风电闭锁原理.doc

QBZ1×200+2×80/660矿用隔爆型局扇综合控制装置
研制、开发及应用
（霍州煤电白龙煤矿机电科）
摘要：分析掘进工作面供电电源、风电、瓦斯电闭锁有关规定要求，研制了局扇综合控制装置，该装置安装操作方便，得到推广应用。
关键词：局扇综合控制 研制 应用
依据《煤矿安全规程》第一百二十八条：…掘进工作面的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电、第一百五十八条：…掘进工作面必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置，以及焦煤集团和集团公司的相关规定、要求，我们联合中国煤炭物产集团山西佳洲电器有限公司，经多方研讨、反复论证、多次改型和样机实地试验，历时一年，共同研制开发了QBZ1×200+2×80/660矿用隔爆型局扇综合控制装置，并取得了相关资证，目前已在集团公司全面推广和应用。在此基础上还将推出系列产品：双电、双机、多向切换综合控制装置，设计方案样见后附。
该装置适用于爆炸性气体环境的煤矿井下开掘工作面，在交流50Hz、电压660V、电流80A长期工作制的三相鼠笼式异步电动机的控制，作为 “双局扇、双电源”自动切换、工作面动力馈电（馈电开关最大315A）的综合控制装置，还可与瓦斯报警仪配合实现瓦斯电闭锁。
一、基本设计思路：
高组合、多功能、免维护、易操作。集主风机控制、备用风机控制及工作面馈电开关于一体，可实现主风机和备用风机的自动切换和手动切换（检修位置）、风机与馈电开关的延时单双风电闭锁、瓦斯电闭锁多种功能。使煤矿开掘工作面设备台数、控制缆线减少、质量标准化现场管理得以明显改善。由于该开关控制负荷在煤矿安全特殊性和重要性，我们将开关做成了快开门，开关本体做成快插式，便于快速更换和维修，也可在搬运时拉出本体减轻其重量，为矿井的安全生产创造了便利条件。
二、整体结构设计：（见外形示意图）
1、根据煤矿井下实际情况，将开关外形设计为偏方型（高960×宽960×厚560MM），便于巷道纵向放置，减少巷道的占用宽度，并且两隔爆门设于正面，便于观察开关工作状况和打开隔爆门更换本体或检修。

馈电线路

专用线路

馈电输出

主风扇
备风扇

(外形示意图)

2、主腔分左右两隔爆腔，主开设于左腔小腔，备开和馈开设于右腔大腔，左右两腔均为快开门，本体为快插式。前门大腔设单、双风电闭锁转换开关(内部)、自动、手动切换转换开关、观察窗，两门观察窗内均设发光二极管指示灯（主电源、备馈电源、主运、备运、馈运、馈保、单风闭锁、双风闭锁、瓦斯电闭锁、自动切换、手动切换指示）。
3、接线腔于上部分左右两个腔，主开于左腔，备开和馈开于右腔，馈开进出线咀为大咀（φ42~51），备出线咀为小咀（φ32~40），主开进线咀为（φ42~51），出线咀为（φ32~40）。备开和馈开腔前面设三个控制小接线咀（φ12~19），用于瓦斯电、外接风电、信号等联接。
三、内部主要电路原理设计：
1、备开和馈开共用一套隔离开关、控制变压器，减少了腔体空间，左右两腔隔离开关与左右两隔爆门设机械闭锁，并与其控制回路设电气闭锁，确保隔离开关在空载的情况下分断及断电时打开隔爆门。加设了快插本体位置与控制电源电气闭锁，闭锁接点串接于控制电源回路之中，如插接不到位，电源指示灯不亮，保证插接触头联接良好，防止因接触不良主回路插头发热造成的短路事故。馈电开关增容为最大315A，满足了开掘工作面机电设备不断增加的需求。风电闭锁加可调延时装置，迫使工作面充分通风后方可送电。主、备切换方式为：主转备为自动，备转主为手动。主开检修时不影响备开、馈开工作；备开或馈开检修时必须同时停止馈电和备开。输出、入控制接点均为一组无源开闭式，能与各种控制输入、输出设备联接匹配。（见主接线原理示意图）
2、自动切换操作：转换开关打自动位置；主开手动启动；当专用线路、主开和主风扇有故障时，自动切换至馈电线路并使备开吸合，备风扇投入运行，主风扇排除故障后，启动主风扇开关，备用风扇开关自动停止运行。手动操作：转换开关打手动位置（检修位置）；手动各自启停主、备开关，检修或安装试转时须打到此位置，防止误切换造成意外事故。
3、单风电闭锁：主风扇切换备风扇时，同时断开并闭锁馈开；双风电闭锁：主、备风扇停风时，断开并闭锁馈开；单、双风闭均可输出接点外控闭锁相关开关，两种风电闭锁设延时装置，只有在风机起动后，供电回路才能供电（延时0~30min可调）。
专用线路
馈电线路

隔离开关
400A
隔离换相开关
80A

快插本体
快插本体

真空
接触器
315A

真空
接触器
80A
真空
接触器
80A

主风扇
馈电输出
备风扇

（主接线原理示意图）

四、电气控制工作原理：（见电控原理图）
1、合HGK和GK三开关，电源指示灯亮，HK1打到自动位置，HK2打到双闭位置，如果无漏电事故，JDB2、JDB3、ABD8接点接通，作好启动准备。此时馈开和备机不能启动。
2、按下QA3，KM3吸合，主风扇启动，运行显示灯亮，SJ2吸合→SJ3吸合→SJ3常开接点延时吸合（延时可调）→备风扇回路中SJ1吸合→馈开回路作好启动准备，由于SJ1的延时作用，在主风扇启动时备用风扇不会启动。
3、按下QA1馈开供电，运行显示灯亮。此时如瓦斯超限、馈开回路有故障（过载、短路、断相等相应显示灯亮）、按下TA1均可使馈开停止，而主风扇继续运行。若要重启馈开则要按下QA1。
4、按下试验按扭TA2，主风扇停止，备风扇自动启动，由于SJ3的释放延时作用，保证馈开回路不断电。如果HK2原来打在单闭位置，则馈开随主风扇的停止而停止供电。在双闭位置时馈电仍然供电，但备风扇继续运行。试验结束，按下TA2和QA3停止备风扇，恢复主风扇继续运行。
5、HK2在双闭位置时，如果不能自动切换，主、备风扇都停止，馈开也停止。正常运行中，两台风扇有故障，则馈开供电停止。
6、主风扇有故障需要检修时，把HK1打到检修位置，HGK打到分位置，打开大盖，抽出本体进行更换或检修，此时KM3断开，但HK1接通，供电继续，检修完毕，装好本体，合上大盖，合上HGK，由于KM2此时是合闸，故SJ2有电，SJ3延时闭合后，把HK1打回到正常位置，按下QA2切回到主风扇运行。
7、备风扇和馈开要检修时，必须停止备风扇和馈开，打开GK，解除机械联锁，打开大盖，抽出本体。
五、其它保护功能原理：
选用电动机综合保护器JDB－80作为两风扇电机的保护，最大控制保护电机功率55KW660V；馈电开关选用ABD8－315A综合保护器，最大控制保护功率270KW660V，各保护器控制输出接点串于其各自的控制回路中，具有过载、短路、断相、漏电闭锁等保护功能，动作性能灵敏、准确可靠。
六、运输、安装与维修：
开关运输时可将本体抽出以减轻重量（总重量400Kg，抽出本体后320 Kg），并妥善完好地将本体搬运至安装地点，再插入腔体内。开关安装和备用风扇更换时，因没有换相开关，须在接线室倒相，（因备开和馈开共用一个隔离开关，如果要设计能换相会使工作面全部设备电机反转，不但需全部改向，还可能发生意外事故），对旋风机接线须通过三通接线盒并接，注意两电机的正反转。因开关所带负荷的特殊性，避免就地检修，可更换本体在地面检修。

QBZ1-315+2×80/(380)660矿用隔爆型综合控制装置电控设计原理图

QA2
自动
HK1
检修
KM2
KM3
主开
J2
备开
馈开
J2
KM21
JDB2
SJ1
KM3
SJ1
SJ1
TA1
QA1
单
双
HK2
KM1
SJ3
SJ2
SJ2
SJ3
KM3
KM2
TA2
KM3
TA3
QA3
JDB3
J3
KM3
J3
J2
J1
CH4
ABD8
J1
KM11

6
QBZ1×315+2×80/(380)660矿用隔爆型综合控制装置主回路设计原理图

换相开关
GK
HGK
隔离开关

本体位置
行程开关
本体位置
行程开关

660V
36V
660V
36V

JDB-80
保护器
KM3
ABD8-315
保护器
KM1
JDB-80
保护器
KM2

KM3
KM2

互感器
互感器
互感器

R-C
R-C

馈开
备开
主开

7