脱挂抱索器客运索道电气培训.ppt

电气系统组成和操作维护 2016年10月 客运脱挂索道电气培训教材 一 概述 客运脱挂索道特点 脱挂索道组成部分 电气系统组成 电气系统操作与维护 1 1 客运脱挂索道优点 连续性运输 运输能力大Q 3600 n V l 3600 n tn 每个吊厢载人数 V 运行速度 l 吊厢间距 米 t 吊厢间隔时间 S 运输能力与线路没有关系候车时间短运载索只有一根 维护简单客车小 多6人 8人吊厢 乘坐舒适运行速度高 6米 秒站房结构简单 受力小 地下驱动噪音小 脱挂式抱索器 钢丝绳寿命长安全程度高 1 2 客运脱挂索道缺点 投资大 设备昂贵设备制造水平高 安装调试难度大线路长 维护难度大救护困难跨度不宜过大 目前最大跨都小于600米钢丝绳阻力大 空绳消耗能量多控制系统复杂 操作维护要精心 2 脱挂索道组成部分 2 1驱动装置主驱动机 主电机 联轴节 主减速机 驱动轮辅助驱动 辅助电机 皮带轮 或者辅助减速机 开式齿轮或链轮 液压马达 进口设备多是紧急驱动 制动装置 工作制动器 液压推杆制动器或盘式制动器 紧急制动器 盘式制动器或钳型制动器 机架2 2迂回装置 迂回轮 机架2 3线路设备 运载索 支架 运载工具 2 脱挂索道组成部分 2 4加减速装置 主要通过多组橡胶轮胎达到速度的精确控制 2 5电气系统 供电系统 拖动系统 控制系统 通讯系统 防雷接地系统 控制系统包括 安全检测及自控系统 信号传输系统 PLC控制系统 2 6张紧装置驱动轮 迂回轮 张紧小车 拉紧装置 重锤或液压 2 7救护设备 3 电气系统的组成 电气系统是客运脱挂索道必不可少的一部分 一般占设备的总投资额中约10 15 但电气系统的优劣和水平直接反映索道的技术水平 在提高索道的运输效率 减轻工作人员的劳动强度 降低运营成本 保证机电设备和乘客的安全以及舒适等方面 电气系统都起着举足轻重的作用 3 电气系统的组成 电气系统分成5个部分 3 1供电系统3 2拖动系统3 3控制系统3 4通讯系统3 5防雷接地系统 3 1供电系统 3 1 1基本要求1 安全可靠 满足索道供电的要求 在运行中不允许任意停电发生 在电能的供应 分配和使用中不应发生人身事故和设备事故 硬件部分 2 性能优质 主要指对电压 频率的稳定要求 而且电源要干净 不能对控制系统造成干扰 参数指标 3 经济 供电系统投资要少 运行费用要低 并尽可能地节约电能和有色金属的消耗 根据以上要求 索道结合本地区电网的供电条件 可选择不同的供电办法 通常主电源由电网供电 电源的进线电压是10kV 经过索道变电室 将电压降为低压机电设备所需电压 400V 660V 并输向索道的电气系统 3 1供电系统 3 1 2具体要求索道电源为I类供电电源 必须有双路电源供电 其市电电源通常选用专用变压器及其相应配电系统仅供索道运行使用 一般要求前级电网足够大 在索道重载启动和运行中 既要保证索道主回路电源电压 频率等特性符合索道供电要求 还要保证索道运行时对电网的影响也符合相应的国家标准 在无法提供双回路的地方必须配备柴油发电机 此时可仅为索道辅助驱动系统供电 保证在主驱动系统故障或市电电源故障时将线路上的乘客运回至站内 进口索道中也有选择在市电断电或主机故障时采用备用柴油机直接拖动索道设备运行和通过备用柴油机带动液压马达驱动索道运行的方式 其控制回路和安全检测保护回路等电源通常由两组蓄电池供给 3 1供电系统 3 1 3具体参数要求根据 中华人民共和国国家标准 第1部分通用技术条件 国标代号GB5226 1 2008 IEC60204 1 2000 中规定 国内索道通常供电电源要求如下 1 交流电源电压 380V 10 国标 稳态电压为0 9 1 1倍的额定电压 频率 50HZ 1 国标 连续为0 99 1 01倍的额定频率 短时为0 98 1 02倍的额定频率 谐波 2 5次谐波总和不超过线电压均方根的10 不平衡电压 三相电源电压负序和零序成分都不应超过正序成分的2 电压中断 在电源周期的任意时间 电源中断或零电压持续时间不超过3ms 相继中断间隔时间应大于1S电压降 电压降不应大于1周期的电源峰值电压的20 相继降落间隔时间应大于1S 3 1供电系统 3 1 3具体参数要求 2 直流电源 由电池供电 电压 0 85 1 15倍的额定电压电压中断时间 不超过5ms 由装置供电 电压 0 9 1 1倍的额定电压中断时间 不超过20ms 相继中断间隔时间应大于1S纹波电压 峰峰值 不超过额定电压的0 15倍 注意 因为影响电源的因素较多 诸如环境温度 湿度 海拔 不同地区以及不同的设计单位对电源的质量要求也不尽相同 而索道一般建在山区或交通不便的地方 尤其在景区开发的初期 电源质量一般很难保证 所以用户应根据当地的实际情况及时与供电部门和设计单位共同协商适合本索道的电源的具体要求 3 1供电系统 3 1 4供电类型现在索道常用的电源供电系统有四种 即TN C系统 TN S系统 TN C S系统和TT系统 3 1供电系统 一 TN C系统TN C系统中N线和PE线是合一的 即地线和零线是一根线 供电系统共有四根线 3 1供电系统 一 TN C系统TN C系统特点 1 只适用于三相基本平衡的情况2 设备的外露可导电部分均接PEN线 通常称为 接零 3 如果出现三相负载不平衡 工作零线上会出现有不平衡电流 会对地有电压 所以与保护线所连接的电气设备金属外壳有一定的电压 因而可对某些接PEN线的设备产生电磁干扰 4 如PEN电线断线 可使接PEN线的设备外露可导电部分带电 而造成人身触电危险 5 TN C系统干线不能直接使用漏电保护器 应用 不适合对安全要求和抗电磁干扰要求高的场所 3 1供电系统 二 TN S系统TN S全系统内N线和PE线是分开的 供电系统共有5根线 三相五线 3 1供电系统 二 TN S系统TN S系统特点 1 PE线与N线分开 设备的外露可导电部分均接PE线 PE线中无电流通过 因此对接PE线的设备不会产生电磁干扰 2 PE线断开时 正常情况不会使接PE的设备外露可导电部分带电 但在有设备发生一相接壳故障时 将使其他所有接PE线的设备外露可导电部分待电 而造成人身触电危险 3 干线上使用漏电保护器 工作零线不得有重复接地 而PE线有重复接地 但是不经过漏电保护器 所以TN S系统供电干线上也可以安装漏电保护器 应用范围 1 对安全要求较高的场所2 对抗电磁干扰要求高的数据处理 精密检测等试验场所 也同样适用 3 1供电系统 三 TN C S系统TN C S在低压电气装置电源进线点前N和PE线是合一的 进线点后即分为两根线 其特点和应用已与上面介绍过 此处不再叙述 3 1供电系统 四 T T系统有些老索道用了这种系统 新索道很少用 大家了解一下就可以了 3 1供电系统 四 T T系统TT系统的特点 1 该系统中无公共PE线 设备的外露可导电部分经各自的PE线直接接地 2 各设备间PE线无电气联系 因此相互间无电磁干扰 3 因要各设备自备接地 因此接地电阻不可能都做的较小 增加了工作量 应用范围 适用于安全要求及抗电磁干扰要求较高的场所 3 1供电系统 3 1 5其它要求 一 配电室和电控室内环境温度 索道电控室内环境温度应在 5 T 40 范围之内 过高或过低都会影响电气设备的性能和可靠性 而且还会大大减少电气设备的寿命 甚至会造成永久性损坏 通常夏季环境温度长时间高于30 时 宜在控制室内安装功率相匹配的空调 在冬季环境温度长时间低于零度时 则需考虑控制室内的取暖和通风条件 二 配电室和电控室内环境湿度 为保证电气设备能够正常工作 电控室内环境条件应满足 最高上限温度为40 时 相对湿度不得超过50 温度为常温20 左右 相对湿度不超过90 温度为最低 5 时 相对湿度不超过95 通常控制室内环境温度应保持在20 左右 相对湿度不超过90 并且保持干燥通风不凝露 3 1供电系统 3 1 5其它要求 三 电源配电室位置 驱动站电源配电室和柴油发电机室的位置没有特殊要求 用户可根据现场的规划情况统一考虑 建议电源配电室和柴油发电机室的位置距离索道驱动站电气控制室不超过50米 这样既经济同时也便于操作和观测 四 电控室内必须配置广播系统 司机和其他操作人员能熟练使用 五 电控室内还应做好防雨 防鼠 防盗 防火 防尘 防腐蚀以及照明等必备工作 尤其电缆沟内和控制柜 台要定期彻底清除灰尘 为电气控制设备提供一个整洁的工作环境 电控室和机房还必须配备应急照明设备和电气防火专用器材 六 脱挂索道为便于我院工程技术人员进行远程访问 都要求有宽带引入 需要保证宽带的质量 七 控制室是电气操作人员的重要工作区域 除了为便于索道检修可以存放相关的资料和检修工具外不得放置其他任何杂物 坚决禁止闲杂人等入内 所有配电室和电控室内严禁吸烟 3 2拖动系统 3 2 1拖动系统简介电力拖动系统是索道电气系统的主回路部分 其主要功能是使索道能按设计的速度图运行 主要包括主驱动电机 辅助驱动电机和相对应控制他们的变流器或变频器 索道拖动系统运行主要有两种状态 第一种 电动状态 在阻力负载下 如索道运行在 重上空下 空上空下和重上重下 这三种典型工况时 拖动系统克服阻力矩作功 也就是说索道通过拖动系统输出电能 带动负载运行 第二种 制动状态 发电状态 在位能负载和电制动时 如 索道重下空上 或电制动停车时 拖动系统把位能和机械动能转化为电能送回电网或转化为热能在电路中消耗掉 系统作负功 此时机械能输入系统 3 2拖动系统 索道运行过程中 电动和制动两种状态应该能平稳的转换 而不能停机 即不管在哪种工况下 索道应能严格按设计的速度图运行 速度不能超过额速度的5 安全规范规定 最高运行速度超过额定值10 时要自动停车 3 2 2拖动系统分类拖动系统可分为直流拖动和交流拖动 目前我院国产脱挂索道的主拖动电机都是他励直流电机 控制该直流电机的都是ABB公司生产的DCS 800变流器 也称直流调速装置或整流模块 辅助电机选用的有交流异步绕线电动机和交流变频电机 变频器选用的ABB公司生产的ACS800系列 目前是ACS880系列 3 2拖动系统 一 直流拖动系统索道的主拖动电机都是他励直流电机 电机转速和其它参量的关系可由下式表示 式中 n 电机转速 U 电枢供电电压 R 电枢回路总电阻I 电枢电流 励磁磁通 Ke 由电机结构决定的电势系数 3 2拖动系统 一 直流拖动系统四象限运行 3 2拖动系统 一 直流拖动系统整流与触发 3 2拖动系统 一 直流拖动系统整流与触发 3 2拖动系统 二 交流拖动系统交流异步电机 鼠笼电机和绕线电机 鼠笼机机械特性绕线转子电机机械特性 3 2拖动系统 二 交流拖动系统交流电机的变频调速通常交流电机用一般的方法不能调速 只能以额定速度运行 若像直流电机一样的调速 只能应用变频器 变频器的功能是将频率固定的交流电变换成频率连续可调的三相交流电源 根据n 60f p 其中f 电源频率 p 电机极对数 改变电源频率即改变了电机的同步转速 其调速范围 例如一个6极电机 是9转 每分钟 1000转 每分钟 目前常用变频器有 交 直 交 和 交 交 两种 交 直 交 变频器主要是将交流电通过IGBT功率元件整流成直流 再调制成需要的交流电压和频率 一般通过发热形式泄放掉再生电能 交 交 变频器原理与交直交变频器基本相同 不同的是它能够通过功率元件将再生电能回馈到电网 因而价格比较昂贵 3 3控制系统 3 3 1控制系统简介索道控制系统的主要任务是接受操作人员的指令以及各安全检测保护装置和传感器传来的信号 按照预设功能实现索道的机械和电气系统安全可靠地运转 保障乘客安全 舒适 3 3 2控制系统组成控制系统主要分为检测和控制两个部分 一 常用安全检测元件1 开关型元件 开关分有触点和无触点两类 有触点开关主要是机械触点的微动开关 这种开关容易受灰尘 潮气的影响 寿命较短 在索道中常用于制动器抱紧和松开指示 张紧重锤的上下限位开关 张紧小车的位置限制 吊厢门的开关门检测 车位检测等 由于它们多数是作位置检测用 因此其本身的安装位置是否正确很重要 特别是安装在震动较大地方的容易松动和移位 一定要经常检查 3 3控制系统 2 无触点开关 无触点开关主要有电磁式接近开关和红外线光电开关 电磁式接近开关 原理是当金属特别是铁磁物体接近开关后 破坏了开关中振荡器的原有参数 从而使开关动作 一般在吊厢进 出站 换速 运行距离计数等方面应用 使用寿命长 开关动作时大多有发光二极管指示 检查起来很方便 红外光电开关 由红外发射器和接收器两部分组成 发射出的红外光束被物体反射回来 接收器动作的称反射式开关 直接照到接收器 被检物体遮光动作的称对射式开关 这两种开关反应速度快 一般用于速度检测 3 测速发电机 直流测速发电机输出的电压同转速严格成正比关系 在控制系统中用作速度检测和监测作用 在超速 零速 各级速度时都发出不同的检测信号 3 3控制系统 二 常用控制元件1 断路器 又叫自动空气开关或自动开关 它的主要特点是具有自动保护功能 当发生短路 过载 欠电压等故障时能自动切断电路 起到保护作用 2 接触器 分为直流和交流两种 一般常用的是交流接触器 主要用作主回路的开断和控制电路 它利用主触点来开闭电路 用辅助触点来执行控制指令 主触点一般只有三对常开触点 而辅助触点常有两对或四对具有常开和常闭功能的触点 小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用 交流接触器的触点 由银钨合金制成 具有良好的导电性和耐高温烧蚀性 有时为了接通和分断较大的电流 在主触点上装有灭弧装置 以熄灭由于主触点断开而产生的电弧 防止烧坏触点 3 3控制系统 二 常用控制元件3 继电器 是根据特定输入信号而动作的自动控制电器 其种类很多 有中间继电器 热继电器 时间继电器等类型 4 中间继电器 通常用来传递信号和控制多个电路 中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同 与交流接触器的主要区别是触点数目多些 且触点容量小 只允许通过小电流 5 热继电器 是由流入热元件的电流产生热量 使有不同膨胀系数的双金属片发生形变 当形变达到一定距离时 就推动连杆动作 使控制电路断开 从而使接触器失电 主电路断开 实现电动机的过载保护 热继电器作为电动机的过载保护元件 其体积小 结构简单 成本低等优点 3 3控制系统 二 常用控制元件6 时间继电器 是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器 它的种类很多 有空气阻尼型 电动型和电子型和其他型等 但就其功能主要分为通电延时继电器和断电延时继电器 7 熔断器 是一种安装在电路中 保证电路安全运行的电器元件 熔断器其实就是一种短路保护器 广泛用于配电系统和控制系统 由于其熔断电流通常为1 25 2倍的额定电流 因此主要进行短路保护或严重过载保护 8 按钮 按钮是一种人工控制的主令电器 主要用来发布操作命令 接通或开断控制电路 控制机械与电气设备的运行 按钮中包括普通按钮和紧急停车按钮 紧急停车按钮 红色的 动作后不会自动恢复到初始位置但能手动复位的紧急停车装置 3 3控制系统 二 常用控制元件9 可编程序控制器 PLC 定义 PLC是一种数字运算操作的电子控制装置 是专为在工业环境下应用而设计的 作用 PLC在索道控制系统中极为重要 主要在运行状态下对传感器和操作人员的指令进行检测 对系统的运行状况进行监视 通过对输入量逻辑运算 输出相应的控制信号 控制继电器 接触器等执行机构 保证系统按照设计的程序运行 尤其在异常情况时也能按照设计的程序采取相应对策 避免事故的发生和扩大 组成 硬件由电源 输入接口 计算机 程序存储器 输出接口 编程器组成 根据情况和需要还可选用通讯模块 模拟量输入模块等以增加其功能 软件配备了容易实现人机对话 容易编程的高级语言 使控制程序的编制和修改都很容易 3 3控制系统 特点 功能强 性能价格比高 方便灵活 适应性强 硬件配套齐全 可实现标准化 系列化 模块化 体积小 能耗低 寿命长 可靠性高 抗干扰性好 编程方法简单易学 利用软件可以减少大量接线 系统的设计 安装 调试的工作量少 且易于扩容 三 控制回路和安全回路1 制动液压站控制和保护回路2 张紧液压站控制和保护回路3 脱索保护回路4 PLC控制回路5 其它一些控制及保护回路 3 4通信系统 通讯系统 一般包括信号传递和语音通讯 它是保证索道安全运行必不可少的设备之一 一 信号系统脱挂索道由于它的特殊性 线路长 支架多 吊厢多 站与站之间一般不能用目测到 而索道要开车运行 必须各站具备开车条件 并将开车的信号发往由司机控制的操作台 在司机认定满足开车的所有条件后 方能开车运行 目前 国产脱挂索道的控制信号的传输方式主要有两种 1 有线传输 用有线电缆和光缆直接将各站的信号连接起来 进行信号传输 2 无线传输 通过无线微波技术 将各站和控制点及吊厢间的信号进行传输 3 4通信系统 二 语音通讯系统国产脱挂索道的语音通信系统主要包括 外线电话 内部电话 无线通信系统 对讲机以及广播系统 专用电话 索道各站之间应有独立的专用电话 以便各站之间进行联系 尤其紧急情况时及时联系 外线电话 规范要求在索道一个站房或站房附近应有外线电话 使索道人员可随时与外界保持联系 如用手机则必须使其处于良好通讯状态 包括停电时 对讲机 索道站必须配置足够的对讲机 用于工作人员在支架上或设备上检修使用 广播系统 索道应配备广播系统 具有播音和放音功能 停电时应能使用 此外 大多数脱挂索道在站房 线路支架 机房以及关键设备处加装了有线或无线视频监控系统 在控制室内可以清晰准确看到索道运行情况 3 5防雷和接地系统 一 接地概念 电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接称为接地 与土壤直接接触的金属体称为接地体 接地体与电气设备间的连线称为接地线 接地目的不同名称也不同 为防止电气设备漏电而造成人身及设备事故作的接地称为保护接 为防雷害而作的接地称为防雷接地 为使设备工作正常 起屏蔽作用的接地称为屏蔽接地 站房接地电阻应小于4 二 保护接地 在电力系统中 由于运行和安全的需要 常常将中性点直接或经过特殊的设备接地 这样作将使三相线中每一相对地的电压是220V 当设备绝缘损坏 一相接机壳时 在机壳上会有对地是220V的电压 将机壳良好接地后 这一漏电压对地短路 避免了人身伤害 3 5防雷和接地系统 电气系统中必须接地的装置有 电气柜 控制台 接线箱 电机 变压器 电力开关及其它电气设备的金属底座 外壳等 开关等电气装置的操作机构 电流互感器和电压互感器的二次线圈 室内外配电装置的金属框架 底板 托架 电缆终端头金属外壳和金属包皮 金属穿线管等 围绕带电部分的金属栏杆 金属平台 金属梁架 金属门等 3 5防雷和接地系统 三 防雷接地 索道一般建在野外 钢索及其支架都处于高于地面的位置 必须注意防雷 雷害一般有下列两种形式 1 直接雷击 这是指雷云与地面物体间直接放电 这种雷击放电电流幅值极大 产生的破坏力也大 破坏作用主要是机械性破坏 热力性破坏和绝缘击穿性破坏 2 间接雷击 感应雷击 雷云与地面间形成一个强大的电场 在距离雷云近的物体上将会由于这一电场作用 感应出大量与雷云带电异号的电荷 当这朵雷云在附近放电后 感应的电荷失去束缚 将沿导体向电位低处流动 形成高电压和大电流 有可能对电气设备造成损坏 3 5防雷和接地系统 防止雷击的最好办法就是接地 当设备有了良好的接地 钢索支架 金属屋顶及钢梁钢筋等都良好接地 时 雷云接近这些装置时 地面感应出的负电荷会沿接地体 接地线和金属体跑到大气中与雷云中的电荷中和 从而避免了大规模的直接雷击 对于感应雷也可因及时疏散电荷 避免电荷积聚而避免损失 为使防雷接地起到防雷作用 对防雷系统必须有正确的设计 合理的安装和良好的维护 否则不但不能防雷 甚至更易招致雷击 接地体设计可以用大面积接地体 如均压网 这时不用深埋 深埋已无意义 或者用深埋的接地体 每年特别雷雨季到来前 要对接地装置进行检查 看各连接处有无严重锈蚀和开焊 特别是用螺钉连接处 看螺钉有没有松动 用铁丝捆绑处也要检查是否有松动 是否有接触不良 接地电阻是否有大的变化 接地电阻值是否合乎要求 接地电阻值一般应小于5 线路支架视土壤电阻率 一般应小于30 4 操作与维护 电气系统必须保证传动性能和控制性能达到设计要求 紧急情况处理功能完好 维护中不能任意改变电路 以防安全装置失效 为保证实现这些要求 在日常维护中应保证做到以下各点 1 接地 对保护接地 防雷接地等的连接要经常检查 保证接地电阻 接地线严禁用作载流零线 2 机电设备的绝缘电阻一般