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高压开关固态软起一体柜结构与性能特点

一、技术概述

完整的ZDGR系列软起动装置是一个标准的电机起动、保护装置,用来控制和保护高压交流电机。标准的ZDGR产品主要由以下部件组成:高压可控硅模块、可控硅保护部件、光纤触发部件、真空开关部件、信号采集与保护部件、系统控制与显示部件。

可控硅模块:每相中采用相同参数的可控硅串并联安装在一起。根据所使用电网的峰值电压要求,选择可控硅串联的数量不同。

阀体保护单元:包括由RC网络组成的过电压吸收网络、由均压单元组成的均压保护网络。

光纤触发部件:采用强触发脉冲电路,保证触发的一致性和可靠性;利用光纤触发进行可靠高低压隔离。

真空开关部件:在起动完成后,三相真空接触器自动吸合,电动机投入电网运行。

信号采集与保护部件:通过电压互感器、电流互感器、避雷器、零序电流互感器对主回路电压、电流信号进行采集,主CPU控制并进行相应保护。

系统控制与显示部件:32位ARM核微控制器执行中心控制、中文液晶人机界面显示。

1.1、使用条件

环境温度:-25℃~+50

使用场所:户内,不受阳光直射,无尘埃、腐蚀性气体、易燃易爆气体、油雾、水蒸汽、滴水或盐分防雨防潮

湿度:5%-95%,无水珠凝结

振动:低于5.9m/sec2(=0.6g)
无金属屑,导电尘埃,腐蚀气体及剧烈震动的场所

海拔高度: 1500(大于1500米需要降容使用)

1.2技术参数

负载种类:三相中高压鼠笼式异步、同步电机

额定电压:3KV、6KV10KV±30%

电源频率: 50Hz

适配功率:710KW

电机的满载电流:15-9999  可调

起始电压:(20100%)Ue   可调

起始电流:(20100%)Ie 可调

限流倍数:100-500%Ie 可调

起动/停止时间:    0-120S   可调

四种起动控制曲线: 电压斜坡起动指数曲线

电压斜坡起动线性曲线

电流斜坡起动指数曲线

电流斜坡起动线性曲线

突跳电压:20-100%Ue 可调  突跳时间: 0-2000ms 可调

起动频次:16/小时

每两次间隔时间不少于10分钟

接地方式:三相,中性点不接地

通讯接口:RS-485接口

冷却方式:自然风冷

主回路进出线方式:下进下出

控制方式:一拖一

防护等级: IP32

1.3、工作原理

1.3.1  高压固态软起动装置采用计算机控制技术和电力电子技术相结合,主回路的开关元件采用高压大功率晶闸管,通过控制晶闸管来实现输出电压,起动电流根据起动条件得到最优控制,实现电动机的平稳起停。

1.3.2  高压固态软起动装置通过控制晶闸管可降低加在电机上的电压,然后通过慢慢地控制加在电机上的电压和电流平滑地增加电机转矩,直到电机加速到全速运行,可以有效减小起动电流,同时晶闸管静态、动态均压保护措施,应具有技术先进、结构紧凑、安全可靠、维护方便等特点。

1.3.3  高压固态软起动装置柜体采用焊接结构,具有防尘性好、结构紧凑、美观大方的特点。

1.3.4  高压固态软起动装置通过控制晶闸管可降低加在电机上的电压,起动电流为额定电流的15倍可调。

1.3.5  高压固态软起动装置采用信号多级处理及隔离技术,具有很强的抗干扰能力。

1.3.6  高压固态软起动装置能准确的采集高压主回路的同步信号和电流信号,有效的实现闭环控制。

1.3.7  高压固态软起动装置具有旁路功能,起动完成后无扰切到工频运行。

1.4、保护功能

1.4.1  过载保护共6级保护级别,根据所设定的过载保护曲线进行保护;

1.4.2  过流保护:20500%Ie 通过检测运行过程中的电流实现运行过程中的过流保护;

1.4.3  过压保护:主电网电压上升到120%额定电压时,延迟110S(可调),跳闸保护;

1.4.4  欠压保护:主电网电压低于额定电压70%,延迟时间110S(可调),跳闸保护;

1.4.5  缺相保护:当任意一相缺失时,跳闸保护;

1.4.6  相序保护:可设置相序检测,当检测到相序错误时保护;

1.4.7  相电流不平衡:主回路电流不平衡度超过设定数值(0100%可调),跳闸保护;

1.4.8  晶闸管过温保护:当晶闸管散热器温度超过85℃时,跳闸保护;

1.4.9 起动超时保护:在设定的最长起动时间内(0120S可调),电动机仍未达到全速,跳闸保护;

1.4.10零序保护:当检测到漏电电流时,跳闸保护

1.4.11具有自检程序:开机自检

1.5、技术特点及配置

1.5.1 免维护:可控硅是无触点的电子器件,不同于其他类型的产品需经常维护液体和部件等,把机械寿命变为电子元件使用寿命,连续运行数年也无需停机维护。

1.5.2 安装使用简单:ZDGR是一个完整的电机起动控制和保护系统。在加高压运行前,允许使用低压对整个系统进行电气测试。

1.5.3  采用高压功率晶闸管,组件式结构、模块化设计,便于安装维护。

1.5.4  具有多重过电压吸收、保护技术

1.5.5  内置有直接起动容量的真空接触器,在检修过程中或出现故障时,电动机可以采用直接起动方式工作,保证生产的连续性。

1.5.6  采用32ARM核微控制器执行中心控制,控制实时高效、显示直观、可靠性高、稳定性好。

1.5.7  采用国外著名高抗干扰性的数字式触发器与光纤隔离技术、使得装置的高、低压做到可靠的隔离。

1.5.8  采用中文液晶显示系统,操作界面人性化。

1.5.9 RS-485通讯接口,标准MODBUS协议。可与上位机或集中控制中心进行通信。  

1.5.10所有电路板均经过严格的老化实验,并进行三防处理,主板及所有控制板CPU全部选用原装进口产品。

1.5.11电压取样采用电磁式电压互感器取样线性好,抗干扰性强,无零漂

1.5.12高压固态软起动装置有三相电压、三相电流显示。保护功能:缺相、欠压、过压、过流、过载等,采用RS485接口引至集中监控。

1.5.13高压固态软起动装置母线采用优质电解铜,纯度达到99.99%,载流量及截面积按设计要求,柜内结构采用高绝缘性能材料模具作支撑,进、出接线易于接线,柜内有固定线卡。

1.5.14高压固态软起动装置预留系统信号接点:

 = 1 \* GB3  \* MERGEFORMAT 输出信号接点:

运行状态信号:常开触点               停止状态信号:常闭触点  

故障状态信号:常开触点               4~20mA模拟输出信号

 = 2 \* GB3  \* MERGEFORMAT 外部输入信号接点:

远程起动信号输入: 无源常开接点       远程停机信号输入: 无源常闭接点

DCS起动信号输入: 无源常开接点        DCS停机信号输入: 无源常闭接点

开关柜就绪信号输入: 无源常开接点

1.6、操作/控制方式

4.7.1 输入方式:菜单化,中文液晶人机界面显示;

4.7.2 设有本地、远程(外部干接点)、DCS、通迅(485接口、Modbus)控制功能;

1.7、外形尺寸

软起动柜外形尺寸为1000×1500×2300(宽×深×高),内部布局满足安全、接线方便、检修方便等要求。

二、起动特点

2.1、软起动控制模式

软起\软停电压(电流)特性曲线

ZDGR系列软起动装置有多种起动方式:限流软起动、电压线性曲线起动、电压指数曲线起动、电流线性曲线起动,电流指数曲线起动;多种停车方式:自由停车、软停车、制动刹车,软停+制动刹车,还具有点动功能。用户可根据负载不同及具体使用条件选择不同的起动方式和停车方式。

2.1、限流软起动

使用限流软起动模式时,起动时间设置为零,软起动装置得到起动指令后,其输出电压迅速增加,直至输出电流达到设定电流限幅值Im,输出电流不再增大,电动机运转加速持续一段时间后电流开始下降,输出电压迅速增加,直至全压输出,起动过程完成。

2.2、电压指数曲线

输出电压以设定的起动时间按照指数特性上升,同时输出电流以一定的速率增加,当起动电流增至限幅值Im时,电流保持恒定,直至起动完成。使用此模式时,需同时设定起动时间和限流倍数。

2.3、电压线性曲线

输出电压以设定的起动时间按照线性特性上升,同时输出电流以一定的速率增加,当起动电流增至限幅值Im时,电流保持恒定,直至起动完成。

2.4、电流指数曲线

输出电流以设定的起动时间按照指数特性上升,当起动电流增至限幅值Im时,电流保持恒定,直至起动完成。使用此模式时,需同时设定起动时间和限流倍数。

2.5、电流线性曲线

输出电流以设定的起动时间按照线性特性上升,当起动电流增至限幅值Im时,电流保持恒定,直至起动完成。

 

2.6、突跳转矩软起动

突跳转矩软起动模式主要应用在静态阻力比较大的负载电动机上,通过施加一个瞬时较大的起动力矩以克服大的静摩擦力矩。该模式下输出电压迅速达到设定的突跳电压,当达到预先设定的突跳时间后降为起始电压,再根据所设定的起始电压\电流、起动时间平稳起动,直至起动完成。

2.7、自由停车

当软停车时间和刹车时间同时设置为零时为自由停车模式,软起动装置接到停机指令后,首先封锁旁路接触器的控制继电器并随即封锁主电路晶闸管的输出,电动机依负载惯性自由停机。

2.8、软停车

当软停车时间设定不为零时,在全压状态下停车则为软停车,在该方式下停机,软起动装置首先断开旁路接触器,软起动装置的输出电压在设定的软停车时间内逐渐降至所设定的软停终止电压值,软停车过程结束起动装置转为刹车制动状态(刹车时间不为零)或自由停止。

2.9、制动刹车

当软起动装置设置了刹车时间并且选择了刹车时间继电器输出,则当软起动装置自由停止后,刹车时间继电器输出信号在停()车时间内保持有效。用该时间继电器输出信号控制外置制动单元或机械抱闸电气控制单元。

2.10、软停+制动刹车

当软起动装置设置了软停时间,并且设置了刹车时间,软起动装置首先断开旁路接触器,软起动装置的输出电压在设定的软停车时间内逐渐降至所设定的软停终止电压值,软停车过程结束后在所定的刹车时间内刹车。

三、结构特性

3.1 结构和外壳

3.1.1结构:结构采用GB11022-1999-T高压开关设备和控制设备的共用技术要求,在柜体中应用密封处理,减少对机器内部的污染,布局合理。先进的数字触发系统将低压控制通过光纤连接到高压部分,便捷的维修设计允许各相模块可以迅速单独进行更换。为运行安全起见,高压部分和低压部分完全隔离开来。

3.1.2CGR-HA整体结构被划分为3个相互绝缘的部分。由高压可控硅模块、阀体保护单元、真空开关部件等组成的高压回路;由光纤触发部件、信号采集与保护部件组成的可控硅触发及信号采集与系统保护单元;由系统控制与显示部件构成的系统控制和人机交互单元;3个单元之间相互绝缘,做到高、低压之间的可靠隔离。电源电缆可以从机柜的底部位置进入,在柜体内留有足够的空间以便于接电源进线、电机电缆从机柜的底部位置进入允许适当地进行弯曲。

3.1.3接地:为保障CGR-HA的可靠运行,机柜中各控制单元地线相连接至机柜的下部接地铜排上。

3.1.4柜体特点:柜体采用优质冷轧钢板,各部件经数控机床加工,折弯后焊接而成;所有部件具有足够的机械强度,能承受运输、安装及运行时短路所引起的作用力而不致损坏变形;采用先进的喷塑工艺,柜体外形美观大方,柜体防护等级可达IP32

3.2、主母线和分支母线系统

3.2.1三相主母线的规格满足连续供给额定电流的要求;三相系统支母线的规格满足连续供给相关设备额定电流要求。

3.2.2母线、连接处及支承件有足够的机械强度,能满足机械和短路故障时产生的应力要求。

3.2.3设备和母线之间单独电路的连接线承受同一设备的额定电流。

3.2.4母线对地及相间绝缘满足高压试验的要求,母线搭接处有绝缘搭接件与柜体隔。

3.2.5柜内母线及有关部件能够承受系统短路电流。

3.2.6母线和电流绝缘按照规范标记或用不同颜色来标记。

3.3 辅助及控制回路

3.3.1每个控制回路和辅助回路都设单独的微型断路器;

3.3.2所有控制线均为PVC线槽、内层金属软管绝缘,导线铜芯截面为1.5mm2

3.3.3导线终端有电线接线端子并标有明显的线号标记,且线号与二次接线图一致;

6.3.4柜内控制线使用线槽敷设,安装在两个不同单元器件之间的连线经过端子排转接。

 

 

 

 

 

 

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