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第2章 矿用隔爆智能型真空馈电开关


第2章

新型矿用隔爆真空馈电开关

国产的新型矿用隔爆真空馈电开关生产厂家较多,其共同的特点是采用真空断路器,作 为分路馈电开关使用时,具有选择性的漏电保护。从控制保护装置来看,多数馈电开关采用 微电脑控制,部分馈电开关采用电子控制保护装置,使用条件、操作方式、控制方式和主要 功能雷同。从额定容量来讲,1140V 矿用隔爆型馈电开关额定电流为 630A 的产品以投放市 场。总得来讲,工作的可靠性进一步提高,体现了我国煤矿电气设备制造水平的进步。

2.1 KBZ 系列隔爆智能型真空馈电开关
本节介绍华荣集团有限公司生产的 KBZ 系列矿用隔爆型真空馈电开关(智能型) 。 2.1.1 概述 1. 使用环境 海拔高度不超过 2000m,周围环境温度-5℃~40℃,相对湿度不大于 95%(25℃) ,在 有爆炸性气体(甲烷混合物)的矿井中,无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的场所,无剧 烈振动和冲击的地方, 无滴水及其他液体浸入的地方, 垂直面安装倾斜度不超过 150 的地方。 2. 性能特点 (1)KBZ 系列智能型馈电开关采用真空断路器分/合主电路,电磁合闸,机械保持,远 方分励脱扣、欠压脱扣,维修量小,工作可靠,寿命长。 (2)微电脑控制,保护功能完善。具有欠压、失压、过载、短路、三相不平衡、漏电 闭锁、瓦斯断电、对称性漏电保护、选择性漏电保护功能,并可外接远方分励脱扣按钮。 (3)采用液晶汉显智能保护器,适应范围广,保护精度高;具有故障显示功能;具有 RS-485 通信接口。 3. 用途 KBZ 系列馈电开关适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下,在交流 1140V、660V、 380V,50Hz,电流为 200A、400A 中性点不接地的三相电网中,作为配电总开关、分支开 关,也可作为大容量电动机不频繁起动用。 KBZ-□/□A 型号意义:K 馈电开关,B 隔爆型,Z 真空,分子上□表示额定电流,分母上 □表示额定电压,A 改进型。 4. 技术特征
(1)主要技术参数(见表 2.1) 表 2.1 主要技术参数 型号 额定电压/V 额 定 电 流/A KBZ-200A KBZ-400 1140V , 200 400 额定短路接通与分断能力/A 1140V 4500 7500 660V 7500 9000 380V 9000 12500 电 缆 外 径/mm 42~78 42~78 操作方式 电磁合闸, 电磁分闸 工作制 长 期 工 作制

660V,380V

(2)保护功能的特性参数(见表 2.2) 表 2.2 保护功能参数 过载保护 过载倍数 1.05 1.20 1.50 2.00 6.00 动作时间 ∞ 0.2h~1h 90s~180s 45s~90s 8s~14s 从热态开始 从热态开始 从热态开始 从冷态开始 手动 手动 手动 手动 状态 复位方式 短路保护 整定值:(6~10) 欠压保护 动 作 范 围 :

IN



IN

为额定

( 35%~75% )

UN

电流) ,瞬时动作

( U N 为额定电压) ; 动作时间:0.1s~5s

(3)漏电闭锁与漏电保护(见表 2.3) 86

电网电压/ V

单相漏电电阻动作整定值 /k

单相漏电闭锁电阻 整定值/k 7+20% 22+20% 40+20%

动作时间 /s 瞬时 ≤0.15s 延时 0~5s 可调

380 660 1140

3.5+20% 11+20% 20+20%

(4)选择性漏电保护:对下属电网中出现漏电故障,采用功率方向法,有选择性漏电保护跳闸。 (5)三相不不衡保护:可对三相负载进行缺相及相不衡保护。

2.1.2 结构特征 1. 整体结构 馈电开关的隔爆外壳呈方形,用 4 只 M12 螺栓与底撬形底座相连,隔爆外壳分为上下 两个空腔,分别为接线腔与主腔。接线腔在主腔的上方,它集中了全部主回路与控制回路的 进出线端子, 主回路电源进线端子上罩有防护板。 接线腔两侧各有两个主回路进出线喇叭口, 可以引入电缆外径为 ф42~ф78 的电缆。 主腔由主腔壳体与前门装置组成, 主要装有主体芯 架和千伏级电源控制开关,前门采用快开门结构。 2. 主要器件安装 交流真空断路器安装在主腔内,动力电源三根进线直接接在断路器的进线端子上,三根 出线接在断路器的出线端子上。 千伏级电源控制开关安装在主腔的右侧壁上方, 由连接套与 主腔外的操作手把相连。 电流互感器安装在断路器下方, 零序电流互感器安装在断路器的出 线端。侧板上装有中间继电器、磁放大器、钮子开关、阻容吸收器、前门插座、断路器插座 和七芯接线柱的插座。 前门上装有变压器、起动按钮、停止按钮、试验按钮、保护器整定按钮、保护器、保护 器电源等。 前门与外壳之间设有可靠的机械闭锁,保证真空断路器跳闸后才能开门。当需要打开馈 电开关前门时,必须先将右侧壁上的电源控制开关手把打至断开位置(中间位置) ,断开控 制电源,断路器因控制电源断开失电而自动分闸,然后拧进闭锁杆,使其里端进入电源开关 手把的闭锁孔内,将电源开关闭锁在断开的位置上,其外端才能脱离前门上的限位装置,解 除前门闭锁,才能打开前门。前门闭合的方法与打开时程序相反。 2.1.3 合闸/分闸操作过程 KBZ-400(200A)系列矿用隔爆型真空馈电开关电气原理如图 2.1 所示。 1. 合上控制电源开关 断路器合闸前, 合上控制电源开关 SA, 控制变压器 TC1 得电, 1140V (或 660V, 380V) /127V,36V,24V,10V,4V。AC127V 给断路器 QF 吸力线圈和电源模块供电;AC36V 给中间继电器 KA 供电;AC24V 给整流桥 QL2 供电,即为断路器 QF 吸力线圈的保持电源; AC10V 给保护器供电;AC4V 为短路保护的试验电源。这时,从观察窗看到保护器的相应 指示(保护器自检) 。在正常情况下,保护器 BJ 的常闭接点 F 断开,常开接点 S 闭合,为 合闸控制准备。 2. 合闸操作 按下合闸按钮 SB→中间继电器 KA 得电吸合→常开接点 KA-1,KA-2 闭合→整流桥 QL1 接 通 AC127V 电源,整流桥 QL2 接通 AC24V 电源→断路器 QF 线圈得电吸合→ → 断路器 QF 合闸; 辅助常闭接点 QF-1 打开→QL1 交流电源串入电容器 C; 辅助常开接点 QF-2 闭合→中间继电器 KA 自保回路接通; 辅助常开接点 QF-3 闭合→为短路试验准备; 辅助常开接点 QF-4 闭合→将断路器合闸信息反馈给电脑保护器 BJ;
87

辅助常开接点 QF-6 闭合、常闭接点 QF-7 打开→对外提供。

88

图 2.1 KBZ-400(200A)系列矿用隔爆型馈电开关电气原理图

3. 分闸操作 按下分闸按钮 SBS→常闭层 SBS-1 断开了中间继电器 KA 吸力线圈回路;常闭层 SBS-2 断开了断路器 QF 吸力线圈回路→QF 跳闸。 2.1.4 漏电保护工作原理 1. 选择性漏电保护 选择性漏电保护采用零序功率方向原理。即,根据零序电流的大小和零序电压电位的高 低及零序电压和零序电流的相位关系来判断是否有漏电故障。 在图 2.1 中,当动力回路发生漏电时,三相电抗器 SK 组成人为的中性点,中性点对地 产生一零序电压信号,经 C1、TC2 移相后送入综合保护器的 U0 脚;零序电流信号由零序电 流互感器 TA 取得,直接送入综合保护器的 I0 脚。当动力电缆较短,即分布电容较小时,零 序电流互感器次级感应的电流信号过小达不到门槛值,必须加三相对地分布电容进行补偿, 补偿电容大小范围为 0.22?F~1?F 之间。零序电压信号和零电流信号经综合保护器进行处 理,当满足所设定的预值时,再比较 U0 与 I0 的相位关系,当两者均符合零序功率方向条件 时,综合保护器内继电器动作,常开接点 S 断开,常闭接点 F 闭合→中间继电器 KA 断电 释放→常开接点 KA-1、 -2 断开→断路器 QF 线圈断电释放→QF 分闸→实现选择性漏电保 KA 护。 2. 漏电保护工作原理 断路器 QF 在合闸运行中, 如果电网对地绝缘电阻下降至规定值及下时, 保护装置动作, 断路器跳闸,称为漏电保护,或漏电跳闸。 当开关 SA1 拔至“总开关”时, SA1-3 闭合,电源模块输出直流 DC36V 对动力电缆进行 绝缘测试,其绝缘电阻测试通路为: 电源模块 DC36V→SA1-3 接点→接地极 ZD→大地→动力电缆对地绝缘电阻→动力电缆 →三相电抗器 SK→电阻 R1→综合保护器 RJ 脚→综合保护器内部,公共端 COM1→电源模 块的 COM1。 当动力电缆未漏电时,直流测试电流很小,保护装置不动作,断路器正常运行。 当动力电缆发生漏电时,即三相动力回路对地绝缘电阻下到一定值时,综合保护装置内 部继电器动作,其常开接点 S 断开,常闭接点 F 闭合(正常时 S 闭合,F 断开)→中间继 电器 KA 线圈断电释放→常开接点 KA-1、 -2 打开→断路器 QF 线圈断电→断路器 QF 跳闸。 KA 3. 漏电闭锁工作原理 漏电闭锁是指,当断路器合闸前,动力电缆对地绝缘电阻小于规定值,保护装置动力, 断路器不能合闸,称为漏电闭锁。 断路器 QF 合闸前,辅助常闭接点 QF-5 闭合,动力跨路绝缘电阻测试通路为: 电源模块 DC36V→QF-5→接地极 ZD→大地→动力电缆对地绝缘电阻→动力电缆→三相 电抗器 SK→电阻 R1→综合保护器 RJ 脚→综合保护器内部,公共端 COM1→电源模块的 COM1。 当动力电缆未漏电时,直流测试电流很小,电网对地绝缘电阻很大,保护装置不动作。 当动力电缆对地绝缘电阻下降至规定值时,综合保护装置内部继电器动作,其常开接点 S 断开,常闭接点 F 闭合→中间继电器 KA 线圈不能得电→常开接点 KA-1、KA-2 不闭合→ 断路器 QF 线圈不能得电→断路器 QF 不能合闸→实现漏电闭锁。 4. KBZ 馈电开关做总开关、分路开关的接线方式 图 2.2 为 KBZ 馈电开关做总开关、分路开关接线示意图。

89

图 2.2

KBZ 接线图

5. 补偿电容 当电缆的分布电容不足时,选择性的漏电保护不动作,可在总开关的输出端(隔爆主腔 内)并接三相电容器进行补偿,电容器的中性点接地。电容器的额定电压不低于电网的额定 电压。在井上试验时,由于分布电容很小,需在总开关的输出端加三相电容器。井下试验一 般不需另加分布电容器(如果不动作可能分布电容太小,需加模拟分布电容器) ,把门板后 面的 1 个“总/分”钮子开关 SA1 拔到“分开关”位置后,需要断开电源再合上电源,综合保护器 显示屏上显示为“分开关”,进行合闸后,再在支路 1 端做漏电试验时只跳分开关 1,总开关 和分开关 2、分开关 3 不跳闸;在支路 2 端做漏电试验时只跳分开关 2,其余开关不跳闸。 6. 注意事项 (1)馈电开关在使用中,1 台变压器线路,即 1 个供电单元只能有 1 台馈电开关做总 开关,其他做分开关使用。 (2)KBZ 馈电开关的辅助接地极 FD 与该开关的主接地极 ZD 即外壳接地的距离应大 于 5m。63#、65#为瓦斯控制接点;55#、57#为远方脱扣;2#、12#为其他闭锁接点(不用时 短接) ;断路器辅助接点 QF-6、QF-7 为馈电开关工作状态接点。 2.1.5 过流保护的整定及调试及故障显示 1. 过流保护的传感电路 电流互感器 TA1~TA3 为完全星形接线,将动力回路大电流变为小电流,直接送给保护器 BJ 进行过载、短路、相不平衡及缺相保护的信号处理,任一故障大于设定值时,保护装置 动作,其常开接点 S 断开,常闭接点 F 闭合,断路器跳闸。 2. 保护装置的整定 总/分钮子开关拔位后,要断开电源再合上电源方有效。 (1)说明 1)在正常分闸状态 显示系统电压;可按上移或下移键定位显示绝缘电阻,按返回键返回电压显示屏,不按 键 3min 自动返回;按设置键可进入参数设置状态。 显示:

90

660 V
总开关 欢迎使用华荣防爆

正常 分闸

2)运行状态(合闸状态) 轮流显示三相电流值;按上移或下移键可定位显示 A,B,C 三相电流中的任一相电流 值,按返回键返回;按设置键可查看设置参数。 显示:

400
A 相电流 B 相电流 C 相电流

A

正常 合闸

欢迎使用华荣防爆

3)故障状态(分闸) 系统出现故障,延时期间指示灯闪烁,跳闸后显示故障信息,按返回键返回。 显示:
过流

1286 A
总开关

故障 分闸

欢迎使用华荣防爆

(2)参数整定 本保护只有在分闸且故障状态下才能进行整定。4 个整定按钮为:返回(复位) 、上移、 下移、设置(确认) 。 整定方法: 按设置键依次显示:额定电流、短路电流、漏电延时、不平衡度、不平衡延时、电压等 级、电压微调、电流微调、欠压、欠压延时、预值、选漏延时。显示需要整定的项目时,按 上移或下移键改变参数值,按设置键保存,按返回键返回。 1)额定电流整定 电流整定值范围:80A~630A 可调,步长为 5A。 显示:
额定电流 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

400 A

正常 分闸

2)短路电流整定 短路电流整定范围:1~10 倍额定电流,步长为 1 倍的额定电流。 显示:
短路电流 设 置

2800 A
91

正常

总开关 欢迎使用华荣防爆

分闸

3)漏电延时整定 漏电延整定范围:0~5000ms 可调,步长为 20ms。 显示:
漏电延时 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

1500 ms

正常 分闸

4)三相不平衡度 三相不平衡范围:35%~100%可调,步长不 1。 显示:
不平衡度 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

75%

正常 分闸

5)不平衡延时 不平衡延时时间范围:100ms~5000ms 可调,步长 20ms。 显示:
不平衡延时 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

5000 ms

正常 分闸

6)电压等级 电压等级选择范围:380V、660V、1140V 共 3 个等级。 显示:
电压等级 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

660 V

正常 分闸

7)电压微调 电压微调范围:0~6.552,步长为 0.001。校准电压值可通过计算,例:额定电压 660V, 显示值 600,660÷600=1.1,调整电压微调系数为 1.1,按保存即可,出厂时已设定。 显示:
电压微调 设

92

置 总开关

1.000 V
欢迎使用华荣防爆

正常 分闸

8)电流微调 电流微调范围:0~6.552,步长为 0.001。电流微调同电压微调一样,出厂时已设定。 显示:
电流微调 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

1.500 A

正常 分闸

9)欠压 欠压整定范围:35%~90%可调,步长为 1。 显示:
欠压 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

85 %

正常 分闸

10)欠压延时 欠压延时整定范围:100ms~5000ms 可调,步长 20ms。 显示:
欠压延时 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

5000 ms

正常 分闸

11)预值 预值整定范围:0.10~2.50 可调,步长 0.01。 显示:
预值 设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

.80

正常 分闸

12)选漏延时 选漏延时范围:0~1000ms 可调,步长 20ms。 显示:
选漏延时

93

设 置 总开关 欢迎使用华荣防爆

20 ms

正常 分闸

(3)故障显示 1)漏电保护 显示:
漏电

1500 ms
总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

2)选漏保护 显示:
漏电

20 ms
分开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

3)欠压保护 显示:
欠压

400 V
总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

4)A 相断相保护 显示:
断相

A --总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

5)B 相断相保护 显示:
断相

B --总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

6)C 相断相保护 显示:
断相

94

C--总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

7)三相不平衡保护 显示:
不平衡

5000 ms
总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

8)过流保护 显示:
过流

1286 A
总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

9)漏电闭锁保护 显示:
漏电闭锁

---- k
总开关 欢迎使用华荣防爆

故障 分闸

分路开关的整定同上。 2.1.6 故障分析及排除(见表 2.4)
表 2.4 故障现象 上电后保护器无正 常显示 原因分析 1.保护器上电后完成自检工作, 在自检过 程中出现 CPU 死机现象 2.保护器无+5V、-5V 电流输入 3.保护器内部因为某种原因烧毁 总开关漏电、漏电 闭锁及漏电试验、 分开关漏电闭锁保 护不动作 断路器无法合闸 1.变压器送给合闸线圈的电压出现过电 压或低电压现象 2.合闸按钮损坏 3.断路器线圈烧毁或操作机构故障 4.保护器接点故障 5.中间继电器 KA 损坏 当开关作为分路开 1.开关的“总/分”选择开关未置于“分开关” 1.断电后选择开关置于“分开关”位置即可 1.试验按钮故障 2.开关装置未正常接地 3.保护器烧毁 KBZ-400(200A)故障分析及排除 排除方法 1.重新上电, 等待保护器重新启动 2.检查保护器电源是否正常供电,包括变 压器、开关电源等 3.更换保护器 1.检查电阻 R1、电抗器等信号转换元件 是否完好,其线路是否接通 2.检查接地点接地情况,应接触良好 3.更换保护器 1.解决供电质量问题 2.更换合闸按钮 3.更换断路器 4.更换保护器 5.更换中间继电器

95

关使用时,出现漏 电却总开关跳闸, 不能实现选择性漏 电保护

位置上 2.分布电容过大或过小 3.总开关的动作时间适当加长 4.分开关的阀值调整过大 5.分开关保护器损坏 6.检查分开关 I0 和 U0 信号输入元件或线 路损坏

实现选择性漏电保护 2.分布电容补偿至 0.22?F~1?F 3.漏电动作时间>800ms 4.调小阀值 5.更换保护器 6.检查元件及线路, 更换或维修

运行时经常跳闸

1.跳闸时,保护器会记录跳闸故障原因,如 经常出现的漏电故障,为电缆热绝缘性能 老化及所带设备存在漏电现象 2.如经常出现短路故障, 为保护器内部设 备不合理或出现电缆内部绝缘老化造成 短路现象 3.如出现欠电压故障 4.如出现三相不平衡故障 5.保护器故障

1.检查电缆绝缘性能 2.重新设置保护器额定电流及整定跳闸 电流值 3.检查 TC1 控制变压器 10V 电源是否输 入保护器 4.检查电流互感器及实测线路电流情况 5.更换保护器

2.2

KBZ-400(200)/1140(660)Z(F)矿用隔爆型智能化真空馈电开关

KBZ-400(200)/1140(660)Z(F)矿用隔爆型智能化真空馈电开关是山西长治市防 爆电器有限公司生产的新型真空馈电开关,下面对其工作原理做一简单介绍。 2.2.1 概述 1. 使用环境 周围环境温度为-5℃~+40℃; 矿井大气压 (0.08~0.11) Mpa; 周围空气湿度不大于 95%; 在有瓦斯、煤尘爆炸性气体混合物的环境中;在无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中;与水平 面的安装倾斜度不超过 150;能防止滴水的地方;污染等级为 3 级。 2. 性能特点 采用微电脑控制保护,10×5 汉字液晶显示器,配合菜单操作简便。真空断路器电磁分/ 合闸,电磁合闸,机械保持。极限分断能力 8000A(4000A) 。做分路开关时能实现有选择 性的漏电保护。 3. 用途 KBZ-400(200)/1140(660)Z(F)适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中,在交流 50Hz、额定电压 1140V(660V) 、额定电流 400A 及以下的中性点不接地电网中,作为总 开关(Z) 、分路开关(F) ,也可作为大容量电动机不频繁起动的控制开关。 当供电线路出现过载、 短路故障时, 该开关自动切断电源; 当供电线路发生漏电故障时, 能快速而有选择性地切除漏电支路; 分开关还具有漏电闭锁功能; 总开关具有绝缘电阻监测、 对配电分开关漏电保护起后备保护作用。严禁带电开盖。 型号意义:KBZ-400(200)/1140(660、380)Z(F) 为馈电开关,B 防爆,Z 真 ,K 空,400(200)为额定电流(A) ,1140(660、380)额定电压(V) 做总开关,F 为分 ,Z 路开关。 4. 技术特征(见表 2.5)
表 2.5 额 定 额 定 极 限 操 KBZ-400(200)/1140(660、380)Z(F)技术特征 过载保护 漏电保护

96

电 压 /V

电 流 /A

分 断 能 力 /A

作 方 式 电 磁 合 闸 / 分 闸

过电流/ 整 定 电 流 1.05 1.2 1.5 2 4 6

动作时间/s

脱 扣 器 状 态

额 定 电 压 /V 380 660 1140

单相漏电 电阻整定 值/k 3.5 11 20

单相漏电闭 锁电阻整定 值/k 7 22 40 0~1 10~100 0~0.33

1140 660 380

400 (200)

8000 (4000)

2h 不动作 0.2h~1h 动作 90s~180s 45s~90s 14s~45s 8s~14s

冷态 热态 热态 热态 热态 冷态

电网对地电容/?F 电网对地电阻/k 电网支路对地电容 /?F

1)过载保护。整定范围: (0.4~1) I N ( I N 为开关的额定电流) 。 2)短路保护。整定范围: (3~10) I N ,瞬时动作。 3)欠压保护。整定范围: (70%~35%) U N ( U N 为额定电压) ,动作时间 8s 不可调。 4)保护器的钮子开关打在“总开关”的位置时,如果主线路发生漏电现象或者是分支线路漏电时拘动, 总开关会在设定的 150ms 时间内跳闸。

2.2.2 结构特点 1. 结构 本馈电开关采用快开门结构, 开/关门简单快捷, 当手柄打到“闭锁”位置时, 拧出联锁杆, 顺时针转动手柄,门盖即可打开。门板上设有综合保护器、电源保护器、液晶显示器、试验 按钮及复位按钮。主腔内左侧装有断路器,断路器后面装有试验电阻、零序电流互感器。主 腔内右侧装有立板,立板上装有组合开关、变压器、电抗器、RC 阻容吸收器、熔断器及拔 插保险。 2. 控制系统 本馈电开关采用先进的微处理器,高精度数据处理及先进的保护算法,保护精度高,反 映速度快。采用 10×5 汉字液晶显示器,配合菜单式人机交互界面,操作直观简单。运行时 实时显示当前三相电流、系统电压和合/分闸状态。各项保护功能参数均可以通过菜单选择 调整。具有记忆功能,每次调整的各项参数均被记忆保存,下次上电或系统复位时自动提取 上一次设定的参数。具有记忆故障信息功能,包括上一次的故障类型、故障时间,故障发生 时三相电流值、系统电压值均保存,可以通过菜单调出,便于维护。可选择数据通信口与控 制系统联接,根据用户需要可以配置 RS-485 或电力线载波通信接口。保护器采用模块化结 构设计,优化的软硬件抗干扰处理,寿命在为提高。 2.2.3 工作原理 KBZ-400(200)/1140 电气原理如图 2.3 所示。

97

图 2.3

KBZ-400(200)/1140(660)Z(F)矿用隔爆型智能化真空馈电开关原理图

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1. 各元件的作用 (1)真空断路器 ZK。型号 ZK3-1.14/400-7.5-T。作用:正常工作时接通/切断被控制的 动力回路。故障时,能自动切断动力回路的短路电流。有 3 种脱扣方式:欠压脱扣、分励 脱扣、手动脱扣。欠压脱扣是由保护器提供 DC50V 直流电压,在正常工作情况下,使它保 持在吸合状态;当发生欠电压或过电流时,保护器断开欠压线圈的电源,欠压脱扣器动作, 断路器跳闸。 (2)控制变压器 BK1。1140V(660V)/127V,50V,36V,20V,10V;其中 AC127V 经整流桥 D1 整流后送给断路器的合闸线圈 H;AC50V 经整流桥 D2 整流后送给欠压脱扣器 线圈 Q 和闭锁继电器 BJ;AC36V 供给中间继电器 1ZJ 和 2ZJ,同时作为电网绝缘电阻监 测的工作电源;AC10V 直接供给保护器内部使用。 (3)三相电抗器 SK。三相电抗器是主回路(1140V,660V)与漏电保护装置绝缘监测 回路的耦合元件。保护器输出的 DC36V 电压通过三相电抗器 SK、动力电缆芯线,对电网 进行绝缘监测。 (4)零序电压变换器 BK2,为各分开关选择性漏电保护提供零序电压。其次级由开关 K3 选择控制,K3 有“总”-“分”两个位置,如图 2.3 所示,只有做分路开关,即 K3 位于“分”的 位置上,零序电压变换器的次级与保护器接通,才能实现选择性漏电保护。 (5)保护器。亦称综合保护器,型号 SPR-1000,徐州思普瑞电子科技有限公司的产 品,是 1 个微电脑控制器,控制系统的核心器件。能够实现过载、短路保护;有选择性的 漏电保护(零序功率方向原理) ;漏电闭锁保护。 (6)液晶显示器。作用:通过观察它可以知道馈电开关的分/合状态、动力回路绝缘电 阻的大小、判断故障的类别等。 (7)电源控制器。给综合保护器提供所需的电源。 (8)欠压(失压)线圈 Q。有电吸合,馈电开关可以合闸或不跳闸;欠压或失压时, 脱扣机构脱扣,馈电开关跳闸。 (9)分励线圈 F。有电吸合,脱扣机构脱扣,馈电开关跳闸;F 断电,馈电开关可以合 闸或不跳闸。 2. 电磁合闸过程 (1) 合上控制电源开关 GK→控制变压器 BK 得电→电源控制器得电→综合保护器得电 →附加 DC36V 经三相电抗器对动力电缆进行绝缘电阻测试→未发生漏电、瓦斯未超限、风 电闭锁接线正确等→电源控制器内部继电器常开接点 BH-1 闭合→欠压脱扣器 Q 得电吸合, 馈电开关可以合闸;闭锁继电器 BJ 吸合→常开接点 BJ-1 闭合→为馈电开关合闸准备。 (2)按下合闸按钮 HA→中间继电器 1ZJ 吸合→常开接点 1ZJ1、1ZJ2 闭合→合闸线圈 H 得电吸合→断路器合闸。 松开合闸按钮 HA→中间继电器 1ZJ 释放→常开接点 1ZJ1、 2 1ZJ 打开→合闸线圈 H 断电→确保 H 不致因通电时间过长而烧毁。也就是说,断路器的合闸是 电磁合闸,机保持。 3. 分闸操作 (1)按下分闸按钮 FA→分励线圈 F 得电→脱扣装置脱扣→断路器跳闸。 (2)按下开关右侧的机械脱扣按钮,馈电开关跳闸。 2.2.4 漏电保护工作原理 (1)说明。本馈电开关做为“总”开关时,控制开关 K3 位于“总”位置,零序电压变换器退 出。此时,本开关只能实现漏电闭锁与漏电跳闸。当做为分路开关时,K3 置于“分”的位置, 零序电压变换器次级接入综合保护器,可以实现选择性漏电保护。 (2)做“总”开关漏电闭保护 1)漏电闭锁。馈电开关合闸前→控制变压器有电→控制电源得电→中间继电器 2ZJ 吸

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合→两个串联的常开接点 2ZJ1、2ZJ2 闭合→10k 电阻接入漏电闭锁检测回路中→进行漏 电闭锁测试(测试原理同 JJ30 检漏继电器) 。 同时,电源控制器得电,综合保护器得电→DC36V 对动力回路进行绝缘测试,其测试 电流的通路为: 电源控制器 DC36V+→综合保护器 DC36V+→R→三相电抗器 SK→动力电缆主芯线→ 动力回路对地绝缘电阻 r→大地 (动力电缆地线) →接地极→断路器辅助常闭接点 ZK-3; 3→ K 综合保护器的 EGND→DC36V-。 未发生漏电时,经综合保护器和电源控制器处理的结果,电源控制器内部继电器常开接 点 BH-1 闭合,欠压脱扣器 Q 和闭锁继电器 BJ 吸合,断路器可以合闸。断路器合闸后,辅 助常接点 ZK-2 闭合→经综合保护器和电源控制器处理后→中间继电器 2ZJ 释放→常开接点 2ZJ1、2ZJ2 打开→进行漏电跳闸绝缘电阻的实时监测。 如果发生了接地故障,电源控制器内部继电器 BH 不吸合,其常开接点 BH-1 不闭合,欠 压脱扣线圈 Q 及闭锁继电器 BJ 不吸合,断路器不能合闸,即为漏电闭锁。 2)漏电跳闸。在运行中直流测试通路同闭锁时的通路,如果运行中发生了漏电,经综 合保护器和电源控制器的处理后,电源控制器内部继电器常开接点 BH-1 打开,欠压脱扣器 Q 释放,断路器跳闸。 (3)做分路馈电开关。K3 置于“分”的位置上,零序电压通路接入综合保护器。其漏电 闭锁测试和动作原理同上,不作进一步介绍。而漏电跳闸仍是采用零序功率方向的原理,由 综合保护器进行处理,实现选择性的漏电跳闸。 (4)漏电跳闸试验。如图 2.3 所示,按下漏电试验按钮 LS→继是器 J 得电吸合→常开 接点 J 闭合→7.5k 的漏电试验电阻接地→馈电开关应立即跳闸→说明保护装置完好。 2.2.5 过流和欠电压保护动作原理 (1)过流保护动作过程 过载、短路统称为过流。当过载或短路故障发生后,由装在断路器上的 3 个电流互感器 LH 输出小电流送给综合保护器,经整流后得到反映主回路电流大小的直流电压信号,将它 们分别送至采样电路,输出一动作信号到记忆电路,记忆并显示故障类别。记忆电路输出的 驱动信号送至电源控制器,内部继电器 BH 释放,欠压脱扣器 Q 失电,断路器跳闸。同时, 闭锁继电器 BJ 释放,电磁机构不能复位,断路器不能合闸。 (2)欠压保护动作过程 当电源电压降至(70%~30%) U N 时,欠压环节动作,Q 释放,断路器跳闸。同时, BJ 失电实行闭锁。 (3)过流保护的试验 按下过流保护试验按钮 GS,控制变压器 AC10C 送入电流互感器 LH,综合保护装置起 动,馈电开关跳闸,同时,短路指示灯亮,显示短路故障,说明过载、短路功能完好。 2.2.6 故障分析及排除 常见故障及排除方法见表 2.6。
表 2.6 故障现象 控制电源手柄打在“合闸”位置时, 无电源指示 常见故障及排除方法 排除方法 1)检查有无 AC36V 2)检查更换熔断器 RD4,GRD1 3)检查更换显示器 可能产生的原因 1)BK1 无 AC36V 输出 2)熔断器 RD4 熔断 3)高压熔断器 GRD1 熔断 4)显示器损坏 控制电源开关手柄在“合闸”位置, 1)KB1 无 AC127V 输出 1)检查有无 AC127V

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有电源和分闸指示,按下“合闸”按 钮,开关不合闸

2)熔断器 RD2 熔断 3)中间继电器 1ZJ 损坏 4)合闸线圈 H 烧毁 5)整流二极管桥 D1 烧坏 6)闭锁继电器 BJ 损坏 7)合闸按钮 HA 损坏

2)检查更换 RD2 3)检查更换 1ZJ 4)检查更换 H 5)检查更换整流桥 D1 6)检查更换 BJ 7)检查更换 HA 1)检查有无 AC50V 2)检查更换熔芯 3)检查更换线圈 Q 4)检查更换电源控制器 5)更换综合保护器 6)调整机构 1)更换显示器 2)维修更换辅助接点 1)更换分励线圈 F 2)调整脱扣机构 3)理换分闸按钮 1)理换保护器 2)理换试验电阻 3)接好辅助接地极 4)更换 J 5)理换 LS

按下合闸按钮,开关“咯噔”一下, 保持不住

1)变压器 BK1 无 AC50V 输出 2)熔断器 RD3 熔断 3)欠压脱扣线圈 Q 损坏 4)电源控制器损坏 5)综合保护器损坏 6)保持机构不灵活

按合闸按钮开关合闸,但无显示

1)显示器损坏 2)断路器的辅助常接点接触不良 1)分励线圈 F 损坏 2)跳闸机构不灵活 3)分闸按钮接触不良

按分闸按钮,开关不跳闸

按漏电试验按钮, 开关不动作, 无 显示

1)保护器损坏 2)试验电阻开路 3)接地线接触不良 4)试验继电器 J 损坏 5)试验按钮 LS 接触不良

真空断路器型号为 ZK3-1.14/400-7.5-T;触头参数:触头开距 3+1mm,超程 1.5+0.5mm,开距+超程 =5~6mm。

2.3

KBZ-200/1140(660)矿用隔爆智能型真空馈电开关

本节介绍浙江欧阳机电有限公司生产的电脑控制的 KBZ-200/1140(660)真空电开关。 2.3.1 概述 1. 使用环境 海拔不超过 2000m, 周围环境温度-5℃~+40℃, 周围空气相对湿度不大于 95% (+25℃) , 含有瓦斯、煤尘爆炸危险有煤矿井下,无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境,安装倾角不超过 150,无滴水的地方等。 2. 性能特点 采用真空断路器 ZN7-400/1140 型,电磁起动,机械保持。微电脑控制,保护完善,性 能可靠。做分路馈电开关时,可以实现选择性的漏电保护。 3. 用途 用在有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下,额定电压 1140V 或 660V,50Hz,额定电流为 200A 及以下的中性点不接地的供电系统中,作为配电系统的总开关或分路开关。当供电线 路出现过载、短路、欠压、过电压、漏电故障时,馈电开关自动切断电源。 4. 技术特征(见表 2.7)
表 2.7 额定 额 定 极限分断能 KBZ-200/1140(660)技术特征 操 过载保护 漏电保护

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电压 /V

电 流 /A



作 方 式

过电流/ 整定电 流 1.05 1.2

动作时间/s

脱扣 器状 态

额 定 电 压 /V 660

单相漏电 电阻整定 值/k 11+20%

单相漏电闭 锁电阻整定 值/k 22+20%

1140 660

200

7.5kA/1140V; 9kA/660V

电 磁 合 闸/ 分 闸

2h 不动作 0.2h~1h 动 作

冷态 热态

1.5 2 4 6

90s~180s 45s~90s 14s~45s 8s~14s

热态 热态 热态 冷态

1140

20+20%

40+20%

当电网每相对地电容不大于 1?F 时,能可靠实现漏电保护与漏电 闭锁保护

1)操作方式:电磁合闸/分闸,手动机械分闸。 2)短路保护:大于等于整定的“短路倍数”所达到的实际电流后,断路器跳闸,动作时间小于 100ms。 3)欠压保护:当电网电压降至额定电压的 35%~75%时,可靠动作,断路器跳闸。 4)过电压保护:当电网电压升至额定电压的 120%及以上时可靠保护。 5)综合保护器安装在开关前门上,可以实时对显示的三相系统电压进行校正。 6)综合保护器通过 RS485 通信接口,可将有关保护整定值及发生的故障传送至远方监控器。

2.3.2 结构特点 1. 整体结构 馈电开关主要由隔爆外壳和装于壳内的本体单元组成。 隔爆外壳通过 4 个螺栓连接于撬 形底架上。隔爆外壳由接线腔和主腔组成,接线腔有 4 个主回路电缆进出线引入装置,前 面有 3 个控制回路进出线喇叭口。前门通过位于主腔体左侧的开门机构与主腔体相连并支 承在铰链上,当前门关闭时,前门与主腔体通过上下齿条和锁紧螺钉互相扣住。馈电开关前 门与电源开关手柄之间装有机械联锁装置,保证馈电开关处于断开位置,主腔才能打开;主 腔打开后,以正常的操作方式不能使馈电开关合闸。 2.电气元件 ZK7-400/1140 真空断路器安装于主腔左侧,由螺栓固定在底板的导轨上。主腔右侧板、 门盖上立板安装有馈电开关控制系统中的电气元器件。 馈电开关的控制保护器与显示部分做 成一体,固定于门盖上,通过按钮可以对保护参数进行设置,门盖上的观察窗可观察馈电开 关的运行状态、故障类型等。 2.3.3 工作原理 KBZ-400/1140 型馈电开关电气原理如图 2.4 所示。有关操作的说明: 1)馈电开关门盖设有 7 个按钮:合闸 QA、分闸 TA 按钮,复位、向右/确定、向下、退 出按钮,有 1 个按钮空置备用。 2)门盖中间有 1 个自复位的旋转开关 LS,用于“漏电试验”,顺时针转动,可人为接通 试验电阻 R1,判断漏电保护部分是否正常。 3)综合保护器输入/输出接点有:风电闭锁、瓦斯闭锁、远方分励、断路器辅助常接点 ZN5。具有通信接口,通过 RS485 接口实现与监控系统上位机的通信。 4)馈电开关可设置为“总开关”、“分开关”,进入菜单后,将光标移至子菜单[开关类型], 按“确定”按钮,进入修改界面,通过“向下”按钮设置开关类型。 5)馈电开关电压等级在出厂时已整定为 1140V,若馈电开关用于 660V 的供电系统中, 将电压转换板上的接线改接到 660V 接线端子上。同时,将综合保护器的电压等级设定为 660V。 漏电闭锁值、漏电保护动作值开关在出厂时均已整定好,用户不需要重复整定。

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图 2.4

KBZ-400/1140(660)矿用隔爆型馈电开关电气原理图

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1. 主要电气元器件 (1) 真空断路器 ZN。 200A/1140V (660V, 380V)分断能力为 7.5kA/1140V, , 9.0kA/660V; 电气寿命 3000 次,机械寿命 15000 次,固有分闸时间 30ms,合闸时间 100ms,长时工作 制。电磁合闸,机械保持,电磁分闸,手动机械分闸。 (2)控制变压器。1140V(660V,380V)/36V,127V,50V。其中 AC36V 给保护继 电器 J 供电,J 由智能综合保护器控制;AC127V 给综合保护器、中间继电器 ZJ、真空断 路器合闸线圈 ZN 供电;AC50V 给断路器分励线圈 F 和欠压脱扣线圈 Q 供电。 (3)智能综合保护器。具有过载保护、短路保护、选择性漏电保护、漏电闭锁保护、 过电压(120%UN)保护。 (4)零序电流互感器 LH0,零序电压变换器 TB2。用来实现选择性漏电保护,为零序 功率方向型。动力电缆发生漏电故障时,由零序电流互感器 LH0 取得零序电流 I0,由零序电 压变换器取的 U0,三相电抗器中性点对地产生零序电压 U0,故障电缆的零序电流 I0 是由负 荷侧流向电源侧,此时的非故障电缆的零序电流则是由电源侧流向负荷侧。利用这一特征, 智能综合保护器即可确定故障线路,实现选择性的漏电保护。 (5)控制电源开关 GK,控制变压器电源开关。 (6)电流互感器 LH1-3,过载保护、短路保护的传感电路,将主回路大电流变为小电流 送给综合保护器进行处理,实现过载保护和短路保护。 (7) 阻容吸收器 RC, 主要吸收真空断路器跳闸时产生的操作过电压、 电网的浪涌电压。 (8)LS 为漏电试验按钮,TA 是停止按钮,QA 为启动按钮。 2. 工作原理 (1)合闸前的准备 合上电源控制开关 GK→控制变压器 TB1 得电→综合保护器得电,对动力 2 力缆进行绝 缘检测,未发生漏电,综合保护器输出使继电器 J 吸合→常开接点 J1 闭合,欠压脱扣线圈 Q 吸合,可以合闸;常闭接点 J2 断开分励线圈 F 回路,可以合闸;常开接点 J3 闭合,为合 闸控制准备。 (2)合闸操作 按下合闸按钮 QA→中间继电器 ZJ 吸合→常开接点 ZJ1、 2 闭合→断路器合闸线圈 ZN ZJ 得电吸合→断路器合闸,并机械保持。 (3)分闸操作 ①按下分闸按钮 TA→继电器 J 释放→常开接点 J1 断开欠压线圈 Q 回路,常闭接点 J2 接通分励线圈 F 回路→脱扣机构动作→断路器跳闸。 ②按下手动脱扣按钮,断路器机械分闸。 ③或者外接“远方分励”按钮,断路器电磁分闸。 2.3.4 参数设置及保护功能的试验 参数设置及保护功能的试验 顺时针转动电源控制开关 GK 手柄至“接通”位置,观察前门上的显示窗口:
浙江欧阳机电有限公司 馈电开关监控系统 类型:*** 闭锁电阻检测中

此时,馈电开关对动力电缆绝缘检测,当绝缘电阻高于动作值,进入循环翻转显示测量 值界面:
UA(V)**** UB(V)**** UC(V)****

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电量

*** kWH

IA(A)**** IB(A)**** IC(A)**** 电量 ***kWH 漏电电阻 *** K 零序电流 ***.* mA 零序电压 **** V 有功相位 ***

按“向下”按钮可锁定测量值界面,此时即可对馈电开关参数进行整定。此时,也可以合 闸。 按下“合闸”按钮,馈电开关合闸运行。显示三相电压值 UA,UB,UC,三相电流值 IA,IB, IC。 1. 设置参数步骤 通过“向下”、“右移/确定”、“退出”3 个按钮对保护器的参数进行查看和设定。 设置参数时,先用“右移/确定”按钮进入设置菜单选项,通过“向下”按钮进入需要设置参 数的菜单项,再次按“右移/确定”按钮进入参数设置界面,配合“向下”、“右移/确定”按钮输入 正确的密码后,再按“右移/确定”按钮进入参数修改,可以用“退出”按钮返回上一级的参数设 置界面。当参数整定好后,按“右移/确定”按钮,再按“退出”按钮退出到一级菜单后,显示:
参数已发生改变 请按确定键完成修改 按退出键取消

此时,按“右移/确定”按钮,则保存修改值并生效。接“退出”按钮,则修改值不保存且不 生效。 2.保护装置参数的整定(见表 2.8)
表 2.8 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 定值名称 额定电流 短路倍数 不平衡值 额定电压 欠压比值 欠压延时 过压比值 过压延时 漏电电阻 漏电延时 零序电流 开关类型 修改密码 通信地址 **** **** **** V *.*** UN **** s *.*** UN **** s *** k ***** ms ***.* mA 整定范围 **** A **** IN 保护装置参数整定 整定参数说明 实际运行电流不允许超过规定的最大电流值 一般整定为额定电流的 8~11 倍 关闭、1s,2s,3s,4s,5s 可选 整定为 380V,660V 或 1140V 可调, 默认为 0.700UN(UN 为额定电压) 可调, 默认设置 5s 可调, 默认设置 1.200UN 可调, 默认设置为 5s 指漏电动作允许上限值 做总开关时一般设定为 350ms, 分开关为 30ms 调节零序电流的灵敏度 在此设定本机为总开关或分开关 出厂值为 0000, 未经主管同意请勿改动 此值仅对地面监控系统有效

修改完整定内容后,只有“确定”以后,本次修改的内容才存入保护单元,否则返屏后仍
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保持原整定内容不变。 3. 保护功能试验 进入试验菜单,按“右移/确定”按钮进行保护功能动作试验。试验完一项,需按“复位”按 钮复位,再进行下一项保护的试验。 保护具有记忆功能,进入“事件查询”可查询馈电开关发生故障的类型以及故障发生的时 间。 2.3.5 使用时注意事项 1. 应保证辅助接地极 FD 与主接地极之间的距离大于 5m,且接地良好。 2. 当使用总开关与分路开关组成配电系统时,除了按本说明“整定方法”中的规定,将馈 电开关分别整定为“总开关”与“分开关”外,应注意 1 台变压器二次侧系统只能有 1 台总开关 存在,以确保漏电保护动作值的准确性。 3. 在地面做漏电试验时,需要在开关电源侧加分布电容 0.22?F~1?F,否则做“分开关” 使用时,漏电保护不动作。 4. 真空断路器触头参数的检查与调整。触头开距 3+0.5mm,超行程 1.5+0.5mm。出厂 时已调整,维修时需要测试和调整。 2.3.6 常见故障及排除 常见故障及排除 故障及排除(见表 2.9)
表 2.9 常见故障及排除 故障现象 合闸不动作 原因 1.控制电路接触不良 2.熔断器熔断 合闸动作但机械不能保持 1.控制电源电压过低 2.合闸部分机构卡住 3.保持勾不到位或扣不住 不分闸 1.失压脱扣器不脱扣 2.分励脱扣器不脱扣 3.手动分闸不脱扣或机构卡死 上电后系统没反应 1.电源未接通 2.CPU 损坏 运行状态显示不正确 断路器的辅助常开接点有问题 1.检查电源 2.检查 CPU,更换 CPU 检查断路器辅助接 排除方法 1.检查及排除 2.检查熔断器,更换熔芯 1.找出原因,提高控制电源电压 2.检查合闸电磁铁,排除故障 3.调整机械系统 重新调整断路器的机械系统、 滑润 机构

2.4 KBZ-400/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关
本节介绍哈尔滨煤矿电器厂生产的 KBZ-400/1140 (660) 矿用隔爆型真空馈电开关的工 作原理。 2.4.1 概述 1. 使用环境 海拔高度不超 2000m, 周围环境温度为-5℃~+40℃, 周围环境湿度不大于 95% (+25℃) , 无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中, 无显著摇动与冲击振动的地方, 能防止雨雪与滴水的地 0 方,与垂直面的安装倾斜度不超过 15 。 2. 性能特点 真空断路器 ZN7-400/1140 型,电磁合闸,机械保持,极限切断电流 7.5kA(3 次) ;电 子控制保护,具有过流保护,做分路馈电开关时还具有选择性漏电保护。 3. 用途 用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下,1140V(660V) ,400A,50Hz 中性点不接地 的三相电网中,作为总馈电开关(ZK)或分路馈电开关(FK) ,也可控制大容量电动机不
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频繁起动之用。 具有欠电压、过载、短路、漏电闭锁、漏电保护;作分开关时,可实现选择性的漏电保 护。可外接远方分励按钮实现远方跳闸控制。还具有瓦斯超限时的断电功能。 4. 技术特征(见表 2.10)
表 2.10 额定 电压 /V 额定 电流 /A 极限分断 能 ( 力 KBZ-400/1140(660)馈电开关技术特征 操 作 方 式 过载保护 过电流/ 整 定 电 流 2h 不动作 0.2h~1h 动作 90s~180s 45s~90s 4s~45s 8s~14s 动作时间/s 脱 扣 器 状 态 冷态 热态 热态 热态 热态 冷态 短路保护整 定值( 欠电压保护整定 值( U N 为额定电 压)

cos ?

IN



=0.3) 次 3

定 电 流 ),( 瞬 动)

1140 660

400

7.5kA

电 磁 合 闸 / 分 闸

1.05 1.2 1.5 2 4 6

(3~10)I N ;

(35%~70%) U N ;

(3, 5, 4, 6, 动 作 时 间 (1~5)s 7,8,9,10) 可调

1)断路器电气寿命 400A/1140V 时 3000 次,机械寿命 20000 次,固有分闸时间≤30ms,合闸时间 ≤100ms,全部分断时间≤150ms。 2)漏电闭锁与漏电保护 ①经 1k 电阻漏电动作时间:作分开关时≤100ms(无延时)(200~400)ms(有延时) ; 。 时,能保证选择性漏电保护实现 30ms 的安全保护 ②在电网每相对地电容不大于 1?F, 配备分支电容不大于 0.3?F 时, 漏电电阻在 20k (1140V) 11k , (660V)以下能实现选择性漏电保护。在漏电电阻 1k 指标。 ③作分开关(FK)使用时, 漏电闭锁电阻值 40k +20%(1140V) ,22k +20%(660V) ;1140V 系 统,选择性漏电动作电阻值 11k ~24k ;660V 系统,选择性漏电动作电阻值 5k ~13k 。 ④做总开关 (ZK) 1140V 系统, 时, 漏电动作电阻值 11k ~24k ; 660V 系统, 漏电动作电阻值 9k ~13k 。 3)进出线口,主回路进出线喇叭口 4 个,可穿入φ32~φ71 的橡胶电缆;控制回路进出线喇叭口 2 个, 可穿φ14.5~φ21 橡胶电缆.

2.4.2 结构特点 1. 结构特点 馈电开关的隔爆外壳呈方形,底座为撬形。隔爆外壳分为接线腔与主腔,接线腔在主腔 的上方,它集中了全部主回路与控制回路的进出线端子,主回路电源进线端子罩有防护板。 接线腔两侧各有 2 个主回路进出线喇叭口,控制电路进出线喇叭口 2 个。主腔由主腔壳体 与前门装置组成,关门时,前门与壳体通过左右扣板互相扣住;开门时,前门支承在壳体左 侧的铰链上。 2. 主要电气元器件安装 真空交流断路器 ZD(ZN7-400/1.14 型)安装在主腔壳体的中央偏右侧的芯架上,3 根 进线直接接在断路器的进线端子上,3 个电流互感器 LHA,LHB,LHC 套装在断路器电源侧 线路上。电源开关 YK 装在主腔的右上方,由操作手把进行操作。过电压吸收器 ZR 接在断 路器的负荷侧,安装在断路器芯架后侧。 控制芯板通过 M16 螺栓安装在主腔的左侧,其正面安装有:1140V 熔断器 1 个;低压 保险 RD1(2A) ,RD2(5A) ,RD3(1A) 个继电器 HJ,SJ,BJ;过流插件 GLC;漏电 ;3 保护插件 1LC,2LC;其背面安装有三相电抗器 SK,零序电抗器 LK;底部安装电源变压器

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1B。 前门板电气安装有:合闸按钮 HA、分闸按钮 FA、漏电试验按钮 LA、试验电阻 RS、功 能试验转换开关 HK。观察窗内装有 kΩ 表、发光显示器等。 前门与外壳之间有可靠的机械联锁装置,保证断路器合闸时不能打开前门。 2.4.3 工作原理 KBZ-400/1140(660)隔爆真空馈电开关电气原理如图 2.5 所示。

图 2.5

KBZ-400/1140(660)隔爆真空馈电开关电气原理

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1. 主要电气元器件 (1)真空断路器 ZD。型号为 ZN7-400/1.14,额定电压 1140V,额定电流 400A(3000 次) ,极限切断电流 7.5kA( cos ? =0.3)3 次。触头开距 3+0.5mm,超行程 1.5+0.5mm, 触头允许的最大磨损量 2mm。 正常工作时接通/切断负荷电流, 故障时, 能构切断故障电流。 真空断路器具有欠压脱扣器 QY,分励脱扣器 FL 和手动脱扣机构。 欠压脱扣器 QY 是由过流插件 GLC 提供的 DC50V 直流电源, 使它保持在吸合状态,当 发生欠压或过载时,过流插件 GLC 自动短接欠压脱扣线圈的电源,QY 失电后由弹簧推动 铁芯向上跳起,半轴转动,断路器脱扣,开关管断开。 分励脱扣器在平时不通电,当发生过载或短路时,过流插件 GLC 自动接通分励脱扣器 FL 的电源,使断路器跳闸。当过载超过 3 整定电流,或者发生短路时,断路器是由分励脱 扣器 FL 脱扣的,分励脱扣器的脱扣速度比欠压脱扣器快 3 倍。 手动脱扣机构是供维修调整时使用,或由于电气故障时使用。 电流变换器 LHA、LHB、LHC 装在断路器上,它是电子脱扣器的传感元件,因此,电 流变换器必须与电子脱扣器相匹配, 当主回路通过 400A 电流时, 电流变换器应输出 AC15V 交流电压。 断路器上还装有 1 个辅助开关 ZD,其中 ZD1 用于区分漏电与漏电闭锁,ZD2 故障分闸 时分断分励线圈 FL,ZD3,ZD4 控制分闸/合闸灯。 (2)控制变压器 1B,2B。接通电源开关 YK→控制变压器 1B 得电,1140V(660V) /140V,127V,50V→ → AC140V 经 QL 整流后,给合闸电磁铁 HT 供电; AC127V 给时间继电器 SJ、合闸继电器 HJ、2B 控制变压器供电; AC50V 给过流插件供电。 2B 得电,AC70V,AC17,AC17V→给漏电保护插件 1LC,2LC 供电。 (3)1LC,2LC 为漏电保护插件;GLC 是过流保护插件。 2. 合闸/跳闸控制过程 (1)合电源开关 YK→控制变压器 1B 得电,次级有输出→变压器 2B 有输出→漏电保 护插件 1LC, 2LC 得电→对动力电缆进行绝缘测试→未发生漏电时 2LC: 常闭接点 LJ 0,71) ( 闭合,为闭锁继电器 BJ 吸合准备;常开接点 LJ(81,0)打开分励脱扣线圈 FZ 回路。 1B 得电,次级有输出→过流保护插件 GLC 得电,闭锁继电器 BJ 得电,其常开接点 BJ (4,7) 、BJ(8,5)闭合,为合闸起动准备;欠压脱扣器 QY 得电,为合闸准备。 (2)电磁合闸过程。将试验开关 HK 转换至“运行”位置,其接点 KH(1,2)闭合,按下 电磁合闸按钮 HA→合闸继电器 HJ 得电吸合→3 个串联的常开接点 HJ 闭合→合闸电磁铁 HT 得电动作→断路器 ZD 合闸。 断路器 ZD 合闸后辅助接点:常闭接点 ZD1 打开,漏电插件由漏电闭锁转为漏电保护; 常开接点 ZD2 闭合,为分励脱扣线圈 FL 通电跳闸准备;常闭接点 ZD3 打开,分闸灯熄灭; 常开接点 ZD4 闭合,合闸灯点亮。 在合闸继电器 HJ 吸合的同时,时间继电器 SJ 得电→常闭接点 SJ(4,1)延时 160ms 后打开→合闸继电器 HJ 断电释放→3 个串联的常开接点打开合闸电磁铁 HT 回路,断路器 机械保持。 时间继电器 SJ 的作用:断路器合闸时,SJ 吸合,其常闭接点延时 160ms 打开,其延 迟时间即为断路器合闸电磁铁 HT 通电时间,保证电磁铁 HT 不致因通电时间过长而烧坏; 确保合闸过程不产生跳跃现象。 (3)电磁跳闸过程。按下分闸按钮 FA,分励线圈 FL 得电,断路器跳闸。 机械分闸操作,按下开关右侧的机械分励脱扣按钮,馈电开关跳闸。使用远方分励脱扣

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按钮,也能使馈电开关跳闸。若断开控制电流开关 YK,馈电开关也可以失电跳闸。若将转 换开关 HK 转至“停运”位置,馈电开关跳闸,而且跳闸后再不能合闸。 2.4.4 保护装置工作原理 1. 过载、短路和欠压保护工作原理 运行中发生过载或短路故障,3 个电流变换器 LHA,LHB,LHC 输出电压送给 GLC, 过流插件 GLC 经整流后得到反映主回路电流大小的脉动直流电压信号,分压后分别送到瞬 时电路、长延时电路,各单元电路按设定值翻转,输出一动作信号到记忆电路,记忆并显示 故障类别。记忆电路输出的驱动信号一路使晶体管截止,断开开关电源,欠压脱扣器 QY 失 电;另一路送往整形电路,触发晶闸管使其导通,进一步关断开关电源,最后使欠压脱扣线 圈 QY 失电,并使分励线圈 FL 得电,使断路器可靠跳闸。同时,闭锁继电器 BJ 失电,其 常开接点打开,使合闸继电器 HJ 在故障未得到处理并复位的条件下不能得电,从而保证在 故障未处理条件下不能合闸送电。 由控制变压器 1B 输出 50V 交流电送给过流保护插件 GLC, 在插件内部整流后, 一路经 稳压得到 DC17V 和 DC9V 直流电压供给控制电路;另一路通过开关电源,为欠压脱扣线圈 QY 提供直流电压,当电源电压降至额定电压的 70%~35%时,欠压环节动作,执行过程同 上,使欠压线圈失电,分励线圈得电,断路器跳闸。同时,闭锁继电器 BJ 失电,闭锁过程 同上。 过载、短路和欠压保护的信号指示,分别由过流插件 GLC 的 20#、19#和 17#脚引出至 安装于前门的显示器 XS 上。故障排除后,要用试验开关 HK 复位。 2. 漏电保护工作原理 漏电保护由插件 1LC,2LC 来实现,其中 AC70V 为漏电检测电源,AC2×17V 为 1LC, 2LC 的工作电源。 漏电检测电流的通路: 1LC 内部整流桥“+”→1LC 的 A7 脚→kΩ 表→地线(大地) →动力电缆的地线(大地)→动力电缆对地绝缘电阻→动力电缆→三相电抗器 SK→零序电 抗器 LK→1LC 的轭流圈→1LC 内部整流桥“-” 。 运行中当电网对地绝缘电阻下降到设定值时, 漏电检测电流增大, 经取样、 比较环节后, 触发电路动作, 漏电保护的执行继电器 LJ 得电, 其常开接点闭合 (由 2LC: 1, 5 脚引出) B B , 使分励线圈 FL 得电,断路器跳闸。同时,常闭接点 LJ(B5,A6)断开闭锁继电器 BJ 线圈 回路,BJ 无电,不能再合闸。漏电信号显示由 2LC 的 A4 脚、B2 脚引出至前门的显示组件 XS 上进行漏电跳闸显示,故障排除后,转动试验开关 HK 至复位位置,进行复位。 电网对地绝缘水平的指示, 由安装在前门上的 kΩ 表来实现。 而作分开关 FK 使用时, kΩ 表不参与绝缘监视。 当在同一电网使用该型号馈电开关多台时,可将电源总开关 ZK 的漏电保护加延时 200ms~400ms,而分开关 FK 的漏电保护按瞬时动作,即实现纵向选择性漏电保护。各分 开关之间执行横向选择性漏电保护, 即只有漏电支路的分开关跳闸, 而其余各开关正常工作。 3. 试验 (1)漏电试验。漏电插件 1LC 中的开关 K3 置位在“ZK” 1 置位在“S” 2 置位与 ,K ,K 电网电压相对应。馈电开关在运行或分闸条件下,按下漏电试验按钮 LA,模拟人身触电电 阻 RS=1000Ω 接地,开关应跳闸或不能合闸,并显示漏电故障,经复位后可以合闸。 (2)选漏试验。漏电插件 1LC 上的开关 K3 置位在“FK” ,K1 置位在“0” ,K2 置位在 与电网电压相对应。分开关 FK 选漏动作,按功率方向原理动作。馈电开关在运行条件下, 按下漏电试验按钮 LA,开关跳闸,并显示漏电故障,经复位后可重新合闸。如果按下 LA, 馈电开关拒跳闸,则应装零序电流互感器的 106、di 线两端对调,重试至正确为止。 (3)短路试验。将转换开关 HK 转换至“短路”试验位置,其接点 HK(9,10)接通,

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馈电开关跳闸,并显示短路故障,复位后可重新合闸。 (4)复位。转换开关 HK 位于“复位”位置停留 2s~3s,观察故障指示灯熄灭为止。 2.4.5 保护装置整定 (1)有关接线说明 1)0#和 80#线为外接远方分励按钮,若不使用时,不允许短接; 2)辅助接地极 FD 应与主接极之间的距离大于 5m; ,K ,K , 3)漏电保护插件 1LC 内设有开关 K1(0,S) 2(1140V,660V) 3(FK,ZK) 根据馈电开关的用途,做总开关应 K3 置位在 ZK,做分开关时 K3 应置位在 FK;总开关有延 时 K1 置位在 S,分开关无延时 K1 置位在 0,K2 根据电网电压进行置位; 4)过流插件 GLC、漏电保护插件 1LC,2LC,一旦拔掉 1 个插件,馈电开关跳闸; 5)WD(76,77)为瓦斯断电保护常闭接点,瓦斯超限时断开,馈电开关跳闸。不使用 时应短接; (2)保护装置整定 过载(长延时) 、短路(短延时)的动作值皆由过流插 GLC 上的拨码开关决定,拨码开 关的数值和其动作值的对应关系见表 2.11。
表 2.11 拨码开关数值 长延时整定倍数 短延时整定倍数 1 0.4 3 2 0.4 3 3 0.4 3 过载保护、短路保护整定倍数 4 0.4 4 5 0.5 5 6 0.6 6 7 0.7 7 8 0.8 8 9 0.9 9 0 1.0 10

注: ①长延时、短延时整定倍数的值,都是对额定电流 400A 的值而言。 ②欠压保护的动作时间为 1s~5s,由电子脱扣器上的欠压延时电位器来整定。

2.4.6 常见故障分析 常见故障分析 设供电电源正常,馈电开关的接线正确。继电器有电吸合用(+)表示,无电释放用(-) 表示。 1. 不能电磁合闸 有漏电故障、短路、过载等故障,未复位;HK 在“运行”位置;如果 HJ(+) ,但 HT (-) 可能是僵闸继电器 HJ 的接点接触不良或整流桥 QL 损坏; , 保护插件 GLC, 1LC, 2LC # # 未插全;未接瓦斯传感器,且 76 ,77 线未短接;RD1,RD2 熔件熔断。 2. 电动机一起动,馈电开关就跳闸 过流保护整定不合理,或有漏电故障(漏电灯亮) ;电动机本身有故障;机械系统有故 障,电动机工作在堵转状态下;供电电源与电动机的电压不一致。 3. 按下漏电试验按钮 LA 馈电开关不跳闸 接线腔内的 FD 线未与辅助接地极相连接;开关本身接地不良。 4. 作分开关,按下漏电试验按钮 LA 本开关不跳闸 零序电流互感器接线不对,对调其两个接线端子。 5. 分闸/合闸灯, 照明灯全都不亮 熔断器 RD3 熔断。

2.5 KJZ-1000/1140D 型矿用真空综合开关
KJZ-1000/1140D 型矿用真空综合开关,是张家口煤矿机械有限公司、张家口恒洋电器 有限公司研制的大功率微电脑控制保护的新型馈电开关,控制、保护功能齐全、完善,工作 的可靠性高。 2.5.1 概述 1. 用途及使用范围 用途及使用范围
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(1)用途 KJZ-1000/1140D 型矿用真空综合开关(简称馈电开关)适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险 的煤矿井下,在交流 50Hz,额定电压为 1140V 的供电系统中,作为供电系统的总开关、分 支开关。同时,提供交流 50Hz,三相 127V、单相 220V(127V)的低压电源。具有过载、 短路、漏电保护等功能。 (2)使用条件 海拔高度不超 2000m, 周围环境温度为-5℃~+40℃, 周围环境湿度不大于 96% (+25℃) , 无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中, 无显著摇动与冲击振动的地方, 能防止雨雪与滴水的地 0 方,与垂直面的安装倾斜度不超过 15 ,污染等级为 3 级,防护等级为 IP54。 (3)型式和型号说明 1)馈电开关的隔爆形式 本安变压器容量 50VA, 127V; 本安电路输入/输出端子号 XT610~XT611 (1140V 急停) 、 XT611~XT612(预警输入) 、XT613~XT614(瓦斯报警输入) 、XT614~XT615(下级控制 输入) 2)关联设备/配接设备 ①矿用真空磁力起动器, U N =1140V,3 相,50Hz, I N ≤1000A; ②照明装置,额定电压 127V,3 相,50Hz,额定容量<3kVA; ③煤电钻,额定电压 127V,3 相,50Hz,额定空量<4kVA。 3)KJZ-1000/1140D 型号含义,K 为馈电开关,J 隔爆兼本质安全型,Z 真空断路器, 1000 为馈电开关主回路额定电流 (A) 1140 为主回路额定电压 , (V) D 为交流 127V、 , 220V 低压电源。 2. 主要技术特征
(1)馈电主回路技术参数 额定电压 额定工作电流 接通/分断能力 分断时间 电寿命 机械寿命 工作制 额定容量 额定电压 1140V,3 相,50Hz 200A~1000A 20kA 不大于 0.03s(从保护动作、信号起动到分断完毕) 3000 次(分合额定电流) 3 万次 长时工作制

(2)低压电源变压器技术参数 13kVA

U1N =1140V,U 2 N =127V(3 相) ,220V/127V(单相) ,220V/127V(单相)
(变压器次级容量分配:3 相 127V 支路为 4kVA;单相 220V/127V 和 220V/127V 支路分别为 3kVA)
2# 1#

(3)控制回路基本参数 1)真空断路器。贮能电动机额定工作电压 220V,单相;贮能电动机额定容量 300VA;合闸线圈控制 电压 220V,单相;欠压脱扣装置控制电压 220V,单相。 2)低压电源支路交流接触器控制电压 220V,单相。 3)微机控制保护工作电源。输入 AC220V(+20%~-30%) ,单相;输出+5VDC,4A,+12VDC,1A, -12VDC,0.5A. (4)本安先导回路参数

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1)向本安电路供电变压器初级额定电压 127V,单相。 2)XT610~XT611,XT611~XT612、XT614~XT615 端子为本安先导回路参数,正常工作电压 DC12V, I≤20mA;故障时最大电压 AC17V,I≤25mA。 3)XT613~XT614 端子本安先导回路参数,正常工作电压 DC16V,I≤8mA;故障时最大电压 AC17V, I≤10mA。 4)不准用电缆接地芯线作为本安控制回路。 5)低压电源绝缘监视电路,监视电压 AC32V,I≤15mA。 (5)馈电开关的动作特性 当馈电主回路开关在闭合位置,线圈在额定电压下,加热到稳定温升时,脱扣器动作电压保证在额定 工作电压的 70%~35%之间, 使馈电开关断开; 当馈电开关主回路开关在断开位置, 电源电压大于等于 85% 额定工作电压时,保证馈电主回路开关可靠闭合。 低压电源各支路,当电源电压为额定电压的 75%~110%范围内,装置应能正常工作。 (6)馈电开关的保护功能 1)过载保护 馈电开关过载保护整定范围 200A~1000A,特性见表 2.12。 表 2.12 馈电开关主回路过载保护特性 项目 1 环境温度℃ +20(±5) 实际电流/整定电流 1.05 1.2 1.5 2.00 6.00 脱扣时间 2h 内不脱扣 1h 内脱扣 <3min <2min 可返回 8s(半导体式) 时间 5s(热脱扣) 2 -5 1.05 1.30 3 +40 1.00 1.20 2h 内不脱扣 1h 内脱扣 2h 内不脱扣 1h 内脱扣 从冷态开始 从冷态开始 状态 从冷态开始 从热态开始

馈电开关各电源支路的过载延时保护为热脱扣式, 电流的整定范围: 单相 220V (127V) 12.5A~20A; 为 三相 127V 为 10A~16A。其过载保护特性见表 2.13。 表 2.13 低压电源支路过载保护特性 项目 1 2 3 4 整定电流倍数 1.05 1.20 1.50 7.20 动作时间 >2h <2h <2min <10s 试验条件 冷态 热态 以 1 倍整定电流预约 2h 冷态

2)馈电开关主回路相不平衡和缺相保护 主加回路任意一相电流与三相电流平均值的差的绝对值大于平均电流的 20%时,进行保护,动作时间 小于 20s;主回路任一相电流等于 0 时进行保护,动作时间小于 10s。 低压 3 相 127V 电源支回缺相保护见表 2.14。 表 2.14 低压 3 相 127V 电源支回缺相保护特性 项目 整定电流倍数 任意 2 相 1 2 1.0 1.15 另一相 0.9 0 >2h <2h 113 冷态 热态 动作时间 试验条件

热态即指继电器以相电流加热至稳定状态 3)馈电开关漏电保护和漏电闭锁保护(见表 2.15) 表 2.15 馈电开关漏电保护和漏电闭锁保护 额定电压/ V 漏电动作电阻整定 值/kΩ 1140 220 127 60(3 相) 3.5(单相) 2(单相) 漏电闭锁电阻整定值/k Ω 120(3 相) 7(单相) 4(单相) 1kΩ电阻时的动作时 间/ms ≤200 ≤250 ≤250 电容 0.02μF~1μ F 时补偿效果 ≥60%

漏电闭锁外电路监视电压 DC40V,短路电流值小于 2mA。 4)馈电开关的短路保护 馈电开关的短路保护动作值为脱扣器额定电流的 8 倍,保护整定值的误差不大于±10%。 低压电源各支回用熔断器作为短路保护。 5)瓦斯超限保护 当工作面瓦斯超限时发出信号,馈电开关切断所有的输出回路。 6)下级控制 当工作面设备发生故障时,远方停止下级电控设备。 (7)控制功能 馈电主回路控制。具有本地“合闸、分断”控制;远方急停;脱扣器为失压脱扣器;具有防止真空断 路器拒动、馈电开关上级电缆漏电,停止 6kV(10kV)高压开关的功能。 (8)电缆引入装置 进线 B5 型 4 个, 引入电缆直径 Ф46~Ф68mm; 出线 B5 型 4 个, 型 7 个, B1 引入电缆直径 Ф22~Ф30mm; A3 型 6 个,引入电缆直径 Ф12~Ф19mm。

3. 结构特点 馈电开关箱体为长方体隔爆结构,其腔体由主腔、进线腔、出线腔 3 个独立腔室组成, 钢板焊接结构。 主腔前门为圆形旋转式快开门结构,与电源隔离开关之间装有机械闭锁装置。主腔安装 所有电器元件,主要装有真空断路器、交流接触器、隔离开关等。 进线腔在馈电开关右上方,有 3 对电源进线用高压接线柱,可接 4 根动力电缆。 出线腔在馈电开关的左侧,右部有 4 个馈电动力缆引入装置,7 个低压电源动力线和辅 助地线引入装置,8 个控制线引入装置。可接 4 根动力电缆。有 14 个低压电源接线柱 BT1~BT14, 个辅助接地线接线柱 BT15, 3 个 7 芯接线柱, 1 有 其中 SX1~SX2 是本质安全型, SX3 为非本质安全型。腔内安装有 XT601~XT620,XT701~XT720 接线端子。 馈电开关主导线采用 4 根并联 120mm2 铜芯软导线加套 2 层高压绝缘热缩管; 低压电源 2 2 各支路采用 BV-6mm 软导线,两端镀锡压接端子;控制线采用 BV-0.5mm 软导线,两端 镀锡压接端子;本安回路采用蓝色软导线。 微机控制保护器采用 STD 总线机笼结构,内装 7 块电路板,微机电源为+5VDC/4A, +12VDC/1A,-12VDC/0.5A。7 块板分别为: B5-主机板,控制保护装置的核心,它包括 CPU、RAM、POM 等电路。 B6-A/D 转换板,应用 A/D 转换电路可将模拟信号转换成数字量,送给 CPU。 B0-固态继电器板,由固态继电器和接口电路组成,作用之一是执行 CPU 命令输出控制 信号;作用之二是将外部信号反馈给 CPU 处理。 B4-近控/显示驱动板,主要采用“键盘显示接口”电路,作为就地控制输入接口和显示 电路接口。 B1-220V 综合板,由信号处理、转换、接口电路组成,对 220V 低压电源支路的电流、
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漏电等信息进行处理。 B2-127V 综合板,由谐振转换和接口电路组成,对 3 相 127V 低压电源支路的各控制信 息量进行处理。 B3-1140V 综合板,由信息处理、转换和本安电路组成,对馈电主回路各控制信息量进 行处理。 KJZ-1000/1140D 型馈电开关电器元件明细见表 2.16。
表 2.16 序 号 1 2 3 4 5 6 QF Q1 Q2 TA1,TA2 TA3 T3 真空断路器 隔离开关 三相组合开关 电流互感器 电流互感器 3 相动力变压器 电压互感器 控制变压器 控制变压器 隔离稳压变压器 控制变压器 开关电源 空气延时继电器 交流中间继电器 交流中间继电器 热继电器 热继电器 交流接触器 固态继电器 交流电压表 熔断器 熔断器 熔断器 保险管 保险管 熔断器 3WS1430-5GD58-3JA2 3KA5330-1AE00 HZ5-40/7.5L02 2500A/1A, 10kV 1 1 1 2 1 1 代号 KJZ-1000/1140D 馈电开关电器元件明细 名称 型号 数量

21A/0.07A, 1VA 1140V/127V(3 相); 2×127V(220V)单 相;13kVA

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

T0 T1 T2 T4,T5 T6 GK K01,K02 K1 K2 RJ1,RJ3 RJ2 KM1,KM2,KM3 SSR A~ FU1,FU3 FU2 FU4,FU5 FU11 FU12~FU16 FU21,FU22,FU25, FU26,FU27

JDZ21-1140V/100V 1140V/220V,220V, 1140V/220V,127V, 127V/32V,17V,17V, 127V/40V,27V, 450VA 250VA 35VA

1 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 3 1 1 2 1 2 1 5 5

55VA

4NICK10-2000B22, 5V,4A CA2-DW122M/LA3-D20 CA2-DN140M/LA1-D21 CA2-DN122M 3UA5400-2B 3UA5400-2A 3TF4402-0A G3PA-420B 81T1-V-2000V RL5-1A RL5-2A RL5-10A 6.3X32(2A) 6.3X32(1A) S20A/380V

27 28 29 30 31 32

FU23,FU24 L1,L2 L3 L4 C1 C2

熔断器 三相电抗器 零序电抗器 扼流线圈 电容 电容

S16A/380V QZφ,0.23,5600 匝,330 欧 2CQZ-2,φ0.38,7000 匝,35 欧 QZ-2,φ0.37,4800 匝 CJ41-2-20μF/630V CJ41-2-2μF/630V

2 2 1 1 1 1

115

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

mA 表 kΩ 表 B1 B2 B3 B A2 B5 B6 A8 B0 B4 C3,C4 C6 SB1 SB2~SB10 K3,K5

交流电流表 直流电流表 220V 板 127V 板 1140V 板 127V 隔离板 匹配板 主机板 A/D 转换板 显示板 I/O 输入/输出接口板 近控/显示驱动板 电容 电容 控制按钮 控制按钮 交流中间继电器

91L4-A-0.5A 91L4-A-300mA

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

CJ41-4μF±5%-630V CJ41-2μF±5%-630V LAY5-02/TH LAY5-11TH CA2-DN140M/LA1-D21

2 1 1 9 2

2.5.2 工作原理 KJZ-1000/1140D 型馈电开关电气原理如图 2.6 所示。

116

117

图 2.6 KJZ-1000/1140D 型馈电开关电气原理图

1. 复位控制 1)微机系统复位 上电复位,微机系统刚一加电后瞬间完成;人工复位,微机系统在运行过程中,人为的 按动复位按钮(SB3) ,CPU 信息重新刷新,将终止馈电开关所有电路的运行。所以,馈电 开关只要重新上电和人工复位,系统全部记忆信号将消失,这一特点在使用中应注意。 2)故障记忆的消除 按 3 相 127V 复位按钮 SB10,将消除该回路有记忆的故障信息;点动 1140V,220V1# 和 220V2#馈电停止按钮 SB5,SB9,SB7 将消除各自回路有记忆的故障信息。 2. 系统自检 系统加电后,微机按程序首先进行系统自检,其内容为:CPU 和各 I/O 接口状态 RAM, ROM 和译码电路; “近控/显示”驱动电路;信号处理电路;A/D 转换电路;1140V 板、220V 板、127V 板及漏电检测等。微机在进行系统自检过程中,若发现故障或参数超限,则发出 故障信号显示(包括故障的位置、种类) ,将终止有关电路的工作。由于系统自检的功能, 大大提高了馈电开关的可靠性和智能性。 3. 漏电保护 1)漏电闭锁 漏电闭锁检测是在馈电主回路和低压电源各支路合闸或接通前进行的。当系统自检正 常, CPU 对各动力回路进行漏电检测,如果发现某回路绝缘电阻小于闭锁值,CPU 则闭 锁该回路,阻止合闸,显示漏电闭锁回路的位置。只有当动力电缆对地绝缘电阻大于其闭锁 值才能解锁,CPU 才允许回路合闸。 2)漏电保护 下级漏电保护,当各回路合闸或接通后,CPU 立即对回路接地电阻连续进行检测,若 发现某回路接地电阻小于允许值,则迅速分断该回路,且显示漏电保护的回路位置。 上级电缆控制,当馈电开关刚送电或馈电开关主回路断开时,上级电缆接地电阻小于允 许值,则 2s 后切断上级 6kV(10kV)开关。处理后,按下上级断电复位按钮,上级开关可 以合闸。 4. 控制过程 见电气原理图 2.7。当 CPU 对各回路自检完毕,确认系统正常,显示“正常”信息,即 可启动各回路。 1)上电控制 馈电开关电源侧有电→合上隔离开关 Q1→ → 控制变压器 T1 得电,1140V/220V,220V→为中间继电器、合闸电动机 M、失压扣 器等通电准备; 控制变压器 T2 得电,1140/220V,127V→变压器 T4~T6 得电→微电脑控制系统得 电,自检→进行漏电闭锁测试→动力回路未发生漏电→显示正常信息; 动力变压器 T3 得电,1140V/127V(3 相) ;127V,220V,127V,220V(单相) →为低压回路供电准备。 2)1140V 馈电回路合闸控制 ①按下启动按钮 SB4→CPU 处理后发出指令→ → I/O 板固态继电器 SSR 执行→中间继电器 K6 吸合→常开接点 K6(128,207)闭合→ → 断路器失压线圈“U<”得电→为合闸准备; 断路器辅助线圈 QF 得电→为断路器合闸准备; 断路器合闸伺报电动机 M 启动→断路器合闸。同时,行程开关 SQ 切断伺服电动

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机电源,伺服电动机停止。 ②按下停止按钮 SB5(或外接电路闭锁)→I/O 板固态继电器释放→中间继电器 K6 释放 →失压线圈“U<”断电;辅助线圈 QF 断电→ → 断路器跳闸→切断 1140V 电源; 若断路器拒动→中间继电器 K4 吸合→常开接点 K4(311,420)闭合→中间继电器 K5 吸合→常闭接点 K5(617,818)打开→切断 6kV(或 10kV)馈电。 3)三相 127V 回路控制 合上组合开关 Q2→按下灯电钻开关→先导回路接通→CPU 处理后发出指令→I/O 板固 态继电器 SSR2 执行→接触器 KM1 得电吸合→主触头闭合,煤电钻起动。 煤电钻起动运行后→电流互感器 TA3 有输出→断开先导回路→TA3 的输出→B2 板的 I/V 转换电路得电→KM1 保持接通状态→显示工作信息。 断开煤电钻开关→回路断开。 长期不使用煤电钻时,将 Q2 开关断开。 4)220V1#和预警回路控制 按下 SB8→CPU 处理后发出指令→I/O 板固态继电器 SSR4 执行→KM3 得电吸合→ → 220V 回路接通,显示信息。 预警回路接通→CPU 接收预警输入信息,处理后发出指令→SSR 执行→预警回路 连续 5s 脉冲输入后仍然接通。 按下停止按钮 SB9(或外电路闭锁)→KM3 释放→220V 回路断开。 220V1#、预警回路远方点动控制,按端子 XT619~XT620 接入。 5)220V2#控制 按下启动按钮 SB6→CPU 处理后,发出信号→I/O 板固态继电器 SSR3 执行→接触器 KM2 得电吸合→接通回路。同时,显示信息。 按下停止按钮 SB7(或外电路闭锁)→断开回路。 6)故障状态下自动分断 当回路出现过载、短路、漏电或电路本身故障→CPU 立即发出指令→I/O 板 SSR 失电 →真空断路器或交流接触器断开→切断故障回路→显示故障信息。 7)过流保护 ①当 1140V 馈电主回路接通→经电流互感器 TA1, 2 二次输出信号送至 B3 板, 1140V TA 即 综合板(整定→I/V 变换→整流→滤波)变为直流电压信号→再送至 B6 板进行模/数转换, 变为 CPU 可识别的数字量→CPU 根据测量信息进行运算处理,判断是否缺相、相不平衡、 过载、过流等,并根据负载电流的大小用数码管显示实际电流。如果发生故障,断开回路, 并显示故障信息。 ②低压电源各支路保护。低压电源各支路过载、缺相保护是采用“热继电器”实现,其 动作时间符合反时限特性。当 CPU 测得热继电器 RJ1~RJ3 保护动作的信息时,迅速切断回 路,并显示相应的故障信息。 低压回路采用“热继电器”保护,具有记忆功能,故障后人工不能复位,待“热继电器” 双金属片冷却复原后,CPU 发出指令,显示故障清除,方可再次起动。 8)三相 127V 载频保护 在三相 127V 电路中设计了电流短路自动检测电路,当相间绝缘电阻下降至规定值时, 电路不能送电。 9)馈电开关的外部控制 ①急停闭锁功能。 馈电开关 1140V 回路设计了远方急停闭锁回路。 当工作面遇到特殊情 况,需要急停回路时,只要按下该回路“远方急停”按钮,CPU 测得到急停闭锁信息,迅速切

119

断该回路,并闭锁。只有当该回路远方闭锁解除时,才允许重新起动。 设计了外部点动控制, ②“点动”控制。 应用户需要, 馈电开关在低压 220V1#和预警回路, 即外部打点控制,该电路采用“电缆绝缘监视”原理,由端子 XT619~XT620 引入外部点动控 制信息送至 CPU 处理,发出指令,控制接触器接通、断开。 ③瓦斯超限报警。当工作面瓦斯超限时,由端子 XT611~XT612 引入人工远方急停或外 部常闭接点控制,馈电开关将切断所有电源输出,确保工作面安全。 ④预警输入。馈电开关低压 220V1#支路分支预警回路,当 CPU 检测到外部预警输入信 息,发出指令,控制回路连续 5s 脉动输出后重新接通。 ⑤下级急停。当工作面遇到特殊情况需要处理,外部控制下级控制设备急停。该回路由 端子 XT610~XT611 引入,信息送至 CPU 处理,I/O 板 SSR 执行,继电器 K3 输出。 ⑥停 6kV (或 10kV) 高压馈电功能。 1140V 馈电主回路真空断路器接到微机系统 当 “分 断”指令后,而故障拒动,延时 2s~5s 后 CPU 发出指令,停上级 6kV 或 10kV 高压馈电。 处理后,按复位按钮复位。 10)显示 KJZ-1000/1140D 型馈电开关的显示系统,包括负荷显示和运行状况显示两大部分。 ①负荷显示。负荷显示为两组 4 位 8 段数码管,左边 4 位显示 1140V 馈电回路运行负 荷电流,右边 4 位显示其整定数值。 ②运行状态显示。 为了使用较少的元件显示出更多的信息量, 馈电开关采用了独特的“组 合”显示来显示各种信息。显示板说明: A 位置的圆形红色发光二极管为+5VDC 微机电源; B 位的圆形绿色发光二极管为 CPU 工作正常指示。 1~16 为方形红色双色发光二极管,其定义为: Ⅰ. 工作状态显示。第 1~4 双色发光管显绿色常亮,表示该馈电回路正在工作;1140V 主馈电回路合闸,采用 1 个双色管显绿色常亮。 Ⅱ. 系统正常显示。第 5 个双色发光管显绿色常亮时,表示开关系统正在自检,不允许 “按钮”等输入操作。也就是说,当系统加电后,只有“自检”双色发光管显绿色灭后无故 障时才可以进行其他操作。 Ⅲ. 故障显示。第 1~16 位双色发光管显红色常亮或绿色闪烁,均为故障显示。圆形红 色发光管不亮,则表示微机系统+5VDC 电源有故障;圆形绿色发光管不亮,则表示 CPU 有关电路故障。 运行状况显示板内容:
电 源 主 机 主 回 路 煤 电 钻 2# 电 源 1# 电 源 自 检 漏 电 转 换 A 电 源 B 主 机 1 主 回 路 2 煤 电 钻 3 2# 电 源 4 1# 电 源 5 自 检 6 漏 电 转 换 其他故障类别说明: ①只发生一种类别(性质)故障,且仅在一个位置。 例如:1140V 主馈电回路漏电,则第 1 和第 9 两只双色发光管显红色常亮。127V 煤电钻过载,则第 2 和第 15 两只双色发光管红色常亮。 7 按 键 板 脱 轨 下 级 控 制 8 下 级 控 制 9 漏 电 漏 电 漏 检 回 路 10 预 警 回 路 信 号 电 路 11 R A M A / D 板 12 13 14 15 短 路 缺 相 过 载 相 不 平 衡 16

120

②只发生一种类别(性质)故障,但发生在多个位置。 例如:1140V 主回路和 220 电源同时发生缺相故障,则第 14 个双色发光管显红色常亮,第 1 个和第 4 个双色发光管以 1s 的间隔依次循环显红色亮,即每次只亮 1 个回路。 ③同时发生多种故障,且故障所在部位又不同。 例如:1140V 主回路发生过载故障而煤电钻又发生漏电故障,则第 1、15 和第 2、9 发光管交替显红色 亮。
1#

2.5.3 使用维护 1. 控制线连接 控制接线包括“下级急停”“瓦斯急停”“预警输入”“1140V 急停闭锁”“分断 6kV” 、 、 、 、 “1#打点” ,其线路连接如图 2.7 所示。

图 2.7 接线腔 XT6 端子连接

2. 低压电源输出连接 照明设备、煤电钻电源等输出接线如图 2.8 所示。

图 2.8 低压电源输出连接

3. 电流的整定和调零 电流的整定和调零 KJZ-1000/1140D 型馈电开关,在使用前须做以下调整。 (1)过载保护整定。根据负荷对 1140V 主馈电回路进行电流的整定,整定范围 200A~1000A。其方法是调整机笼中 1140V 板上的 3 个指针钟表电位器于合适的位置。计

121

算方法为:

X=

IN ? 2.5 80

,X 式中 I N 为 1140V 主馈电回路额定工作电流(A) 为指针电位器的读数。其整数部分 即为指针电位器“点数” ,小数部分乘 50 即为“分钟数” 。 例如:某 1140V 主馈电回路工作电流为 620A,整定为 X=620/80-2.5=5.25。指针电位 器调整“5 点” ,分钟数调为 0.25×50=12.5,即“12.5 分” 。 (2)1140V 主馈电回路补偿“调零”“调零”是指调整主回路漏电检查的电感值,以 。 抵消动力回路对地的分布电容电流,通常称为补偿,以减小漏电电流,提高安全性。调整方 法:在主回路负荷全部接通的情况下,一手按下“调零”按钮 SB2,另一手转动调零电位器 RP,使 mA 表读数最小,然后将电位器 RP 锁定。 当按下调零按钮 SB2→时间继电器 K01 得电吸合→ → 常开接点 K01(310,317)闭合→动力回路经试验电阻 R3(1k ) 、mA 表、接点 K01(310,317)接地; 常闭接点 K01 (309, 312) 打开→切断 kΩ 表回路, 防止交流试验电流流过 kΩ 表, 使其损坏及试验电流对该表的冲击; 常开接点 K01(311,151)闭合→时间继电器 K02 吸合→ → 常开接点 K02(301,309)闭合→kΩ 表被短接; 常开接点 K02(209,312)闭合→电位器 RP 接入 B3 板。 对分布电容电流补偿的调试结束→松开 SB2→常开接点 K01(311,151)延时打开→继 电器 K02 延时断电→常开接点 K02 延时打开→躲过补偿结束后, 松开 SB2 时直流测试电流对 接地电容 C2 充电和对电网分布电容充电引起漏电保护误动作。 4. 常见故障分析及处理 (1) 漏电闭锁。 不论是 1140V 主馈电回路, 还是 220V, 127V 各低压回路, 当出现 “漏 电保护”显示,只要“回路接地电阻”小于规定值,该回路就一直闭锁。只有在消除故障后, 漏电显示才消除,才能合闸。 (2)当 1140V 主馈电回路出现过载,保护装置动作,开关跳闸, “过载记忆”一直保 持,直至模拟散热过程结束,故障显示才会消失,才能合闸。应注意, 在过载保护记忆期间, 若动力回路断电后重新上电, “过载记忆”不复存在。 (3)当 220V、127V 各低压回路出现过载保护时,由于这几个回路采用的是“热继电 器型”保护。所以,过载后即使负荷不存在,过载保护也不会立即消失,只有“双金属片” 恢复至正常状态后,故障记忆才会消除。在此期间按复位按钮也不能复位。 (4)当 1140V、220V、127V 各回路出现其他故障。例如:主断路器不能合闸、交流 接触器不吸合、各继电器不动作、或者导线开路等故障,只有将故障排除后,才可以投入运 行。若只靠再按动“回路复位” ,故障显示消除,而重新启动,可能再出现故障。所谓“回 路复位” ,就是连续 3 次以上按动“停止”按钮。 (5)当微机出现故障时,例如:主机板、各功能板、A/D 板等,只能更换。 常见故障及排除方法见表 2.17。
2.17 序号 1 故障现象 所有发光二极管都不亮 KJZ-1000/1140D 馈电开关常见故障及排除 故障原因 外电源未加上;转换开关 Q1 未合上; 熔断器熔断;开关电源板损坏;显示板 插件松动 处理方法 检查外电源; 检查不电 路;更换开关电源板

122

2 3

A 亮,B 不亮,其他显示正常 A 亮,B 亮一下又灭,其他显示 无规律 A,B 正常,其他显示无规律 A,B 正常,仅主回路或煤电钻 或照明 1#,2#显红色 A,B 正常,仅主回路或煤电钻 或照明 1#、2#显示绿色灯闪烁 A,B 正常,漏电与其他功能灯 1~4 同时显示红色 A,B 正常,但封锁灯绿色闪烁 A,B 正常,信号回路或 A/D 板 灯显示红色 A,B 正常,但过载和某回路同 时显示红色

B 发光管损坏 主机板损坏

更换 更换

4 5

主板板坏;近控/显示驱动板坏 该回路(包括电路板)有故障

更换 检查外连接线; 更换电 路板

6

该回路处于急停闭锁;急停闭锁电路有 故障 该回路存在漏电故障

解锁;修理

7

排除

8 9

瓦斯超限闭锁 1140V 板的电流信号处理电路故障; A/D 板故障 该回路过载保护

排除 更换

10

自动复位

123


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