一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,主要包括儀表室、進(jìn)線母排、斷路器手車(chē)、電流互感器、旁路真空接觸器和晶閘管功率組件,斷路器手車(chē)通過(guò)上觸頭裝置連接至進(jìn)線母排,斷路器手車(chē)通過(guò)下觸頭裝置連接至電流互感器的上端,旁路真空接觸器的上端、晶閘管功率組件的上端與電流互感器的下端相連接,旁路真空接觸器的下端、晶閘管功率組件的下端與出線電纜相連接,以高壓大功率晶閘管做主回路的開(kāi)關(guān)元件,通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電壓的平穩(wěn)升降和無(wú)觸點(diǎn)通斷,可實(shí)現(xiàn)以起動(dòng)電機(jī)所需的最小電流來(lái)起動(dòng)電機(jī),減少電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,降低設(shè)備的振動(dòng)和噪聲,降低起動(dòng)機(jī)械應(yīng)力,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 —種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及中高壓交流控制柜【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜。
【背景技術(shù)】
[0002]工礦企業(yè)要使用中高壓電動(dòng)機(jī),將電能送到電動(dòng)機(jī)上要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié),以最常用的IOKV設(shè)備為例:
[0003]1.將工業(yè)高壓電源接入企業(yè)(220KV或110KV);
[0004]2.企業(yè)自備變壓器將電壓變?yōu)镮OKV ;
[0005]3.安裝中高壓斷路器柜組(起電能傳輸、分配、控制、保護(hù)作用);
[0006]4.用一個(gè)出線柜(斷路器柜組中的一個(gè),起控制、保護(hù)具體某負(fù)載設(shè)備的作用)通過(guò)鍇裝高壓電纜連接軟起動(dòng)柜;
[0007]5.安裝電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器柜(起減小起動(dòng)電流、延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)本身及它所拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備壽命的作用);
[0008]6.通過(guò)鍇裝高壓電纜將軟起動(dòng)柜連接中高壓電動(dòng)機(jī)。
[0009]出線柜是斷路器柜組中的一個(gè),起控制、保護(hù)具體某負(fù)載設(shè)備的作用。中高壓軟起動(dòng)器,特別是晶閘管式中高壓軟起動(dòng)器,主要適用于中高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行和停止的控制和保護(hù)。要起動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī),如果沒(méi)有軟起動(dòng)器,這時(shí)的瞬時(shí)電流即起動(dòng)電流會(huì)很大,是電動(dòng)機(jī)額定電流的6.5倍至12倍,這叫直接起動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)直起。直起存在以下缺點(diǎn):供電設(shè)施投資大:起動(dòng)電流大,變壓器容量就要大,電纜就要粗,非常不經(jīng)濟(jì);電動(dòng)機(jī)絕緣易老化,影響壽命;對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊大,齒輪等易損壞;起動(dòng)時(shí)造成電網(wǎng)波動(dòng),能造成其他用電設(shè)備停機(jī);供電設(shè)施容量滿(mǎn)足不了直起要求時(shí),一起動(dòng)就跳閘,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)不起來(lái)。
[0010]現(xiàn)有的中高壓交流電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)需要一個(gè)斷路器柜和一個(gè)軟起動(dòng)柜連接在電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電源中。斷路器柜起保護(hù)作用,軟起動(dòng)器柜起柔性起動(dòng)作用。但是這樣的模式存在以下缺陷:
[0011]1.不經(jīng)濟(jì)。要分別在兩個(gè)廠家購(gòu)買(mǎi)兩個(gè)電柜:一個(gè)斷路器柜和一個(gè)軟起動(dòng)柜,兩個(gè)柜子之間用鎧裝高壓電纜進(jìn)行連接。
[0012]2.不方便。斷路器柜都是標(biāo)準(zhǔn)化的,軟起動(dòng)柜都是非標(biāo)的,把它們放在一起或分兩地放,都會(huì)有不嚴(yán)謹(jǐn)、不規(guī)范等問(wèn)題。
[0013]3.浪費(fèi)空間和金錢(qián)。每個(gè)單位的高壓配電室都是寸土寸金,增加幾臺(tái)高壓軟起動(dòng)柜要從土建開(kāi)始預(yù)算開(kāi)支。斷路器柜是必須放在高壓配電室的,軟啟動(dòng)柜則不一定,但是需要給軟啟動(dòng)柜一個(gè)安置的空間。
[0014]4.設(shè)備管理責(zé)任不明確。在一般企業(yè),斷路器柜作為供電設(shè)備,軟起動(dòng)柜作為受電設(shè)備。供電設(shè)備的操作管理有一套嚴(yán)格的制度,拆裝、維修要通過(guò)當(dāng)?shù)氐墓╇娋?,受電設(shè)備由企業(yè)自己管理。但軟起動(dòng)柜屬于高科技產(chǎn)品,價(jià)值也比斷路器柜高,在企業(yè)內(nèi)部就設(shè)備的管理和使用問(wèn)題,往往會(huì)不盡人意。[0015]5.不安全。使用時(shí)先合上斷路器,這時(shí)主回路工作電壓已送到軟起動(dòng)器功率組件上端,在控制器沒(méi)有發(fā)觸發(fā)命令時(shí)晶閘管不導(dǎo)通,作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)得不到電流不會(huì)起動(dòng)。但是,主回路的電壓(3KV-15KV,用的最多的是10KV)已通過(guò)晶閘管的反向漏電流及晶閘管所并聯(lián)的吸收電容送到了功率組件的下端,又通過(guò)高壓電纜送到電動(dòng)機(jī)。此時(shí),軟起動(dòng)柜和電動(dòng)機(jī)是有中高壓電的,因?yàn)殡娏魈?,電?dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,斷路器柜是供電設(shè)備,不出事故是不分閘的。再則,如果又是異地安裝,軟起動(dòng)柜的操作人員又無(wú)權(quán)到變電所的高壓室去操作斷路器柜,因此分體柜存在很大的安全隱患,若兩地工作人員聯(lián)絡(luò)或操作不當(dāng),會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型的目的在于提出一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,將斷路器功能和軟起動(dòng)功能一體化,保留斷路器柜內(nèi)主回路重要元器件的原位置、原狀態(tài),能夠提高工作效率,安全且便于管理,具有省錢(qián)、省地、省空間的特點(diǎn)。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0018]一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,包括柜體,柜體上部設(shè)有儀表室1、進(jìn)線母排4,中部設(shè)有斷路器手車(chē)2,下部設(shè)有晶閘管功率組件3和旁路真空接觸器5,主回路的進(jìn)線由進(jìn)線母排4通過(guò)穿墻套管15從鄰柜接入,斷路器手車(chē)2通過(guò)上觸頭裝置8連接至進(jìn)線母排4,斷路器手車(chē)2通過(guò)下觸頭裝置9連接至電流互感器6的上端,電流互感器6的下端連接至帶電顯示傳感器10和接地刀12接地,同時(shí)連接至避雷器7,旁路真空接觸器5的上端、晶閘管功率組件3的上端與電流互感器6的下端相連接,旁路真空接觸器5的下端、晶閘管功率組件3的下端與出線電纜11相連接,主回路的出線由出線電纜11從下部底板引出連接至電動(dòng)機(jī),晶閘管功率組件3下部設(shè)有絕緣子13,前后兩側(cè)設(shè)有隔板14,柜體上部?jī)x表室I的門(mén)上設(shè)有儀表16和控制器顯不窗口 17,儀表室I內(nèi)設(shè)有控制器18。
[0019]所述隔板14為4mm的阻燃SMC隔板。
[0020]由于本實(shí)用新型將斷路器柜作為其母體,不改動(dòng)其外觀、尺寸、安裝孔及進(jìn)出線位置,外形及安裝方案與標(biāo)準(zhǔn)的斷路器柜一致(最典型的是KYN28A-12柜),進(jìn)出線采用側(cè)進(jìn)下出連接,將軟起動(dòng)柜的功率組件進(jìn)行合理壓縮,在其體積縮小的同時(shí)不改變其功能與性能,在斷路器柜下部放進(jìn)軟起動(dòng)器的功率組件及旁路用真空接觸器,合理布置軟起動(dòng)器的功率組件與其它物體的相對(duì)位置,靠柜殼兩側(cè)封的阻燃SMC隔板,使絕緣滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求,將斷路器的控制與軟啟動(dòng)器的控制集合并做技術(shù)改造,研發(fā)出了更合理、更實(shí)際的控制系統(tǒng),解決了顯示鍵盤(pán)和觸發(fā)單元的通訊抗干擾問(wèn)題。
[0021]本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置均采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)相結(jié)合,以高壓大功率晶閘管做主回路的開(kāi)關(guān)元件,通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電壓的平穩(wěn)升降和無(wú)觸點(diǎn)通斷,可以根據(jù)不同的應(yīng)用情況設(shè)置初始轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、限流和各種保護(hù)值等,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)起停。將軟啟動(dòng)器裝入斷路器柜中,它的輸出直送電動(dòng)機(jī),少了先去軟起動(dòng)柜這個(gè)環(huán)節(jié),可實(shí)現(xiàn)以起動(dòng)電機(jī)所需的最小電流來(lái)起動(dòng)電機(jī),減少電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,降低設(shè)備的振動(dòng)和噪聲,降低起動(dòng)機(jī)械應(yīng)力,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命,平滑的起動(dòng)特性和免維護(hù)等使其具有傳統(tǒng)起動(dòng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)可以減少投資、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、性?xún)r(jià)比高、使用方便、安全可靠,對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)易于推廣、經(jīng)濟(jì)效益好、能夠提高工作效率、安全且便于管理,具有省錢(qián)、省地、省空間的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
[0024]圖3為本實(shí)用新型的電氣連接圖。
[0025]圖4為本實(shí)用新型的工作原理圖。
[0026]圖5為本實(shí)用新型的電壓斜坡啟動(dòng)曲線圖。
[0027]圖6為本實(shí)用新型的電纜限制啟動(dòng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]參見(jiàn)附圖,一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,包括柜體,柜體上部設(shè)有儀表室1、進(jìn)線母排4,中部設(shè)有斷路器手車(chē)2,下部設(shè)有晶閘管功率組件3和旁路真空接觸器5,主回路的進(jìn)線由進(jìn)線母排4通過(guò)穿墻套管15從鄰柜接入,斷路器手車(chē)2通過(guò)上觸頭裝置8連接至進(jìn)線母排4,斷路器手車(chē)2通過(guò)下觸頭裝置9連接至電流互感器6的上端,電流互感器6的下端連接至帶電顯示傳感器10和接地刀12接地,同時(shí)連接至避雷器7,旁路真空接觸器5的上端、晶閘管功率組件3的上端與電流互感器6的下端相連接,旁路真空接觸器5的下端、晶閘管功率組件3的下端與出線電纜11相連接,主回路的出線由出線電纜11從下部底板引出連接至電動(dòng)機(jī),晶閘管功率組件3下部設(shè)有絕緣子13,前后兩側(cè)設(shè)有隔板14用來(lái)增強(qiáng)電氣絕緣,柜體上部?jī)x表室I的門(mén)上設(shè)有儀表16和控制器顯示窗口17,儀表室I內(nèi)設(shè)有控制器18,隔板14為4_的阻燃SMC隔板。
[0030]參見(jiàn)圖1、2、3、4,本實(shí)用新型的工作原理是:
[0031]合斷路器手車(chē)2,此時(shí)斷路器手車(chē)2的上觸頭裝置8、下觸頭裝置9接通,軟起動(dòng)器晶閘管功率組件3的上端有電,操作軟起動(dòng)控制器,觸發(fā)回路得到觸發(fā)命令,通過(guò)高低壓隔離電路將觸發(fā)脈沖送到每只晶閘管的觸發(fā)極G,晶閘管導(dǎo)通,起動(dòng)電流就會(huì)按照控制器18設(shè)定的啟動(dòng)曲線柔性起動(dòng);當(dāng)起動(dòng)完成,電流降至電動(dòng)機(jī)額定電流,控制器18指揮旁路真空接觸器5自動(dòng)閉合,將晶閘管功率組件3短路,此時(shí),進(jìn)線母排4通過(guò)斷路器手車(chē)2、電流互感器6、旁路真空接觸器5、出線電纜11直通電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
[0032]1.功率回路
[0033]主要由高壓可控硅串聯(lián)閥組成,如圖4虛線框內(nèi)所示。其中高壓可控硅串聯(lián)閥組是功率變換執(zhí)行部件,由多只可控硅串并聯(lián)組成,并輔以吸收、均壓箝位電路,保證其在高壓環(huán)境中的可靠性。當(dāng)進(jìn)線端得電后,通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流三相電源進(jìn)行斬波,控制輸出電壓的幅值,并在起動(dòng)過(guò)程完成后將旁路接觸器閉合,軟起動(dòng)器切換到旁路狀態(tài),同時(shí)關(guān)閉可控硅。
[0034]2.觸發(fā)系統(tǒng)(觸發(fā)回路)
[0035]它是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵部分,必須具有抗噪聲干擾的能力,能夠及時(shí)準(zhǔn)確的導(dǎo)通可控硅。本裝置的觸發(fā)板供電電源采用先進(jìn)的低位取能的方法,完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,避免了外圍信號(hào)的干擾。
[0036]3.控制和保護(hù)電路(控制回路)
[0037]包括由微處理器、數(shù)字電路、由隔離電路、電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)電路及各種保護(hù)動(dòng)作電路等組成,是軟起動(dòng)器的核心部分。通過(guò)閉環(huán)控制可控硅的導(dǎo)通角的大小,從而完成對(duì)電機(jī)的起動(dòng)和停車(chē)的理想化的控制,同時(shí)完成軟起動(dòng)器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與保護(hù)等功倉(cāng)泛。
[0038]4.人機(jī)界面單元(通訊、顯示回路)
[0039]主要由液晶顯示器、通訊模塊及上位遠(yuǎn)程軟件組成。用以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的參數(shù)設(shè)置、起動(dòng)方式的選擇、顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控等,給用戶(hù)提供簡(jiǎn)單易用的人機(jī)界面。
[0040]參見(jiàn)圖5、6,中高壓軟起動(dòng)器柜起動(dòng)方式為:
[0041]1.電壓斜坡軟起動(dòng)
[0042]該起動(dòng)方式可以有效減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩沖擊,可以提供無(wú)級(jí)的,平滑的起動(dòng)加速度,從而使齒輪、連軸結(jié)和皮帶的摩擦減小到最低。用戶(hù)可以根據(jù)需要設(shè)定起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Uo和起動(dòng)時(shí)間Td,軟起動(dòng)器會(huì)按設(shè)定的斜率,線性地控制輸出電壓。
[0043]2.限流軟起動(dòng)
[0044]對(duì)于要求限制電機(jī)加速過(guò)程中的電流沖擊的場(chǎng)合,這種起動(dòng)方式是非常有用的。起動(dòng)電流Im可設(shè)定為電機(jī)滿(mǎn)載電流的100%到500%,在限流起動(dòng)的過(guò)程中,軟起動(dòng)器一旦檢測(cè)到電機(jī)達(dá)到全速,輸出電壓將達(dá)到全壓,旁路接觸器將閉合。
[0045]3起停過(guò)程描述
[0046]發(fā)出電機(jī)起動(dòng)命令后,軟起動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流三相電源進(jìn)行斬波,控制輸出電壓的幅值。并在起動(dòng)過(guò)程完成后將旁路接觸器閉合,軟起動(dòng)器切換到旁路狀態(tài),同時(shí)關(guān)閉可控硅。起動(dòng)過(guò)程中,發(fā)出停止信號(hào),軟起動(dòng)器控制系統(tǒng)先封鎖觸發(fā)脈沖,再發(fā)出跳閘指令。運(yùn)行中,發(fā)出停止信號(hào)后,將直接發(fā)出旁路接觸器跳閘指令。
【權(quán)利要求】
1.一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,包括柜體,柜體上部設(shè)有儀表室(I)、進(jìn)線母排(4),中部設(shè)有斷路器手車(chē)(2),下部設(shè)有晶閘管功率組件(3)和旁路真空接觸器(5),其特征在于,主回路的進(jìn)線由進(jìn)線母排(4)通過(guò)穿墻套管(15)從鄰柜接入,斷路器手車(chē)(2 )通過(guò)上觸頭裝置(8 )連接至進(jìn)線母排(4 ),斷路器手車(chē)(2 )通過(guò)下觸頭裝置(9)連接至電流互感器(6)的上端,電流互感器(6)的下端連接至帶電顯示傳感器(10)和接地刀(12)接地,同時(shí)連接至避雷器(7),旁路真空接觸器(5)的上端、晶閘管功率組件(3)的上端與電流互感器(6)的下端相連接,旁路真空接觸器(5)的下端、晶閘管功率組件(3)的下端與出線電纜(11)相連接,主回路的出線由出線電纜(11)從下部底板引出連接至電動(dòng)機(jī),晶閘管功率組件(3)下部設(shè)有絕緣子(13),前后兩側(cè)設(shè)有隔板(14),柜體上部?jī)x表室(I)的門(mén)上設(shè)有儀表(16 )和控制器顯示窗口( 17 ),儀表室(I)內(nèi)設(shè)有控制器(18 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型中高壓“斷路器+軟啟動(dòng)器”組合電器一體柜,其特征在于,所述隔板(14)為4mm的阻燃SMC隔板。
【文檔編號(hào)】H02B11/167GK203398606SQ201320470719
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】樓上陽(yáng) 申請(qǐng)人:樓上陽(yáng)