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高產(chǎn)高效工作面3.3kV組合開關(guān)的設(shè)計與試驗研究,DesignandExperimentResearchonthe3.3kVCombinedSwitchgearforHighEfficiencyCoalMiningFace,報告人:陳懷道導(dǎo)師:宋建成教授企業(yè)導(dǎo)師:陳漢英高工,,研究內(nèi)容,,組合開關(guān)方案設(shè)計,隔爆方式的選擇,,,,防爆外殼設(shè)計,隔爆外殼總體設(shè)計采用三箱五腔式結(jié)構(gòu)，所謂“三箱”，是指一個主箱、兩個副箱；“五腔”是指主腔、隔離開關(guān)腔、控制變壓器腔、PLC控制腔及本安腔，這種結(jié)構(gòu)能很好的實現(xiàn)隔爆和抗干擾的要求。,,,,,,,,,,隔爆面設(shè)計,隔爆外殼強度設(shè)計,隔爆外殼焊接工藝,組合開關(guān)主回路設(shè)計,(組合開關(guān)主回路是指直接控制電動機，執(zhí)行分合閘命令的大功率器件所在回路),,,,,,,,,,,,組合開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計,組合開關(guān)控制系統(tǒng),,組合開關(guān)運行方式,運行方式的確定,,運行參數(shù)的整定,組合開關(guān)先導(dǎo)電路,組合開關(guān)漏電閉鎖,組合開關(guān)電流保護,組合開關(guān)電壓保護,組合開關(guān)參數(shù)交互,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單機運行方式,―1―,單機程控方式,―2―,,,―7―,雙機高速方式,點動方式,―8―,,,,單機雙速方式,―3―,雙機自動方式,―4―,,,,雙機程控方式,―5―,雙機低速方式,―6―,,,運行方式,運行方式的確定,分析的八種運行方式，通過兩個萬轉(zhuǎn)開關(guān)和一個撥碼盤位的功能組合就可以實現(xiàn).,HK2選擇動點由于組合開關(guān)含有6個控制回路，所以必須配合路選開關(guān)HK4來實現(xiàn)某回路的點動功能。HK2選擇單機a.撥碼盤整定為1：第1、2回路工作于單機雙速，3、4、5、6回路工作于單臺；b.撥碼盤整定為2：第1、2回路工作于單機雙速，第3、4回路工作于單機雙速，5、6回路工作于單臺；c.撥碼盤整定為3：第1、2回路工作于單機雙速，第3、4回路工作于單機雙速，第5、6回路工作于單機雙速；d.撥碼盤整定為4：第1、2、3、4、5、6回路工作于程控方式；e.撥碼盤整定為其它：第1、2、3、4、5、6回路工作于單臺；,HK2選擇雙速a.撥碼盤整定為1：5、6回路控制機尾雙速電機，3、4回路控制機頭雙速電機。（1、2回路機尾電機壞時使用）b.撥碼盤整定為2：1、2回路控制機尾雙速電機，5、6回路控制機頭雙速電機。（3、4回路機尾電機壞時使用）c.撥碼盤整定為3：1、2回路控制機尾雙速電機，3、4回路控制機頭雙速電機。5、6回路為單機雙速。d.撥碼盤整定為其它：1、2回路控制機尾雙速電機，3、4回路控制機頭雙速電機。5、6回路分別為單臺使用。HK1僅在系統(tǒng)控制雙速電機時有用，有四個檔位:低速,高速,自動,時間.,運行參數(shù)的整定,,1、電流整定2、短路倍數(shù)整定3、過電壓倍數(shù)整定4、欠電壓倍數(shù)整定5、運行方式位整定6、主線路短路保護倍數(shù)整定7、低速向高速轉(zhuǎn)換時間整定8、低速向高速轉(zhuǎn)換電流倍數(shù)整定9、程控延時整定10、過載故障自動復(fù)位時間整定,撥碼盤,,低速投高速轉(zhuǎn)換時間整定,低速投高速轉(zhuǎn)換電流整定,,程控延時時間整定,過載故障自動復(fù)位時間整定,,先導(dǎo)電路原理圖,,先導(dǎo)電路實驗數(shù)據(jù),組合開關(guān)漏電閉鎖,,漏電閉鎖原理圖,,漏電閉鎖試驗數(shù)據(jù),組合開關(guān)電流保護,1.對稱電流故障保護,,,,,,組合開關(guān)人機通道,,,,組合開關(guān)向操作人員報告運行狀態(tài)與結(jié)果,,組合開關(guān)人機通道,,,,,組合開關(guān)向操作人員報告運行狀態(tài)與結(jié)果,,組合開關(guān)人機通道,,,,操作人員對組合開關(guān)的狀態(tài)干預(yù)和數(shù)據(jù)輸入,組合開關(guān)向操作人員報告運行狀態(tài)與結(jié)果,,人機通道數(shù)據(jù)輸出功能的實現(xiàn),,,,,,,顯示面板,顯示原理,,,,組合開關(guān)通訊系統(tǒng),,,,通訊系統(tǒng),組合開關(guān)與上位機間的通訊,,,PROFIBUS-DP通訊方式,工業(yè)性試運行,利用3.3kV組合開關(guān)的工業(yè)樣機，在晉城煤業(yè)集團寺河礦3312綜采工作面進行了工業(yè)性試運行，目的是進一步檢驗組合開關(guān)的運行可靠性，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，并迅速排除，為組合開關(guān)形成產(chǎn)業(yè)化奠定堅實基礎(chǔ)。,,晉城煤業(yè)集團寺河礦,寺河礦3312工作面主要設(shè)備列表,,研究結(jié)論,1．根據(jù)生產(chǎn)實際要求，提出了3.3kV組合開關(guān)的控制策略和控制方法。2．確定了以PLC為中央控制單元的控制方案，完成六回路電動機的短路、過載、斷相、欠壓及過壓等保護功能。確保了測控系統(tǒng)動作的準確性和可靠性。3．設(shè)計了結(jié)構(gòu)合理、操作方便的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型組合開關(guān)的外殼，其三箱五腔式結(jié)構(gòu)不僅能夠良好的滿足組合開關(guān)控制與保護功能的實現(xiàn)，而且獨立腔體的結(jié)構(gòu)有效地保證了組合開關(guān)微機系統(tǒng)的工作可靠性，降低了組合開關(guān)主回路發(fā)生故障時的損失。,,4．根據(jù)被控負荷的功率及運行要求，設(shè)計了裕度合理的主回路連接方式，選擇了主回路各個元件，保障了系統(tǒng)的正常運行。5．根據(jù)我國礦井電網(wǎng)的實際情況，制定了組合開關(guān)各種保護功能的技術(shù)指標，合理的技術(shù)指標和健全的保護功能保證了異步電動機工作的可靠性和安全性。6．以本文內(nèi)容為核心構(gòu)成的3.3kV組合開關(guān)經(jīng)過3個月的工業(yè)性試運行表明，組合開關(guān)功能健全、工作可靠性較高，可以形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。,感謝大家！敬請各位老師指導(dǎo)！,,組合開關(guān)的基本技術(shù)要求設(shè)計如下：（1）額定電壓：3300V。（2）額定頻率：50Hz。（3）額定工作電流：六組合總電流為700A；單臺隔離換向開關(guān)為700A；單臺接觸器為400A。（4）本安電路最高開路電壓10V。（5）本安電路最大短路電流10mA。（6）允許電源電壓波動范圍：75%～110%Un。（7）單臺接觸器極限分斷能力：4.5kA。（8）機械壽命：接觸器100萬次；隔離換向開關(guān)0.3萬次。（9）電壽命：不少于6萬次。,,,,,,,,,基本技術(shù)要求,控制系統(tǒng)要求,先導(dǎo)回路,漏電閉鎖,電流保護,電壓保護,良好的人機界面,,,,,,,,在符合本質(zhì)安全要求的前提下保證控制線路發(fā)生故障時,不產(chǎn)生自啟動現(xiàn)象.,防止主回路在起動前發(fā)生漏電,主要對短路、過載、斷相等進行保護,有暫態(tài)過電壓、穩(wěn)態(tài)過電壓及欠壓保護,方便人員對控制系統(tǒng)進行操作,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,組合開關(guān)微機系統(tǒng)選擇PLC作為中央處理器,,可靠性高,模塊組合靈活,功能強,編程方便,適應(yīng)工業(yè)環(huán)境,安裝、維修簡單,運行速度快,總價格低,,