移变高低压培训（合订版）

泰安众诚自动化设备股份有限公司矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱

泰安众诚移动变电站矿用隔爆型移动变电站用

高压真空开关

永磁高压真空开关移动变电站是由高压负荷开关或高压真空开关、干式变压器、低压馈电开关或低压保护箱等部分组成。其中干式变压器包括隔爆壳体、铁心装配、线圈、高低压引线等部件。

移动变电站组成矿用隔爆型移动变电站Miningflameproofmovablesubstations一种煤矿井下用供、变电设备，由干式变压器及高压负荷开关或高压真空开关、电缆连接器和低压馈电开关或低压保护箱等部分组合而成的移动式成套装置概念注:根据用户要求，可不带电缆连接器。矿用隔爆型干式变压器Miningflameproofdry-typetransformers具有隔爆外壳的干式变压器矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关high-voltagevacuumswitchesforminingflameproofmovablesubstations移动变电站的高压侧配套装置;在正常条件下，对干式变压器及以下设备实行不频繁通、断操作并起保护作用，即当高压真空开关后级出现过载、短路、欠电压等故障时，能自动分断电路的带有隔爆外壳的器件。。矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱low-voltageprotectboxforminingflameproofmovablesubstations移动变电站的低压侧配套装置;在正常情况下，分配低压侧的负载，对过载、短路、漏电、绝缘监视、欠压进行检测，并反馈至高压开关，实现保护并带有隔爆外壳的保护电器核心部件DSP介绍DSP数字信号处理，英文：DigitalSignalProcessing,缩写为DSPDSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器DSP介绍DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。（7）可以并行执行多个操作。（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。数字量数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字信号。数字量是由0和1组成的信号，经过编码形成有规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。

模拟量模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。模拟信号一个是波形，数字信号一个是数字；模拟信号一个是高低电平，数字信号一个是01010；模拟信号一个是连贯的，数字信号一个是断开的；模拟信号一个是自然的，数字信号一个是人工的。开关量一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态是带电源的信号，专业叫法为跃阶信号，可以理解为脉冲量，一般的都有220VAC,110VAC,24VDC,12VDC等信号，无源开关量信号指的是“开”和“关”的状态时不带电源的信号，一般又称之为干接点。电阻测试法为电阻0或无穷大。脉冲量脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其变化持续有规律就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。众诚DSPHCPU1用途与功能

高压开关适用于具有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下，安装于移动变电站高压侧，与我公司生产的低压侧保护箱配套，作为煤矿井下10KV/50HZ，额定容量4000KVA及以下移动变电站的高低压配电开关，共同组成低压侧故障分断高压侧电源的理想型移动变电站系统，可实现过载、短路、断相、过压、欠压、超温、上级电源急停等保护。2主要特点（1）采用移变数字信号处理中心YB-DSPH（以下简称DSP），直接由传感器提供原始数据，精准度高、反应时效性强，抗干扰能力突出，增强了设备的可靠性。（2）采用技术先进的移变控制终端YB-CPU14（以下简称CPU）和彩色显示终端YB-HMI07（以下简称HMI），参数设置灵活简便、质量稳定、动作性能灵敏可靠、运行和故障画面直观简明。（3）CPU智能型综合保护器及DSP系统具有系统自检、故障诊断巡检及记忆功能，RS485通讯（RS232口可选）功能，能够实时检测和传送数字化显示运行状态及故障指示，与矿井的自动化网络结合组成更加完备的矿井自动化监控系统。（4）保护功能齐全，有过载、短路、断相、过压、欠压、超温、上级电源急停保护，并对低压侧反馈来的故障进行保护。（5）对变压器具有温度保护功能，（根据客户要求可加装温度显示功能）。（6）与变压器和低压综合保护箱配套组成了国际先进的低压侧故障分断变压器高压侧电源的运行模式。（7）设有高压隔离腔室，运行及维护安全、可靠。（8）高压真空断路器安装为导轨式，更换方便。弹簧机构式断路器和永磁机构式断路器均适用，可互换。（9）高压隔离开关腔设有观察窗，便于观察触头分合是否良好。（10）结构合理、操作方便，并具备电动合闸及手动储能合闸双重机构。3结构特征1结构

高压开关主要由隔爆箱、断路器、DSP和CPU（包含HMI）三大部分组成。隔爆箱体分接线腔、隔离刀闸腔和断路器腔三个防爆腔室。

箱体为长方形，上腔接线腔左右两侧各有一个高压电缆引入装置。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，断路器可沿两根导条导入，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DSP模块、CPU和HMI等，前门设有液晶显示窗，显示高压开关运行状态和各种故障状态。前门还设有参数设定按钮及过载、短路、复位、急停、电合、电分、手分等操作按钮，用于实现参数设定和功能操作。23结构特征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。4主要性能项目永磁机构弹簧机构平均合闸速度

（m/s）0.6～1.00.6～1.0平均分闸速度

（m/s）0.8～1.20.8～1.2触头开距

（mm）9.5±0.59.5±0.5超行程

（mm）3.00+0.53.00+0.5合闸弹跳时间

（ms）≤5≤5真空断路器主要性能保护参数参数及整定短路保护整定电流Iz动作时间（s）3～10倍Iz，步长为1t<0.1过载保护整定电流Iz动作时间（s）1.2～6倍Iz反时限特性（见表5）欠压保护U<75%Ue≤16s过压保护U>115%Ue≤16s断相保护三相不平衡度>70%≤20s超温保护移动变电站内部温度继电器闭合后动作备注以上所有保护的动作值误差≤±5%智能型综合保护器功能及参数过载倍数≤1.05Iz1.2Iz1.5Iz2Iz6Iz动作时间∞<120S<60S<20S可返回时间>8S过载保护电流－时间特性5工作原理（1）隔离开关闭合后，高压电压互感器（PT）二次侧输出AC110V（2）AC110V为系统控制电压，DSP、CPU通电后，首先对整个系统自检，系统自检正常后CPU、DSP保护投入运行。CPU输出DC24V供给HMI，HMI的主界面显示电压、电流、温度、合分闸等参数。其中，电压显示信号经DSP处理后电压显示6kV、电流显示0A，高压开关正常运行。（3）AC110V同时供给真空断路器作分合闸的操作电源。若电源正常，可保证真空断路器正常分合闸。（4）对真空断路器进行合闸、分闸、试验等操作。如合闸后负荷启动，HMI即有电流、电度等参数显示。电流信号送入DSP电流检测通道，经DSP处理后显示工作电流值，同时显示电度值。（5）高压开关运行后，DSP对系统的过载、短路、断相、过压、欠压及低压侧反馈过来的各种故障信号根据各种程序设定的逻辑关系，输出控制和保护信号送给执行单元控制断路器动作，从而实现保护，同时HMI上显示故障画面。（6）在故障界面下，DSP进行闭锁保护，保证不再执行合闸操作。只有在故障处理后，按复位键HMI显示正常主界面情况下，才能再进行分、合闸操作。

6保护特性（1）过载保护：DSP根据三相电流互感器送来的信号，经过处理后，与设定的保护值进行比较，当达到保护数值时，按照对应的时间进行延时断电。同时HMI显示“过负荷故障”。（2）短路保护：DSP根据三相电流互感器送来的信号，经过处理计算后，与设定的短路电流（额定电流与短路位数的乘积）进行比较，当大于短路电流值时，立即保护断电，同时HMI显示“短路故障”。（3）断相保护：DSP根据三相电流互感器送来的信号，经过处理计算后，比较电流最大值与最小值，经过设定的延时，保护断电，同时HMI显示“断相故障”。（4）欠压、过压保护：开关内装有10KV/110V变压器，当合上隔离刀闸时，这个变压器开始工作，对外提供110V的电源，并且提供电压信号，当取样电压低于额定电压的75%，或高于额定电压的115％时，经过设定的延时后，DSP输出信号，控制断开高压真空断路器，同时HMI显示“过电压故障”或“欠电压故障”。（5）超温保护：分两种情况，A、当变压器内部的温度继电器达到温度闭合时，会返给DSP一个开关量的信号，这时，DSP输出信号，控制断开高压真空断路器，同时人机屏显示“移变超温”。B、变压器内部有一个温度检测元件，实时的显示变压器的温度，当变压器的温度超过设定的温度保护数值时，DSP输出信号，控制断开高压真空断路器，同时HMI显示“移变超温”。（6）上级电源急停保护：当上级电源需要紧急停电时，按下配电装置的急停按钮，即可迅速停掉上级电源（当与上级电源控制装置连接时起作用）。8联锁（1）高压隔离开关与前门联锁高压隔离开关合闸时，高压开关前门由于联锁螺杆的旋入将不能打开。当需要打开前门时，必须将高压隔离开关打在分闸位置（此时真空断路器已处于分闸状态），联锁螺杆旋入门联锁孔，高压开关前门才能打开。（2）高压隔离开关与真空断路器联锁高压隔离开关合闸后，高压隔离开关主轴连接操作手把转盘与真空断路器形成机电闭锁，使高压隔离开关主轴无法转动。只有按下高压隔离开关与真空断路器的机电闭锁按钮后（此时真空断路器已分闸），高压隔离刀闸才能转动，这样从根本上保证了高压隔离开关只有在无负载时才能执行合闸或分闸操作。高压开关显示屏主画面参数设置界面参数设置（额定电流、短路倍数）系统参数故障记录9原理图10接线图DSPH接线图开关前门总图机械断路器全图四连杆机构强电插头断路器控制板PT变压器合闸电机分闸中间继电器手分按钮机械断路器分合闸机构机械断路器机械结构失压电磁铁失压托板储能弹簧

电流互感器压敏电阻真空管

常见故障

一、屏幕显示“未连接”

如果拨动不到位，显示屏目上同样会显示“未连接”。地面调试显示屏显示“未连接”，打开前门，检查DSPL/DSPH，CPU14，HMI07三个部件上的通信线插头是否脱落，是否出现松动，重新连接。井下使用过程中出现该故障，先按照调试步骤检查，如果故障依旧。处理步骤如下：一、检查通讯线

二、更换DSPL或DSPH三、更换CPU14四、更换HM107显示屏更换新CPU14时，注意CPU14上的拨动按钮，如图所示：如果拨动不到位，显示屏目上同样会显示“未连接”二、低压保护箱电压方面的故障从原理图可知，电压方面的信号是从保护箱底盘上的三相同步变压器56、57、58三根线，59是公共线，其中的AC相间12v电压提供。过电压故障，出现过电压故障是因为出厂校正的电压和使用方的母线电压有一定差别，需要用调试屏根据母线电压现场校正。三、高压开关电压方面的故障高压开关的过压保护，欠压保护是用的110V电压，通过8和18号线之接给DSPH,当出现故障时，如果110V正常，需要用调试屏现场校正。四、高压开关R、S、T相短路，保护箱出现相敏保护开关运行过程中出现T、S、T相短路，需要使用调视屏重新校正。调整相敏选项五、参数丢失DSPL或者DSPH出现“负载电流”和“短路倍数”两相参数丢失或输入后无法保存的现象时，更换新的DSP六、缺相故障

开关出现缺相故障。首先排除是不是互感器有故障，可测量互感器的阻值判断好坏，排除互感器后，用专用调视屏重新校正，如果校正后故障依旧，更换新DSP。

矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱

泰安众诚移动变电站移变信号线连接图1、2号红线、黑线110V电源3、4号两根黄线，高低压信号连接线5、6两根绿线，变压器本体温控线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分别安装于隔爆壳体的两端，壳体内有高、低压连锁线及温度控制线分别与高、低压开关相连，温度控制采用铂电阻，置于干式变压器器身上部，当温度超过限定值时，能够发出超温报警信号。隔爆壳体为长方形波纹筒式结构，隔爆壳体上部有四个吊拌，供整体吊装使用。箱体底部底座两侧焊有接地螺栓并带有接地标志，供连接外接地线之用。铁芯装配：铁心采用优质高导磁低损耗冷轧晶粒取向硅钢片制造。45°全斜接缝、四级步进叠装结构，有效降低了空载损耗、空载电流和噪声。铁心表面涂耐高温防锈防潮漆，铁心绝缘件均采用H级绝缘材料，能够在高温下长期运行。夹件结构保证了通风顺畅。高低压线圈经计算机优化设计，采用C级绝缘的Nomex纸包扁铜线绕制，经VPI真空压力浸渍H级无溶剂漆及高温固化，其机械强度、耐热、耐潮性能好。局部放电性能优良、过载能力强。弹性压紧结构提高了其承受短路的能力。高压引线采用耐高温绝缘电缆引出，低压引线采用铜排引出。壳体下部装设有可拆卸的凸缘滚轮，其轨距为600mm或900mm；根据用户要求，也可采用其他形式。移动变电站的高低压出线盒内各裸露带电部分对地及裸露带电部分之间的爬电距离及电气间隙符合GB3836.3-2010《爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备》中的相关规定。在正常运行条件下不会产生火花、电弧和危险温度，保证了安全可靠。结构特性

高压真空开关

永磁高压真空开关1用途与功能

BXB□-□/□Y矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱（以下简称“低压保护箱”）适用于具有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下，安装于移动变电站的低压侧，与我公司生产的KBG-□/□Y矿用隔爆型移动变电站用（永磁）高压真空开关配套，作为煤矿井下3300V、1140（660V），额定容量4000

kVA及以下矿用隔爆型移动变电站的高、低压配电开关，共同组成低压侧故障分断高压侧电源的理想型移动变电站系统。可实现过载、短路、漏电、绝缘闭锁、过压、欠压等保护。2主要特点（1）采用移变数字信号处理中心YB-DSPL（以下简称DSP），直接由传感器提供原始数据，精准度高、反应时效性强，抗干扰能力突出，增加了设备的可靠性。（2）采用技术先进的移变控制终端YB-CPU14（以下简称CPU）和移变彩色显示终端YB-HMI07（以下简称HMI），参数设置灵活简便、质量稳定、动作性能灵敏可靠、运行和故障画面直观简明。（3）CPU及DSP系统具有系统自检、故障诊断巡检及记忆功能，RS485通讯（RS232口可选）功能，能够实时检测和传送数字化显示运行状态及故障指示，与矿井的自动化网络结合组成更加完备的矿井自动化监控系统。（4）所有故障均通过信号线驱动高压侧真空断路器分断高压侧电源，降低分断电流，克服低压馈电开关的频繁分断问题，同时克服了变压器低压绕组至低压馈开关回路漏电不能分断故障点的死区问题，避免了故障烧坏变压器绕组的重大事故。（5）保护箱为两侧四回路负荷出线，能够满足多路负荷的连接。（6）保护功能齐全，具有过载、短路、漏电、绝缘闭锁、过压、欠压等保护。3结构特征1结构结构低压保护箱主要由防爆箱体、DSP模块和CPU（包HMI）三大部分组成。隔爆箱体分为接线腔和主腔两个防爆腔室。箱体为长方形，接线腔左右两侧各有两个电缆引入装置，腔体下方装有信号取样单元和保护单元，腔体右侧板上设有闭锁开关分合闸转盘。防爆箱体前门内部装有DSP模块、CPU和HMI等，前门设有液晶显示窗，显示低压保护箱运行状态和各种故障状态。前门还设有参数设定按钮及过载、短路、漏电、复位、电分按钮，用于实现参数设定和功能操作。23结构特征结构特性具有机械门闭锁机构，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。4主要性能过载保护电流－时间特性过载倍数≤1.05IZ1.2IZ1.5IZ2IZ6IZ动作时间(S)∞＜120＜60＜20可返回时间＞8保护参数参数及整定短路保护整定电流IZ动作时间（s）3～10倍IZ≤0.1过载保护整定电流IZ动作时间（s）1.2～6倍IZ反时限特性（见表3）漏电保护（单相）动作值误差≤＋20%系统电压漏电电阻闭锁电阻1kΩ电阻动作时间≤200ms1140V20kΩ40kΩ660V11kΩ22kΩ3300V50kΩ100kΩ欠压保护U<75%Ue≤16s过压保护U>115%Ue≤16s备注其他保护的动作值误差≤±5%综合保护器功能及参数5工作原理（1）高压开关将AC110V电源通过变压器四芯接线柱输入到低压侧，作为CPU和DSP模块的工作电源。（2）低压保护箱电压互感器二次侧输出AC12V，送入DSP模块，计算处理后作为电压信号，用于主回路电压显示，并同时作为分合闸信号显示。（3）当低压保护箱投入运行后，CPU首先对整个系统进行自检,系统正常后方能正常运行。（4）低压保护箱运行后DSP模块对保护箱的主回路、控制回路电压、电流、绝缘等状态进行实时监控及显示；对系统的过载、短路、漏电、过压、欠压等故障，CPU根据各种程序设定的逻辑关系，输出显示故障并同时把保护信号传送给高压开关的DSP模块，驱动真空断路器分闸，从而实现对移动变电站的保护。6保护特性

（1）过载保护：DSP根据三相电流互感器送来的信号，经过处理后，与设定的保护值进行比较，当达到保护数值时，按照对应的时间进行延时断电。同时HMI显示“过负荷故障”。（2）短路保护：DSP根据三相电流互感器送来的信号，经过处理计算后，与设定的短路电流（额定电流与短路位数的乘积）进行比较，当大于短路电流值时，立即保护断电，同时HMI显示“短路故障”。（3）欠压、过压保护：电压互感器二次侧输出的AC12V送入DSP模块，经过信号计算处理后，与设定的电压进行比较，当取样电压低于额定电压的75%时，或高于额定电压值的115％时，经过设定的延时后，DSP模块输出信号，控制断开高压真空断路器，同时HMI显示“过电压故障”或“欠电压故障”。

（4）漏电保护及绝缘闭锁：低压保护箱的漏电保护和漏电闭锁采用附加直流电源的方式来实现。当系统漏电或绝缘值降低时，DSP附加直流电源的电流通过设备外壳、大地、电缆线、三相电抗器、零序电抗器回到DSP模块，当漏电信号大于内部漏电保护或绝缘闭锁规定值时，DSP保护动作，输出信号到高压侧，同时HMI显示“漏电保护”或“绝缘闭锁”。DSPL过载短路漏电继电器DSPH断路器脱扣保护箱保护流程低压保护箱主界面8联锁（1）与前门联锁低压保护箱运行时，前门由于联锁螺杆的旋入将不能打开。当需要打开前门时，必须将合闸手柄旋转至“分”位置，前门联锁螺杆才能旋出联锁孔，前门才能打开。（2）与高压开关联锁当低压保护箱合闸手柄旋转至“分”位置或低压侧显示故障时，通过信号线控制高压侧断路器跳闸，并通过保护继电器闭锁，使真空断路器无压释放线圈不能再吸合。只有把低压前门闭锁旋转至“合”位置时，高压开关真空断路器才能吸合，这样从根本上保证了高压开关只有在低压保护箱处于正常运行和无故障状态时才能合闸。9原理图3300原理图10接线图低压保护箱内部视图低压保护箱背面视图保护箱底盘高压永磁断路器

在永磁机构断路器的研究和应用领域，从最初的永磁机构操动原理派生发展出来了各种不同原理和结构的永磁操动机构，归纳起来可以分为两个类型：单稳态永磁操动机构和双稳态永磁操动机构。其中双稳态永磁操动机构的工作原理为分闸与合闸及保持都靠永磁力；单稳态永磁操动机构的工作原理为在储能弹簧的帮助下快速分闸，并保持分闸位置，只有合闸保持靠永磁力。

原理可看出双稳态永磁操动机构分闸时初速度慢，单稳态永磁操动机构分闸时初速度快，更合理的满足断路器的要求。永磁操动机构不同类型及结构的比较单稳态永磁机构真空断路器通过电磁合闸、永磁保持及弹簧分闸,克服了弹簧操动机构和双稳态永磁操动机构断路器的不足之处，综合体现了弹簧操动机构和磁力操动机构与真空灭弧室反力特性的良好配合具有优异的机械特性及电气特性,能给出适当的合闸速度和分闸速度。而且单稳态机构断路器所需的操作功率与双稳态结构断路器相比显著减小,这种结构的断路器具有更长的使用寿命和更高的可靠性。双稳态永磁操动机构真空断路器开始在中国应用以来，在短短几年的应用中出现了一些问题，如分闸速度不尽合理、分闸操作不彻底、因操作功率大而受到电容器容量的限制、结构上仍然较为复杂而元法杜绝机械故障等其中部分是由于结构设计和工作原理的缺陷，给整个永磁真空断路器的应用蒙上了些许阴影。关于分闸控制系统的问题,单稳态永磁操动机构已经很好地解决了，它可以进行手动分闸，因为它的分闸速度和分闸保持都靠分闸弹簧进行，所以手动分闸的速度与电流脉冲分闸的速度是一样的。单稳态永磁操动机构从原理上不能进行手动合闸，但是，由于所有的二次系统都需要辅助电源，任何人都不应该在没有任何保护装置的情况下进行手动合闸：当您为二次系统配备了一套UPS电源时这个电源就可以用来对断路器进行合闸操作，尤其是单稳态永磁断路器，合闸功率小，很容易得到合适的UPS电源。关于手动合闸的问题永磁断路器开关控制器分闸储能弹簧PT变压器合闸辅助开关手动分闸磁缸永磁原理图合闸通电15S后