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1、KBZ9-400/200馈电开关原理及维修 在开始馈电开关原理的讲解之前,先来说一下什么是馈电开关。 听到馈电开关这个名字,可能不少人有点疑惑,为什么叫馈电开关 哪?什么样的是馈电开关哪?他与磁力启动器有什么区别哪? 先来说说馈电这两个字。馈,馈赠,给也。那么馈电哪,就是就 是输电、送电、给电的意思。而馈电开关哪,一般用于移动变电站低 压输出侧,和煤矿井下配电系统总开关或分支开关。多数是作为一个 工作面的总开关,负责整个工作面电量的供给。 馈电开关与磁力启动器的区别有: 1、馈电开关不能频繁启动,他的合闸有电动合闸和手动合闸两 种,但是合闸之后,维持都是机械机构维持,不像磁力启动器的吸合 线圈
2、,要始终要通电才能保持。 2、在保护方便,馈电开关具有漏电检测(检漏保护 ) ,就是说馈 电开关始终检测着线路的绝缘情况, 一旦有漏电情况,立即进行保护。 而磁力启动器是 漏电闭锁 。就是说,磁力启动前在吸合之前,检测一 下负载的绝缘情况,如果有漏电情况,磁力启动器不能吸合。但是, 如果绝缘良好,则开关吸合。吸合之后,磁力启动前就没有检漏功能 了,若出现漏电,则由上级的馈电开关来完成保护。这是两种漏电 保护的区别,不要混肴。 3、欠压保护:馈电开关具有欠压保护,当系统电压低于额定值 的 70%时,开关动作跳闸。 BKD9 馈电开关是原来的型号, 现在这种开关叫做KBZ9 了,至 于为什么更换型
3、号的名称, 我没有见到相关的文件, 只是从一个开关 厂商的维修人员那里得知的。虽然它的名字变了,但内部结构,工作 原理还是和原来一模一样的。所以,以前问BKD9 馈电开关与 KBZ9 馈电开关什么区别的朋友,看了这个帖子之后,就不用再问了吧。知 道了型号改名的事情之后,在以后的帖子中,我们也改为KBZ9。 现在来简要说一下KBZ9-400 馈电开关的机械操作机构 图一 KBZ9 馈电开关的分闸与合闸, 主要是通过机械操作机构完成的。 如上图,真空管动触点通过连杆3 与机械机构连接。 然后机械机构再 通过连杆 1 与开关外壳上的操作手柄连接 (如下图) 。 转动外壳上的 手柄,带动真空管的闭合与
4、分开。 图二 在图一中,有一个脱扣线圈5,这个脱扣线圈受馈电开关的保护 插件控制。当馈电开关有短路,过载,漏电等故障时,保护插件驱动 脱扣线圈吸合,使馈电开关跳闸。 在脱扣线圈的旁边, 有一个跳闸螺栓 6。 如果在手动合闸的时候, 搬动合闸手柄,机械机构不能合闸,就是机构打滑,在合闸状态保持 不住。这时,可以调整这条螺栓。 当按动试验按钮进行短路试验,电动分闸时,如果按动按钮后, 脱扣线圈吸合,但是不跳闸。这时,也可以通过调整这条螺栓解决问 题。不过调整的方向和合不上闸时调整的方向相反。 机械机构的原理,基本上就是这样,大家可以在操作开关的时候, 自己仔细观察一下机械机构具体的动作过程,要比我
5、在这里讲解好的 多。 开关电气控制系统的工作原理。 馈电开关,一般作为一个工作面的总开关使用,风机开关,当然 是带风机使用的。 在井下,有这样一个要求,就是在没有通风的情况下,工作面的 电气设备不允许工作。也就是说,风机开关不启动,其他电气设备的 开关不能启动。为了确保这一功能的实现,便有了“ 风电闭锁 ” 。因为 馈电开关是一个工作面的总开关,如果馈电开关不合闸, 其他的电器 设备就无法工作。所以 “ 风电闭锁 ” 的连接,就是风机开关与馈电开关 的闭锁连接。 风电闭锁的接线方法如下: 上图中,灰色部分为馈电开关的原理图,图中,你可以看到在漏 电插件与过载插件的引脚上分别有个A4 点, 在两
6、点之间写着 “ 风电闭 锁” 。在开关的接线室中,你会找到A3 和 A4 这两个接线柱,就是原 理图中的这两个接点。 白色为风机开关的一对“ 风电闭锁 ” 接点。在实际使用中,将风机 开关的风电闭锁点与馈电开关的“ 风电闭锁 ” 点连接起来,如上图所 示。当风机开关启动以后, 就会将风机开关的 “ 风电闭锁 ” 触电 1K1 闭 合。从而使馈电开关中的A3 与 A4 形成“ 通路” 。只有 A3 与 A4 形成 通路以后,馈电开关才能够合闸。否则馈电开关无法合闸。 在馈电开关与风机开关都正常运行的情况下,如果风机开关停 止,1K1 触电就会断开,切断馈电开关A3 与 A4 的联系,馈电开关 也
7、会跳闸。这就达到了我们上面所说的没有通风的情况下,工作面的 电气设备不允许工作。即, 风机开关不启动,其他电气设备的开关不 能启动的功能。 KBZ9-400/200 馈电开关的合闸靠手动,他的电动分闸,漏电、 过载等保护的动作,靠的是脱扣线圈。脱扣线圈吸合,开关就分闸。 如下图, 控制电源按钮通过操作机构上的一个螺栓进行开关,机构在分闸 位置,螺栓按下按钮,控制电源断开,当抬起操作机构手把时,控制 按钮闭合,控制变压器原边得电, 通过变压器线圈,将 660V 或 1140V 电源变为 110V、15V、28V、17V 和 70V 电源,为保护插件的各个功 能电路提供电源; KBZ9-400/2
8、00 馈电开关的保护插件具有以下几个保护功能: 1、漏电闭锁与漏电保护 漏电闭锁与漏电保护功能有漏电插件完成,他的检测由两个原件 完成:零序电流互感器和三相电抗器 当馈电开关作为总开关使用是,有三相电抗器SK 与保护插件内 部原件组成附加直流漏电保护电路来对线路进行保护 当馈电开关作为分开关使用是,由零序电流互感器LH 感应出零 序电流信号, 送入漏电保护插件, 与保护插件内设定的值进行比 较,当零序电流大于设定值时,保护插件动作。驱动脱扣线圈吸 合来分断馈电开关。 2、短路及过载保护 短路及过载保护由过载保护插件完成。电流互感器 DH 将感应的 电流信号送入过载保护插件,与插件内部设定的值进
9、行比较,当 实际电流值超过设定值时,过载保护插件动作,驱动脱扣线圈 TQ 吸合,分断馈电开关。 谈到漏电保护, 需要说明一下, 漏电保护分为漏电闭锁和漏电检 测,这是两种不同的功能: 漏电闭锁: 就是在开关合闸之前, 开关的保护插件先对负载线路 的绝缘情况进行检测,如果线路绝缘低于规定值,则开关不能合闸。 漏电检测:简称检漏,就是开关合闸之后,如果负载线路发生漏 电情况,开关立即跳闸。 漏电检测从工作原理上又有,附加直流漏电检测和零序电流检 测。通过对 KBZ9-400/200 馈电开关漏电保护原理的介绍来讲解这两 种漏电检测的工作原理。 馈电开关与磁力启动器的区别: 1、磁力启动器是用来控制
10、一个负载电源的通断控制的,他不允 许一个磁力启动器控制两台设备。 而馈电开关是作为一个工作面的总 开管使用,他可以连接较多的负载。 2、磁力启动器可以频繁启动、停止以控制设备的启停。馈电开 关一旦合闸,如果负载线路不发生故障,或其他情况(像停电检修), 馈电开关是不需要停电的。 3、磁力启动器只具有漏电闭锁,而没有漏电检测功能。馈电开 关同时具有漏电闭锁、漏电检测、过负荷等故障保护。 4、磁力启动器的接触器吸合维持靠衔铁带电维持,而馈电开关 的接触器闭合维持靠机械结构维持。 说完上面这点小常识之后,现在步入正题,KBZ9-400/200 馈电 开关漏电保护原理 漏电闭锁工作原理 如下图: 变压
11、器将 1140(660)V 电压变成 12V 交流电,通过红线1、2 所示引入插件内部, 然后整流成直流电。 直流 12V 电源如图中红线 3 中的箭头所示,通过电阻2R13 2R14 二极管 2D1 插 件引脚 2A1 馈电开关辅助常闭触点ZD 总分选择开关FK (此时开关拨至总开关FK 位置) 三相电抗器SK 将 12V 直流电源加入负载导线上面 负载导线的对地电阻 (正常时此电 阻很大,有漏电现象,负载线路对地电阻减小) 12V 电源负极(图 中蓝色箭头所示)。 如果负载对地电阻低于规定值,则IC1 13(集成运算放大器13 脚)电位下降,低于IC1 12 脚,则 14 脚变为 12V,
12、经 2R32,2D8, FK,2J1,2B7 进入过载插件A2 脚,使 D13 截止,过载插件IC2 5 脚变为高电位,使IC2 7 脚输出 24V,推动 G管,使 J1 吸合,脱口 线圈 TQ 动作闭锁, 使断路器三相对地绝缘电阻低于规定值时不能合 闸。同时漏电插件1C1 14 脚输出 12V 经过 2A8,进入显示插件,漏 电显示。 现在我们还是来点通俗易懂的吧。还是看图: 控制变压器 BK 将 1140V 或 660V 电源变成 17V 电源, 送入插件 内部(图中绿色箭头所示) 。经过插件内部的整流,稳压电路,变成 直流 12V 电源。 12V 电源的正极通过插件的B10 脚三相电抗器
13、 SK 将电源加到负载线路上。如果负载的对地电阻低于规定值, 插件内部的原件就会检测出来,从而驱动脱扣线圈TQ 吸合,使馈电 开关不能合闸。 为什么说这个电路时漏电闭锁哪, 请你看一下图中蓝色线圈的那 个 ZD 常闭触点,这个触点就是馈电开关前面的行程开关其中的以对 触点。他串联的漏电闭锁的检测回路当中。当馈电开关没有合闸时, 这对触点是闭合的,漏电闭锁回路可以对负载的绝缘情况进行检测, 当馈电开关合闸之后, 此常闭触点就会切断漏电闭锁的检测回路,漏 电闭锁检测回路就失去了作用。那么馈电开关合闸之后, 要是负载漏 电了怎么办哪?那就要有漏电检测回路来完成这个工作了,原理将在 下一贴介绍。 首先
14、说一下,什么是 选择性漏电保护 :如下图, 在一个工作面中安装有3 台馈电开关,其中一台为 总开关 ,接在 变压器的后面, 另外两台并联连接在总馈电开关的负载侧。后面的两 台馈电开关即为 分馈电开关 。 分馈电开关 1 的负载侧连接有照明综保、 25KW 绞车、皮带涨紧 绞车等等。 分馈电开关 2 的负载侧连接有皮带开关QJZ-315 控制着 SDJ 皮 带机。 选择性漏电保护就是,当分馈电开关1 所带负载中有漏电故障 时,例如 25KW 绞车电机漏电。 分馈电开关 1 就会立即跳闸, 切断这 一支路的供电,而不会影响馈电开关2 所带支路的供电。 如果馈电开关 2 所带负载有漏电现象, 则馈电
15、开关 2 跳闸,不会 影响其他支路。 总馈电开关作为后备保护, 当分馈电开关出现故障, 不能及时检 测到漏电故障时,总馈电开关跳闸。 这就是选择性漏电保护: 哪个支路有漏电故障, 哪个支路的馈电 开关先跳闸。 也许你看完这段介绍, 觉得没有什么复杂的, 这个供电系统理所 应当这么连接,其实,在早些时候,馈电开关是没有选择性漏电保护 功能的,那是一个工作面只安装一台馈电开关,如果工作面中的任何 一台设备发生漏电现象, 都是作为总开关的馈电开关跳闸,切断了整 个工作面的供电。 也许你有疑问, 那是为啥不像现在这样安装3 台,把工作面分成 几个支路哪?因为那时的开关厂家还没有能力生产出带有选择性漏
16、电保护的馈电开关。 如果馈电开关不具备选择性漏电保护功能,就是 你安装上十台,出现故障的支路也不会先跳闸,而是总开关跳闸,或 者不知道哪个开关会跳闸。 看到这里, 你也许会觉得, 选择性漏电保护的工作原理还是挺有 意思的。我们就来看看他的工作原理吧: KBZ-400 馈电开关既可以作为总馈电开关使用,也可以作为分馈 电开关使用。 选择性漏电保护, 是在他作为分开关使用的时候才具备 的功能,也就是安装到上图中的馈电开关1 或馈电开关 2 的位置。在 馈电开关的漏电保护插件里, 有一个选择开关,当作为总开关使用时, 将选择开关拨至 ZK 位置,当作为分开关使用时,就要将选择开关拨 至 FK位置。
17、当作为分开关使用时, 如果本支路的漏电电阻小于规定值时,零 序电流互感器就会输出电压送至IC1 的 3 脚与 IC2 的2 脚相比较, (图 中红色线所示)如果绝对值大于2 脚的电位, IC1 的 1 脚就会输出脉 冲波信号。 同时三相电抗器也将输出零序电压经过插件插脚2B10,选择开 关 FK,电阻 2R6,电容 2C11 送入 IC2 的 10 脚(如同中蓝色线所示) 与 IC2 的 9 脚相比较,若绝对值大于9 脚电位, IC2 的 8 脚将输出 脉冲波信号。 若两脉冲方波正半周信号重合满足一定值时,两信号向 电容 2C13 充电(如图中橙色线所示) ,当 IC1 的 5 脚电位高于 I
18、C1 的 6 脚电位时, IC1 的 7 脚输出高电位, 直至 IC1 的 8 脚输出的是宽 脉冲,时二极管 2D7 截止。 另外 70V 附加直流通过三相电抗器,对三相网络进行漏电检测, 若漏电电阻小于规定值时, IC2 的 5 脚电位将高于 IC2 的 6 脚整定值 时,IC2 的 7 脚变为高电位,使二极管2D9 截止。 二极管 2D7 和 2D9 截止之后, +12V 电源经过电阻 2R30、二极 管 2D10、选择开关 FK、将插件插件 2B7 进入过载插件A2 脚, (如 图中黄色线路所示)推动G管,时脱扣器动作,断路器分闸。 通俗讲解: 每当看完上面这样的原理讲解,相信不少朋友都
19、有点晕, 其实我 也是有点晕。还是来点通俗易懂的吧。 当 KBZ-400 作为分开关使用时,把选择开关拨至FK之后,选择 性漏电保护回路就接入了。 当负载有漏电现象时, 当零序电流互感器 就会感应出信号。零序电流互感器感应的信号送入漏电插件进行处 理。 同时, 漏电时,三相电抗器的人为中性点对地的电压也不为0 了, 这个不为零的电压信号也送入漏电插件进行处理。 漏电插件综合以上两个信号的值,与插件内部设定的值进行比 较,当送入的信号不符合设定值时,插件就会认为负载漏电从而驱动 脱口线圈吸合,使馈电开关跳闸。 也许有朋友还想知道, 零序电流互感器和三相电抗器是如何感应 出零序电流和零序电压信号的
20、,我们在这里简要的讲一下: 零序电流互感器 (零序电流互感器就是本体后面那个黑色的方块,中间有个孔, 三根 负载线一起从哪个孔中穿过的原件。 ) 零序电流互感器时如何感应出信号的哪?我们就用测量电动机 电流来讲解,在用钳形电流表测量电流的时候,都是钳住一根线,这 时可以看出这一根线中流过的电流大小。如果你把3 根相线一起钳 住,你看看钳流表是不是测不出电流了(即电流为0 或很小) 。但如 果电动机的三相电流不平衡,(电动机漏电就会造成三相电流不平衡) 钳流表就可以测出电流了。 三相电抗器: 三相电抗器就是馈电开关本体后面那个有3 个小线圈的家伙,他 的 3 个线圈,一头接在开关三相负载线上,另
21、外 3 个头连在一起, 形 成一个中性点,在馈电开关三相负载平衡时,中性点对地电压是0V。 当有漏电现象时, 致使三相负载不平衡, 三相电抗器的中性点对地就 会有电压。 KBZ-400 馈电开关不仅有漏电保护, 而且还有短路保护。 所谓短 路就是指电流不经过负载直接接通,比如家中的零线和火线直接你什 么设备也不接, 直接将两根线拧再一起, 这就是短路状态。 这个时候, 流经导线的电流是非常大的,导线会急剧发热,片刻就会烧断导线, 点燃导线的绝缘层,并有可能引发其他更大的损失。所以,当发生短 路的时候,电源开关要能够在最短的时间内切断电源,这就是短路保 护。 KBZ-400馈 电 开 关 短 路 保 护 的 实 现 原 理 是 这 样 的 : 电流互感器DH 时刻感应主回路电流的大小,同时将感应到的 电流送入过流保护插件, 过流保护插件把电流互感器送来的电流的大 小值与保护插件设定的值 (就是用过流保护插件上电流大小设定旋钮 来设定)进行比较,当电流互感器DH 感应的电流大于过流保护插 件设定值一定量后,保护插件就会接通脱扣线圈回路, 脱扣线圈吸合, 带动馈电开关的机械机构动作,馈电开关跳闸。 这就是 KBZ-400 馈电开关短路保护大致的原理。
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