一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜的制作方法
【专利摘要】一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，主要包括仪表室、进线母排、断路器手车、电流互感器、旁路真空接触器和晶闸管功率组件，断路器手车通过上触头装置连接至进线母排，断路器手车通过下触头装置连接至电流互感器的上端，旁路真空接触器的上端、晶闸管功率组件的上端与电流互感器的下端相连接，旁路真空接触器的下端、晶闸管功率组件的下端与出线电缆相连接，以高压大功率晶闸管做主回路的开关元件，通过改变晶闸管的导通角来控制电动机电压的平稳升降和无触点通断，可实现以起动电机所需的最小电流来起动电机，减少电流对电网的冲击，降低设备的振动和噪声，降低起动机械应力，延长电动机及相关设备的使用寿命。
【专利说明】 —种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及中高压交流控制柜【技术领域】，特别涉及一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜。
【背景技术】
[0002]工矿企业要使用中高压电动机，将电能送到电动机上要有以下几个环节，以最常用的IOKV设备为例:
[0003]1.将工业高压电源接入企业(220KV或110KV)；
[0004]2.企业自备变压器将电压变为IOKV ;
[0005]3.安装中高压断路器柜组(起电能传输、分配、控制、保护作用)；
[0006]4.用一个出线柜(断路器柜组中的一个，起控制、保护具体某负载设备的作用)通过锴装高压电缆连接软起动柜；
[0007]5.安装电动机软起动器柜(起减小起动电流、延长电动机本身及它所拖动的机械设备寿命的作用)；
[0008]6.通过锴装高压电缆将软起动柜连接中高压电动机。
[0009]出线柜是断路器柜组中的一个，起控制、保护具体某负载设备的作用。中高压软起动器，特别是晶闸管式中高压软起动器，主要适用于中高压交流电动机的起动、运行和停止的控制和保护。要起动一台电动机，如果没有软起动器，这时的瞬时电流即起动电流会很大，是电动机额定电流的6.5倍至12倍，这叫直接起动，简称直起。直起存在以下缺点:供电设施投资大:起动电流大，变压器容量就要大，电缆就要粗，非常不经济；电动机绝缘易老化，影响寿命；对机械设备冲击大，齿轮等易损坏；起动时造成电网波动，能造成其他用电设备停机；供电设施容量满足不了直起要求时，一起动就跳闸，电动机转不起来。
[0010]现有的中高压交流电动机在使用时需要一个断路器柜和一个软起动柜连接在电动机动力电源中。断路器柜起保护作用，软起动器柜起柔性起动作用。但是这样的模式存在以下缺陷:
[0011]1.不经济。要分别在两个厂家购买两个电柜:一个断路器柜和一个软起动柜，两个柜子之间用铠装高压电缆进行连接。
[0012]2.不方便。断路器柜都是标准化的，软起动柜都是非标的，把它们放在一起或分两地放，都会有不严谨、不规范等问题。
[0013]3.浪费空间和金钱。每个单位的高压配电室都是寸土寸金，增加几台高压软起动柜要从土建开始预算开支。断路器柜是必须放在高压配电室的，软启动柜则不一定，但是需要给软启动柜一个安置的空间。
[0014]4.设备管理责任不明确。在一般企业，断路器柜作为供电设备，软起动柜作为受电设备。供电设备的操作管理有一套严格的制度，拆装、维修要通过当地的供电局，受电设备由企业自己管理。但软起动柜属于高科技产品，价值也比断路器柜高，在企业内部就设备的管理和使用问题，往往会不尽人意。[0015]5.不安全。使用时先合上断路器，这时主回路工作电压已送到软起动器功率组件上端，在控制器没有发触发命令时晶闸管不导通，作为负载的电动机得不到电流不会起动。但是，主回路的电压(3KV-15KV，用的最多的是10KV)已通过晶闸管的反向漏电流及晶闸管所并联的吸收电容送到了功率组件的下端，又通过高压电缆送到电动机。此时，软起动柜和电动机是有中高压电的，因为电流太小，电动机不会转。在实际应用中，断路器柜是供电设备，不出事故是不分闸的。再则，如果又是异地安装，软起动柜的操作人员又无权到变电所的高压室去操作断路器柜，因此分体柜存在很大的安全隐患，若两地工作人员联络或操作不当，会发生严重的事故。
【发明内容】
[0016]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，将断路器功能和软起动功能一体化，保留断路器柜内主回路重要元器件的原位置、原状态，能够提高工作效率，安全且便于管理，具有省钱、省地、省空间的特点。
[0017]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0018]一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，包括柜体，柜体上部设有仪表室1、进线母排4，中部设有断路器手车2，下部设有晶闸管功率组件3和旁路真空接触器5，主回路的进线由进线母排4通过穿墙套管15从邻柜接入，断路器手车2通过上触头装置8连接至进线母排4，断路器手车2通过下触头装置9连接至电流互感器6的上端，电流互感器6的下端连接至带电显示传感器10和接地刀12接地，同时连接至避雷器7，旁路真空接触器5的上端、晶闸管功率组件3的上端与电流互感器6的下端相连接，旁路真空接触器5的下端、晶闸管功率组件3的下端与出线电缆11相连接，主回路的出线由出线电缆11从下部底板引出连接至电动机，晶闸管功率组件3下部设有绝缘子13，前后两侧设有隔板14,柜体上部仪表室I的门上设有仪表16和控制器显不窗口 17,仪表室I内设有控制器18。
[0019]所述隔板14为4mm的阻燃SMC隔板。
[0020]由于本实用新型将断路器柜作为其母体，不改动其外观、尺寸、安装孔及进出线位置，外形及安装方案与标准的断路器柜一致(最典型的是KYN28A-12柜)，进出线采用侧进下出连接，将软起动柜的功率组件进行合理压缩，在其体积缩小的同时不改变其功能与性能，在断路器柜下部放进软起动器的功率组件及旁路用真空接触器，合理布置软起动器的功率组件与其它物体的相对位置，靠柜壳两侧封的阻燃SMC隔板，使绝缘满足国标要求，将断路器的控制与软启动器的控制集合并做技术改造，研发出了更合理、更实际的控制系统，解决了显示键盘和触发单元的通讯抗干扰问题。
[0021]本实用新型软起动装置均采用计算机控制技术和电力电子技术相结合，以高压大功率晶闸管做主回路的开关元件，通过改变晶闸管的导通角来控制电动机电压的平稳升降和无触点通断，可以根据不同的应用情况设置初始转矩、起动时间、停机时间、限流和各种保护值等，实现电动机的平稳起停。将软启动器装入断路器柜中，它的输出直送电动机，少了先去软起动柜这个环节，可实现以起动电机所需的最小电流来起动电机，减少电流对电网的冲击，降低设备的振动和噪声，降低起动机械应力，延长电动机及相关设备的使用寿命，平滑的起动特性和免维护等使其具有传统起动方法无法比拟的优越性。对于用户来说可以减少投资、标准化程度高、性价比高、使用方便、安全可靠，对于生产厂家来说易于推广、经济效益好、能够提高工作效率、安全且便于管理，具有省钱、省地、省空间的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的主视图。
[0023]图2为本实用新型的侧视图。
[0024]图3为本实用新型的电气连接图。
[0025]图4为本实用新型的工作原理图。
[0026]图5为本实用新型的电压斜坡启动曲线图。
[0027]图6为本实用新型的电缆限制启动曲线图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0029]参见附图，一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，包括柜体，柜体上部设有仪表室1、进线母排4，中部设有断路器手车2，下部设有晶闸管功率组件3和旁路真空接触器5，主回路的进线由进线母排4通过穿墙套管15从邻柜接入，断路器手车2通过上触头装置8连接至进线母排4，断路器手车2通过下触头装置9连接至电流互感器6的上端，电流互感器6的下端连接至带电显示传感器10和接地刀12接地，同时连接至避雷器7，旁路真空接触器5的上端、晶闸管功率组件3的上端与电流互感器6的下端相连接，旁路真空接触器5的下端、晶闸管功率组件3的下端与出线电缆11相连接，主回路的出线由出线电缆11从下部底板引出连接至电动机，晶闸管功率组件3下部设有绝缘子13，前后两侧设有隔板14用来增强电气绝缘，柜体上部仪表室I的门上设有仪表16和控制器显示窗口17,仪表室I内设有控制器18，隔板14为4_的阻燃SMC隔板。
[0030]参见图1、2、3、4，本实用新型的工作原理是:
[0031]合断路器手车2，此时断路器手车2的上触头装置8、下触头装置9接通，软起动器晶闸管功率组件3的上端有电，操作软起动控制器，触发回路得到触发命令，通过高低压隔离电路将触发脉冲送到每只晶闸管的触发极G，晶闸管导通，起动电流就会按照控制器18设定的启动曲线柔性起动；当起动完成，电流降至电动机额定电流，控制器18指挥旁路真空接触器5自动闭合，将晶闸管功率组件3短路，此时，进线母排4通过断路器手车2、电流互感器6、旁路真空接触器5、出线电缆11直通电动机，电动机运行。
[0032]1.功率回路
[0033]主要由高压可控硅串联阀组成，如图4虚线框内所示。其中高压可控硅串联阀组是功率变换执行部件，由多只可控硅串并联组成，并辅以吸收、均压箝位电路，保证其在高压环境中的可靠性。当进线端得电后，通过控制可控硅的导通角以实现对交流三相电源进行斩波，控制输出电压的幅值，并在起动过程完成后将旁路接触器闭合，软起动器切换到旁路状态，同时关闭可控硅。
[0034]2.触发系统(触发回路)
[0035]它是系统稳定可靠的关键部分，必须具有抗噪声干扰的能力，能够及时准确的导通可控硅。本装置的触发板供电电源采用先进的低位取能的方法，完全实现了电气隔离，避免了外围信号的干扰。
[0036]3.控制和保护电路(控制回路)
[0037]包括由微处理器、数字电路、由隔离电路、电流检测和电压检测电路及各种保护动作电路等组成，是软起动器的核心部分。通过闭环控制可控硅的导通角的大小，从而完成对电机的起动和停车的理想化的控制，同时完成软起动器的状态监测、故障诊断与保护等功倉泛。
[0038]4.人机界面单元(通讯、显示回路)
[0039]主要由液晶显示器、通讯模块及上位远程软件组成。用以实现用户的参数设置、起动方式的选择、显示设备的运行状态和进行远程监控等，给用户提供简单易用的人机界面。
[0040]参见图5、6，中高压软起动器柜起动方式为:
[0041]1.电压斜坡软起动
[0042]该起动方式可以有效减少起动转矩冲击，可以提供无级的，平滑的起动加速度，从而使齿轮、连轴结和皮带的摩擦减小到最低。用户可以根据需要设定起动转矩Uo和起动时间Td，软起动器会按设定的斜率，线性地控制输出电压。
[0043]2.限流软起动
[0044]对于要求限制电机加速过程中的电流冲击的场合，这种起动方式是非常有用的。起动电流Im可设定为电机满载电流的100%到500%，在限流起动的过程中，软起动器一旦检测到电机达到全速，输出电压将达到全压，旁路接触器将闭合。
[0045]3起停过程描述
[0046]发出电机起动命令后，软起动控制系统通过控制可控硅的导通角以实现对交流三相电源进行斩波，控制输出电压的幅值。并在起动过程完成后将旁路接触器闭合，软起动器切换到旁路状态，同时关闭可控硅。起动过程中，发出停止信号，软起动器控制系统先封锁触发脉冲，再发出跳闸指令。运行中，发出停止信号后，将直接发出旁路接触器跳闸指令。
【权利要求】
1.一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，包括柜体，柜体上部设有仪表室(I)、进线母排(4)，中部设有断路器手车(2)，下部设有晶闸管功率组件(3)和旁路真空接触器(5)，其特征在于，主回路的进线由进线母排(4)通过穿墙套管(15)从邻柜接入，断路器手车(2 )通过上触头装置(8 )连接至进线母排(4 )，断路器手车(2 )通过下触头装置(9)连接至电流互感器(6)的上端，电流互感器(6)的下端连接至带电显示传感器(10)和接地刀(12)接地，同时连接至避雷器(7)，旁路真空接触器(5)的上端、晶闸管功率组件(3)的上端与电流互感器(6)的下端相连接，旁路真空接触器(5)的下端、晶闸管功率组件(3)的下端与出线电缆(11)相连接，主回路的出线由出线电缆(11)从下部底板引出连接至电动机，晶闸管功率组件(3)下部设有绝缘子(13)，前后两侧设有隔板(14)，柜体上部仪表室(I)的门上设有仪表(16 )和控制器显示窗口( 17 )，仪表室(I)内设有控制器(18 )。
2.根据权利要求1所述的一种新型中高压“断路器+软启动器”组合电器一体柜，其特征在于，所述隔板(14)为4mm的阻燃SMC隔板。
【文档编号】H02B11/167GK203398606SQ201320470719
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】楼上阳 申请人:楼上阳