论文部分内容阅读
摘 要：本文主要介绍了矿山硅整装置设备空载自停的动作原理，加装短路保护，以达到节约节能的目的，值得一借鉴。
关键词：硅整流装置;空载自停;短路保护;节约电能
1 引言
在矿山生产作业中，电机车的直流电源常采用硅整流装置。而该装置，由于过载、短路故障，容易使硅整流元件损坏，影响生产。电机车间断电作业又是它的一个特点，因此，硅整流装置的空载自停是节电的一项基本措施。在原保护线路中，增加自送电、短路保护和空载自停等功能是很必要的。
2 工作原理
2.1 硅整流装置空载自停和短路保护电路如附图所示
主要电器原件说明：
KA1-3-LQG-0.5、200/5;TV-ZSG-380V/75V、200A;RSO1-6—500V、350A;1-2FU—500V、5A;3FU-RL1-15、500V、3A;KH—JRD-102.5-4A;1-2K-DL-13/6、10～20A;3K-DL-12/2、3～6A;4K-JL4-11、25、300A;KF、KC-JZ7-5A、36V;1-2KT-7、380V、5A;KM-10、380V、100A;1～2K-JZ7.5A、380V;LK-電机车控制器;DK-250V、10A空气开关。
2.2 自送电：在电机车上送电时，因变压器TV有电，合上探照灯TD开关DK或电机车控制器LK，因TD开关DK或电机车控制器LK，因TD和电机车用电动机M的内阻很小，低压控制电源经过中间断电器2K的常闭触点2K3起动中间断电器1K的常闭触点1K3和接触器KM的常闭触点KM3都处于闭合位置，并通过架空线构成回路，电机车上起动用断电器KF有电吸合，触点KF接通（在机房按起动按钮S1也可），使1K有电动作，常开触点1K2闭合，同时常开触点1K1自保。接触器KM有电动作同时，触点KM将硅整变压器TV通电，三相桥式整流电路有电，并通过阻容RC滤波，架空线有真流输出（另一极接铁轨）。
2.3 短路保护：当直流用电系统发生短路时。过流继电器4KA瞬时动作（热继电器FR、电流继电器1KA、2KA也相应动作），其热继电器触点RJ、电流继电器触点1KA、2KA触点4KA闭合（1KA、2KA触点闭合，使时间继电器1KT有电吸合，触点1KT延时闭合），使停止继电器2K有电吸合。常闭触点2K2打开，使KM线圈断电释放，硅整流电路停电，常闭触点KM3闭合;2K3触点将KC回路断开，避免误送电;2K4触点闭合，为短路继电器KF通电作好准备;2K1将1K线圈回路断开。1K动作后，1K2将KM线圈回路再一次断开，使KM不能误送电;1K3闭合，KF线圈有电吸合（触点KF2自保），触点KF1闭合，使1K线圈自保（这一点很重要，因硅整流停电后，流过4KA、FR回路的电流消失，其触点又恢复到断开位置，使2K线圈失电），以记忆直流用电系统短路故障（即故障点未消除，无法送电）。
2.4 过载自停：因重载起动、处理矿车换道（即脱轨），检查试验刹车机构等原因引起过载时，主电路不能停电，为此而设置了时间继电器1KT。当过载时间较长时，串联在交流回路的电流继电器1LJ、2LJ（通过电流互感器TA1、TA3）得电动作（电流整定值按最大负载调整），触点1KA、2KA闭合，使1KT得电动作，经过一定时间的延时（视具体情况而定），触点1KT闭合，2K线圈有电吸合，切断KM回路电源，使主回路断电。FR触点（其电流整定值稍大于1KA、2KA电流整定值），也随之闭合。设置两级过流保护，使硅整流元件免受损失。
当某种原因使保护硅整流元件的快速熔断器RS1-6，其中任一只或数只熔断时，与熔断器弹簧相接触的微动开关1-6WK就会受弹簧的挤压而使之相对应的一只或数只微动开关闭合，这样使电铃HA有电报警。
2.5 空载自停：电机车停驶时，硅整流器的交流侧电流很小，欠流继电器3KA处于释放状态，常闭触点3KA将时间继电器2SJ回路接通，其触点延时闭合，使2K线圈有电动作，2K2断开，切断KM回路电源，达到硅整流器空载自停的目的（设置常开触点1K4可避免在硅整流停电时，2KT回路长期带电）。延时时间的调整，由电机车行驶时间而定（如等候漏斗放煤、各矿车的挂钩调车、等候翻车器工作等）。
3 注意事项
3.1 该装置按图改装后，进行调试，若运输线路很长时（超过200米），因缺轨电阻大，压降也大，KC、KF可能吸合不可靠（KC、KF）线圈电压为36伏），可将TV次级36伏控制电压改为110伏。
3.2 电机车停驶时，若照明探照灯TD自控开关DK不断开，则硅整流装置不能实现空载自停（又恢复到自送电状态）。
4.使用效果
该装置在我司地面整流柜2005年8月投入运行，在使用过程中，达到预期效果。
4.1 在空载自停环节方面，使每台硅整流变压器每年节约4000余千瓦小时（视变压器大小而定）。
4.2 本电路可以在电机车上利用照明开关或控制器，方便地进行直流送电，而不需要去机房进行送电操作，这对矿井远离机房和和井下运输主巷道作业的电机车来说，带来方便，节省劳力。
4.3 在直流侧和交流侧设有多级过载保护（包括短路保护），保证硅整流装置安全可靠工作。
5 结束语
如果我司所有整流柜都使用该装置使用，每台每年节药电能约4000kWH，年节省费用4000×0.4元（现行电价）=1600元，我矿总有8台整流柜，其中4台备用，4台运行，一年就节省电费6400元。因为该装置保护较灵敏，井下有的机车较长时间过载运行，造成整流柜频繁停送电，不利设备有利运行，机车照明灯电源暂时无法解决，所以井下整流柜目前尚未安装该装置，有待进一步加强该装置技术改进。
参考文献
[1] 高海拔矿井长距离无人驾驶电机车运输方案研究[J]. 刘海，葛启发，张维国，谷龙飞. 有色设备.
[2] 2019（05）煤矿电机车的运行速度控制[J]. 任国华. 电子技术与软件工程.
[3] 2019（17）井下电机车远程配电监控系统的设计与应用[J]. 陈石光，廖邦英，李珏，宋建雄. 装备制造技术. 2017（02）
作者简介：刘宝谋，男，1973年10月出生，毕业于福州大学电气工程及其自动化专业，高级工程师，从事矿山机电技术管理工作。
关键词：硅整流装置;空载自停;短路保护;节约电能
1 引言
在矿山生产作业中，电机车的直流电源常采用硅整流装置。而该装置，由于过载、短路故障，容易使硅整流元件损坏，影响生产。电机车间断电作业又是它的一个特点，因此，硅整流装置的空载自停是节电的一项基本措施。在原保护线路中，增加自送电、短路保护和空载自停等功能是很必要的。
2 工作原理
2.1 硅整流装置空载自停和短路保护电路如附图所示
主要电器原件说明：
KA1-3-LQG-0.5、200/5;TV-ZSG-380V/75V、200A;RSO1-6—500V、350A;1-2FU—500V、5A;3FU-RL1-15、500V、3A;KH—JRD-102.5-4A;1-2K-DL-13/6、10～20A;3K-DL-12/2、3～6A;4K-JL4-11、25、300A;KF、KC-JZ7-5A、36V;1-2KT-7、380V、5A;KM-10、380V、100A;1～2K-JZ7.5A、380V;LK-電机车控制器;DK-250V、10A空气开关。
2.2 自送电：在电机车上送电时，因变压器TV有电，合上探照灯TD开关DK或电机车控制器LK，因TD开关DK或电机车控制器LK，因TD和电机车用电动机M的内阻很小，低压控制电源经过中间断电器2K的常闭触点2K3起动中间断电器1K的常闭触点1K3和接触器KM的常闭触点KM3都处于闭合位置，并通过架空线构成回路，电机车上起动用断电器KF有电吸合，触点KF接通（在机房按起动按钮S1也可），使1K有电动作，常开触点1K2闭合，同时常开触点1K1自保。接触器KM有电动作同时，触点KM将硅整变压器TV通电，三相桥式整流电路有电，并通过阻容RC滤波，架空线有真流输出（另一极接铁轨）。
2.3 短路保护：当直流用电系统发生短路时。过流继电器4KA瞬时动作（热继电器FR、电流继电器1KA、2KA也相应动作），其热继电器触点RJ、电流继电器触点1KA、2KA触点4KA闭合（1KA、2KA触点闭合，使时间继电器1KT有电吸合，触点1KT延时闭合），使停止继电器2K有电吸合。常闭触点2K2打开，使KM线圈断电释放，硅整流电路停电，常闭触点KM3闭合;2K3触点将KC回路断开，避免误送电;2K4触点闭合，为短路继电器KF通电作好准备;2K1将1K线圈回路断开。1K动作后，1K2将KM线圈回路再一次断开，使KM不能误送电;1K3闭合，KF线圈有电吸合（触点KF2自保），触点KF1闭合，使1K线圈自保（这一点很重要，因硅整流停电后，流过4KA、FR回路的电流消失，其触点又恢复到断开位置，使2K线圈失电），以记忆直流用电系统短路故障（即故障点未消除，无法送电）。
2.4 过载自停：因重载起动、处理矿车换道（即脱轨），检查试验刹车机构等原因引起过载时，主电路不能停电，为此而设置了时间继电器1KT。当过载时间较长时，串联在交流回路的电流继电器1LJ、2LJ（通过电流互感器TA1、TA3）得电动作（电流整定值按最大负载调整），触点1KA、2KA闭合，使1KT得电动作，经过一定时间的延时（视具体情况而定），触点1KT闭合，2K线圈有电吸合，切断KM回路电源，使主回路断电。FR触点（其电流整定值稍大于1KA、2KA电流整定值），也随之闭合。设置两级过流保护，使硅整流元件免受损失。
当某种原因使保护硅整流元件的快速熔断器RS1-6，其中任一只或数只熔断时，与熔断器弹簧相接触的微动开关1-6WK就会受弹簧的挤压而使之相对应的一只或数只微动开关闭合，这样使电铃HA有电报警。
2.5 空载自停：电机车停驶时，硅整流器的交流侧电流很小，欠流继电器3KA处于释放状态，常闭触点3KA将时间继电器2SJ回路接通，其触点延时闭合，使2K线圈有电动作，2K2断开，切断KM回路电源，达到硅整流器空载自停的目的（设置常开触点1K4可避免在硅整流停电时，2KT回路长期带电）。延时时间的调整，由电机车行驶时间而定（如等候漏斗放煤、各矿车的挂钩调车、等候翻车器工作等）。
3 注意事项
3.1 该装置按图改装后，进行调试，若运输线路很长时（超过200米），因缺轨电阻大，压降也大，KC、KF可能吸合不可靠（KC、KF）线圈电压为36伏），可将TV次级36伏控制电压改为110伏。
3.2 电机车停驶时，若照明探照灯TD自控开关DK不断开，则硅整流装置不能实现空载自停（又恢复到自送电状态）。
4.使用效果
该装置在我司地面整流柜2005年8月投入运行，在使用过程中，达到预期效果。
4.1 在空载自停环节方面，使每台硅整流变压器每年节约4000余千瓦小时（视变压器大小而定）。
4.2 本电路可以在电机车上利用照明开关或控制器，方便地进行直流送电，而不需要去机房进行送电操作，这对矿井远离机房和和井下运输主巷道作业的电机车来说，带来方便，节省劳力。
4.3 在直流侧和交流侧设有多级过载保护（包括短路保护），保证硅整流装置安全可靠工作。
5 结束语
如果我司所有整流柜都使用该装置使用，每台每年节药电能约4000kWH，年节省费用4000×0.4元（现行电价）=1600元，我矿总有8台整流柜，其中4台备用，4台运行，一年就节省电费6400元。因为该装置保护较灵敏，井下有的机车较长时间过载运行，造成整流柜频繁停送电，不利设备有利运行，机车照明灯电源暂时无法解决，所以井下整流柜目前尚未安装该装置，有待进一步加强该装置技术改进。
参考文献
[1] 高海拔矿井长距离无人驾驶电机车运输方案研究[J]. 刘海，葛启发，张维国，谷龙飞. 有色设备.
[2] 2019（05）煤矿电机车的运行速度控制[J]. 任国华. 电子技术与软件工程.
[3] 2019（17）井下电机车远程配电监控系统的设计与应用[J]. 陈石光，廖邦英，李珏，宋建雄. 装备制造技术. 2017（02）
作者简介：刘宝谋，男，1973年10月出生，毕业于福州大学电气工程及其自动化专业，高级工程师，从事矿山机电技术管理工作。