，使高压真空断路器分闸。
具体的分闸过程，我们在上一节已经讲过了，在这里就不在赘述。
下面我们具体介绍各种保护的电路：
1、温度保护：
主变压器在正常运行时是发热的，但其温度上升到一定程度时，温度不在继续上升，变压器正常运行。
但是一点主变压器出现故障，如负载过大，线圈匝间短路，铁芯等故障时，变压器线圈的温度就会急剧上升。
为了防止故障继续扩大，在靠近变压器线圈部分安装有温度继电器，温度继电器的原理如同我们常见的热继电器的原理是一样的，当温度升高时，温度继电器内的金属片变形，使温度继电器的触电接通。
温度继电器的触电引出线通过移变箱体上的接线端子引入到高压开关内的PLC保护器上。
温度继电器闭合，就会给PLC输入一个信号，PLC就判断出主变压器温度过高，就会驱动分闸继电器K1吸合，使真空断路器分闸。
[原创] 变高压开关的电压保护
移动变电站高压开关的电压保护主要有过电压保护和欠电压保护。
这个厂家的移变高压开关的过压保护范围是当电压大于额定电压的115%时，保护器动作。
欠压的保护是当实际电压低于额定电压的75%时。
保护器动作跳闸。
下面我们来看看电压保护是如何实现的。
移动变电站高压开关的电压保护原理还是比较简单的。
首先，高压变压器将6000V的高压变为110V的低于，这个110V的低压即给PLC、高压真空断路器、低压侧保护箱提供工作电源。
同时，又通过一个110V变12V的变压器，将电压信号送至电压取样电路。
电压取样电路对电压信号处理以后，送至PLC的AD模块。
PLC根据送来的信号，来判断电压的高低，并将此电压显示在显示屏上。
当电压低于额定电压的75%时，即额定电压为6000V，当电压低于6000*75%=4500V时。
PLC就会判定为欠压故障，会驱动K1分闸继电器分闸，同时在显示屏上显示“欠压故障”。
当电压高于额定电压的115%时，即6000*115%=6900V时，PLC会判定为过压故障，驱动K1分闸继电器分闸，同时在显示平时显示“过电压故障”。
[原创] 移变高压开关的电流保护
移动变电站的电流保护有过载保护和短路保护，同时，短相保护也是根据三相电流取样信号进行判断的。
下面我们先看看PLC是如何对三相电流进行取样的。
高压开关的三相电源穿过三个电流互感器线圈进入主变压器的一次绕组，这样主变压器一次绕组中电流的大小就会通过三个电流互感器转换为小的电流信号【如果你不明白电流互感器的原理，请看这篇帖子电流互感器原理】。
电流互感器二次侧感应出来的小电流信号送入PLC的采样板。
采样板将取到的电流信号转换为电压信号，然后送入PLC的AD模块。
PLC完成了对高压开关电流信号的取样工作。
1、过载保护：
我们在使用移动变压器的时候，都会先设定好高压开关的额定电流。
PLC会将我们设定的这个电流值放在一个存储器中，在高压开关工作的时候，PLC会将从电流互感器获取来的实际工作电流与我们设定的额定电流进行比较，
当实际电流大于额定电流的1.2倍的时候，PLC会在80~120秒之内驱动分闸继电器K1吸合分闸。
PLC动作之后，同时在人机屏上显示“过负荷故障”画面。
当实际电流大于额定电流的1.5倍的时候，PLC会在45~50秒之内驱动分闸继电器K1吸合分闸。
当实际电流大于额定电流的2倍的时候，PLC会在15~20秒之内驱动分闸继电器K1吸合分闸。
当实际电流大于额定电流的6倍的时候，PLC会在8~10秒之内驱动分闸继电器K1吸合分闸。
这个动作的特性就是反时限保护特性。
就是电流过载的倍数越高，保护器开始动作的实际越短，如果过载倍数不是太高，稍微有点过载现象，保护器动作的时间会延长一点。
就像是病的轻一点，可以慢慢治疗，如果是急病，就要送急诊了。
O（∩_∩）O~
2、短路保护：
短路保护和过载保护的原理差不多，不过我们在设定高压开关的时候，有一个参数是短路倍数。
由于电机启动的时候，启动电流时电机额定电流的4~7倍，所以我们一般都把短路倍数整定为8倍。
这样，PLC就把从电流互感器取样来的实际电流与额定电流进行比较，当实际电流大于额定电流的设定的电流倍数（如8倍）时，PLC就会认为主回路有短路故障，会立即驱动分闸继电器，使高压开关分闸。
同时在显示屏上显示“短路故障”。
3、断相保护：
我们知道，正常的时候，三相电流是一样大的，比如A相电流是60A、那么B相和C相的电流一般也是60A，即使有点差别，也不会太大。
短相保护的原理是：
PLC将从电流互感器获取来的三相电流的实际值进行比较。
先找出电流最大的那一相电流值，然后再用最电流值减去其他两相的电流值。
当差值超过设定电流值的70%时，PLC延时15S输送出一开关信号使高压真空断路器动作，同时显示断相故障界面。
比如：
我们设定高压开关的额定电流为300A，PLC从电流互感器获取来的电流分别为A相296A、B相290A、C相80A。
这时，PLC先从这三相取样电流中找出最大的电流值296A，然后用A相的296A减去B相290A等于6A，这个6A没有大于设定电流300A的70%，即300*70%=210A。
PLC会认为A相290A属于正常电流范围，然后再用A相296A减去C相的80A等于216A，这个216A大于了设定电流300A的70%即210A，所以PLC就会认为C相断相，延时15S后驱动分闸继电器K1吸合进行分闸，同时在显示屏上显示"断相故障“。
[原创] 移动变电站低压开关概述
移动变电站的高压开关负责移动变电站主变压器一次侧高压电源的控制及保护。
而低压开关，负责主变压器低压输出后，对负载电路的电压、电流、以及绝缘情况的检测以实现过载、短路、漏电、漏电闭锁、过压、欠压、远控分闸等保护。
低压侧没有断路器，当低压开关检测到低压侧有故障时，会发送一个信号给高压侧的PLC保护，由高压侧的PLC驱动高压真空断路器分闸，断开整个主变压器的电源。
这样做的好处是，可以节省一套真空断路器，缩小移变的体积，减轻重量。
我们知道，二次侧的电流是非常大的，一般额定电流都在800A以上，要是加一个800A的真空断路器，不但增加了成本，其体积也大了。
而高压侧的电流相对来说要小一点，只要高压侧的真空断路器能够满足带负荷分闸的要求，也就没有必要在低压侧加断路器了。
（废话有点多）
现在我们来看看低压侧与高压侧是如何联系起来的。
如下图（点击图片可放大），我们把高压侧和低压侧的原理图放在一起。
高压侧与低压侧通过四根电线连接起来，其中1、2号线是电源线，从高压侧的控制变压器上引出两根线，为低压开关提供110V的控制电源。
3、4号为信号线。
当低压侧的PLC检测出低压故障时，PLC驱动继电器K4吸合。
K4的触点信号通过3、4（即低压侧的24、25号线，高压侧的46、47号线）传递给高压侧。
使高压的P07有信号输入，高压开关的PLC检测到信号之后，判断出低压侧故障，驱动分闸继电器吸合，使高压真空断路器分闸，达到保护的目的。
[原创] 移动变电站低压开关的电压与电流保护
移动变电站低压开关的电压保护包括欠压与过压保护，电流保护包括过载与短路保护。
其保护原理与高压开关的电压、电流保护原理相似。
因此在这里我们只是大体的介绍一下，更具体的可以参照高压开关的电压、电流保护。
先上原理图（点击图片可放大）
电压保护之欠压与过压保护
在主变压器输出的1140V低压电压。
A相与C相上，接有电压互感器PT，电压互感器将1140V的电压转换为12V的电压送入电压取样板，经过整流取样之后，送入PLC的AD模块即模拟/数字转换模块。
同时，PLC的P05输入端接有一个1140、660V的选择开关。
当低压侧的额定电压为660V的时候，此开关闭合。
当为1140V时，此开关打开。
这样，PLC就知道低压侧的额定电压是1140V还是660V了。
然后PLC将采样信号与额定电压进行比较，如果取样电压高于额定电压的115%时，PLC判定电压过高，会进行过电压保护，PLC驱动P40端口的K4继电器吸合，将保护信号传递给高压侧，高压侧的PLC接受到保护信号之后，驱动高压真空断路器分闸。
同样，当取样电压低于额定电压的75%时，PLC判定输出电压过低，会进行欠压保护，动作过程与上面相同。
电流保护之过载与短路保护
三个电流互感器CT1、CT2、CT3将从低压侧主回路取得的电流信号，经过取样板整流取样之后，送入PLC的AD模块，PLC将电流取样信号与我们设定好的额定电流进行比较。
当取样信号超过额定电流1.2倍时，PLC会判定有过载故障，延时一段时间之后（具体的延时时间按反时限特性进行延时），驱动分闸继电器K4吸合。
K4吸合后，将故障信号传递给高压侧，其分闸动作过程同电压保护分闸过程。
当取样信号大于额定电流超过我们设定的短路倍数以后，如我们一般设定短路倍数为8倍，即当取样信号电流大于额定电流8倍以后，PLC判定低压侧短路故障。
会立即驱动移变开关跳闸。
动作过程同上。
移变低压开关的电压、电流保护与高压开关的电压、电流保护类似，所以不过多的介绍了。
低压开关与高压开关在保护上的区别是低压侧多了一个漏电与漏电闭锁的保护。
这个我们在下一贴具体介绍。
[原创] 移动变电站低压开关的漏电保护
低压开关在电压、电流的保护方面，原理与高压开关类似，在前面的帖子中我们已经讲过了。
在移变中，漏电保护是低压开关所特有的，在这里我们详细的介绍一下。
（点击图片可放大）
低压开关的漏电保护是采用的50V附加直流漏电检测，原理与我们前面帖子中讲的馈电开关上面的附加直流漏电检测原理是一样的。
在这里我们再讲一遍。
在上图中，从高压开关接过来的110V电源，经过变压器，变成50V的电源送入漏电检测板。
漏电检测板经过整流、滤波、稳压之后，输出50V直流电源。
我在上图中的检漏单元中已经标出了正极、负极。
输出的50V直流电源的正极接地（29号线）负极通过单相电抗器、三相电抗器接入主回路的A、B、C相中，如上图的绿色线条所示。
在正常情况下，系统没有漏电故障时，50V直流检测电源的正极（29号线即接地端）与负极（即通过三相电抗器接入的A、B、C相）是不通的。
这时在阻值取样端17、18号线之间的电压是6.5V。
这个6.5V的取样电压送入PLC的AD模块。
PLC会判定外部负荷绝缘正常。
当系统发生漏电现象时，如B相接地（上图中红色线所示），这时50V直流电压的正极与负极就会通过大地接通，其回路为：
正极——大地——大地——B相——三相电抗器——单相电抗器——负极。
这时，17、18号之间的采样电压就会变化。
PLC判定系统漏电从而驱动系统分闸。
漏电实验：
在移动变电站正常运行的过程中，我们要定期对移变的各项保护进行实验，以保证其完好。
漏电实验的原理是：
按漏电实验按钮，继电器K5吸合。
从而将接在C相的漏电实验电阻（30号线）与辅助接地（28号线）相连，模拟系统漏电，以判断检漏系统是否能够正常工作。
检漏单元线路板板原理图
[原创] 移动变压器低压开关的机械与电气闭锁
为了防止开关带点打开低压开关门，和开着门的时候误送电，在低压开关侧设置了门闭锁开关。
如下图所示：
门闭锁开关与门之间通过机械闭锁螺栓，保证只有在开关处于停止的时候，才能够旋出闭锁螺栓打开低压保护箱的前门。
而当门闭锁开关处于”分“的位置时，闭锁开关的触点将高压侧连接过来的通讯控制线接通，给高压开关一个分闸的信号。
这时高压开关就会将真空断路器断开。
从而防止带电打开低压保护箱的前门。
而当低压保护箱的前门处于开的位置时，门闭锁开关则处于”分“的位置。
如果这时高压开关合闸，高压开关的PLC保护器会检测到低压开关由分闸信号，从而显示”低压侧故障“并拒绝合闸。
以防止低压侧开门时，高压侧误送电。
未完待续……
[原创] 移动变压器低压开关漏电故障的维修
在前贴中，我们介绍了移动变压器低压保护箱的漏电保护的原理，这一贴我们讲一下漏电故障的处理。
漏电故障，是移动变压器经常出现的一种故障。
漏电故障分为两种情况，一种是有漏电现象，而开关不跳闸，比如，按漏电实验按钮，开关不跳闸；另外一种是系统没有漏电现象，开关跳闸。
（点击图片可放大）
我们先来说说漏电时不跳闸。
当我们按漏电实验按钮时，如果不跳闸，我们按以下步骤进行检查：
1、首先检查主接地线以及辅助接地线是否接好，可以测量一下28号线与外壳是不是通。
如果不通，检查28号线。
2、如果接地良好，再检查有没有50V交流电，可以在检漏板的端子上测量从127/50V变压器过来的那两根线。
如果没有50V交流电压，检查一下127/50V变压器是否完好，接线有没有断线的地方。
3、检查18号线与地（外壳）之间有没有50V的直流电源，可以在检漏板上和PLC 的AD模块输入端com2端找到18号线。
如果没有50V直流电源。
说明检漏板的整流稳压电路坏了，可以更换一个检漏板。
4、检查一下漏电实验电阻是否完好，用万用表测量一下实验电阻阻值是否是20KΩ或40KΩ左右，阻值相差不要太大。
5、检查一下零序电抗器、三相电抗器是否完好，可以用万用表测量一下其线圈通不通。
6、检查一下漏电实验继电器触点是否良好，有无氧化、烧蚀。
按漏电实验是，继电器是否吸合。
7、测量一下PLC保护器AD模块上的V2、COM2即17、18号线之间有无6.5V电压。
8、如果以上线路全部完好，则可能是PLC保护器坏了，可以更换一个PLC保护器试试。
通过以上的检查，漏电不跳闸的问题基本都可以解决了。
下面再来说说漏电跳闸的问题，这是一个比较让人头痛的问题，不知道什么时候，移动变压器就莫名其妙的跳闸了，还显示漏电故障。
当出现这样的问题时，我们可以按照以下步骤进行查找：
1、首先断开三相电抗器与主回路的接线。
如果这时不跳闸了，说明主回路有漏电现象，可以用摇表摇测一下主回路的电缆。
以及低压保护箱内的主回路连接线。
看看其绝缘值是否过低。
2、如果断开三相电抗器的连线还是有漏电故障，则是低压保护箱内部的故障了，我们可以先检查一下检漏板外部的元件，可以先看看漏电实验电阻有没有接地，漏电实验继电器的常开触点有没有断开，是不是烧结在一起了。
3、用摇表摇测一下三相电抗器、单相电抗器、1140/12V控制变压器的绝缘是否过低，低压保护箱内的Ｃ４电容漏电和低压采样板上CBB104是不是坏了。
4、如果以上都没有问题，我们断开AD模块上的17、18号线。
如果这时不漏电了，则是检漏单元线路板坏了，进行更换处理。
5、如果断开AD模块上的17、18号线，还是漏电的话，则可能是PLC坏了，更换一个试试。
[原创] 移动变压器电压保护故障的维修
移动变电站高低压两台开关在保护功能方面，除了低压保护箱比高压开关多了一个漏电保护之外，其余的电压、电流方面的保护原理大体都是一样的。
所以我在这里讲电压故障的处理，也就不分高低压了，他们的维修思路相同。
移动变电站在正常使用的时候，有事候会出现欠压、过压故障而跳闸。
当出现这种故障时，我们首先考虑PLC中的参数设置是否正确，通过人机屏检查一下参数设置。
然
升级会员 