发电公司培训教材：燃料电工基础知识.doc

燃料电工基础知识第一节 常用低压控制电器元件在电动机自动控制系统中，常用低压配电电器的种类和用途如表3-1-1所示。常用低压控制电器的种类和用途如表3-1-2所示，输煤系统中常用的二次电气元件还有拉线开关、跑偏开关、堵煤装置等专用传感器，这类电器的特点是通过较弱的二次控制电流，具有一定的转换能力、操作频率高、电寿命和机械寿命长等。低压电器的主要技术参数有：额定工作电压、额定工作电流、操作频率（每小时内可能实现的最多操作循环次数）、通断能力（指开关电器在工作电压下接通和分断的预期电流值）、短路通断能力（指短路时的分断能力）等。表3-1 -1 常用低压配电电器的种类和用途名称主要类型用途断路器塑料外壳式断路器、框架式断路器、限流式断路器、漏电保护断路器、灭磁断路器、直流快速断路器用作线路过载、短路、漏电或欠压保护，也可用作不频繁接通和分断电器熔断器有填料熔断器、无填料熔断器、半封闭插入式熔断器、快速熔断器、自复熔断器用作线路和设备的短路和过载保护刀形开关大电流隔离熔断器式刀开关、开关板用刀开关、负荷开关主要用作电路隔离、也能接通分断额定电流转换开关组合开关、换向开关主要作为两种及以上电源或负荷的转换和通断电路之用表3-1-2 常用低压控制电器的种类和用途名称主要类型用途接触器交流接触器、直流接触器、真空接触器、半导体式接触器主要用作远距离频繁的启动或控制交、直流电动机，以及接通、分断正常工作的主电路和控制电路启动器直接启动器、星三角减压启动器、自耦减压启动器、变阻式转子启动器、半导体式启动器、真空启动器主要用作交流电动机的启动和正反向控制控制继电器电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、温度继电器、热继电器等主要用于控制系统中，控制其他电器或作主电路的保护之用控制器凸轮控制器、平面控制器、鼓形控制器主要用于电气控制设备中转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机启动、换向和调速的目的主令电器按钮、限位开关、微动开关、万能转换开关、脚踏开关、接近开关、程序开关、拉线开关、料位开关、压力开关、跑偏开关主要用作接通、分断控制电路，以发布命令或用作程序控制电阻器铁基合金电阻用作改变电路参数或变电能为热能变阻器励磁变阻器、启动变阻器、频敏变阻器主要用作发电机调压以及电动机的平滑启动和调整电磁铁起重电磁铁、牵引电磁铁、制动电磁铁用于起重、操纵或牵引机械装置现就部分元件的使用情况着重介绍如下：一、熔断器熔断器俗称保险丝或保险，是一种电路保护电器，其主要部件是由低熔点的合金丝制成的熔体。设备正常运行时，熔断器不应熔断，而当设备过载或短路超过额定电流许多倍时，熔断器会立刻熔断，电流越大、时间越短，以保护电路及用电设备不致因短路而造成损坏，但熔断后，要查清原因再进行更换。普通设备上常用的熔断器有螺旋式和插入式两种，现举例简述如下：（1） RL1系列螺旋式熔断器RL1系列熔断器由瓷制底座、带螺纹的瓷冒、熔管、瓷套组成，熔管内装有熔丝并充满石英砂，瓷冒顶部有玻璃孔，从中可以看到熔体熔断时跳出的指示器，管内石英砂用于熄灭电弧。这种系列的熔断器适用于交流5060Hz、电压至500V、额定电流至200A的电路中，作过载和保护用。RL1系列熔断器的技术数据如表3-1-3所示。表3-1-3 RL1系列熔断器（螺旋式）型号额定电流（A）额定电流等级（A）交流500Vcos0.3时极限分断电流有效值（A）RL1-15152、4、6、10、152000RL1-606020、25、30、35、40、50、603500（380V时为5000）RL1-10010060、80、10020000RL1-200200100、125、150、20050000（2） 常用插入式熔断器型号如表3-1-4所示表3-1-4 RL1系列熔断器（插入式）型号额定电流（A）额定电流等级（A）交流380V时极限分断电流有效值（A）RC1-10101、4、6、10500RC1-15156、10、15500RC1-303020、25、301500RC1-606040、50、601500RC1-10010080、1003000RC1-200200120、150、2003000RC1系列瓷插式熔断器，主要用于分支电路的保护，常用在照明及小容量电动机回路中，当过载电流超过2倍的额定电流时，熔体能在1h内熔断，有一定程度的过载保护作用。其结构由瓷盖、瓷底、触头、熔体四部分组成，120200A熔体 用变截面冲制铜片，熔体通过短路电流时，窄颈部分首先熔断，中间大块熔体下落使电弧间隙增大，有利于灭弧，窄颈数目主要由电压高低确定。RL1系列熔断器的最大电流是200A，一般超过60A的电路就用RC1系列熔断器。另外还有容量更大，分断能力更强的RM7系列管式熔断器和RT0系列有填料封闭管式熔断器等等，被广泛用于供电线路及要求分断能力较高的场合。在配电系统中，各级熔断器必须相互配合以实现选择性。一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大23倍，这样才能避免越级动作。熔断器的安装和维护要求如下：（1）安装熔体时必须要保证接触良好，压接牢固。接触不良会引起发热，如温度升的过高，则会造成误动。（2）更换熔断器时，要注意是否和原先的一样，尤其是额定电流不得随意增大或变小。（3）安装熔体时，不能有机械损伤，以防截面变小，影响保护特性。（4）检查熔体发现有氧化、腐蚀或损伤时，应及时更换熔体。只有要求不高的电动机才采用熔断器作过载和短路保护，一般过载保护最宜用热继器，而熔断器只作短路保护。目前在小容量用电线路中的熔断器逐渐被漏电过载保护器或自动开关低压断路器代替，已得到了很好的应用效果。二、断路器（自动开关低压断路器）断路器又称自动开关低压断路器（或空开），不像高压油断路器那样具有专用油灭弧装置，主要用于低压电动机等电器设备的不频繁性的直接操作，兼有刀开关和熔断器的作用，对电路的过流、短路和失压进行保护，且动作后不需要更换元件，动作电流值可以随时整定。自动开关低压断路器装有灭弧罩装置，能切断较大电流，开断时间短，工作安全可靠。根据用途断路器分为塑料外壳式（又称装置式）和框架式（万能式）两大类。装置式自动开关低压断路器具有封闭的塑料外壳，又称塑料外壳式断路器，除操作手柄和板前接线头露出外，其余部分安装载壳内。框架式自动开关低压断路器制成敞开式的结构，其保护方案和操作方式都较多，因此又称为万能式自动开关，常用断路器种类主要有DW10系列万能式断路器、DW45智能型万能式断路器、DZ5系列保护式单级自动断路器和ME型万能式断路器等。断路器本体除具有对线路及电动机的短路和过载保护外，30A以上还可嵌装欠压脱扣器、报警触头、辅助触头和电动操作机构等装置。断路器一般由电磁铁、反作用力弹簧（可调整空气开关的脱扣电流）、衔铁、锁钩、拉杆、弹簧组成。断路器中通过的电流发生变化时，其上的电磁铁的吸力发生变化，将衔铁吸下，衔铁的另一端顶起，将其锁钩顶开，断路器的三相电源同时失电，电路被断开，从而实现了过流或短路保护。断路器动作的最小电流的大小与反作用力弹簧的拉力有关，只要调整反作用力的弹簧的拉力就可以改变断路器的调闸电流。断路器跳闸时，所有触点几乎同时断开，避免了用熔断器作为短路保护时，因只有一相被熔断造成的电动机单相运行的不良后果。电气保护中，当电气设备发生故障时，往往使靠近故障处的电流大量增加，电压大幅下降，这些故障电流或电压，通过电流互感器或电压互感器输入继电器内。当达到预定的数值时继电器就动作，将跳闸信号送往断路器，使其迅速断开，从而对设备系统起到保护作用。断路器的额定电压是指保证断路器正常长期工作的电压。额定电流是指断路器可以长期通过的最大电流。断路器的维护内容包括：（1）在使用中发现铁芯有特殊噪声时，应将工作板面用防锈油镲清，重新涂上清洁的防锈油；（2）在使用过程中各转动部分应定期注入润滑脂；（3）应定期清刷灰尘，以保证断路器的绝缘良好；（4）应定期检查触头系统，特别是每次分断后应进行详细检查，检查内容包括灭弧罩是否损坏（否则要立即更换），触头接触是否良好、连接部位是否坚固等。三、漏电保护器漏电保护器是自动开关的一个重要分支，主要用来保护人身电击伤亡及防止因电器设备或线路漏电而引起的火灾事故。是在规定条件下，当漏电电流达到或超过给定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电器，是在自动开关低压断路器内增设一套漏电保护元件而完成，除具有漏电保护功能外，还具有自动开关低压断路器的功能。漏电保护器是由零序电流互感器、漏电脱扣器和主开关组成，具有漏电保护及手动通断电路的功能，一般还具备过载及短路保护能力。正常运行的电气设备各相线路上的电流矢量和为0，当线路或电气设备绝缘受到损坏而发生漏电时，接地或人身触及外壳带电时，则有漏电电流，当漏电电流达到或超过给定值时，漏电脱扣器立即动作，切断电源，起到了漏电保护作用。漏电继电器是由零序电流互感器和执行继电器组成，具备检测和判断功能，由继电器发出信号，控制断路器或通过信号元件发出声光信号。漏电保护插座是漏电保护器的派生品，是由漏电保护开关与电源插座组成，适用于各种手持式或移动电气设备和家用电器的末端保护。漏电保护器其脱扣器可分为电磁式和电子式两种，电磁式是由互感器检测到的信号直接推动高灵敏度的释放式漏电脱扣器动作，这种电磁式不需要主电路供给控制电源，因此在主电路缺相的情况下，保护器仍能起到保护作用，工作可靠。而电子式中间通过电子放大线路经晶闸管开关或晶体管开关接通漏电脱扣线圈而使漏电保护器动作，电子式灵敏度高，但需要辅助电源，受电源电压波动影响大。常用的漏电保护如DZ15LE（D）型漏电断路器。主要由零序电流互感器、电子控制漏电脱扣器及带有过载和短路保护的断路器组成，全部零部件安装在一个塑料外壳中，当被保护电路中有漏电或人身触电时，只要漏电电流达到动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，并通过漏电脱扣器使断路器动作，从而切断电流，起到漏电和触电的保护作用。四、继电器1. 中间继电器中间继电器主要用在电气二次回路中，用以传送信号，将信号放大或扩大联动关系等。在输煤程控系统中，低压中间继电器主要用以信号隔离，其他控制继电器已大部分被PLC可编程序代替。在中间继电器的线圈中通入电流后，动铁芯（衔铁）将被吸引向静铁芯靠近，动铁芯上带有动触点，静铁芯上带有静触点，且一一对应，二者靠近时动、静触点接触，接通电路。当动静铁芯吸合时，中间继电器的反作用力弹簧被压缩，如果线圈断电，则动触点在反作用力弹簧的作用下返回原位。在集中控制的输煤系统中，常用的中间继电器多为JZ系列的。2. 热继电器热继电器作为电动机的过载保护元件，电动机正常工作时，热继电器的常闭触点是闭合的。当电动机过载时热继电器的双金属片受热而向外弯曲，放开扣板，扣板在弹簧的作用下带动绝缘牵引板，将弹簧片上的常闭触点断开。双金属片由两片膨胀系数不一样金属片压合而成，外面的膨胀系数小，内面的膨胀系数大，所以受热后，金属片向外弯曲。如果把热继电器的常闭触点与电动机的接触器线圈串联，则当热继电器动作时，接触器的线圈就会失电，主触点断开，使电动机得到保护。若要使热继电器的触点重新闭合，必须等一定时间，使双金属片冷却或温度降低，然后按下热继电器的复位按钮，则热继电器会恢复到初始状态。从以上工作原理可以看出，使热继电器的双金属片温度升高需要一定的时间，当电动机流过较大电流甚至短路，但时间较短时，双金属片的温度依然不高，热继电器也不能动作。因此热继电器不能做短路保护使用，电动机短路时过载也不会跳闸，在电动机长时间过载时就会自动跳闸，达到保护电动机的目的。热继电器不适合作可逆运转的电动机及频繁通断的电动机的过载保护。使用时应将其整定值调整到与被保护电动机的额定电流相一致。燃料设备常用的热继电器，如JR16型，其整定值一般为电动机额定电流的1.2倍。复位方式有58min后自动复位的，有2min后手动复位的；当复位选择按钮指向“A”时为自动复位，指向“M”时为手动复位。3. 时间继电器时间继电器是具有一定限时作用的继电器，在继电保护和自动控制系统中作为时限元件，用来实现元件之间必要的时限配合，在得到信号后，其触电经过一定延时后再闭合或断开。常用的时间继电器有气囊式时间继电器（利用气囊中空气出入的阻尼作用延时）、半导体时间继电器（利用电容的充放电来延时推动触发器动作）和电子式时间继电器（利用时钟计数的时间继电器）等。五、控制器控制器是一种多位置的转换电器开关，本身同电动机没有直接联系，而是切换控制电路、发出信号，通过控制回路来实现电动机的自动、手动、停止、正转、反转、调速、联动。因此，控制的触头只能通过很小的电流，且不需灭弧装置。在输煤系统中，用以按预定顺序转换主电路接线，或者改变电路参数（主要是电阻），以控制电动机的启动、换向、制动和进行调速等。斗轮机的操作转换开关、集控操作盘上的方式转换开关、联锁转换开关等一般均使用控制器。控制器有两种主要类型：（1）平面控制器。带有平面触头转换装置，能用手柄或者伺服电动机通过传动机构带动动触头，使其在平面的静触头上按预先规定的顺序作旋转或往复运动，以控制多个回路。（2）凸轮控制器（主令控制器）。依靠固定在方轴上的凸轮的不同方位控制主令控制器不同触点的开闭来断开或闭合电器，其动触头在凸轮转轴的转动下按次序与相应的静触头接通或分断，以次来达到控制电路断开或接通的目的。主要用于起重设备及翻车机等电力驱动装置。此外带有特殊反作用力弹簧的主令控制器，其手柄能自动恢复到“”位，而带有制逆装置的主令控制器，其手柄可以停留在任何工作位置。常用主令控制器有LK、LK4、LK14、LK16等系列。主令控制器具有工作可靠、操作轻便、能实现多点多位控制等优点，这对于工作机构多、操作频繁的设备来说，是非常重要的。六、接触器和真空开关1. 接触器接触器是一种用来接通或断开带负荷的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换电器。其主要控制对象是电动机、电热器、电焊机、自动照明设备等。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，是自动控制系统中重要元件之一。通用接触器可分为以下两类：（1）交流接触器，主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成，常用的有CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20等系列交流接触器。（2）直流接触器，一般用于控制直流电气设备，线圈中通以直流电。直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器相同。2. 真空断路器真空断路器是替代以油、空气等作为绝缘和灭弧介质的开关部件，又称真空接触器。真空断路器由真空开关管、绝缘动臂、绝缘框架、金属底座、电磁操作机构与整流装置等部分组成，其结构简图如图3-5所示，真空开关管通过静端导电板固定在绝缘框架上，绝缘框架安装在金属底座上，绝缘动臂通过连接件操作开关管动触头。操作线圈通电时，衔铁吸合，转动动臂在触头弹簧和真空自闭力共同作用下，动触头闭合，接触器处于闭合状态；操作线圈断电时，反力弹簧使衔铁释放，转动动臂，拉开真空开关管动触头，使接触器处于分段状态。其中核心元件是真空开关管，由于开关管内是真空，所以吸合断开时不存在电弧。真空开关管由动触头、静触头、金属屏蔽罩、波纹管和一个由陶瓷圆环构成的密封管等组成。每只真空开关管为一不可拆卸的整体，真空断路器运行性能的好坏，主要取决于管内真空度，凡因真空度下降或其他原因造成损坏时，必须更换开关管，真空度可以用测试仪定期测验来决定其使用情况，该仪器是将被测开关管的真空度转变为绝缘性能体现出来。能准确地检验出被测开关管的极限耐压值而不损坏开关管。开关管的真空度好坏及是否能继续使用，可以参考产品资料来判断。真空断路器是接触器的换代产品，使用真空断路器没有电弧，而且结构紧凑，工作可靠。七、刀开关刀开关是一种刀楔形触头的，结构比较简单的开关电器。主要用于配电设备中隔离电源，使线路出现明显断开点，还可用于不频繁接通与分断额定电流以下的负荷。一般刀开关不具有灭弧装置或具有很简单的灭弧装置，所以刀开关不能用来切断故障电流，只能承受故障电流引起的电动力和热效应，具有一定的动稳定性和热稳定性，在各系列刀开关中，100400A均采用单刀片，6001500A均采用双刀片。刀开关按操作方式分为手柄直接操作、杠杆手操作、气动操作和电动操作等几种，其使用与维护要求有：（1）合闸时要保证三相同步，各相接触良好，在合闸时一定要检查合闸是否到位，如果合闸不到位一定要进行调整。（2）按产品使用说明书规定的分断负载能力使用，分断严重过载将会引起持续燃弧，甚至造成相间短路，损坏开关。（3）没有灭弧罩的刀开关不应分断带电流的负载，而只作隔离开关用，当分断电路时，应首先拉开带负载的开关，后拉开隔离开关，合闸时先合隔离开关，后合断路器。（4）经常监视各刀闸的温度，及时发现发热严重的进行处理。熔断器式刀开关是在刀开关的结构基础上加装熔丝式熔断器组成，具有一定的短路分断能力。可以手动不频繁地接通和分断不大于额定电流的电力线路，其短路分断能力是由组合电器中的熔断器的分断能力决定的。这类型的电器常见的有：胶盖开关、负荷开关（铁壳开关）、熔断器式刀开关。八、电工仪表及信号设备在集控设备操作与监视当中，传统的按钮、开关、仪表和信号灯等元件组成的监控设备已逐渐被电脑控制系统所取代，但目前还仍有一定的应用范围。电工仪表的种类按用途分有电流表、压力表、功率表等；按工作原理分有电磁式、磁电式、感应式、电动式、电子式等；按功能作用分有指示式、记录式、积算式。有指示式仪表是将被测量值通过指针、刻度盘显示出来；记录式仪表是将被测量值的变化过程记录下来，记录方式有笔录式、打点式等；积算式仪表是将被测量值按时间积算记录下来。信号设备通常有电器设备正常运行信号设备、非正常运行信号设备、指挥信号设备等。电器设备正常运行信号一般以不同颜色的灯光显示，包括开关通断位置、电源指示信号等。非正常运行信号有事故信号和预告信号两部分。当设备或系统事故已发生，开关跳闸而发出的信号称为事故信号；当设备或系统出现了一些事故或不正常运行情况（绝缘不良、设备过负荷、断相、温度过高等），但尚未造成设备或系统马上就不能工作的严重程度所发出的信号称为预告信号。事故信号和预告信号都是由灯光信号和音响信号两部分组成。音响信号是唤起值班人员（或操作人员）的注意。灯光信号是为了判断发生故障的设备和故障的性质。为了区分事故信号和预告信号的音响，两种信号装置采用不同的音响元件，一般事故音响信号采用蜂鸣器、电笛或电喇叭，而预告信号则采用电铃。指挥信号主要用来在位于不同的工作地点（控制室和操作间）之间的指挥和联络，多采用灯光显示的光字牌及音响等。常用的信号灯的含义如表3-1-5所示。表3-1-5 信号灯的文字符号及用途名 称用 途黄色信号灯A相电源指示，警告，小心绿色信号灯B相电源指示，开关断开、设备不工作红色信号灯C相电源指示，开关闭合、设备正运行、危险白色信号灯工作正常、有电、工作状态指示蓝色信号灯必须遵守的指示信号第二节 燃料常用电工仪表和测量一、万用表万用表是输煤设备故障检修时常用的多功能、多量程的电工仪表，一般万用表可以用来测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻。它由表头、测量线路和量程开关三大部分组成。常见的万用表有机械式和数字式两种，如图3-1-1所示。因为万用表的选择与量程开关多，用途又广，所以在具体测量不同的对象时，除了要将开关指示针头对准测取的档位外，还要注意以下几点：（1）机械式万用表使用时，一定要放平、放稳。（2）机械式万用表使用前调整零点，如果指针不在零位时应转动调零旋钮使指针调至“0”位。（3）使用前选好量程，拨对档位转换开关的位置，每次测量都一定要根据测量的类别（直流、交流、电压、电流、电阻），将档位转换开关拨到正确的位置上，要成为习惯，决不允许拿起测量棒盲目去测试。（4）测量电压和电流，如对被测的数量事先无数时，应选用最大量程档进行试测；如发现指针偏转太小或数字显示太小，再逐步转换到合适的量程进行实测。（5）机械表测量电阻时，先将档位转换开关转到电阻档位“”上，把两个表棒短接在一起，再旋转“”的调整旋钮使指针指“0”。图3-1-1 万用表种类（a）数字式； （b）指针式（6）测量直流电压、电流时，要注意测试棒红色为“”，黑色为“”。一方面插入表孔要严格按红、黑插入表孔的“”、“”；另一方面接入被测电路的正、负要正确，如果一时不清楚可以试测。办法是选用大的量程，将两表棒快速接在被测电路上，快按快离，如发现指针顺转或不显示“”号，说明接对了，反之，将两表棒极性调换。（7）在测量5002500V电压时，特别注意档位开关要转换到2500V，先将接地棒接上负极，后将另一测量棒接在高压测点，要严格保证测棒、手指和脚下的干燥，采用绝缘措施，以保安全。（8）用机械式万用表测量读数时，要看准所选量程的标度线，特别是测量10V以下小量程电压档，读取刻度读数要仔细。（9）不要带电拨动档位转换开关。（10）尽量训练一只手操作测量，另一只手不要触摸被测物。（11）每次测量完毕，应将档位转换开关拨转到交流电压最大档位位置并断开开关，避免将档位转换开关拨停在电流或电阻档，以防下次测电压时忘记改变档位转换开关而将表烧坏。二、兆欧表兆欧表也称摇表。绝缘电阻是绝缘材料性能的标志，电气设备绝缘材料的绝缘电阻必须定期测量检查，以保证电气设备正常和安全地运行。由于绝缘电阻一般很大，以及测量条件特殊，因此万用表和电桥已不能适应测量要求，而应用“兆欧表“来进行测量。兆欧表的标度尺上的单位是“兆欧”，用“M”表示。 使用兆欧表时要注意下列问题：（1）额定电压的选择。测量电气设备的绝缘电阻应首先考虑所加的电压值。若电压过高，可能损坏电气设备的绝缘，过低时测得的结果不准确。具体可根据表3-1-6进行选择。表3-1-6 兆欧表额定电压选择方法被测电象被测电路的额定电压（V）所用