矿用隔爆型煤电钻综合保护装置.doc

2.5 4.0 ZBZ / □ Z 矿用隔爆型煤电钻综合保护装置 一、适 用 范 围 本装置用于煤矿井下127V手持式煤电钻的远方控制及短路、过载与漏电保护，系配有干式变压器的综合保护装置。 使用前；请认真阅读使用说明书 1. 适用条件 1海拔高度不超过1000米； 2周围介质温度为-20℃ 40℃； 3周围介质相对湿度不大于95％25℃； 4可用于有煤尘、瓦斯危险的矿井中； 5在无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中； 6在无强烈颠簸振动以及安装位置与垂直面的倾斜不超过15度的地方； 7在具有防火和雨雪侵袭的地方； 8电源为交流50Hz、额定电压为1140；660V或380V的系统中。 2. 防爆标志ExdI 防爆型式矿用隔爆型 3. 执行标准Q/SJMTK 0012006； JB 631292 4. 型号意义 Z B Z / □ Z 电 钻 额定电压 额定容量 综 合 矿用隔爆型 装 置 2.5 4.0 二、技术特征 1. 主要技术性能 （1） 采用先导回路、可在远方开停电钻，不打钻时电缆不带电，安全可靠。 （2） 短路闭锁短路闭锁采用载频检测，当电钻不工作时发生短路，可实现短路闭锁。 （3） 短路保护灵敏可靠，短路保护采用电子式检测方式与熔断器双重保护。保护装置动作后，电路具有自锁作用。 （4） 断相保护当负载发生断相时，本装置能迅速检测并切断电源进行保护。 （5） 漏电闭锁当127V负载端未送电时，漏电电阻小于420％KΩ时，本装置可实现闭锁。 （6） 漏电保护当127V负载端漏电电阻小于2.0KΩ10％时，本装置可实现漏电保护。 （7） 本装置系为电钻变压器，控制开关、短路闭锁、短路保护、断相保护、漏电闭锁、漏电保护、先导控制回路组成一个综合保护装置，结构简单，使用维护方便。 （8） 严禁带电开盖进行维修、调试 2. 基本参数 （1） 电源电压波动范围 Ue 75110 ％ 基本参数表 额定功率 接线方式 额定电压 额定电流 被控电钻功率 2.5KVA Y/△ 660V/133V 2.19/10.85A 1.2KW △/△ 380V/133V 3.79/10.85A 4.0KVA Y/△ 660V/133V 3.50/17.4A 2.0KW △/△ 380V/133V 6.08/17.4A Y/△ 1140V/133V 2.02/17.4A △/△ 660V/133V 3.5/17.4A 电钻综保短路保护距离及动作时间 5150米 动作时间 ≤0.1秒 电钻综保断相保护动作时间 回路电流1.15Ie 动作时间≤20min 电钻综保漏电电阻动作值 出厂整定值2.0KΩ10％ 动作时间≤0.25秒 电钻综保漏电闭锁动作值 出厂整定值4KΩ20％ （2） 电钻综保过载保护 负载电流 1.5Ie 自动复位 动作时间 13分钟 小于3分钟 三、结构概述 综合装置的隔爆外壳为园筒形，具有凸出的底和盖。壳盖与壳身采用转盖止口结构。外壳上部有一接线箱作为引进和引出电缆用。外壳右侧装有操作隔离开关的手柄和检查短路、漏电保护系统是否有效的试验按钮。并有可靠的机械联锁装置，保证当隔离开关闭合时，壳盖打不开；壳盖打开时，隔离开关不能闭合。壳盖上方有一透明观察窗，可以从外面观察状态指示灯。主变压器与机芯的联结采用端子板方式，检修时机芯可独立拿出。 外形尺寸及重量2.5KVA 480470605mm 重量95kg 4.0KVA 480625615mm 重量128kg 四、主要元件的作用 1. 隔离开关1K在正常情况下仅作隔离电源之用，不允许带负荷操作。在紧急情况下可分断电钻堵转电流3次。 2. 一次侧熔断器FU1、FU2对主变压器作短路保护。 3. 二次侧熔断器FU3、FU4作为127V系统短路的后备保护。 4. 玻璃管熔断器FU5保护控制变压器。 5. 热继电器对电钻进行过载保护。 6. 变流接触器CJ用于分断或接通电钻的主回路，线圈电压127V 7. 主变压器ZB容量为2.5或4.0KVA；接线方式为Y-Δ/Δ，1140；660（或660；380）/133V,供一台1.2或2.0KW 煤电钻之用；采用B级绝缘。允许温升85℃。 8. 电子线路板插件包括控制和保护等线路部分的电子元器件。能防潮、防尘，并便于更换。 9. 机芯部分为轨道式结构，检修时可方便地抽出。电子线路控制部分采用插接方式，可方便地拆卸及更换。 五、电气原理 本装置电气线路主要由主电路、控制及保护电路组成。 装置投入工作时，首先闭合1K，使主变和控制变压器KB有电工作，此时发光二极管LED2绿色得电发光， （一）、主电路 主电路由换向隔离开关1K、一次侧熔断器FU1、FU2，主变压器ZB，二次侧熔断器FU3、FU4 ,热继电器RJ，交流接触器CJ等组成。 （二）、控制电路 1. 先导回路、维持电路 煤电钻起动和停止采用先导回路控制。先导回路电源由控制变压器KB20V →20线插座CZ1、CZ2 →经D7整流、电容C11滤波、R24和DW1稳压后提供12V。使用时首先闭合电钻手柄开关2K，接通下述先导回路 12V→2Ka相→电钻绕组a、c相→2KC相→CZ6→D8→R22、R20→GO1→12负端，GO1导通。IC1 10脚得电、13脚输出低电平，加到IC2 4脚、IC2、 6脚输出低电平，加到IC3 4脚，使IC3、2脚输出高电平，BG2导通、继电器J有电压吸合 127V系统无短路、无漏电故障时，说明见保护部分，常开接点J1闭合，将CJ线圈通电、主接点闭合、接通主电路电源，电钻起动运转。 2. 维持电路 此时IC1 10脚的供电由电流互感器LH二次的感应信号经D14D19整流和C8滤波后提供。停钻时，2K断开，主电路电流中断，LH二次无输出，使得J失电释放；CJ随之跳闸主接点将127V电源切断，不打钻时使电缆不带电。 三保护电路 1. 稳压电源 由控制变压器KB25V经整流桥QSZ整流，电容C1滤波，集成稳压器WY稳压，电容C4滤波后为保护电路提供18V直流电源。 2. 漏电保护、漏电闭锁及绝缘监视电路 由R4、R5分压，电容C3滤波，为电压比较器IC16脚、漏电保护、漏电闭锁提供了比较电位。由R2与R3分压，电容C2滤波，为电压比较器IC14脚提供了绝缘监视比较电位。 1）、漏电闭锁检测回路 在127V未送电情况下，127V回路电缆绝缘良好时,装置正常工作。当127V回路电缆绝缘电阻低于整定值时，其回路如下由未稳压的直流电源经R1、D1→Cz8（20线插座8）→地→127V漏电处→b相（或在煤电钻手把开关2K情况下，经a相或c相→b相）→插座CZ5→R15、D5→R13→R11→R12→直流电源负极，R12两端电压加到IC15，7脚。此时5，7脚电位高于4，6脚电位，两电压比较器翻转，IC1（1、2脚）输出高电平，2脚电位通过DW3使LED4黄色发光，用于绝缘监视。IC11脚输出高电平，一路通过D3、R10把IC15，7脚嵌位于高电平，实现漏电自锁。另一路通过DW2使LED3红色发光，用于漏电显示。同时IC11脚电位加于或门IC23脚，使输出端6脚变为高电平，又通过D13加到IC34脚 把IC32脚嵌位于低电平，使驱动电路停止工作，J不能吸合，实现了漏电闭锁功能。 2）、漏电保护及绝缘监视电路 在127V已送电情况下，当127V回路发生漏电或绝缘电阻低于整定值时，其回路如下由127V a相（b或c相）→插座CZ19CZ5或CZ20 →R14、D4（R15、D5或 R16、D6）→R13→R11→R12→直流电源负极→127V漏电处，R12两端电压加到IC15，7脚。此时5，7脚电位高于4，6脚电位，两电压比较器翻转，IC1（1、2脚）输出高电平，2脚电位通过DW3使LED4黄色发光，用于绝缘监视。IC11脚输出高电平，一路通过D3、R10把IC15，7脚嵌位于高电平，。实现漏电自锁。另一路通过DW2使LED3红色发光，用于漏电显示。同时IC11脚电位加于或门IC23脚，使输出端6脚变为高电平，又通过D13加到IC34脚 把IC32脚嵌位于低电平，使驱动电路停止工作，J不能维持吸合，接触器断开主回路电源，实现了漏电保护及绝缘监视功能。 3. 短路闭锁、短路及断相保护电路 1）、短路、短路闭锁电路 本实用新型短路闭锁检测采用载频检测方式，由BG1、R31、R33R36、D9D11、L1、C15、C16等元器件组成了电感三点式自激振荡器。产生的20KHz载频振荡信号经L2、C12C14、R25、 R26等元件与127V网络耦合，在127V未送电情况下，127V负载回路发生短路时,可实现短路闭锁；在127V送电情况下，127V负载回路发生短路时, 可实现短路保护。过程如下首先，将载频信号短路，振荡器停振、D9无输出信号，IC1（8脚）由高电平变为低电平，14脚输出高电平加到IC2（2、5脚），9脚输出高电平，其回路分为两路一路经D20加到8脚使9脚嵌位于高电平，同时加到GO2使GO2导通，把IC1（8脚）嵌位于低电平，达到双重闭锁作用。并且通过R65加到LED1、使LED1发光，指示出短路状态。另路经D21加到IC34脚,使2脚嵌位于低电平，继电器J不能吸合，完成短路保护和短路闭锁功能。 2）、断相保护由R46与R53、R44与R55、R48与R61分压，给三个电压比较器负输入端（8、6、10脚）加入一个固定的比较电位，其具体保护过程如下信号取样电路，由电流互感器LH1-LH3的感应信号，经D17D19整流，C18C20滤波，分别通过R52与R53；R54与R55；R60与R61分压后，加在IC3的三个电压比较器的负输入端 8、6、10脚作为比较信号。同时取样信号也分别通过R50与R51；R56与R57；R58与R59加到IC3的三个电压比较器的正输入端 7、11、9脚作为保护信号。断相保护保护当某相发生断相时或因负载的严重不平衡，使某两相或某相电流过大时，则它所对应的这两相的电压比较器正端电信号增加，而发生断相之相的电信号加在了这两相的其中所对应的电压比较器负端。此时这个电压比较器的正端电位高于负端电位 即已超过整定值，则这个电压比较器所对应的输出端1 脚或13；14脚输出高电平，加到它所对应的IC2的 13脚或11；12脚，使或门输出端10脚为高电平，并加到输入端1脚，使输出端9脚为高电平 。此时分为两个回路一路经D20完成闭锁及指示出短路状态功能。另一路经D21加到IC34脚,使继电器J释放，接触器CJ切断电源。实现了断相保护功能。 4. 过载保护电路过载保护电路由热继电器RJ完成，当电钻过载时，串接于CJ线圈回路的RJ常闭接点断开，CJ释放使主电路断电完成过载保护功能。 5. 输出驱动电路 由R42与R49分压，为IC3的5脚提供了比较电位。当来自D13与D21均为低电平时，IC32脚输出高电平，经D22使T2导通，J吸合，接点J1闭合，接通接触器线圈回路、接触器吸合为负载供电。当D13或D21有一路为高电平时，则IC32脚输出低电平，T3截止，继电器接点J1断开，主回路不能送电，可完成上述送电及各种保护功能。 （四） 动作试验电路 动作试验电路分为短路，断相动作试验和漏电闭锁动作试验。 1. 短路动作试验 按合SK1其回路为 SK1-2常开触点闭合→C将载频信号短路→载频振荡器停振→IC1（8脚）使比较器翻转，1脚输出高电平（详细过程见短路保护部分）继电器动作，J1断开并自锁，LED1指示出短路状态，完成试验过程。 2. 漏电及闭锁动作试验 按合SK2其回路为 电源正极→R1→D1→CJ4→主接地极→辅助接地极→R66→SK2-1→b相→R15→D5→R13→R11→R12→电源负极，R12两端电压、加到IC15，7脚，IC1（1；2脚）输出高电平（详细过程见漏电保护部分），继电器动作，J1断开、完成漏电试验功能。 以上动作试验的模拟信号电压，取自直流电源。 六、产品运输及贮存 1. 产品在运输过程中，不应有剧烈的振动，冲击和倒置； 2. 产品不得曝晒雨淋，并应存放在空气流通，温度不高于50℃不低于一20℃相对湿度不大于97％及无腐蚀气体的环境中。 七、安装与使用 1. 使用前，请认真阅读使用说明书严禁带电开盖 2. 本装置在打开包装后，应检查各电器元件、有无因在运输途中、受震损坏，脱落和受潮现象。如有上述情况发生，需经处理后方可使用。 3. 接线方式出厂时产品主变压器均按660/133V或1140/133V方式接线。如在380V或660v网路工作，需将主变压器搬出外壳，按图1 所示进行改接。 电缆的连接及漏电电阻的整定，按图2 进行。接线前用500伏兆欧表测量高低压侧绝缘电阻值，应不低于5MΩ。 4. ＺＢＺ□／□Ｚ 型综合装置下井使用前需在地面进行检查试验。如试验中出现打钻时拒动或误动作情况，则应检查线路板插件及机芯。如打钻工作正常，应分别做末端短路试验，以及漏电试验，保护装置均能正常动作后，方可下井。 5. 综合装置应可靠接地，辅助接地应在主接地点5米外处。 6. 综合装置投人使用前，应先进行三次短路及漏电动作试验，每次均应可靠动作，并给出灯光信号指示。 试验可按下述方法进行。将电源开关1K闭合，此时绿色指示灯亮，然后按下位于机壳侧方的短路试验按钮，若短路保护功能正常时，则黄色指示灯给出发光信号指示。再次进行试验时，将1K瞬间分断后再闭合，以便解除线路中的闭锁作用。若按下短路试验按钮后，黄色指示灯不亮，在指示灯供电系统无故障的情况下，则说明短路保护失灵，应查出原因并处理正常后方可使用。 对漏电保护功能的试验方法。基本上与上述相同，只是用下边那个漏电试验按钮，当保护功能正常时，按下漏电试验按钮后，红色指示灯给出发光指示，否则表明漏电保护部分存在问题，需要处理。同样，当红灯亮后，装置再次进行试验时，仍需将1K开关瞬间分断后再闭合，解除自锁。 在分断1K时，应将短路试验按钮压人，当开关能搬动后立即放开按钮，否则不能搬动开关手把，因为二者存在分断1K时必须首先分断CJ的机械闭锁。 7. 使用中如出现误动作或按下试验按钮产生拒动时，可更换电子线路板插件试之。 8. 线路板插件的维修，可参阅故障处理一节内容所示方法。维修时，请勿随意拧动磁芯，修复的插件，仍需在地面进行电缆末端三相短路试验和第6条的各项试验。 9. 本产品连续使用时，每班应做一次保护性能动作试验。 10. 装置应进行定期检修。 11. CJ触点有一定使用寿命，损伤严重时，应及时更换。 12. 本装置在井下使用时，严禁将接触器，三个主触点短接或以机械外力方式使主触点强行闭合，否则将会烧毁线路板插件，或发生意外事故。 八、常见故障处理方法 故 障 原 因 处 理 方 法 闭合1K出现 漏电或短路灯亮 1、有漏电故障 2、有短路故障 3、电子线路板损坏 1、查找故障原因进行处理 2、更换电子线路板 闭合电钻手柄开关2K 短路指示灯亮 1、三相电流严重不平衡 2、接触器某相触点接触不良 3、电子线路板损坏 1、找出原因进行处理 2、更换电子线路板 能够打钻，但过一段时间出现不打钻现象，指示灯状态正常。 热继电器RJ动作，严重过载现象 找出原因或换用于本装置相匹配的电钻 漏电试验或短路试验失灵 1、检查按钮SK1、SK2是否接触良好 2、插件板故障 1、查找故障原因进行处理 2、更换电子线路板 闭合1K电源指示灯不亮 1、FU1FU5有熔断现象 2、电子插件板稳压电源7818损坏或发光二极管损坏。 1、检查熔断器FU 2、更换电子线路板 九、 随 机 附 件 1. 产品合格证一份； 2. 使用说明书一份。 A B C A B C 高 压 侧低 压 侧 低 压 侧 A B C a b c 高 压 侧 660/133V 1140/133V a b c 660V/133V1140V/133V a b c a b c 380/133V 660/133V 图 1. 主变压器接线图 7 X2 X3 X1 输入 D5 输出 D11 D4 D6 辅地 图2. ZBZ系列漏电动作值整定接线图 9