煤矿电工学(第四章)

煤矿电工学

朱庄煤矿职工学校讲课：苏吉佩职称：高级工程师2/6/20231第四章煤矿机械控制设备2/6/20232

第一节压气设备的电气控制空压机的控制要求：1）润滑油压、油温应有相应的保护2）冷却水出现间断应有断水保护3）排气温度超出规定范围要有温度保护4）气压超过规定要有压力保护2/6/20233

保护元件

1）动圈式温度指示调节装置（不平衡电桥原理）2）油压继电器3）电极式断水保护装置2/6/20234空压机控制线路1）电路的控制方式非自动控制自动控制2）减荷启动和自动供水3）保护4）编组控制2/6/20235第二节局部通风机的控制1）对风电闭锁的要求2）风电闭锁的控制方法（1）单台多台局部通风机与小容量开关闭锁（2）多台多台局部通风机与小容量开关闭锁2/6/20236采煤机的类型及主要技术特征

滚筒式采煤机是现在使用最广的采煤机械。按工作机构单滚筒采煤机双滚筒采煤机按牵引部装配内牵引采煤机外牵引采煤机按牵引部传动机械牵引采煤机液压牵引采煤机电牵引采煤机按牵引部调速液压调速机械调速电动机调速第四节电牵引采煤机电气控制系统2/6/20237电牵引采煤机概述1.现状国内从20世纪90年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机，并将研究重点转向电牵引采煤机，目前，天地科技股份有限公司、太原矿山机器集团有限公司、鸡西煤矿机械有限公司和无锡盛达机械制造有限公司等采煤机主要生产厂商推出了各种型号规格的电牵引采煤机，从直流电牵引采煤机到交流电牵引采煤机，又到四象限电牵引采煤机。2/6/20238

1）天地科技股份有限公司研制的MG250/600－AWD采煤机采用PWM变频调速技术、它由模块式大功率晶体管和微机控制技术组成；采用摆线轮－销轨无链牵引系统，调速范围广。截割电机横向布置在整体弯曲摇臂上，摇臂和机身联接没有动力传递，减少了传动环节。采用两级直齿轮，一级行星轮传动，摇臂与机身采用铰轴联接，摇臂和调高油缸支承力及牵引的反作用力均作用在牵引减速箱上，机身三段之间不受此力影响；采用整体弯曲摇臂，增大了过煤空间。2）太原矿山机器集团有限公司推出的MGTY200/500-1.1D电牵引采煤机适用于较薄煤层高产效工作面，机身由左、右牵引部和中间箱体三部分组成，结合面采用燕尾槽、楔铁定位，偏心螺母连接，此结构增加了过煤空间，缩短了机身长度。采用弯摇臂结构，强度按250kw设计，可配用200kw和250kw截割电机。牵引方式为链轮销轨式无链牵引系统。采用机截式一拖一交流变频调速系统。计算机控制系统对运行状态随时检测显示，可配备无线遥控装置实现离机操作。阀组装配和水路系统的主要元件都集中在集成块上，调高油缸设计为近水平。无锡盛达机械制造有限公司推出的MWG200（250）/500（600）－CD开关磁阻电机调速牵引采煤机，其截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身采用销轴连接，取消螺旋伞齿轮传动结构，机身主体分三段，取消了底托架，用高强度液压螺母联接，紧固可靠，各主要部件均可从采空处侧抽出，更换方便。2.国内典型产品简介2/6/20239二、国内外电牵引采煤机性能简介1、Electra—1000：英国，采高2米至6米，每小时生产能力达到5000吨；独特的主机架整体设计；全部采用模块结构；简单的操作系统；经过验证的自动操作控制系统；机械交流牵引系统EL1000/3000技术参数：总装机功率：最大可达1884KW；滚筒直径：1.8米至2.7米机身高:1.35米至2.2米截割电机:最大可达650KW牵引电机:最大可达2×100KW牵引力:最大可达1000KW牵引速度:最大可达45米/分钟泵电机:44KW重量:最大可达90吨电压：3300v/5000v型号产地（国家）功率（kW）牵引速度（m/min）Electra—1000英国10000～45JOY3LS美国6140～15.22JOY4LS美国7370～20JOY6LS美国11170～15.22JOY6LS美国15000～15MCLE600—DR9898日本4600～18MCLE600—DR101101日本5740～15MCLE600—DR102102日本6800～152/6/2023102.MG250/560系列电牵引采煤机MG250/560系列电牵引采煤机,采用多电机驱动、横向布置的交流电牵引采煤机，适用于薄煤层。总装机功率：560（460）KW,截割功率：2×2×125KW,行走功率：2×25KW,调高功率：11KW,供电电压：1140V，采用机载、交流变频调速、销轨式牵引，适用于2.0～5.07m；煤层倾角≤16°（“二象限”运行）或≤35°（“四象限”运行），煤质中硬的综采工作面。主要技术参数

2.总体参数机面高度:

870mm截

深:

630，800mm最大采高:

2300mm(Ф1400mm滚筒)下切量:

349mm(Ф1600mm滚筒)2/6/2023113.截割部截割功率:

2×2×125KW

2×2×100KW滚筒转速:

44.22，51.09r/min滚筒直径:

Ф1200,Ф1250Ф1400mm4.牵引部牵引功率:

2×25KW牵引方式：

交流变频调速、销轨式牵引牵引力:

435/265KN牵引速度:

0-6.32-10.5m/min5.操纵形式及布置Ø

布置：

整机两端及中间三个操纵电Ø

操纵：中间控制启动，中间和两端均可控制停止、牵引方向、速度、调高6.喷雾冷却系统Ø

喷雾方式：

内、外喷雾Ø

冷却方式：电动机、变频调速箱、截割部水套冷却整机重量:

28T

2/6/2023121）多电机横向布置，部件之间无动力传递。采用积木式系列化设计，主要部件和电机可左右互换使用，并均可从采空侧抽出，给设备拆装和维修带来极大方便。

2）机身为抽屉式框架结构，所有的截割及支撑力均由坚固平稳的机身承受。机身分为整体式和分段组合式，给运输和下井带来极大方便，机身坚固可靠。

3）交流变频调速，链轮－销轨式无链牵引，调速范围广，牵引力和牵引速度大，工作平稳可靠。

4）关键元、器件如变频器、调高泵、轴承等选用进口件，提高了产品可靠性和寿命。

5）可采用“一拖一”和四象限运行系统，提高了采煤机在倾斜工作面的爬坡能力、上下行匀速采煤和制动能力。

2/6/2023136）采用镐型截齿强力滚筒或中国太矿－英国海德拉公司合作生产的六角孔湿式镐型齿强力滚筒，增加了煤块率，减少了煤尘，提高了滚筒寿命。

7）液压系统和水路系统采用成熟可靠的元件，并集中在集成块上，减少了管路连接和维修工作量。

8）控制系统采用PLC可编程控制器进行各种动作控制；监测系统采用工业控制计算机，实现恒功率自动控制、数据记录、回放和处理；各项保护和显示功能齐全，中文界面显示各种数据和运行工况；在采煤机上实现中部、两端部和摇控操作控制方式。

9）调高油缸设计为近水平推拉，受力状况好，坚固耐用。2/6/2023142/6/202315三、电牵引采煤机概述1.牵引电动机分：直流电动机牵引（核心部件为直流他励电动机和四象限变流器）和交流电动机牵引（核心部件为鼠笼电动机和变频器）。2.牵引特性：1）在具有割煤阶段具有恒牵引力矩特性，充分发挥电机的力矩。即M=9550P/n=常数，在额定范围P与n成正比。2）空载调动阶段具有恒功率特性2/6/202316液压牵引采煤机和电牵引采煤机的比较电牵引部采煤机的优点主要表现在以下几方面：★牵引特性较好★机械传动效率高★牵引力大、牵引速度高★工作可靠性高★易于实现微机自动控制★机械传动和结构较简单★生产率高

液压牵引采煤机是由油泵提供压力油，驱动油马达，再经过几级齿轮减速，传动牵引链轮或无链牵引的传动装置，实现对采煤机的牵引。液压调速易实现无级调速和自动调速，结构紧凑，过载保护也很简便，所以大多数采煤机均采用液压传动的牵引部。2/6/202317电采煤机外形图（a）及控制箱（b)1一左截割电动机；2一右截割电动机；3一右挡煤板液压马达；4一右牵引电动机；5一右液压泵及电动机；6一左液压泵及电动机；7一左牵引电动机；8一左挡煤板液压马达；9一控制箱；10一右挡煤板，11一右液压系统电磁阀组；12一左液压系统电磁阀组；13一左挡煤板；14一高压断路开关；15一牵引断路开关；16一机器上设置的控制开关组；17一指示灯；18一显示屏；19一拖动电缆入口2/6/202318一、牵引特性1）恒力矩2）恒功率3）四象限特性二、牵引特点1）具有良好的牵引特性2）采用PLC控制和传感器，反应灵敏3）传动效率高4）结构简单5）具有完善的检测、控制、诊断、显示、处理功能电牵引采煤机电气控制系统2/6/202319三、MG200/500—QWD型电牵引采煤机电气系统特点MG200/500—QWD型电牵引采煤机是为适应煤矿倾斜煤层工作面的需要而开发研制的新型双滚筒采煤机。该机电气系统主要特点有：(1)采用四象限运行交流变频调速系统，适应电动和发电两种工作状态，牵引能力强；(2)采用两个变频器分别拖动两个牵引电机，即“一拖一”工作方式；(3)具有变频器时序控制机械制动器电路，系统起动转矩大，停止平稳；(4)采用高可靠性的可编程控制器(PLC)为核心，系统可靠性高；(5)系统综合了先进的信号传输技术，采煤机控制操作方便灵活；(6)安装有较多的传感器，可对系统状况进行较全面的监测；(7)采用大屏幕液晶显示器，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确；(8)具有参数记忆功能，有助于分析查找系统故障原因。2/6/202320四、电气系统组成和功能（P202）电气系统是为MG200/500—QWD型电牵引采煤机配套而专门研制的，它分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。采煤机的动力由两台200kW、l140V型号为YBCS4—200截割电机；两台40kW、380V型号为YBQYS40B的牵引电机；一台18.5kW、1140V型号为YBRB18.5调高电机为其提供。2/6/202321五、电气控制系统工作原理（P204~205）采煤机电气控制系统见图2/6/202322采煤机先导控制回路及运输机闭锁控制回路1.电源部分：电控箱内的控制电源有本安+12V，非本安+12V、+24V等。2．输送机控制回路3．采煤机控制及保护原理4.采煤机电控箱5.无线电遥控发射机2/6/202323六.无线电遥控发射机☆注意：遥控发射机按钮为薄膜开关，使用时无需大力按压，不能用硬物敲打或顶压，以免损坏薄膜开关。2/6/202324七、其它电气组件(1)共有三个电磁阀，型号为34GDEY—H6B—T，二个用于左、右摇臂调高，另一个用于牵引部制动器的控制，安置于泵箱外侧。(2)二个压力继电器，型号为HED40P10/5，分别用于制动器松闸检测和总油路油压检测。(3)热敏电阻置于左、右截割电机的定子绕组内，每一电机内有一个Pt100铂电阻，型号为WZPD—20—2C。注意：截割电机内另有一组热敏电阻，用于其它型号采煤机的控制系统，不可接错。2/6/202325八、G200/500—QWD型采煤机电气系统附件(1)截割电机：功率为200kW，额定电压为l140V，额定电流为136A，矿用隔爆、水冷型，布置于采煤机的左、右摇臂上，作驱动滚筒割煤用，数量为二台。(2)牵引电机：功率为40kW，额定电压为380V，额定电流为76A，矿用隔爆、水冷型，布置在左、右牵引减速箱内，用于驱动牵引系统，由变频器提供变频电源，以获得转速连续可调的牵引动力。(3)调高电机：功率为18.6kW，额定电压为l140V，额定电流为12A，矿用隔爆型，调高电机带动齿轮泵以实现采煤机摇臂的调高及制动器的工作。2/6/202326九、MG200/500—QWD型采煤机电气系统操作1．起动操作2．停止操作3．运输机停止操作4．摇臂调节5.牵引操作6．变频器的其它操作☆注意：正常情况下，请千万不要用“牵引急停”按钮，以免损坏设备；“牵引复电”之前，必须关断牵引操作2/6/202327第五节EBZ100E(S100)悬臂式掘进机电气控制系统概述KXJ4—l63/1140(660)E矿用隔爆兼本质安全型开关箱和矿用隔爆型操作箱组成了掘进机电控设备，它们和矿用隔爆电铃、隔爆型照明灯、瓦斯传感器、隔爆型压扣控制按钮以及油泵电机、截割电机、二运电机等组成了掘进机电气系统。掘进机电气系统是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作，可自如的实现整机的各种生产作业。掘进机电气控制系统以可编程序控制器和掘进机综合保护器为核心，对截割、液压、二运、三个电机的过压、欠压、过温、过载、过流、三相平衡状态、电机及其电缆的绝缘状态。(漏电闭锁)进行监控和保护、并具有瓦斯监控和低压漏电保护功能。控制系统具有程序控、可靠性高、抗震动、抗干扰等特点，操作箱上显示仪表与综合保护器通讯，当工作正常时，显示各电机运行状态及截割电机负荷大小，故障状态显示有低压漏电、电压异常等。开关箱仪表盘同时显示系统工作电压、油泵工作时间、截割工作时间及系统故障等情况，系统可在AC660V或ACl140V额定电压下工作。2/6/202328二、开关箱结构特征开关箱是属隔爆兼本质安全型电气设备。其隔爆壳体是用钢板焊制的两个通过接线端子相互连接的独立腔体。下腔为主腔，上腔为接线腔。开关箱位于掘进机本体的左后方，掘进机的主要电器元件都安装在此开关箱内，开关箱的主腔和接线腔均为隔爆型结构，接线腔和壳体上均设有接地螺栓。开关箱整体为长方形，箱门和上盖用螺栓和箱体紧固，箱门只有在电源开关处于“停止”位置才允许打开，大部分电器组件均装在主腔内，主腔内芯子分为壳芯装配和门芯装配两个部分。主腔的右侧装有隔离开关、保护隔板，壳芯装配有主盘安装板，安装在壳体内，为螺栓固定式结构，主电路的电器元器件基本上都安装在该板上，主盘板占据了主腔大部分空间，其上装有控制变压器、交流真空接触器、电流互感器等组件。2/6/202329三、开关箱的关联设备主回路部分如图8-17所示。2/6/202330

四、主控制回路

1.主回路、2.控制电源、图8-18S100E掘进机控制电源原理图2/6/2023313.控制回路图8-19S100E掘进机控制回路原理图2/6/2023324．保护回路电路原理图如图8-20所示2/6/202333仪表显示及故障状态显示如图8-21所示2/6/202334本章小结

(1)高产高效工作面供电、控制系统特点为：变压器容量大，电压等级高，向工作面供电的变压器中性点采用经电抗器或经高电阻接地的方式；变压器一次侧和二次侧均采用六氟化硫断路器或真空断路器，并带有可靠、灵敏的保护和试验功能，以及显示和故障查询系统，有短路闭锁功能的还带有自动重合闸装置，迅速恢复供电。。(2)矿用隔爆移动变电站是将高、低压隔爆开关与干式变压器组合在一起的移动装置，主要用于综采工作面的供电。(3)负荷控制中心(组合开关)，是由多个真空接触器及其驱动器组成的多功能开关，它以可编程控制器为控制中心，通过驱动器控制真空接触器，即可独立驱动对应的电动机工作，也可实现多台驱动器之间的顺序控制或联锁控制，使各对应驱动的电动机按约定的程序工作；还具有完善的保护系统、试验监测系统、状态显示与故障查询系统。(4)电牵引采煤机采用电动机直接牵引，省去了复杂的液压传动系统和信号转换，具有很高的传动效率和方便的信号检测；同时采用可编程控制器和传感器实现自动调节，具有采煤机要求的牵引特性和良好的调速性能，能对运行中的各种参数实时自检、进行保护和故障诊断，并能显示和向地面控制中心传输相应信息。(5)连采机及其配套支护设备既可在房柱式开采中作为采煤机使用，又可在长壁开采系统中煤巷(软岩巷)掘进中作为理想的高效能掘进机械。(6)长距离、大运量、高速度、大功率的刮板输送机和带式带输送机可采取双速电动机拖动，即电动机低速起动、高速运行，由双速控制电磁起动器或组合开关控制，更好的方法是采用软起动器控制。软起动器是一种具有软起动功能的电磁起动器。(7)电液控制液压支架是用先进的电子计算机技术与电动液压阀等相结合组成的电液控制系统，代替一般液压支架的手动液压操纵阀控制系统，从而使液压支架的操作更加灵活、快捷。用它可以使支架工作过程自动循环进行，支架的全部动作由微处理机按预定的程序运行，还可提供多种操作方式选择，并具有各种服务功能。尤其能使支架与采煤机、输送机配合联动实现综合采煤工作面的全自动化，具有高产、高效、安全等显着优点。2/6/202335第五节掘进机控制系统工作原理（P222~223）分为主电路、控制电路和保护电路2/6/202336第五章高产高效工作面供电系统及电气设备

1.高产高效工作面特点：（１）煤层赋存条件好，煤层绝大部分为水平煤层，以中厚煤层居多，并且煤层埋藏浅。

（２）绝大多数为单一长壁工作面综采，多是一井一面，日产万吨以上，年产5００万ｔ以上，工作面效率１５０ｔ／工以上，矿井全员效率３０ｔ／工以上......（3）机械化、电气自动化程度高。煤矿机电设备装备体现了大功率、重型化、高效率、连续化、安全生产实现了自动监控检测等。（4）管理科学、人员精干、一职多能的复合型人才成为企业主力军。第一节高产高效工作面供电系统特点2/6/2023372.高产高效工作面供电系统特点

(1)变压器容量大。(2)电压等级高。(3)向工作面供电的变压器中性点采用经电抗器或经电阻接地的方式，并与保护装置配合，以减小单相接地时的故障电流。(4)变压器一次侧和二次侧均采用六氟化硫(SF6)断路器或真空断路器，具有可靠、灵敏的保护和试验功能，并且可以指示和观察断路器的工作状态及各种保护的动作情况，还具有直观的故障查询系统，有些还带有自动重合闸装置，迅速恢复供电。(5)控制负荷的组合开关可同时控制多台负载电动机，最多可配有10个出线模块，每个出线模块包括真空接触器和控制、保护装置。(6)使用微机控制技术，如在各控制开关上采用可编程控制器等进行控制和通信，增强了这些设备的功能，可以实现多种控制方案。2/6/202338第二节矿用防爆变电站

(矿用隔爆移动变电站)

随着工作面装机容量的增大和供电电压的升高，移动变电站已向大容量、高电压组合方向发展。目前最大容量移动变电站已超过3000kVA，一次侧电压也由6kV发展到12.5kV，二次侧电压也由1.2kV发展到5kV。为适应二次侧多种电压等级的需要，美国的大型移动式供电中心还采用多线圈变压器，二次侧可以提供4.16kV、2.3kV、0.95kV、0.55kV、0.44kV、0.22kV等多种电压。2/6/202339KSGZY型矿用隔爆型移动变电站是一种可移动的成套供、变电装置，它适用于有甲烷混合气体和煤尘等有爆炸危险的矿井中，将6、10KV电源转换成400（380）、693（660）、1200（1140）、3450（3300）V煤矿井下所需的低压电源。KSGZY型由一台FB-6矿用隔爆型高压负荷开关、一台KSGB隔爆型干式变压器、一台DZKD隔爆型低压馈电开关三部分组成。具有漏电，漏电闭锁、过载、短路、欠电等保护性能。移动变电站除具备矿用隔爆干式变压器相同的性能外，还有以下三种保护方法供用户选择。

1）当移动变电站低压供电发生过载、短路、漏电等故障时，靠切断低压侧开关实现保护、高压侧负荷开关基本上只作为隔离开关。

2/6/2023402/6/2023412/6/2023422/6/202343英国布拉什（Brush）公司1500kVA移动变电站原理框图JSC31JSC32JSC33设定信号指示电压电流显示试验复位合闸JSC300固态继电器，实现过载、短路、漏电保护和监视系统电压、电流电磁脱口线圈欠压脱口线圈低气压传感器U互感器电流互感器保护单元JSC30电流脱口线圈

过载保护过载保护电流互感器欠压脱口线圈低气压传感器RTEL33电压互感器断相保护整流漏电继电器相敏保护信号显示RPS10NUGEL33隔爆高压开关箱变压器隔爆低压开关箱过载保护6KV1QS1QF2QF2/6/202344移动变电站的组合方式

第一种组合方式是隔爆变压器的高压侧采用FB—6型隔爆高压负荷开关，低压侧采用DZKD型或BKD型、KDZ型等隔爆低压自动馈电开关。该种组合方式结构简单，但是由于高压负荷开关仅能分断正常的负荷电流，不能分断故障电流，其高压进线侧需设置高压配电开关，实现短路、过载及漏电保护；低压自动馈电开关虽然具有漏电保护，但变压器低压绕组至自动馈电开关间一旦发生漏电，自动馈电开关无法实现保护。第二种组合方式是隔爆变压器的高压侧采用BGP41—6型或GKDZ—200/6型隔爆高压真空配电箱，低压侧采用BXB—800/1140型隔爆低压保护装置。该种组合中变压器二次绕组发生漏电，可使高压断路器动作，从而消除了这一保护盲区，但是利用高压真空配电箱通断负荷和切断短路会产生较高的过电压，容易使电路绝缘薄弱处击穿。第三种组合方式是隔爆变压器的高压侧采用隔爆高压真空配电箱，主要负责高压侧的控制、保护以及变压器二次绕组的漏电保护；低压侧采用隔爆自动馈电开关负责负荷的通断及低压侧的各种保护。该种方式低压侧也可直接与组合开关及其它控制设备相连，形成动力中心。该种组合既保留了第二种组合的优点，又克服了其缺点，但是设备投资较大2/6/202345常见组合方式其外形结构图矿用隔爆型移动变电站外形图1—隔爆高压配电装置；2—隔爆干式变压器；3—隔爆低压自动馈电开关2/6/202346移动变电站各部分的作用2/6/2023471．隔爆高压开关(1)高压开关主回路由隔离开关1QS和六氟化硫断路器1QF组成，实现对隔爆变压器6kV高压电源的控制。(2)隔离开关位于开关箱上部的隔离开关室内，实现检修时隔离电源。它有接通(ON)、断开(OFF)和接地(EARTH)三个位置，由于隔离开关没有灭弧装置，为此隔离开关与外盖和断路器1QF实现闭锁：断路器处于合闸位置时，隔离开关不能分合，防止带负荷操作隔离开关；当隔离开关不在接地位置时，外盖不能打开；只有将隔离开关置于接地位置时，变压器绕组中的高压静电被接地释放后，方才可以打开外盖，从而防止带电检修。(3)六氟化硫断路器及其操作机构位于开关箱下部的断路器室内，实现高压电源的通断。它采用六氟化硫作为灭弧介质，六氟化硫属于惰性气体，不易电离产生电弧，因此灭弧能力强，触头寿命长，减少维护工作。断路器具有电磁脱扣机构和弹簧辅助手动操作机构或电动操作机构。手动合闸时，将箱体左侧的合闸手柄插入断路器的合闸轴，逆时针旋转180º，在压力弹簧的作用下断路器自动闭合，将6kV高压送入隔爆变压器。手柄在返回弹簧的作用下返回原位，并可取出。电动合闸时，按下前门上按钮盖下面的合闸按钮，合闸电动机运行，带动压力弹簧合闸。也可以采用远方合闸按钮实现遥控。分闸时，将位于前门的跳闸插杆顺时针转动，使脱扣机构脱扣，断路器跳闸，切除隔爆变压器的6kV高压电源。

2/6/2023482.保护与监测回路

(1)电压互感器和电流互感器用于提供主回路电压和电流信号。电压互感器位于断路器室底部，并联于主回路。它将6kV高压电变为110V向仪表和保护装置提供高压信号并兼作保护回路的电源。电流互感器位于断路器室上部，串联在主回路上，其二次侧向固态继电器JSC300和电流表提供主回路电流信号。3个电流互感器用来提供三相主回路的电流信号，一个零序电流互感器用来提供漏电电流信号。(2)欠压脱扣线圈和电磁脱扣线圈用于实现保护时的跳闸。欠压脱扣线圈接于电压互感器二次侧，当主回路电压低于额定电压70％时，欠压脱扣线圈失电动作，断路器跳闸。电磁脱扣线圈与JSC300保护单元相连，当短路、过载、漏电等保护动作时，接通该线圈，也使断路器跳闸。(3)低气压传感器用于实现低气压保护。当六氟化硫断路器中的六氟化硫气体减少时，其灭弧能力将大为降低，为此设置低气压保护。此保护有两个压力传感器：一个是低气压报警传感器，当断路器出现漏气故障，气体压力降低至第一个整定值时，报警传感器动作，使JSC300固态继电器中信号指示的低气压发光二极管闪光，发出报警信号，此时断路器仍可工作；另一个是低气压跳闸传感器，当气体压力降至第二个整定值时，跳闸传感器动作，使欠压脱扣线圈失电，断路器跳闸，同时低气压发光二极管连续点亮。此时，需消除漏气点，并通过充气阀门补充六氟化硫气体至正常值时方可继续工作。(4)固态保护单元JSC300用于实现过载、短路和漏电保护，并可监测和显示系统电压、电流。它位于断路器室的前部，是一个固态继电器，由JSC30～JSC33四块印刷电路板组成。(5)过电压保护装置：由于六氟化硫断路器的灭弧能力很强，同真空断路器一样，断路时也会产生操作过电压，为此必须设过电压保护。该过电压保护装置由一个火花间隙与非线性电阻RV串联组成。火花间隙一端接电网，另一端经非线性电阻接地。在正常电压下，火花间隙不被击穿，保证电网的对地绝缘；当出现过电压时，火花间隙击穿经非线性电阻对地放电，从而释放了过电压。2/6/2023493．隔爆低压开关(1)主回路：低压开关主回路由隔离开关、六氟化硫断路器组成，实现对隔爆变压器低压电源的控制。各自的作用与高压开关的一样。(2)保护和监测装置:低压断路器中除设有和高压开关中功能一样的互感器、欠压脱扣线圈和低气压传感器、过电压保护以外，还设有高灵敏漏电保护和相敏保护。2/6/2023504.高灵敏漏电保护高灵敏漏电保护由NUGEL33和TEL33两个单元组成。（1）当低压开关箱中的隔离开关2QS闭合、断路器2QF未闭合时，接2QS后面附加直流电源有电，该电源经漏电继电器和三相电抗器接入三相电网和地之间(即电网对地绝缘电阻两端)，监视电网对地绝缘电阻。漏电保护采用零序电压保护原理。零序电压来自接入三相电网的三相电抗器中性点对地电压(即中性点对地电阻RE两端的电压)。(2)TEL33高灵敏漏电继电器：该继电器主要解决隔爆变压器T低压侧至配电总开关2QF之间的漏电保护盲区。采用零序电压保护原理，但与上述漏电保护不同之处有三个方面：2/6/2023515.相敏保护相敏保护采用RPSl0保护单元，由过载保护、相敏保护、断相保护、信号显示等电路组成。由负载侧主回路上的三个电流互感器二次侧提供相电流信号，三相电压互感器二次侧提供相电压信号，实现短路保护、过载保护和断相保护。2/6/202352第二节

负荷控制中心负荷控制中心又称组合开关，是由多个真空接触器及其驱动器组成的多功能开关，新型的组合开关都以可编程控制器为控制中心，通过驱动器控制真空接触器，即可独立驱动对应的电动机工作，也可实现多台驱动器之间的顺序控制或联锁控制，使各对应驱动的电动机按约定的程序工作；此外还具有完善的保护系统、试验监测系统、状态显示与故障查询系统。2/6/202353一、LC33组合开关的组成图8-3LC33负荷控制中心外形图1—本安电源隔离开关；2—照明电源漏电试验开关；3—照明电源漏电复位开关；4—照明电源接地跳闸显示；5—辅助变压器一次测电源指示；6—照明电源开关；7—试验/运行开关；8—驱动器选择开关；9—试验选择开关；10—辅助变压器二次侧电源指示；11—显示窗口；12—主回路电源指示；13—全停按钮；14—测试触发按钮；15—顺序控制插入/退出开关；16—电源输入指示；17—后备脱扣指示；18—主隔离开关及进线箱2/6/202354LC33型启动器概述LC33型启动器内装有七个驱动器组成多功能开关，所以称为负荷中心。具有完善的控制系统、保护系统，试验监测系统和故障查寻系统，它主要由隔爆型箱体，引入引出电缆装置，隔离开关，真空接触器，控制变压器，保护及显示单元，各种就地远方操作装置等组成；LC33型启动器额定电压为3300V，额定电流为315A，真空接触器线圈电压为110V。、LC33型启动器的控制系统总体可分为两类工作方式。一类是各驱动器分别由先导控制电路配合自身的微处理器进行的单独控制；另一类是由PLC根据外部控制端口的状态而对各驱动器实施集中程序控制。2/6/202355二、组合开关的控制和保护组合开关的电气原理如图8-4所示。它包含有主回路、辅助电源、控制保护系统、试验监测系统、显示查询系统等。2/6/2023561．组合开关的主回路LC33主回路由2个3.3kV电源电缆的输入插座、1个主隔离开关18、7个真空开关管(接触器A～G)、电流互感器CT、零序电流互感器CBCT以及7个电缆输出插座组成。2个输入插座可以实现双回路电源的电缆接入，1个隔离开关18作为总电源开关负责检修时隔离电源，7个真空接触器(A～G)主触点可以实现对7台电动机的控制，电流互感器、零序电流互感器向驱动器提供主回路电流信号和零序电流信号，7个主接点下面的电缆输出插座实现与被控电动机电缆的连接。2/6/2023572．组合开关的辅助电源LC33的辅助电源是由辅助变压器将主回路的3.3kV变为120V、110V、30V、125V、35V而得。125V经照明电源开关6向外部照明供电；其它电源接到PCB电路板的H插座，其中120V、110V、30V三种交流电源经PCB板的J插座向各驱动器和高压试验单元供电，提供接触器操作及试验电源；同时110V、30V经N插座与主隔离开关的辅助开关相连，以保证主隔离开关在试验位置时能单独供电；35V交流经整流和稳压后向PLC供电。此外，辅助变压器次级电压经多个电源模块之后，分别产生7.5V、12V直流和15V交流的本质安全型电源，向本质安全电路供电。2/6/2023583．组合开关的控制保护系统组合开关的控制保护系统是以可编程控制器PLC为控制中心，以驱动器为执行机构而组成。(1)可编程控制器PLC：PLC是整个控制系统的大脑，他经过印刷电路板PCB上的P、R、S、M、T插座实现与其它电路的连接，以实现遥测、控制、显示等功能。它通过PCB上的L端→HVS接口电路→对外接口A、B、HL、C1、C2、C3、TS等与外部的控制电路相连，接受外部电路的指令。外部控制电路包括远方起动/停止按钮，双速开关和其它的控制组件。PLC有7个输出端，分别控制7个对应的驱动器A、B、C、D、E、F、G。PLC的主要功能是通过扫描、记录自“HVS接口”单元传来的外部接头的状态，以选定相应的控制模式，然后分别向对应的驱动器发出控制指令。PLC单元有两个开关：一个是“I/O”(输入输出开关)；另一个是“RUN/STOP/COPY”(运行/停止/拷贝开关)，在使用中两个开关应分别处于“I”和“RUN”位置。(2)驱动器：7个驱动器分别经过其H插座与PCB板的插座A、B、C、D、E、F、G对应连接。驱动器相当于智能型电磁起动器，集控制、保护、监测为一体的框架结构组成可插拔、可互换的独立驱动单元。图8-5给出了驱动器工作原理框图，驱动器主要由微处理器以及各检测环节、液晶显示器(LCD)控制环节等电路组成，各环节在微处理器的指挥、协调下完成上述各种功能。2/6/202359

驱动器工作原理框图

2/6/202360三、组合开关的控制方式组合开关的控制可分为两类：一类是各驱动器分别由先导控制回路配合自身的微处理器进行单独控制；另一类是由PLC根据外部控制端口的状态对各驱动器实施集中过程控制。在PCB板上与连接驱动器插座相对应的有7个工作方式选择开关，每只开关有3个挡位：PIL(先导控制)、GLC(C接口控制)、SEQ(顺序控制)。它们与HVS接口的对外接头组成了控制方式选择环节，可分别实现三种控制方式的选择。2/6/2023611.先导控制先导控制是指驱动器由相应的先导控制电路(即驱动器K端引入的来自用电负荷上的起动／运行和停止开关)的控制信号，通过自身的微处理器所进行的控制，相当于电磁起动器的远方控制，PLC只能对该驱动器有停止功能，所以属于独立控制方式。图8-6BS3101控制电路如果驱动器A、C、G选择了先导控制方式，则HVS接口对应的C1、C2、C3接口分别与图8-7所示的接头测试电路相连，以便发送C接头测试信号。凡是工作方式开关不在“PIL”位置、不实现先导控制的驱动器，在动力电缆末端(用电负荷端)的先导控制芯线应按图8-8所示的辅助测试电路相接，以便发送先导控制回路测试信号。图8-7C接头测试电路图8-8先导测试电路

2/6/2023622.C接口控制C接口控制属于集中控制，由HVS接口中的C接口电路(来自组合开关的起动/运行和停止开关)信号，通过PLC对驱动器实现的控制，由于接线原因，只有驱动器A、C、G工作方式开关的“GLC”挡位，可实现此控制。2/6/2023633.顺序控制顺序控制是按生产机械的工作顺序进行起动和停止的控制。这里是由PL按照设定程序来完成的，当工作方式选择开关拨在“SEQ”位时，可实现顺序控制。各种典型的顺序控制方案如下：2/6/2023642台LC33的双速主—从顺序控制用分别位于运输平巷和回风平巷的2台LC33组合开关，也可实现双速主一从顺序控制。

图8-10双速主一