煤矿电工学第5章

28三月2024煤矿电工学第5章第一节

矿用隔爆移动变电站第二节

组合开关第三节

电牵引采煤机电气控制系统第五章高产高效矿井的采区供电及电气控制3/28/20242①高产-规模为300万吨／年以上，均为一井一面。③安全-矿井生产系统的监测监控装置及通信先进可靠，自动化程度高，操作维修简易方便，工作面安全设施齐全，安全状况良好，百万吨死亡率接近于零。②高效-采、掘、运和支护设备功率大、效率高，工作面推进速度快，工作面长度和平巷走向长度大高产高效矿井高产高效工作面供电、控制系统特点

①变压器容量大③向工作面供电变压器中性点为小接地电流方式，减少故障时接地电流②电压等级高

④变压器一、二次侧均真空断路器，有保护、试验、直观的故障查询系统.⑤控制负荷的组合开关可同时控制多台电机.⑥全面使用微机控制技术，增强设备功能3/28/20243第五章高产高效矿井的

采区供电及电气控制第一节矿用隔爆移动变电站3/28/20244一、移动变电站的组合方式二、移动变电站各部分的作用第一节 矿用隔爆移动变电站3/28/20245用途:综采工作面的供电

发展方向:大容量、多功能组合最大容量移动变电站超过3000kVA,一次电压最高12.5kV,二次侧电压最高5KV，与多个馈电开关组成动力中心；与组合开关组成负荷中心第一节矿用隔爆移动变电站图5-1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3/28/20246一、移动变电站的组合方式第一种

组合方式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。

优点:结构简单,低压自动馈电开关具有漏电保护

缺点:高压负荷开关不能分断故障电流,高压侧的短路、过载与漏电保护还需在前级设置高压配电开关承担,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。3/28/20247第二种

组合方式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装置，低压侧采用BXB-800/1140型隔爆低压保护装置。

优点: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缺点:利用高压配电装置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3/28/20248第三种组合方式隔爆变压器的高压侧采用隔爆高压真空配电装置，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。

优点: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。缺点:设备投资较大3/28/20249二、移动变电站各部分的作用3/28/202410隔爆高压开关箱-1)主回路

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）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，方可打开外盖，从而防止带电检修。位于开关箱下部的断路器室内，实现高压电源的通断。采用六氟化硫作为灭弧介质，不易电离产生电弧，灭弧能力强，触头寿命长，减少维护工作。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，将箱体左侧合闸手柄插入断路器合闸轴，逆时针旋转180°，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，切除隔爆变压器高压电源。六氟化硫断路器3/28/2024112）保护与监测回路（1）电压互感器和电流互感器二次回路

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。有三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，欠压脱扣线圈动作，断路器脱扣、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，使断路器脱扣、跳闸。3/28/202412（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小时，其灭弧能力将大为降低。为此设置低气压保护。设有两个压力传感器：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管闪光，发出报警信号，此时断路器仍可工作，但需要找出漏气原因并消除；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，同时低气压管连续亮。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。2）保护与监测回路3/28/202413（4）固态保护单元

用于实现过载、短路和漏电故障的保护，并可监测和显示系统电压、电流。固态保护单元位于断路器室的前部，是一个JSC300固态继电器，由JSC30～JSC33四块印刷电路板组成。①JSC30印刷电路板是整个保护单元的核心②JSC31是一个设定和信号显示电路板③JSC32是一个电压电流显示电路板④JSC33是一块按钮开关板

3/28/202414（5）过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。该过电压保护装置是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，另起一段经非线性电阻接地。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。非线性电阻的阻值随电压成相反变化：过电压时，电压远高于正常值，非线性电阻的阻值变得很低，有利于过电压的释放；而过电压释放后，电压减小恢复正常，非线性电阻阻值变高，限制正常电压对地短路电流的产生，在短路电流第一次过零点时，便很容易被火花间隙隔断，恢复电网的对地绝缘。3/28/2024152.隔爆低压开关箱1)主回路（同高压，略）2）保护监测回路（1）高灵敏漏电保护①NUGEL33高灵敏接地保护单元该单元实现低压配电线路的漏电闭锁和漏电保护。漏电闭锁采用的是附加直流电源保护原理。附加直流电源由电压互感器二次侧交流，经桥式整流电路产生。当低压配电线路不工作，低压开关箱中的隔离开关2QS闭合而断路器2QF未闭合时，接在2QS后面的附加直流电源有电，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。当配电线路发生漏电时，绝缘电阻下降（小于20kΩ），直流监测回路电流增加，使漏电继电器动作，其接点断开欠压脱扣线圈，断路器因脱扣无法合闸，实现漏电闭锁。3/28/202416②TML33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。它也采用零序电压保护原理，但与上述漏电保护不同之处有三：一是零序电压信号来自变压器中性点对地电压（即变压器中性点接地电阻RO两端的电压）；二是漏电继电器动作时，其接点必须断开高压侧断路器1QF的欠压脱扣线圈，通过1QF跳闸切断隔爆变压器T的电源；三是漏电继电器动作须经过延时，目的是在低压配电线路发生漏电时，先让低压线路漏电保护动作，从而实现漏电保护的选择性，只有当低压线路漏电保护拒动时，经延时后该保护动作，保证了漏电保护的可靠性。3/28/202417（2）相敏保护过载保护

相敏保护

缺相保护信号显示

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、过载保护和缺相保护。

只有在排除故障后，按下复位按钮，方可解除上述各闭锁，重新合闸。3/28/202418本节小结矿用隔爆移动变电站作用：向综采工作面供电。组成：隔爆高压负荷开关+隔爆变压器+隔爆低压自动馈电开关隔爆高压配电箱+隔爆变压器+隔爆低压综合保护装置隔爆高压配电箱+隔爆变压器+隔爆低压自动馈电开关功能：隔爆高压负荷开关—空载通断变压器；隔爆高压配电箱—带载通断变压器，变压器过流、过压、欠压、漏电、绝缘检测等保护；隔爆变压器—将高压变为低压供电；隔爆低压综合保护装置—低压线路过流、欠压、漏电保护隔爆低压馈电开关—通断低压线路，低压线路过流、欠压、漏电保护

3/28/202419思考题与习题5-1高产、高效工作面供电与控制系统的特点是什么？5-2矿用隔爆移动变电站有哪几种组合方式？各种方式有哪些功能和特点？5-3英国1500kVA移动变电站低压侧为什么设两种漏电保护？设自动重合闸有什么好处，但在何种情况下应禁止使用？3/28/202420第五章高产高效矿井的

采区供电及电气控制第二节组合开关3/28/202421一、KBZ-2型8组合开关二、其他组合开关简介第二节组合开关3/28/202422第二节组合开关组合开关又称负荷控制中心，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3/28/202423一、KBZ-2型8组合开关

KBZ-2型8组合开关有四个工作回路，每一回路有一套CPU控制保护组件。具有过载、短路、断相、漏电闭锁保护功能，每一回路分为二个工作支路，共有八个工作支路。每工作支路有单独的先导控制保护功能，单独启动各种机电设备；还能多个支路按自动控制，实现按顺序延时启动，并且能按启动电流变化由低速自动转换到高速启动双速运输机，从而实现对采煤工作面所有机械的联合控制。具有485标准接口，可实现通讯功能。该开关可以根据用户要求另加127V煤电钻综保和照明综保回路实现对煤电钻、照明及信号控制和保护。3/28/2024241．结构组成KBZ-2型8组合开关结构示意如图所示。外壳由A3钢板焊接而成的隔爆外壳。上部左右两侧有起吊钩，下有牵引环并固定在600mm轨距的平车上，开关箱分为输入接线箱、输出接线箱、主箱三个部分组成。3/28/2024251）输入接线箱位于右侧，6个电源进线嘴，2个通信进线嘴，箱内左侧安装穿墙接线柱。2）输出接线箱位于左侧，8个负荷出线嘴，12个控制出线嘴，箱内右侧安装穿墙接线柱。并装有本质安全电压转换器组件如图5-4，可将开关输出的控制电压转换成本质安全型电压，以保证安全生产。3/28/2024263）主箱主箱正面为快开门。快开门装有机械及电气闭锁机构如图所示，主箱快开门的右侧有四只隔离换相开关的操作手柄和煤电钻、照明回路的隔离开关，只有当所有隔离开关手柄都搬至零位断电后，机械闭锁机构解锁，主箱快开门才能打开，以保证安全。主箱后面有一防爆门，打开后可安装维修隔离换相开关和照明变压器。在快开门的内侧装有保护及控制组件。在快开门上方设有四个观察窗，窗内上方设有液晶屏、下方设有数码管和指示灯。3/28/202427（1）主回路元件

主回路如图所示，4个回路中各有一个隔离换相开关Q101~Q401,位于主箱内右侧，每台隔离换相开关电源侧通过穿墙接线柱与进线电缆U、V、W连接，负荷侧通过电缆与本回路两个真空接触器K111、K121相接，真空接触器的负荷侧装有电流互感器030（040）和电抗器010（020），通过电缆与相应的穿墙出线柱相接。在输出线柱上接有阻容吸收装置。3/28/202428（2）辅助回路元件

①辅助回路电源。主腔底部装有四台控制变压器一次侧来自该回路隔离开关负荷侧的两相线，二次侧220V向真空接触器的线圈供电。36V向中间继电器线圈供电，另一端0V则通过隔离换相开关上和箱门上的机械闭锁开关S005/S006送出，箱门一开或换相器手把一提起0V就被切断，造成了断电，负荷跳闸，实现了断电开箱、换相开关无负荷和急停操作。3/28/202429（2）辅助回路元件

②CPU回路。门内装4个CPU及其外围元件：中间继电器、延时继电器、保险座、钮子开关和接线端子。CPU通过联结接头与外界回路发生联系。CPU屏蔽壳小门内有5个拨动开关。3/28/2024302．工作原理1）单支路先导控制用先导线（üL线）实现远方控制，用于工作面设备的单独控制。（1）准备①接线。如图：K111主触头出线端接电动机实现对电动机控制。控制回路CPU的输入端经X2-1、üL线接采煤机开关和终端元件到地X2-2端与X2-22端短接，为中间继电器K112接通做准备；②开关选择。K11打至“üL”，使K11的1、3端断开，为K117控制K112线圈做准备。3/28/2024311）单支路先导控制

（2）通电合上图中Q101，主回路电源接通，T110得电，接通辅回路220v、36v：①K114线圈回路得电。下图中K114的33、34触点及43、44触点闭合接通检漏回路：CPU的J107-14端→K114触点→K111常闭触点010→电网V相；②CPU得电。输出电压经J107端子和检漏回路接至电网，经J110-2端子接地，相当于给电网对地绝缘电阻附加一个直流电源，如电网漏电，绝缘电阻下降，回路电流增大，此时CPU1-1为断开状态，实现闭锁；如未漏电，则CPU1-1闭合，允许启动。3/28/2024321）单支路先导控制（3）启动按采煤机开关，经J107-8给CPU一个启动信号，CPU的üLK闭合，接通K117线圈，其13、14触点闭合，接通K112线圈;K112的13、14触点闭合通K111线圈：K111的主触头闭合，接通采煤机电动机；K111的常闭触点22、21断开检漏回路，防止交流串入CPU回路。K112的24、23触点合，经J107-2给显示插件：显示主回路启动。K112的43、44触点闭合，短接延时继电器D112。K112的61、62触点断K114线圈K114的33、34，43、44断开检漏回路，加强绝缘和双重保护。3/28/2024331）单支路先导控制（4）停止断开采煤机开关，CPU无信号，üLk断开K117线圈，其触点断开k112线圈，K112触点断开k111，K111的主触头断开主回路，使采煤机断电。3/28/2024342）单支路手动控制单支路手动控制用于工作面平巷设备的单独控制。（1）准备①接线。如图，所有81-82端子间的短接线不动。控制回路接线如图5-9所示：K111的33、34常开触点经X2的5、6端与外接启动按钮并联，经二极管和停止按钮接至本安一的01、02端；本安一的2端经X2-2端接至K112线圈的下口。②开关选择。图5-7的K11不打至“üL”：K11的1、3端闭合，为K112接通做准备；K15打至“手动”其1、3触点断开。3/28/202435（2）通电。同先导控制通电。（3）启动按下启动按钮，本安一的01、02接通管，经光电耦合使其光敏二极管导通，接通K112线圈回路电源，以后同先导控制：K112的触点接通K111线圈，K111主触头接通主回路k111的33、34端闭合起自锁作用。（4）停止按下停止按钮，本安一的01、02断开管，其光敏二极管断开k112线圈，最终断开k111，采煤机断电。2）单支路手动控制3/28/2024363）双支路手动控制用于双速电动机拖动的刮板机手动控制。低速启动后手动转高速运行，停止低速。高速运转时不能直接转低速，只有停车后，经延时方可重新启动低速。（1）准备①接线如图示。②开关选择。图5-6中K11不打至“üL”其1、3端闭合，为K112接通做准备。图5-7中K15打至“手动”其1、3触点断开。（2)通电。同先导控制通电。3/28/2024373）双支路手动控制（3)低速启动。按低启钮，接通01、02端管，经光电耦合本安一的2、222端光敏二极管通，经D112延时通K112线圈电源，其触点接通K111线圈，K111的主触头接通低速绕组，电动机低速启动；同时K111的33、34触点闭合，实现自锁。3/28/2024383）双支路手动控制（4)高速运行。按高启钮，本安01、03端管接通，经光电耦合3、222端光敏二极管导通，经D122延时接通K122线圈电源，K122触点81、82断开切断K112线圈，低速停车；同时其13、14触点合，接通K121线圈K121主触头接通高速绕组，电动机高速运行；K121的33、34触点合，自锁。（5)停止。按停止钮，断本安01端两个管而断开K112、K122线圈电源其触点断K111、K121线圈，接触器主触头断低速、高速绕组，电动机停。3/28/2024394）双支路自动控制用于双速电动机拖动刮板机自动控制。低速启动后根据电机电流自动转高速运行，停止低速。高速运转不能直接转低速，只有停车CPU自动复位方可。(1) 准备①接线。主回路接线同图5-10。控制回路接线如下图：②开关选择。K11、K12不打至“üL”：为K112、K122线圈接通做准备。K15拨在自动侧：使CPU为程序控制；使本安一3端与电源0V端接通。一支路选速拨动开关拨在低侧并按电机低速额定电流设置，为低速启动做准备；二支路拨在高侧并按电机高速额定电流设置，使电流下降到1.2倍额定电流自动延时闭合。3/28/2024405）四支路自动控制用于两台双速电动机拖动的刮板机自动控制。刮板机机头、机尾电动机低速启动后根据电机电流自动转入机头、机尾电动机的高速运行，停止低速。(1) 准备①接线。主回路接线：一回路控制机头电动机，同图5-10所示；二回路控制机尾电动机，接线如下图所示。②开关选择。一回路开关选择同双支路自动控制，二回路K21、K22不打至“üL”，其1、3触点闭合，为K211、K222线圈接通做准备。3/28/2024415）四支路自动控制(2) 通电。同先导控制通电。(3) 低速启动①机头低速启动。按启动钮，经光电耦合接通K112线圈，其触点接通K111线圈，K111主触头接通机头低速绕组，机头低速启车。②机尾低速启动。K111的43、44合，接通K212线圈，K212的13、14触点合，接通K211接触器线圈，K211主触头合，接通机尾电动机低速绕组，机尾低速启动；K211的33、34触点合，为高速启动做准备。3/28/2024425）四支路自动控制(4) 高速运行①机头高速运行。机头低速启动电流给CPU信号降至额定值l.2倍，CPU延时闭合其1-2触点，通K122线圈，其触点13、14通K121线圈，K121主触头启动机头高速，K122的33、34触点合，自锁；K122的81、82触点断K112线圈，其13、14触点断K111线圈，K111主触头断机头低速，K111的43、44触点断K212线圈，K212的13、14触点断K211线圈，停止机尾低速。②机尾高速运行。Kl21的43、44触点通K222线圈，其13、14触闭合K221，机尾高启。(5) 停止。与双支路自动控制相同。3/28/2024437）保护原理(1) 过载保护某支路过载时，其电流互感器030向CPU提供过载信号大于CPU过载整定值，CPU1-1触点延时断开K112线圈，K112的13、14触点断开K111接触器实现断电保护，同时闭锁。(2) 短路保护某支路短路时，该支路电流互感器030向CPU提供短路信号大于CPU短路整定值，CPU1-1触点瞬时断开K112线圈，同上，实现断电保护、闭锁。(3)断相保护某支路断相时，该支路电流互感器030向CPU提供三相不平衡电流信号大于CPU的整定值，CPU1-1触点延时断开K112线圈，同上，实现保护、闭锁。3/28/2024443．调试1) 额定工作电流的整定电流设置最大值为399A。不论手动还是自动状态，各支路电流均需分别设定。在自动状态下，低速与高速额定电流值设定，应与各支路选速拨动开关位置相对应，即一支路选速开关拨在低位，则一支路设定低速电流，二支路选速开关拨在高位，则二支路设定高速电流。设置方法如下：①按下“设置”钮，保持3秒钟以上放开，②再按一下“复位”钮，即可进入设置状态。这时可见上排数码管末位闪动。③按动“加一”钮，即可对闪动位设定数值(0-9)，④然后按动“移位”钮，上一位闪动，⑤再按“加一”钮设置数值(0-9)，依此类推可设定完第一排数值，一支路额定电流值设定完毕。再按一下“移位”钮，闪动位移至下排数码管末位，开始设置支路额定电流。设置方法与一支路相同。设置完成后，⑥按下“设置”钮，保持3秒钟以上，CPU自动复位后放开，显示回到初始状态。3/28/2024452)保护试验(1)漏电闭锁试验。应在停车状态下进行，开车后试验无效。按下漏电试验钮，手动状态时两个支路的漏电红灯均亮，自动状态时，可能只亮某一支路红灯，但CPU两个支路保护控制接点全部断开。(2)短路试验。开车停车均可进行。按下短路试验钮后，停车状态短路指示红灯亮。开车状态，除红灯亮外CPU保护停车。试验结束后，按下复位钮，故障指示灯灭，恢复正常显示状态。(3)复位方法当出现短路、过载、漏电、断相及欠压、过压故障时，CPU保护动作，停车同时闭锁。排除故障后，按下复位钮CPU即可恢复正常工作。3/28/2024464．常见故障排除1) 微电脑显示失常及原因①数码管及故障指示灯几乎全亮，或出现其它不正常显示状态，且微电脑控制保护功能失常，多为死机重新按下复位键即可恢复正常，如复位无效，则有可能复位电路或微电脑芯片损坏。②仅显示失常而微电脑功能一切正常，为显示板自身或相关驱动电路故障。③微电脑控制系统出现任何异常现象，均应先复位，如复位无效，再考虑其它故障原因，避免走弯路。2) 中间继电器动作，就是主接触器不动查保险真空接触器的保险是否烧断或接触不良。查接插件是否接触不良。3) 中间继电器不吸合控制线接错位置，重新接对。接插件接触不良，造成启车线不通或电压过低。4) 按所要求的工作方式启动不能正常工作①原来所确定的控制方式有错误，重新审定。②应该摘掉的短路线没有摘掉，或不应摘掉的短路线反而摘掉。③钮子开关或微电脑上的拨动开关，拨动错误应重新设置。3/28/202447二、其他组合开关简介1．KBG3～400／10(6)隔爆兼本安型高压组合开关KBG3～400／10(6)矿用隔爆兼本质安全型高压组合开关（以下简称高压组合开关），适用于煤矿井下电压6000-10000V的高压供电系统综采工作面及移动、固定电气设备而研制的新型组合开关。实现对电气设备的启停、高低速运行的控制和全面保护。3/28/2024481) 结构特点由进线箱、出线箱和主箱三箱隔离组成。快开门机构上有防带电开门的机械和电气闭锁。主腔右上部安装隔离开关，左侧装有电压互感器，底部是真空隔离接触器和真空接触器。箱体右上边是电源输入接线箱，左侧为输出线箱。控制组件按装在开关门内侧，由插接件与主箱内的器件连接。开关门外有断路器分合按钮、闭锁按钮、设置按钮和试验按钮。3/28/2024492) 原理简介

该开关是由一台隔离开关和一台真空接触器联合控制电源的接通与分断，有2个回路。每个回路由两个完全相同的支路组成，各个支路的工作原理和器件参数都是相同的，便于使用维修和元器件或工作回路的互换。每回路由一台微电脑系统进行保护和控制。各支路可单独对各自负载进行远控或近控启动和停止。打在远控位置时，远控可停可启，近控不可启只可停。打在近控位置时，近控可停可启，远控不可启只可停。3/28/2024502．QBZ-4×lOO／1140(660)ZH隔爆型

4组合开关

适用于额定电压1140V或660V的线路中，控制和保护煤矿井下大量使用的对旋式局部风机，实现采掘工作面双风机双电源自动切换装置。1) 结构特点：如图所示，主要由隔爆外壳和本体两大部分组成：3/28/2024512) 原理简介

将左右系统的隔离换向开关置于“正”或“反”位，127V电源变压器带电；控制变压器带电，并向控制、检测回路以及中央控制处理系统供电，这时保护系统处于功能自检和绝缘检测状态；如被控制回路没有发生整定错误和漏电闭锁故障，便可进行起动操作。如：按下右系统起动按纽、PLC接到起动信号后接触器1吸合，第一台风机启动；经延时后接触器2吸合，第二台风机运行，既能防止吹裂风筒又能减少风机起动对电网电压的冲击。接触器3接通127V电源输出，右系统进入正常工作状态，左系统处于待机状态。如遇到右系统停电及出现故障时，左系统会自动投入运行状态。PLC具有左系统和右系统的系统间通讯线路相互检测工作状况，还具有远程测控通讯端子，可以远程控制和采集电压、电流、开停及故障状态。当需检修时，开启左系统起动按钮，右系统会自动退出运行。3/28/202452本节小结组成：多个真空接触器及其驱动器组成的多功能开关功能：实现对工作面多台设备单独远方或集中程序控制、保护2组合-局部扇风机控制4组合双电源双风机控制采煤机、双机拖动的刮板机、转载机控制8组合-采煤机、双机拖动的前后刮板机、转载机控制类型与用途3/28/202453思考题与习题5-4组合开关与电磁启动器控制系统有何不同？5-5KBZ-2组合开关有哪几种控制方式？分别适用于哪些控制？5-6KBZ-2组合开关有哪些保护和闭锁功能？5-7KBZ-2组合开关如何进行调试？3/28/202454第五章高产高效矿井的

采区供电及电气控制第三节电牵引采煤机电气控制系统3/28/202455一、采煤机电牵引概述二、Electra1000采煤机电气系统组成三、Electra1000采煤机电气系统作用四、Electral000电牵引采煤机控制保护五、Electra1000采煤机的操作六、Electra1000采煤机的状态显示七、Electra1000采煤机电气故障诊断第三节电牵引采煤机电气控制系统3/28/202456一、采煤机电牵引概述1采煤机要求牵引特性1)牵引电动机特性采煤机牵引特性按牵引速度范围分为两段。(1)恒牵引力矩阶段。在割煤阶段，滚筒与煤壁接触，采煤机阻力较大，牵引电动机的转速n从零可达额定转速nN。为充分发挥采煤机的力量但又不致损坏，要求采煤机恒定在允许的最大牵引力矩M下工作。故称为恒牵引力矩阶段。由电动机的力矩M与功率P的关系：M＝9550P/n

(2)恒功率阶段。在调动阶段，滚筒与煤壁不接触，此时没有截割阻力，所需牵引力较小，要求牵引速度较高，牵引电动机的转速从nN至最大转速nm为调动速度。为了充分利用牵引电动机的功率，采煤机恒定在允许的最大输出功率Pm下工作。3/28/2024572) 牵引电机的四象限特性采煤机牵引系统除要求能两个方向牵引外，还要既能提供与采煤机运行方向一致的牵引力，又能提供与采煤机运行方向相反的制动力。这就是四象限牵引特性。如图所示。第一、二象限V>0，采煤机正向运行；第三、四象限V<0，采煤机反向运行。第一、三象限牵引力F与运动方向V相同，牵引系统提供牵引力；第二、四象限牵引力F与运动方向V相反，牵引系统提供制动力。3/28/2024582. 采煤机电牵引的特点(1)有良好的牵引特性，提供足够的牵引力，并能进行无级调速和恒功率调速。(2)实现四象限牵引，可用在40o～50o倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。(3)采用可编程控制器和传感器，反应灵敏，可实现自动调节。(4)传动效率高。采用电动机完成采煤机牵引，省去了复杂的液压传动系统。(5)牵引部机械传动结构简单，且尺寸小、重量轻，便于维护检修。(6)各种参数的检测、处理、控制、显示为单一的电信号，省去了液压信号到电信号、机械信号到电信号等转换环节，简单，可靠，故障少，维修量小。(7)具有完善的控制、检测、诊断、显示系统。能实现对采煤机的各种人工控制、遥控及自动控制；能对运行中的各种参数如电流、电压、速度、温度、水压和负载等情况实时检测，并控制采煤机做出相应的处理；能当某些参量超过允许值时，发出相应的报警信号，并进行必要的保护；能对采煤机的部件进行自检和故障诊断；能显示运行中各种参量的图形和数据，并可向地面控制中心传输。从而为实现工作面的自动。3/28/2024593. 电牵引采煤机的基本电气结构1) 采煤机的装机数量及装机容量一般装有两台牵引电动机，分别位于左、右牵引部的采煤机机身内；装有1～2台交流液压泵电动机，为采煤机液压系统提供动力；对双滚筒采煤机，装有两台大功率交流截割电动机，分别驱动两个滚筒，或用一台大功率交流截割电动机驱动两个滚筒。国内外使用的电牵引采煤机一般装有4～7台电动机，装机功率500~1965kW，分别为1140V、3300V。Electra电牵引采煤机结构简图1-滚筒；2-破碎机及其电动机；3-截割电动机；4-牵引部；5-牵引电动机；6-开关室；7-变压器室；8-牵引控制室；9-液压功能箱；10-强力链轨3/28/2024602) 牵引电动机的类型分为直流牵引和交流牵引两大类。(1) 直流电动机牵引①直流串励电动机牵引。串励电动机牵引过负荷能力强，使用变流器的元件少，但两台牵引电动机负荷分配不能调节，而且不能产生发电制动，只能采用反接制动或能耗制动，制动性能不够理想。②直流它励电动机牵引。方式一是将两台电枢绕组串联后再与一套四象限变流器相连，励磁绕组并联后再接到整流电路的输出端。很好地解决了电动与发电制动的转换，有良好的四象限运行特性，但两台电动机负荷均衡无法控制，灵活性较差；方式二是将两台电枢绕组分别接于两套四象限变流器上，励磁绕组接法同方式一。不仅有良好的四象限运行特性，还可进行负荷均衡控制和差速保护、单电动机牵引。但该方式多使用了一套四象限变流器，且象限转换控制比方式一复杂。方式三是将两台电枢绕组串联后再接于整流电路的输出端。利用磁场反向实现不同象限间转换。由于四象限变流器为励磁绕组供电，比为电枢绕组供电动机牵引采用变频器为交流电动机供电。控制技术先进，可以在四象限运行。3/28/202461二、Electra1000采煤机电气系统组成

采煤机的电气控制系统由电气控制箱内的三个室组成，分别为开关室6、变压器室7和牵引控制室8。开关室又分为左室和右室。左室中主要装有主断路器，高低压熔断器，控制电路变压器，先导电路电阻/二极管元件，串行数据接口模块，过电流保护模块，以及破碎机、液压泵、左右截割部等电动机的过电流检测器，截割电动机的三相电流监视器。右室中主要装有无线控制器底座、管指示阵列、过电流保护模块、负载电阻、截割电动机监视单元、可编程序控制器单元、继电器接口板。变压器室中装有变压器、三相电抗器和牵引系统电流检测器。牵引控制室中主要装有励磁控制模块、电枢控制模块漏电保护系统功率电阻、电枢连接器、励磁连接器、显示单元及牵引系统交流熔断器。3/28/202462三、Electra1000采煤机电气系统作用1.主回路

用于实现对电动机的电源控制。来自顺槽开关中的1140V电源，经电缆接至采煤机主断路器，还接有控制变压器作为控制电源。主断路器负载侧有两路出线，一路供给左、右截割电动机；另一路经接线端子分别供给液压泵电动机、破碎机电动机、牵引变压器。牵引变压器进线1140V，出线460V，经牵引整流电路变为直流供给牵引电动机。3/28/202463三、Electra1000采煤机电气系统作用

2.控制变压器二次侧用来向各辅助回路供电。输出A为交流230V向1~4#直流电源供电，分别向电动机监测单元、比较器的串行数据接口单元，电动机监测单元的闭锁继电器电路，可编程序控制器，过电流保护模块供电。输出B也是交流230V向四个直流电源供电，5＃直流电源向先导电路、无线接收器和牵引方向继电器电路；6#直流电源向所有的光电耦合器电路和管监视电路供电；本安型直流电源向所有的电磁阀线圈供电；隔爆兼本安型直流电源向瓦斯传感器和氙指示器供电。输出C为交流15V，向漏电保护电路供电。上述直流电源均具有短路保护功能，当负载发生短路故障时，自动切断直流供电；当故障排除后自动投入直流电源。3/28/202464四、Electral000电牵引采煤机控制保护1.采煤机电源的控制和保护采煤机电源来自顺槽的组合开关，通常采用先导控制，先导回路如图。1)接通采煤机电源未按采煤机上起动按钮时，由于R限流，小于K线圈吸合电流，K不吸合。当按下起动按钮后R被短路，电流大于K线圈吸合电流而吸合接点K，从而使接触器的主触头吸合，接通采煤机电源。当松开起动按钮后，电阻R又串入起到限流节电作用，此时电流仍大于继电器的维持电流，继电器维持在吸合状态。2)断开采煤机电源当按下停止按钮或紧急停止按钮后，由于电流等于零，继电器K无电释放，其接点K断开接触器线圈电路，使得接触器主触头KM断开采煤机电源。3/28/2024653)保护采煤机主断路器的辅助接点1QF在先导回路中起着闭锁作用。由于它与主断路器在机械上是联动的，如主断路器不合闸，1QF不通，先导回路无法接通，前级开关就不能向采煤机送电；反之，如主断路器跳闸，1QF接点打开，先导回路就被切断，前级开关断开，自动终止向采煤机供电。先导回路还有线路故障自动保护功能。当先导回路开路时，因无电流，K线圈以及KM线圈释放，切除采煤机电源；当先导回路短路时，二极管V被短接，流过直流继电器K的电流就变成交流，也不能使直流继电器K吸合。3/28/202466（2）励磁控制模块控制据电枢电压调节两台牵引电动机励磁电流。当电枢电压≤额定值时，该模块使励磁电流恒定，牵引电机为恒转矩运行方式；到电枢电压＞额定值时，该模块控制使励磁电流减小，牵引电机为恒功率运行方式。2.采煤机牵引电动机的控制和保护1) 牵引系统的控制（1）电枢模块控制需牵引时，牵引电机电动运行下，向牵引电机电枢供电，据微处理器控制信号，调节输出电压，从而调节牵引电机转速。需制动时，牵引电机处于发电运行下，电枢模块将制动中产生的功率反馈给电网。通过自动调节牵引电机转速，限制截割和牵引电机电流不超过最大值，实现恒功率调节。3/28/2024672) 牵引系统的电气保护(1)励磁电流消失保护继电器。因直流电动机励磁电流为零会引起“飞车”事故。该继电器串接于励磁回路中，回路电流正常时该继电器吸合；电流下降到＜最小励磁电流值或突然消失时，该继电器释放，切断牵引系统电源(2)制动器释放继电器。采煤机停止牵引时，该继电器失电，其接点切断制动器光电耦合回路，制动器在弹簧的作用下闸住采煤机使之不能滑动；反正，采煤机需要牵引时，该继电器吸合，制动器松闸允许采煤机运行。(3)牵引故障保护继电器。在牵引系统的微处理器程序出错或牵引电动机严重超速时，切断牵引系统的电源，防止故障扩大。(4)漏电保护继电器。牵引系统中发生漏电故障时，漏电保护模块接收到零序电流互感器的信号，立即驱动漏电保护继电器使其吸合，该继电器常闭触点断开，将漏电故障信号输入采煤机的可编程序控制器，可编程序控制器立即断开采煤机的先导电路，切断采煤机的供电电源。3/28/2024683.电动机的保护1) 过流保护各电动机都设有电流检测器，检测到的电流信号均送往过电流保护模块，这个模块中有两个可编程序控制器的输入触点，一个为短路电流信号，另一个持续过载信号。当其中之一动作时，可编程序控制器将断开先导电路使电动机停转。还可将检测到的电动机电流信号馈送到电动机显示单元，按额定电流百分比显示电动机实际电流。过电流保护模块的短路保护分为三挡，分别为额定电流的1000%、800％、600％。整定的方法是将短路保护模块中未标数字的接线柱，与标有1000、800、600的三个接线柱中的一个，用短路片连接起来。如与标有800的接线柱短接，即表明短路保护整定值为额定电流的800％，当电动机电流达到此值时，保护立即动作。过电流保护模块中的持续过载保护，遵循反时限规律，过载保护动作值设为额定电流的105％，当电动机电流超过此值投入过载保护，且超过的电流值越大，保护动作的时间越早，反之越迟。3/28/2024692) 温度保护每个电动机都设有温度检测器，温度检测由4个电阻式温度检测器和两套固定温度检测器组成。4个电阻式温度检测器分别检测电动机定子绕组、冷却水和两个轴承的温度，把检测到的信号不断地送到电动机显示单元中，顺序显示出各温度值。电动机监测单元中装有对应的4个温度继电器，当这些信号值超过警戒值时，牵引电动机自动降低转速并发出报警信号；超过最大限制值时，将自动切断牵引电动机的电源，使采煤机停止牵引，这就构成了截割电动机的一级温度保护。两套固定温度检测器用来检测电动机定子绕组和冷却水的温度，由可编程序控制器实时处理，当温度超限时自动切断电源，构成了截割电动机的二级温度保护。3/28/202470五、Electra1000采煤机的操作1.采煤机电源的合闸和分闸(1) 试验位置。断路器手柄处于该位置时，采煤机不能运行，可通过监视单元模拟采煤机运行，对采煤机的运行状况进行全面的试验和查。一般在采煤机首次运行前或发生故障修复后进行采煤机试验。(2) 运行位置。断路器手柄处于该位置时，先导回路中的辅助接点1QF闭合，按下采煤机的起动按钮，接通给采煤机供电的平巷开关先导回路，采煤机电源接通，可编程序控制器单元上的三相电源指示灯(R、S、T)亮，采煤机上的所有交流电动机、牵引部和各种液压功能均处于待工作状态，可以选择操作控制方式，然后进行采煤机的运行操作。(3) 断开位置。停止采煤机运行时，如采煤机正在牵引运行，应先将牵引速度减小到零，然后扳动停止或紧急停止按钮，再将主断路器手柄扳到断开位置，并将手柄拿走，最后把为采煤机供电的开关断开并锁定。使采煤机固定在断电状态，防止在故障时或检修中随意合闸。3/28/2024712. 采煤机操作控制方式选择控制方式选择是由选择手柄完成。该手柄共有8个位置。位置l—手动控制。采煤机牵引由牵引速度和方向手柄控制。位置2—无线模式1控制。发射控制器B起作用，A不起作用。位置3—无线模式2控制。发射器A起控制作用，B不起作用。位置4—无线模式3控制。发射器A控制采煤机左边液压功能，发射器B控制采煤机右边液压功能。采煤机运行中AB发射器均不许关闭。如发射器A先操作，牵引控制权就归控制器A所有，反之亦然。两控制器同时操作，采煤机将不予理睬。位置5—无线模式4控制。发射器B控制采煤机左边液压功能；发射器A控制采煤机右边的液压功能，其它情况与位置4相同。位置6—就地模式1控制。采煤机右边就地控制器能进行控制。位置7—就地模式2控制。采煤机左边就地控制器能进行控制。位置8—就地模式3控制。采煤机左、右就地控制器同时参与控制，控制过程与位置4相同，只是左就地控制器取代发射器A，右就地控制器取代发射器B。3/28/2024723. 采煤机的运行操作采煤机的运行操作，主要是对牵引和液压功能的操作。1) 手动操作左牵引：将手柄往里按压到手柄可以逆时针转动，转过的角度越大，向左牵引的速度越高。右牵引：将手柄回到停止位置，再将手柄进一步往里按压到手柄可以顺时针转动，转过的角度越大，采煤机向右牵引的速度越高。3/28/2024732)就地操作和无线操作就地操作控制器与无线发射器相同（如图）。(1)打开遥控器。第一行左边的按键一次按下使发射器打开。否则认为发射器故障而断。(2)采煤机断电。按第一行中间按键，选中就地控制方式，可断采煤机电源。(3)牵引系统操作。先按第二行中间“请求/停止牵引键”请求牵引，向左牵引按左键，向右牵引按右键。按第三行左边“加速键”不放，开始加速，到所需转速后放开，以此速度运行。若按第三行右边“减速键”不放到所需转速后放开。若直接按下第二行中间按钮，则停止牵引。若改变运行方向，须先按“停止牵引键”，再按“牵引方向选择键”，最后再按“加速键”。(4) 液压功能和破碎机操作。按第四、五行左键使左摇臂上升和下降，按其中键使破碎机上升和下降，按其右键使右摇臂上升和下降。按第六、七行左键使左挡煤板顺时针和逆时针转动，按其中键分别洒水和停止洒水，按其右键右挡煤板顺时针和逆时针转动。3/28/202474六、Electra1000采煤机的状态显示显示单元外形如图所示。显示单元有4种显示模式，通过电枢控制模块上的“MODE”(模式)、“UP”(上)、“DOWN”(下)三个按钮进行切换。(1)显示模式1，上行用ft／min(英尺/分)显示牵引速度。按“UP”钮，转换为m／min单位。按“DOWN”钮，从实际速度转换到参考速度。下行用“L”、“R”、“][”“”符号分别表示左牵引电动机、右牵引电动机、主变压器和电枢控制模块的变流元件散热器。符号旁条状图显示该器件温度。如温度＜报警值，条状图空白。如温度＜报警值的10℃，条状图将充满。如温度＞报警值，条状图闪动。如温度超过最大限值，上行显示“OVERTEMP”(温度超限)，下行显示温度数值，并切断牵引系统的电源。(2)显示模式2，上行显示以m／min为单位的牵引速度，按“UP”或“DOWN”钮也不能改变显示内容。下行循环模式l中器件实际温度。(3)显示模式3，显示与牵引系统和牵引状态有关的197个参数，每个参数包括三项内容，即参数序号、参数名称和参数值。(4)显示模式4，上行显示同模式2，下行显示