GIS高压电气二次控制回路基础培训一

GIS高压电气二次控制回路基础培训一共四课时一、二次回路常用元器件二、基本二次控制电路介绍三、典型二次回路分析四、可编程逻辑控制器在GIS中的应用第一课二次回路常用元器件•刀闸开关•熔断器•按钮•行程开关•接触器•继电器1刀闸开关刀开关用于非频繁地接通和分断容量不太大的低压供电线路、以及作为电源隔离开关。根据不同的工作原理、使用条件和结构形式，刀开关及其与熔断器组合的产品可以分为以下五类：•刀开关和刀形转换开关；•开启式负荷开关（习称胶盖瓷底刀开关）；•封闭式负荷开关（习称铁壳开关）；•熔断器式刀开关；•组合开关。刀闸开关结构1.静插座2.手柄3.触刀4.铰链支座5.绝缘底板•额定电流较小的刀开关，插座多用硬紫铜制成，利用材料的弹性来产生所需的接触压力；•额定电流较大的刀开关，还要通过在插座两侧加弹簧片的方式进一步增加接触压力，从而减小接触电阻。•压力过大对减小接触电阻没有多大作用，可以在导电铜排上镀锌。刀闸开关灭弧原理•刀开关在开断有负载电流时，即会产生电弧•灭弧条件：电弧电压大于输入电压•机械拉伸灭弧在整个分断过程中，触刀与插座间始终燃炽着电弧，它一方面沿切线方向被机械地拉长，另一方面还要受到经过触刀和它本身的所谓电弧电流所产生的磁场的影响，在该磁场所产生的电动力作用下，沿着法线方向运动。电弧的这两种运动都有助于熄灭电弧。因为当电弧被机械地拉长到一定程度时，电弧弧柱的电阻便急剧增大，电弧电压亦随之迅速升高，一旦电弧被拉长到加在触刀与插座之间的电网电压不足以维持它继续燃烧时，即外加电压小于电弧电压时，电弧就熄灭了。•磁场力灭弧由于磁场力的作用，电弧会以较大的法向速度迅速穿越空气介质，使得弧柱冷却，产生强烈的消电离作用，这也将导致电弧熄灭。•加灭弧罩刀开关的灭弧罩通常为去离子栅式，即在钢纸板（习称反白板）骨架中间嵌上数片钢板作成栅状。当刀开关分断电路时，电弧便在电动力作用下迅速运动到灭弧罩内，同栅片接触。此时，一方面借着栅片的散热使电弧冷却。以加强消电离作用；另一方面又借栅片将电弧分割成若干段串联短弧（即若干断口），从而很快被熄灭。后面一种效应在交流电的场合尤为显著。刀闸开关主要技术参数•额定电压刀开关在长期工作中能承受的最大电压称为额定电压。目前生产的刀开关的额定电压，一般为工频交流500V以下、直流440V以下。•额定电流刀开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流称为额定电流。•分断能力刀开关在额定电压下能可靠地分断的最大电流称为分断能力,这个分断能力指的是与刀开关配用的熔丝或熔断器的分断能力如果没有熔丝或灭弧装置，则分断电流为其额定电流。•电动稳定性电流发生短路事故时，刀开关能正常通过的最大短路电流（峰值）•热稳定性电流发生短路事故时，如果刀开关能在一定时间（通常为）内通以某一最大短路电流，并不会因温度急剧升高而发生熔焊现象，则这一短路电流就称为刀开关的热稳定性电流。•电寿命刀开关在额定电压下能可靠地分断一定百分数额定电流的总次数，称为刀开关的电寿命。控制对象：380V，5.5kW以下小电机考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流电路符号QS熔断器熔断器串于被保护电路中，当通过它的电流超过规定值（在电路发生短路或严重过载）一定时间后以其自身产生的热量使熔体自动熔断，从而切断电路，起到保护作用。熔断器与其他开关电器组合可构成各种熔断器组合电器电路符号FU熔体额定电流的选择：FI异步电机的起动电流Ist=(5~7)×额定电流。stFII31~5.212.空载电机LFII（稍大）1.无冲击电流的场合（如电灯、电炉）stFII21~6.113.频繁起动的电机安秒特性tIF•低压熔断器的主要参数如下：•熔断器的额定电流Ige；•熔体的额定电流ITe；•熔体的熔断电流Ib；•熔断器的断流能力Id。•如果线路电流大于熔断器的断流能力，熔丝熔断时电弧不能熄灭，可能引起爆炸或其他事故。低压熔断器的几个主要参数之间的关系为：IdIbIge≥ITe。•熔断器的选型主要是选择熔断器的形式、额定电流、额定电压以及熔体额定电流。熔体额定电流的选择是熔断器选择的核心，其选择方法如下表所示。负载性质熔体额定电流（ITe）电炉和照明等电阻性负载ITe≥IN（电动机额定流）单台电动机线绕式电动机ITe≥(1～1.25)IN笼型电动机ITe≥(1.5～2.5)IN起动时间较长的某些笼型电动机ITe≥3IN连续工作制直流电动机ITe=IN反复短时工作制直流电动机ITe=1.25IN多台电动机ITe≥(1.5～2.5)INmax+IdeINmax最大一台电动机额定电流Ide其他电动机额定电流之和熔体额定电流选择•按钮按钮是手动操作，并具有储能（弹簧）复位的主令电器。在低压控制电路中，用于给出控制信号，或用于电气联锁线路等。•行程开关行程开关是一种由工作机械直接驱动的主令电器，用以反映工作机械的行程，如果将行程开关安装在工作机械行程终点出，以显示其行程，就称为限位开关或终点开关。主令电器控制按钮常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB复合按钮电路符号SB西门子APT系列复合按钮•额定工作电压：220V•额定绝缘电压Ui：AC660V•约定发热电流Ith：10A•触点（11,12）为常闭触点•触点（23,24）为常开触点行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开（动合）触头电路符号ST常闭（动断）触头电路符号STLXW20-11行程开关•触点容量：16A•额定电压：380V•（13，14）为常开触点•（21，22）为常闭触点•接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也用于其他电力负载，如电热器，电焊机，照明设备，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大。适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。•其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。•在工业电气中，接触器的型号很多，电流在5A-1000A的不等，其用处相当广泛。接触器接触器分类•交流接触器主回路接通和分断交流负载。控制线圈可以有交、直流。典型结构分为双断点直动式（LC1-D/F*）和单断点转动式（LC1-B*）。前者结构紧凑、体积小、重量轻；后者维护方便、易于配置成单极、二级和多极结构，但体积和安装面积大。•直流接触器主回路接通和分断直流负载。控制线圈可以有交、直流。其动作原理与交流接触器相似，但直流分断时感性负载存储的磁场能量瞬时释放，断点处产生高能电弧，因此要求直流接触器具有较好的灭弧功能。中/大容量直流接触器常采用单断点平面布置整体结构，其特点是分断时电弧距离长，灭弧罩内含灭弧栅。小容量直流接触器采用双断点立体布置结构。•真空接触器真空接触器（LC1-V*）其组成部分与一般空气式接触器相似，不同的是真空接触器的触头密封在真空灭弧室中。其特点是接通/分断电流大，额定操作电压较高。•半导体式接触器主要产品如双向晶闸管，其特点是无可动部分、寿命长、动作快、不受爆炸、粉尘、有害气体影响，耐冲击震动。•电磁闭锁接触器模块安装与母线安装的电磁闭锁接触器都安装特殊电磁铁，当线圈失电时，可以将其保持在接通位置。有进口TesysCR1系列产品。SchneidertesysLC1D25接触器极数：三对主触头辅助触头:常开触头(13,14)，常闭触头(11,12)线圈工作电压：220VDCIth:约定发热电流40A，大于电路的最大工作电流。Ui:额定绝缘电压690VUimp:额定冲击耐受电压6kV线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源~380~~接触器有关符号接触器线圈接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）常开常闭接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。•电弧产生高温并有强光，可将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时可引起事故或火灾。•电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。灭弧系统•机械灭弧通过机械将电弧迅速拉长，用于开关电路。•磁吹灭弧在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁力作用下，电弧被拉长且被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，电弧被冷却熄灭；•窄缝灭弧在电弧形成的磁场、电场力的作用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中，使其分成数段并迅速熄灭，如图所示，该方式主要用于交流接触器中。•栅片灭弧当触头分开时，产生的电弧在电场力的作用下被推入一组金属栅片而被分成数段，彼此绝缘的金属片相当电极，因而就有许多阴阳极压降，对交流电弧来说，在电弧过零时使电弧无法维持而熄灭，如图所示，交流电器常用栅片灭弧。灭弧的方法窄缝灭弧室的断面金属栅片灭弧示意图电磁接触器的主要技术参数型号说明比如CJ12T-250，该型号的意义为CJ12T系列交流接触器，额定电流250A，主触点3极，我国生产的交流接触器常用的有CJ0，CJ1，CJ10，CJ12，CJ20等系列产品。比如CZ0-100/20为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，双动合触头。我国生产的直流接触器常用的有CZ1，CZ3等系列，新产品有CZ2系列。1.额定电压按触器铭牌上额定电压是指主触头上的额定工作电压，其等级有：直流接触器：220V，440V，660V交流接触器：220V，380V，500V，660V，1140V2.额定电流接触器铭牌上额定电流是指在规定工作条件下主触头上的额定工作电流，其等级有：直流接触器：25A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600A交流接触器：10A，15A，25A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600A4.线圈额定电压线圈的额定电压其等级有：直流线圈：24V，48V，220V交流线圈：36V，127V，220V，380V3.约定发热电流在规定条件下试验时，电流在%(工作制下，各部温升不超过极限值时所承载的最大电流。5.动作值动作值是指接触器的吸合电压与释放电压。部颁标准规定接触器在额定电压85％以上时，应可靠吸合；释放电压不高于线圈额定电压的70％，交流接触器不低于线圈额定电压的10％，直流接触器不低于线圈额定电压的5％。6.接通与分断能力接通与分断能力是指接触器的主触头在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生熔焊，飞弧和过分磨损等。7.电气寿命和机械寿命由于在工作过程中总是会遭致电弧烧损，其电气寿命远较机械寿命为低。一般来说，电气寿命是机械寿命的5%～20％，机械寿命越高，这个百分数就越小8.操作频率所谓操作频率就是每小时的操作次数，它因控制对象而异。操作频率能直接影响到电器的电气寿命，提高操作频率时，触头的电气寿命并不是简单地按比例随次数增加，而是因灭弧条件的劣化变得严重得多。此外，操作频率的提高还加重交流线圈的工作。因此，接触器的操作频率是不允许随意提高的。2间断长期工作制接触器持续通电的时间不超过8小时，但在此时间内其所有零部件的温升均能达到稳定值，并且在此之后，接触器要断开和接通不少于三次，然后再重新通电工作。3短时工作制在接触器通电的时间内，其零部件的温度并未达到稳定值，而在分断之后，它们的温度却都能恢复到周围介质的温度。4反复短时工作制接触器在通电和分断两种状态循环交替的情况下工作，在通电时间内，其零部件的温度达不到稳定值，在分断后其零部件的温度也降不到周围介质温度。这种工作制的特征可借操作频率和通电持续率来表示。所谓通电持续率，即是电器的通电时间与通电周期（第一次操作的通电时间与断电时间的总和）之比的百分数，即式中t1