硅整流裝置的空載自停和短路保護

摘? 要：本文主要介紹了礦山硅整裝置設備空載自停的動作原理，加裝短路保護，以達到節約節能的目的，值得一借鑒。

關鍵詞：硅整流裝置;空載自停;短路保護;節約電能

1? 引言

在礦山生產作業中，電機車的直流電源常采用硅整流裝置。而該裝置，由于過載、短路故障，容易使硅整流元件損壞，影響生產。電機車間斷電作業又是它的一個特點，因此，硅整流裝置的空載自停是節電的一項基本措施。在原保護線路中，增加自送電、短路保護和空載自停等功能是很必要的。

2? 工作原理

2.1 硅整流裝置空載自停和短路保護電路如附圖所示

主要電器原件說明：

KA_1-3-LQG-0.5、200/5;TV-ZSG-380V/75V、200A;RSO_1-6—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-電機車控制器;DK-250V、10A空氣開關。

2.2 自送電：在電機車上送電時，因變壓器TV有電，合上探照燈TD開關DK或電機車控制器LK，因TD開關DK或電機車控制器LK，因TD和電機車用電動機M的內阻很小，低壓控制電源經過中間斷電器2K的常閉觸點2K₃起動中間斷電器1K的常閉觸點1K₃和接觸器KM的常閉觸點KM₃都處于閉合位置，并通過架空線構成回路，電機車上起動用斷電器KF有電吸合，觸點KF接通（在機房按起動按鈕S₁也可），使1K有電動作，常開觸點1K₂閉合，同時常開觸點1K₁自保。接觸器KM有電動作同時，觸點KM將硅整變壓器TV通電，三相橋式整流電路有電，并通過阻容RC濾波，架空線有真流輸出（另一極接鐵軌）。

2.3 短路保護：當直流用電系統發生短路時。過流繼電器4KA瞬時動作（熱繼電器FR、電流繼電器1KA、2KA也相應動作），其熱繼電器觸點RJ、電流繼電器觸點1KA、2KA觸點4KA閉合（1KA、2KA觸點閉合，使時間繼電器1KT有電吸合，觸點1KT延時閉合），使停止繼電器2K有電吸合。常閉觸點2K₂打開，使KM線圈斷電釋放，硅整流電路停電，常閉觸點KM₃閉合;2K₃觸點將KC回路斷開，避免誤送電;2K₄觸點閉合，為短路繼電器KF通電作好準備;2K₁將1K線圈回路斷開。1K動作后，1K₂將KM線圈回路再一次斷開，使KM不能誤送電;1K₃閉合，KF線圈有電吸合（觸點KF₂自保），觸點KF₁閉合，使1K線圈自保（這一點很重要，因硅整流停電后，流過4KA、FR回路的電流消失，其觸點又恢復到斷開位置，使2K線圈失電），以記憶直流用電系統短路故障（即故障點未消除，無法送電）。

2.4 過載自停：因重載起動、處理礦車換道（即脫軌），檢查試驗剎車機構等原因引起過載時，主電路不能停電，為此而設置了時間繼電器1KT。當過載時間較長時，串聯在交流回路的電流繼電器1LJ、2LJ（通過電流互感器TA₁、TA₃）得電動作（電流整定值按最大負載調整），觸點1KA、2KA閉合，使1KT得電動作，經過一定時間的延時（視具體情況而定），觸點1KT閉合，2K線圈有電吸合，切斷KM回路電源，使主回路斷電。FR觸點（其電流整定值稍大于1KA、2KA電流整定值），也隨之閉合。設置兩級過流保護，使硅整流元件免受損失。

當某種原因使保護硅整流元件的快速熔斷器RS_1-6，其中任一只或數只熔斷時，與熔斷器彈簧相接觸的微動開關1-6WK就會受彈簧的擠壓而使之相對應的一只或數只微動開關閉合，這樣使電鈴HA有電報警。

2.5 空載自停：電機車停駛時，硅整流器的交流側電流很小，欠流繼電器3KA處于釋放狀態，常閉觸點3KA將時間繼電器2SJ回路接通，其觸點延時閉合，使2K線圈有電動作，2K₂斷開，切斷KM回路電源，達到硅整流器空載自停的目的（設置常開觸點1K₄可避免在硅整流停電時，2KT回路長期帶電）。延時時間的調整，由電機車行駛時間而定（如等候漏斗放煤、各礦車的掛鉤調車、等候翻車器工作等）。

3?? 注意事項

3.1 該裝置按圖改裝后，進行調試，若運輸線路很長時（超過200米），因缺軌電阻大，壓降也大，KC、KF可能吸合不可靠（KC、KF）線圈電壓為36伏），可將TV次級36伏控制電壓改為110伏。

3.2 電機車停駛時，若照明探照燈TD自控開關DK不斷開，則硅整流裝置不能實現空載自停（又恢復到自送電狀態）。

4.使用效果

該裝置在我司地面整流柜2005年8月投入運行，在使用過程中，達到預期效果。

4.1? 在空載自停環節方面，使每臺硅整流變壓器每年節約4000余千瓦小時（視變壓器大小而定）。

4.2? 本電路可以在電機車上利用照明開關或控制器，方便地進行直流送電，而不需要去機房進行送電操作，這對礦井遠離機房和和井下運輸主巷道作業的電機車來說，帶來方便，節省勞力。

4.3? 在直流側和交流側設有多級過載保護（包括短路保護），保證硅整流裝置安全可靠工作。

5?? 結束語

如果我司所有整流柜都使用該裝置使用，每臺每年節藥電能約4000kWH，年節省費用4000×0.4元（現行電價）=1600元，我礦總有8臺整流柜，其中4臺備用，4臺運行，一年就節省電費6400元。因為該裝置保護較靈敏，井下有的機車較長時間過載運行，造成整流柜頻繁停送電，不利設備有利運行，機車照明燈電源暫時無法解決，所以井下整流柜目前尚未安裝該裝置，有待進一步加強該裝置技術改進。

參考文獻

[1]? 高海拔礦井長距離無人駕駛電機車運輸方案研究[J]. 劉海，葛啟發，張維國，谷龍飛.??有色設備.

[2]? 2019（05）煤礦電機車的運行速度控制[J]. 任國華.??電子技術與軟件工程.

[3]? 2019（17）井下電機車遠程配電監控系統的設計與應用[J]. 陳石光，廖邦英，李玨，宋建雄.??裝備制造技術.?2017（02）

作者簡介：劉寶謀，男，1973年10月出生，畢業于福州大學電氣工程及其自動化專業，高級工程師，從事礦山機電技術管理工作。