Кафедра електромеханічного обладнання енергоємних виробництв / л/р 5 ИССЛЕДОВАНИЕ РУДНИЧНОГО ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОРО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ АФВ-ІА

ИССЛЕДОВАНИЕ РУДНИЧНОГО ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОРО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ АФВ-ІА

Цель работы - изучить принципиальные особенности и исследовать защитные характеристики автоматического выключателя АФВ-ІА.

5.1. Общие сведения

5.I.I. Назначение.

Автоматические фидерные выключатели /АФВ/ предназначены для включения и отключения под нагрузкой сети напряжением до 1000 В или отдельных /фидерных/ магистральных линий, а также для защитного авто­матического отключения присоединений при коротких замыканиях и опас­ных утечках тока на землю /при работе в комплексе с реле утечки/. Иногда АФВ используются для нечастых оперативных включений и отключе­ний двигателей большой мощности.

АФВ в рудничном взрывобезопасном исполнении /РВ/ предназначены для эксплуатации в угольных и сланцевых шахтах, опасных по газу и угольной пыли, при температуре окружающего воздуха от -10 °С до +35 °С и относительной влажности воздуха 98% /при температуре 35 °С/, на высоте над уровнем моря до 1000 м, при содержании пыли в окружаю­щей атмосфере до 1000 мг/м³. Рабочее положение автоматов - вертикаль­ное /допустимый наклон площадки салазок автомата относительно верти­кальной оси 15° в любом направлении/. Основные технические данные АФВ приведены в таблице.

Поскольку через АФВ проходит суммарный ток нагрузки, они рассчи­таны на значительно большие, чем пускатели, номинальные токи и раз­рывную мощность.

5.1.2. Устройство и принцип действия

Автоматический выключатель представляет собой цилиндрический взрывобезопасный корпус на салазках, к которому прикреплены вводные, отводные и транзитные кабельные муфты. Корпус с крышкой сферической формы соединяется штыковым затвором. Крышка сблокирована с рукояткой таким образом, что ее снять можно только после отключения аппарата. Принципиальная схема внутренних электрических соединений фидерного автомата АФВ о подключением к нему реле УАКИ-380 и миллисикундомера показана на рис.5.1. Фидерный автоматический выключатель имеет ручное управление контактной системой с помощью механизма свобод­ного расцепления. Поскольку АФВ должны быть способными разрывать боль­шие токи короткого замыкания, которые действуют разрушающе на рабочие контакты, параллельно им подключаются специальные разрывные контакты, размыкающиеся позже рабочих, в этом случае возникающая электрическая дуга действует только на разрывные контакты.

Кроме указанных двух пар контактов на каждую фазу в конструкции АФВ предусмотрена также третья пара контактов, называемая предвари­тельной. Это обусловлено тем, что шунтирующий аффект, создаваемый раз­рывными контактами, ослабляются большим сопротивлением пути, по кото­рому проходит ток через разрывные контакты, потому он оказывается не­достаточным для предупреждения искрения на рабочих контактах при раз­мыкании разрывных. Предварительные контакты полностью предотвращают искрение на рабочих контактах и их обгорание.

Контакты каждой фазы при включении замыкаются в таком порядке: сначала разрывные, затем предварительные и, наконец, рабочие. При отключении контакты размыкаются в обратном порядке.

В современных выключателях рабочие контакты и неподвижный разрыв­ной контакт выполнены из металлокерамики, что повышает эксплуатацион­ные свойства АФВ.

Высокая разрывная способность АФВ создается искрогасительной ка­мерой деионного типа и большим растяжением дуги благодаря длинным держателям разрывных контактов.

В АФВ встроен максимальный и независимый расцепитель.

Максимальный расцепигель осуществляет защиту от токов короткого замыкания с помощью первичных максимальных токовых реле мгновенного действия на двух фазах.

Уставка тока регулируется пружиной, противодействующей действию якоря электромагнита. На регулировочной пластинке есть три деления /напри­мер, 300-450-600/, однако могут быть выбраны и промежуточные значения уставой в положениях между указанными делениями, хотя в этом случае точность регулирования снижается.

Чтобы аппарат не включился, в случае, если последнее отключение произошло в результате действия максимальной защиты /следовательно, есть основания опасаться наличия в сети короткого замыкания/, макси­мальная токовая защита АФВ-ІА снабжается защелкой, блокирующей пов­торные включения АФВ после каждого отключении, вызванного ее действи­ем. Защелка освобождается при нажатия на ее рычаг, для чего предвари­тельно снимается крышка корпуса АФВ.

Применяемая в современных типах АФВ защелка препятствует новому включению только после срабатывания максимальной защиты и допускает­ся включение после срабатывания независимого расцепителя. Это позво­ляет определить характер срабатывания АФВ и установить необходимость проверки сети перед новым включением. Таким образом, указанная защел­ка - своеобразный индикатор причины срабатывания АФВ.

В АФВ применяется также устройство для проверки исправности мак­симального расцепителя, состоящее из добавочных катушек KV1 и KV2, имеющих большое число витков, расположенных поверх рабочих токовых реле КАІ и КА2, которые присоединяются проверочной кнопкой SB1 /2/ к рабочему напряжению 380 /660/ В.

На две кнопки проверки воздействует одна поворотная рукоятка включения, поочередно нажимающая на каждую из этих кнопок. Перед про­веркой указатели, связанные с регулировочным винтом, должны быть ус­тановлены против контрольных меток "380" или "660", в зависимости от рабочего напряжения сети. Однако эффективность подобной проверки огра­ничена: с ее помощью можно убедиться лишь в том, что исправны механиз­мы максимальных токовых реле и механизмы свободного расцепления. Реальное значение уставки срабатывания м.т.з. при этом проверить невозмож­но. Болае того, при такой проверке нарушается уставка срабатывания м.т.з., установленная ранее, поскольку она регулируется пружиной.

Независимый расцепитель выполнен в виде отключающей катушки KQF, которая при замыкании контакта реле утечки присоединяется к линейному напряжению сети и отключает ее. Расцепитель служит для отключения сети при срабатывании реле утечки либо может быть использован для отклю­чения сети в схемах автоматики.

5.2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и изучить принципиальные осо­бенности автоматического выключателя АФВ-ІА.

2. Подготовить схему к проверке АФВ и встроенных элементов.

3. Испытать максимальную токовую защиту косвенным методом.

4. Испытать максимальный расцепитель методом первичного тока.

5. Определить собственное время срабатывания АФВ-ІА и общее время срабатывания защитного отключения /реле утечки/ и автоматического фидерного выключателя.

6. Сформулировать выводы по работе.

5.3. Указания к проведению работы

1. Изучить принципиальные схемные и конструктивные решения, реализованные в АФВ, принципиальные особенности независимого и макси­мального расцепигелей, механических блокировок, взрывозащиты.

2. При подготовке к проверке АФЗ и основных встроенных эле­ментов необходимо при отключенном питании установить соответствие АФВ параметрам сети, напряжению независимого расцепителя, току уставки максимального расцепителя; проверить наличие местного заземления и связь с магистральной заземляющей линией; произвести трехкратное опе­ративное включение /отключение/ автомата, обращая внимание на чет­кость-отключения, а также плавность включения и хода рукоятки; прове­рить работу независимого расцепителя /перемещая его магнитопровод вручную, при взведенной рукоятке выключателя АФВ должен отключиться/; проверить работу узла защелки, для чего при выключенном выключателе попытаться вручную /но не рукояткой/

3. подать главные контакты в сторону включения, защелка должна этому воспрепятствовать. Затем включить автомат рукояткой и повторить действия, защелка должна допустить пово­рот главного вала рукой; проверить состояние и работу силовых контак­тов. Главные и предварительные контакты должны соприкасаться /приле­гать/ по плоскости, а разрывные - по линии. Установить площадь приле­гания контактов, которая должна быть не мелев 75$ площади /ширины/ контактов. Измерить относительное смещение подвижных и неподвижных контактов по ширине /допускается не более I мм; устанавливается пере­мещением подвижных контактов вдоль по главному валу/; измерить основ­ные величины согласно [4], характеризующие работу контактов; раствор /не менее 60 мм/; провал /не менее 2 мм/; начальное и конечное усилия нажатия и одновременного касания. Данные опытов записать и обобщить результаты проверок.

5.3.3. Для испытания максимальной токовой защиты АФВ-ІА косвен­ным методом необходимо: а/ открыть крышку автомата и установить ука­затели на обоих максимальных рале против контрольных меток "380" либо "660" в зависимости or напряжеия сети; б/ закрыть крышку АФВ, по­дать на него напряжение и включіть; в/ повернуть рукоятку кнопки "Проверка" максимальных токовых реле КАІ-КА2 в положение, соответствует проверяемому токовому реле КАІ. Время удержания кнопки в поло­жении "Проверка" не должно превышать 2 с.

При таком испытаний предварительно проверяется только исправность механизмов токовых реле КА 1 свободного расцепления, так как катушки проварки создают ампер-витки, соответствующие лишь минимально возможной уставке, а не проверяется действие самого реле КА. Считает­ся, что рале КА исправно, если оно срабатывает при трехкратной про­верке .

5.3.4. Проверку и испытание максимального расцапителя /максималь­ных реле/ методом первичного тока производят при снятом о АФВ напряже­нии на уставках, указанных преподавателем, на специальном стенда.

1. Собирают а налаживают схему по одному из вариантов /рис.5,2/. В лабораторных условиях предпочтение отдается схеме испы­таний /рас.5,2,б/, представляющей собой специальный испытательный стенд, собранный в отдельном корпусе.

2. Присоединяют проводники, идущие от встречной обмотки нагрузочного трансформатора ТН, к зажимам реле КА І ЛСА2/, предвари­тельно установив минимальную уставку тока срабатывания по шкале реле.

3. Устанавливают рукоятку ЛАТРа в положение, соответствую­щее минимальному значению тока, а рукоятку выключателя - в положение "Включено".

4. Подают питание на испытательный стенд /включают разъе­динитель QS стенда/ и, повышая ток в цепи КАІ и КА2, добываются сра­батывания и отключения АФВ. Снимают показания амперметра с учетом коэффициента трансформации измерительного трансформатора ТА типа УТТ-6, сила вторичного тока которого 1_г = 5 А.

5. Отключают разъединитель испытательного стенда.

6. Повторно взводят рукоятку автомата, т.е. включают АФВ и не меняя положения рукоятки ЛАТРа /TV1/, включают разъединитель QS, подав толчком первичный ток на реле автомата КА. Включений должно быть не менее трех, и при каждом автомат должен четко отключаться.

Аналогично проверяют срабатывание максимальных реле на остальных уставках.

По данным опытов определяют погрешность срабатывания реле для каждой уставки, %

где- сила сока у ставки срабатывания по шкале реле, А;

среднеезначение силы тока срабатывания.

Погрешность срабатывания не должна превышать 15%.

5.3.5, Время срабатывании коммутационной аппаратуры и аппаратуры защиты фиксируется измерителем времени РТ /электросекундомером/.

Для измерения суммарного времени срабатывания реле УАКИ и АФВ и собственного времени срабатывания автоматического выключателя от­кроют крышку АФВ и подключают измеритель времени РТ, как показано на рис.5.1. При атом предварительно на коммутационной /схеме/ панели XT АФВ снимают перемычку /5-6/, соединяющую катушку проверки KV2 о кнопкой проверки максимальной токовой защиты SB2, а клеммы ХН электросекундомера РТ соединяют с клеммой «5» АФВ. При нажатии кнопки SВ2 автомата через сопротивление R=1000 Ом, вмонтированное в прибор ИВ, будет протекать ток утечки. Одновременно на электросекундомер РТ подается напряжение, возникающее между нулевой точкой 01 емкостного устройства присоединения /CI - СЗ/ и землей "3". Электросекундомер отсчитывает время. При срабатывании реле утечки и АФВ напряжение о прибора ИЗ снимается и по его показаниям фиксируют полное время от­ключения заоіигііой сети от утечек, которое не долино превышать 0,2 с. Для измерении только времени срабатывания АОВ перемычку снимают, а прибор ИВ через один из зажимов, например, I /2, 3/, и зажим "X" присоединяют параллельно отключающей катушке KQF автомата. Цепь ис­кусственной утечки через кнопку и сопротивление R - 1000 Ом оста­ется такой же, как и в предыдущем опыте. При срабатывании реле утечки замыкают цепь отключающей катушки KQF и подают напряжение на измери­тель времени. После срабатывания АФВ снимают напряжение с KQF, при­бора ИЗ и фиксируют показание электросикундомера РТ, соответствующее собственному времени срабатывания автоматического выключателя.

5.3.6. Полученные результаты экспериментов анализируют, делают соответствующие выводы, которые приводит в отчете.