通风机房配电室电控及在线监控设备

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摘要：本文通过对通风机房配电室设备的使用条件及技术要求的研究，对通风机房配电室电控及在线监控设备进行了相关介绍。

关键词：配电室；电控；监控

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：

1通风机房配电室设备的使用条件

通风机房配电室设备使用时需确保温度在-25～+40℃范围内，室内相对湿度不大于90%（25℃），地震烈度不超过8度，安装高度不超过海拔1500m。另外，安装场所应无火灾及爆炸危险，无严重污秽，无化学腐蚀，无剧烈震动。只有满足以上条件才能保证配电设备的正常工作。

2通风机房配电室设备的技术要求

2.1对开关柜技术条件

2.1.1对高压开关柜技术条件

本配电室采用KYN28A-12型对高压开关柜，额定频率、额定电压、额定电流分别为50Hz、12kV、630A。额定主母线电流、额定热稳定电流分别为630A、25kA。额定动稳定电流（峰值）为80kA，额定开断电流25kA，额定热稳定时间4s。外壳防护等级是IP4X，当断路器室门打开时是IP2X。工频耐受电压lmin对地、隔离断口间分别为48kV、42kV；雷电冲击耐受电压对地、隔离断口间分别为75kV、85kV。高压开关柜有机绝缘的爬电比距≥20mm/kV，瓷质绝缘的爬电比距≥18mm/kV。

2.1.2对低压开关柜技术条件

额定工作电压、额定绝缘电压分别是380V、660V，额定工作电流至800A，额定短路开断电流与额定峰值耐受电流分别为25KA、75KA。柜体采用冷板材质，尺寸为（高）2200×（宽）（800）×（深）600，外壳防护等级为IP30，一次母线采用热缩管分色，第一相黄色，第二相绿色，第三相红色。二次线路采用接线号，多股导线的连接应冷轧线鼻，避免出现导线开断、接触不良等情况。

2.2对开关柜技术性能

本通风机房担负2台380V/2*132KW的主扇风机的运行任务，开关柜可实现正风、反风功能，并具备一键反风功能。风机起动方式采用变频运行、工频备用方式，在变频故障时可切换到工频运行，保证风机运行的可靠性。变频起动采用一拖一起动方式，变频具备转速追踪功能及断电再启动功能；工频采用直接起动方式。

2.3对主要元件选用

开关柜内元件均采用甲方招标文件指定的具有资质的大中型企业的合格产品。

2.3.1高压开关柜部分

1）断路器：

本配电室采用手车式真空断路器，由上海法乐琦公司生产，型号VS-12/630，额定电压为12kV，1min工频耐压42kV，雷电冲击耐压75kV，额定短路开断电流是25KA，额定短路持续时间4s。断路器为三相手车式，具有机械联动的关合位置指示器及动作计数器。断路器操动机构采用机械弹簧储能方式，相同载流量的手车可以互换。

2）电压互感器：

本配电室采用大连华亿生产的JDZ10-10绝缘浇注式电压互感器，最高运行电压10kV，额定频率50Hz，额定一次电压10KV，额定二次电压0.1KV，二次绕组准确级为0.5/6P。

3）电流互感器:

本配电室采用大连华亿生产的LZZBJ9-10A1电流互感器，额定电流比为50/5，准确度等级为0.5/10P10，额定输出10/15VA。

4）过电压保护器

本配电室采用天津永安达生产的HY5WS系列的过电压保护器，额定电压10KV，雷电冲击残压(5kA)≤45kV。

5）高压熔断器：

本配电室采用天津永安达生产的XRNP1-12/XRNT-12高压熔断器，额定电压12kV，额定电流0.5/5A，额定短路开断电流50kA。

6）微机综合保护

变压器出线柜：采用陕西天利变压器出线综合保护及测控装置，具有以下保护及测控功能：（1）电流速断；（2）过流保护（包括定时限、一般反时限、非常反时限、极端反时限）；（3）过热保护（跳闸、告警）；（4）启动时间过长；（5）低电压保护；（6）零序过流保护；（7）遥调、遥控、遥信、遥测功能。

2.3.2低压开关柜部分

1）框架式断路器

采用常熟开关厂生产的CW2系列框架式断路器，具有体积小、结构紧凑的特点，并具有较高的热动稳定性和较高的电磁兼容性能，高分断、零飞弧。有过载保护、欠电压保护、短路保护、接地保护等保护功能。

2）塑壳断路器

采用施耐德或德力西厂家的CM1系列塑壳断路器，具有体积小，结构紧凑的结构特点，并且具有较高的热动稳定性和电磁兼容性。有过载保护、短路保护的保护功能。

3）电涌保护器

采用环宇集团厂家的CPM系列或CDY1系列，HUDY1-C/460-20规格，

能有效防止雷电过电压和瞬态过电压对直流电源系统和用电设备造成的损坏，保护设备和使用者安全。

4）接触器

采用环宇集团生产厂家的CJ20-400型接触器。

5）电流互感器

本配电室采用LMZJ1-0.5系列型号的电流互感器，精度为0.5级，生产厂家为正泰或其他知名厂家。电流互感器二次线圈按设计要求在端子排进行连接，除有特殊要求外，二次侧接地均在本柜的端子排接地，接地导线分别接到开关柜的接地母线上，电流互感器端子用试验型端子.

6）仪表

采用环宇集团生产厂家的42L6系列仪表

2.4变频器

本系统采用交流变频调速技术，一拖一控制。变频器采用国产变频器，变频器容量为160KW,生产厂家是深圳英威腾公司。

1）该传动控制系统具有高可靠性、可使用性、可维护性。

2）变频器输入侧对电网的谐波污染，在电机的整个调速范围内，满足GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》及“IEEE519-1992”国际标准的规定，并将变频器对电网谐波影响减至最小，变频柜配置满足第二类工业环境的电磁兼容性(EMC)要求。变频器对本体控制系统就地控制柜无谐波影响。

3）变频器对电机无任何附加要求，电机无需做星/角转换、加强绝缘、降容等任何改动。变频器的输出电压和输出电流均为正弦波形，无需采用变频电缆，能直接拖带普通电机，并且彻底消除谐波引起的电机发热。（电缆长度≤80m）

4）变频器对电网电压波动具有极强的适应能力，在±10%额定电压波动范围内能满载输出，85%-90%额定电压继续运行。

5）变频器具有欠压保护，动作时间可设定。

6）变频器输出波形不会引起电机的谐振。

7）变频器的频率分辨率0.001Hz，稳定精度0.5％。

8）变频器的加减速时间在0-1200s可设置。零到额定转速时间及高转速到低转速时间现场可调整。

9）变频器的额定输出电流大于所带电机的额定电流，并且具备110%变频器额定输出电流1min，每隔10min可重复一次的过载能力。

10）变频器配置RS485通讯接口，以便与矿调度室进行通讯联系。

11）变频器具有下列保护功能：过电流、过电压、欠电压、缺相保护、短路保护、失速保护、瞬时停电保护等。

12）变频器具有转速跟踪再起动功能。

13）变频器满足低噪音标准，即距离变频器1m的任何方向，噪音指标≤72db。

14）、变频器可在不带电机的情况下进行空载调试。

15）变频器具有浪涌吸收保护电路。

2.5干式变压器要求

采用SCB9-400型的三相干式变压器，额定工作电压和额定容量分别为10KV、400KVA。高压侧最高运行电压12KV，低压侧额定工作电压0.4KV，高压侧分接范围为±5%。按B级温升校验确定绝缘等级为F级，通过自然空气冷却，中性点直接接地。

2.6通风机房配电室设备的在线监控系统

2.6.1控制系统网络构成

系统主要由工控机、UPS、PLC控制系统、操作控制台等组成。控制系统冗余，当一套控制系统故障时，可切换到另一套监控系统工作。

2.6.2控制方案描述

主控计算机与PLC通过TCP/IP以太网进行通讯，可保证控制和数据采集的高可靠性。它主要完成风机集中操作、监视和控制功能。通过计算机操作可进行系统功能组态、监视报警、控制参数在线修改和调整，同PLC进行数据传输、通讯。本方案利用计算机及PLC等控制技术完成对主通风机的起停控制，并对通风机控制柜及相应的变频器工作状态、性能参数、故障诊断进行在线监测。

2.6.3控制方式

1）自动方式

操作员在操作站的工控组态软件运行窗口，选择处于远控待命状态的风机，然后按“起动”按钮，起动此风机，按“停止”按钮，停止此风机。整个起停过程由自动运行程序控制，此时手动操作按钮无效。

2）手动方式

此为当PLC或系统产生故障，不能进行自动运行和程序控制时的应急起动方式。此时，操作员通过开关柜仪表门手动操作按钮，如“合闸”、“分闸”按钮，起停风机电机，“打开”、“关闭”按钮控制风门开闭。此种方式为硬接线方式。在手动方式下，风机转速需通过手动设定与调节，以满足用风量的要求。

2.6.4通风机房配电室设备的工艺过程控制

工艺控制过程分为三种：正常启动过程、风机切换过程和反风过程。

1）正常启动

确定启动那一台风机(以一号风机为例)。

（2）控制系统发出指令打开风门，但风门状态信号要反馈到控制系统，从而调节起动时间。

（3）上位机、PLC发出指令，合上变频器输入侧开关，其他开关打开，如果变频器、电机均正常，则起动条件成立。变频器带动电机开始工作，其输出频率从0Hz逐步升到50Hz。

2）风机切换过程

分为正常切换和故障切换，正常切换时人为选择风机，正常起停控制实现风机切换；故障时为系统自动切换。切换过程如下：

（1）降低正在使用风机的变频器输出频率，使之按照设定曲线降速，同时启动2号变频器，使2号系统处于检测状态准备启动。

（2）待风机转速降到一定程度，开始关闭1号风道风门，启动2号风机系统低速运转。

（3）开始开启2号风道风门，1号风门关闭，2号变频开始加速，按照事先规定的曲线启动风机。

（4）反复观察监测参数，确认风机运行是否正常，风机启动过程完成。

（5）以上过程在十分钟内完成。

（6）如果是全自动控制，以上过程完全由上位机或PLC来完成。

3）反风过程

（1）降低正在使用风机的输出频率，使之按照设定曲线尽快降速至停止。

（2）调整该台风机变频器至反转状态，启动风机（调整启动曲线，使之尽快完成启动过程）。

（3）反复观察监测参数，确认风机运行是否正常，反风过程完成。

（4）如果是全自动控制，以上过程完全由上位机或PLC来完成。

4）监测数据

在线监测参数包括2台风机的电机功率、电流、电压以及轴承温度、定子温度、静压、全压、风量、风速、振动等相关参数。

2.7主母线与分支母线

2.7.1主母线与分支母线采用高导电率的镀锡铜母线，用螺栓固定，每个接头不少于2个螺栓。

2.7.2母线之间的连接保证有足够的面积和压力，且使母线不变形。振动和温度变化不影响母线连接部位的接触。

2.7.3主母线之间、主母线与分支母线之间的搭接采用压花工艺处理，以确保搭接出的温升在允许的范围内。

2.7.4主母线规格：3xTMY-(50*5)+TMY-(40*4)。

2.7.5分支母线按相应电流规格选用。

2.8控制回路及其他

2.8.1控制回路和保护回路的导线用天津电缆集团产品，导线额定电压为450V。

2.8.2控制回路导线截面不小于1.5mm2，电流互感器二次引到端子的连线最小截面不小于2.5mm2

2.8.3每根导线两端均有接线号，接线号采用机打。导线的任何连接部分不焊接。与仪表及继电器连接时，导线端头配U型铜质接线头。

2.8.4端子排额定电压不低于500V，额定电流不小于10A，引线电缆均通过端子排。

2.8.5不同功能的电路配不同用途的端子，控制回路采用电压型端子，电流回路采用试验型端子。

2.8.6导线和端子之间采用螺钉固定，每个端子只接一根线。

2.8.7提供足够的端子排，每个配电柜、开关柜抽屉均有15%的备用端子。

3结束语

这套电控系统经过实践运行，实现了高效、安全的作用，这套系统有可靠的保护装置，

动作快速可靠，有效克服了通风机维修次数多，维护费用高的缺点，同时提高了通风机的利用率，保证了通风机能正常连续安全运转。

参考文献：

1、GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》

2、GB7354－1987《局部放电量测量》

3、GB3906-2006《3.6KV～40.5KV交流金属封闭开关设备和控制设备》

4、GB11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》

5、DL/T404-2007《3.6KV～40.5KV交流金属封闭开关设备和控制设备》

6、DL/T539―1993《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》

7、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》

8、DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》