【正文】 。已電纜送至距工作面大約30米處的順槽配電點，以專用的照明變壓器或與127v動力合用一臺變壓器向工作面照明電網(wǎng)供電。這也對維護工作和電網(wǎng)的保護工作提示了新的更高的要求。照明電纜多采用橡套電纜，對固定設(shè)備，則采用鎧裝電纜。隨著煤炭事業(yè)的發(fā)展，對于礦井照明的要求也在日益提高。本設(shè)計將討論的就是井下照明網(wǎng)絡(luò)常見的漏電，斷線故障并設(shè)計出綜合的漏電，斷線一體化保護裝置。此外，大量的漏電電流還可能使絕緣材料發(fā)熱著火，造成火災(zāi)或其他更為嚴重的事故。對于本設(shè)計來說，我們關(guān)心得失井下照明電網(wǎng)的漏電故障。同時還存在由于偶然侵入的過電壓沖擊使絕緣擊穿，產(chǎn)生漏電。 選擇性要求在供電系統(tǒng)中只切除故障不峰電源，減小停電范圍。這種重要的特點就為供電單元的故障分析，保護裝置的設(shè)置和運行管理等工作帶來很大方便。另外，我國井下低壓電網(wǎng)采用的是中型點絕緣系統(tǒng)，其最大的特點是比較安全，漏電電流小，但對保護裝置靈敏度要求較高，在設(shè)計師應(yīng)充分注意這一點。單相漏電屬于不對稱故障，故障發(fā)生后，電網(wǎng)各相對地電壓就不再對稱變壓器中性點也要發(fā)生位移，產(chǎn)生對地電壓，即零序電壓，由零序電流通過。發(fā)生單相漏電時，漏電電流從a相經(jīng)Rg入地。（a）正序網(wǎng)絡(luò)，（b）為負序網(wǎng)絡(luò)，（c）為零序網(wǎng)絡(luò)，g為故障點，g’，n為各序的零電位點。第三章 幾種井下照明網(wǎng)絡(luò)短路保護方案分析作為井下三大保護之一，漏電保護經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)有了許多種可行的保護方案。顯而易見，絕緣電阻的下降將使流經(jīng)該電阻入地的漏電電流加大，如果能檢測到這種電流的變化情況，就可根據(jù)此判斷電網(wǎng)的漏電情況，附加電源直流檢測式漏電保護正是基于這種理論而設(shè)立的，其電氣原理如下圖：（圖31） 圖31：附加電源直流檢測式漏電保護原理圖 圖中，在三相電網(wǎng)中附加了一個獨立的直流電源，使之作用于三相電網(wǎng)與大地之間。對于直流回路來說，旁路電容和電網(wǎng)各相對地電容、相當于開路，這樣，在直流回路中，直流電流Iz，既檢測電流為： （31） 式31中，為三相電抗器每相線圈的直流電阻，對于直流回路來說，相當于三相并聯(lián)，故為Rsk/3；為零序電抗器的直流電阻；為直流繼電器ZJ的直流電阻；R為千歐表內(nèi)阻；為系統(tǒng)接地電阻；為、并聯(lián)后的總絕緣電阻，因為對于直流回路來說，相當于并聯(lián)后接地： 即： 公式31中，如令： 忽略（通?！? ） 即令為定值，為定值，則流過直流繼電器ZJ和千歐表中的直流電流將隨的變化而變化。而系統(tǒng)一旦投入運行，直流繼電器的動作電流Idz將整定為定值，當下降到一定程度，到危險值時，即發(fā)生了漏電故障時，將增大，到了≤時，ZJ動作，其常開或常閉接點，將自動接通饋電開關(guān)的線圈，使自動饋電開關(guān)動作跳閘，切斷電源，從而達到漏電保護的目的。為此，保護電路中設(shè)置了隔直電容。為此，電路中設(shè)置零序電抗器LK，利用零序電流流過LK所產(chǎn)生的電感電流與電網(wǎng)對地電容電流相抵消，事故長出漏電電流或人身觸電電流降低。而必須以為整定值，一定要滿足式人身觸電電流≤30mA的條件。對于直流回路來說，三相電網(wǎng)對地的絕緣電阻是并聯(lián)的，因此，低壓電網(wǎng)的單相，兩相和三相漏電動作值應(yīng)為1：2：3的關(guān)系即： 本設(shè)計基于這種原則，在以后保護電路中規(guī)定漏電跳閘動作整定值為單相漏電時臨界電阻 ≤很多檢漏繼電器都是采用直流檢測式：如國產(chǎn)JY82型，JL80型，JL82型等。此外，如果在運行過程中出現(xiàn)嚴重的過補償，也并不安全。二極管的存在消除了電容的影響，其原理電路如后圖33所示。以a相為例，時，a相電壓總是高于b,c兩相電壓，a相整流管導(dǎo)通，而b,c兩相則在反向電壓作用下使、處在截止狀態(tài)。隨著絕緣電阻的降低，別便不斷增加，當其數(shù)值達到動作值時，漏電保護裝置動作達到保護目的。因此，它一般用于電壓較低的地方，如127v網(wǎng)絡(luò)。因為當電網(wǎng)中某處發(fā)生單相，兩相甚至三相全斷故障時，斷線處前部分的燈依然亮著，故而不太引起人們的注意。而實際上，斷線保護沒有必要單獨設(shè)置，它可以與漏電保護綜合在同一裝置中。 看一下，圖31直流檢測式保護電路，由式31，32，我們知道檢測電流為： 發(fā)生單相斷線時，如ra=∞，rb=rc=r，則：=r/2 發(fā)生兩相斷線時，ra=rb=∞,rc=r,則： =r 發(fā)生三相斷線時：=∞； 而正常時： =r/3 也就是說，發(fā)生斷線時將增大。井D1~D3整流后，上的檢測電壓=加在運放下的反相輸入端，運放的同相輸入端接一個正的參考電位。第四章 漏電、斷線保護一體化電路設(shè)計 設(shè)計思路通過前面幾章的討論與分析，我們已經(jīng)知道了幾種漏電，斷線保護方法。當電路中發(fā)生斷線故障，檢測電壓也將發(fā)生變化，很明顯，斷線時檢測電壓的變化與漏電時正好相反。下面具體介紹電路的組成，性能和原理。 供電性能供電電壓為井下照明電網(wǎng)低壓127v三相；,4kvA通用。”根據(jù)這項規(guī)定，本設(shè)計帶由漏電閉鎖能力。d) 對于負荷側(cè)任意出發(fā)生漏電故障或斷線故障，保護電路均能反映并可靠地動作。10%額定電壓的波動。故障信號送鑒別回路。同時相應(yīng)指示燈亮，指示回路應(yīng)能互鎖，以便于正確指示何種故障發(fā)生，給維修工作帶來方便。10%額定電壓的情況下，仍能夠可靠地動作。如下圖所示：（圖42） 圖42 主供電回路主變壓器ZB選擇：660（380）/127v,Y,△/Y接 ,4kvA通用a、熔斷器選擇：查《煤礦電工手冊》第5冊中關(guān)于低壓熔斷器選擇的規(guī)定，根據(jù)著名變壓器一次側(cè)額定電流選擇一次熔斷器1RD，2RD額定電流為=15A所配裝熔體的額定電流由下式確定：=對于380/127v照明變壓器： KTr= 故：所以：1RD，2RD選用RL115型螺旋式熔斷器，額定電壓500v，所裝熔體額定電流6A。用來控制系統(tǒng)的正常送電和故障停電，控制回路如下圖所示：（圖43）裝置通入運行時，首先閉合1K，使ZB，KB（控制變壓器，見后文“保護回路”）有電工作。 圖43 控制回路需要停電時，只要按動停止按鈕TA，則其常閉接點斷開，CJ失電，斷開，主回路中接點斷開，從而使負荷側(cè)端點，停止運行。主要是由穩(wěn)壓電源、指示回路、終端電路、執(zhí)行元件、綜合取樣電路、鑒別電路等幾部分組成。1）電源變壓器KB選擇：127V/19V 單相變壓器若自制則：一次繞組2500N，(內(nèi)層) 二次繞組375N，ф0。終端電路設(shè)置在照明網(wǎng)絡(luò)的終端部分，如下圖所示：（圖46） 圖46 終端電路 終端電路是由，從三相電網(wǎng)引出后接接地，四個電阻一起構(gòu)成人為的中性點接阻抗接地系統(tǒng)，Rg為線路對地絕緣電阻。不論送電前后，檢測電流都要通過綜合取樣電路，Jdi，終端電路到三相電網(wǎng)構(gòu)成回路，因此，終端電路作用十分重要。為黃燈，指示斷電故障。故障跳閘或供電回路不通時滅加以指示。 當發(fā)生漏電或斷線故障時，1端（或2端）輸入由高電位變?yōu)榈碗娢?，二極管（或）由截止變?yōu)閷?dǎo)通，從而使1J線圈得電，其在控制回路中的常閉接點1斷開，斷開供電回路，起到保護作用?；芈返碾娫磥碜苑€(wěn)壓管W輸出的+15V直流電壓。 如果在送電前電路中發(fā)生斷線，則總電阻增大，從而使+上的取樣電壓信號減小。（圖410）圖410所示為Ⅱ號信號取樣回路，即負荷送電后漏電、斷線故障發(fā)生使式交流接觸器動作跳閘的信號檢測回路。送電后，閉合，檢測信號變?yōu)椋?）‖（+）上的電壓。 送電后，由于I號回路被斷開轉(zhuǎn)入Ⅱ號回路后，直流電壓為+，遠高于I號回路中的+15V，如果取樣電阻還保持+，那么取樣信號電壓將很大。 綜合取樣電路使漏電和斷線故障信號取樣在同一電路中實現(xiàn)，并通過I號回路的自動轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了送電前后閉鎖供電與跳閘斷電的區(qū)分。f. 鑒別回路 鑒別回路的作用在于對取樣信號加以鑒別確認，即將取樣信號電壓與基準電壓相比較，以確認系統(tǒng)中是否發(fā)生了漏電或斷線故障。 鑒別回路共有兩個輸入端1和2端。3端接漏電指示燈，4端接執(zhí)行元件1J線圈。 所謂鑒別，其實質(zhì)就是利用運算放大器構(gòu)成一個電壓比較器。＜時，運放處在負飽和狀態(tài)。這樣就可以利用電壓比較器來判斷電路中是否發(fā)生了故障。參考電位的確定：送電前，閉合，+15V直流電壓加在反向端。送電后，斷開，由于C的隔直作用。送電后，如果參考點為仍以從+15V回路取值，那么當電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，例如電壓升高，漏電取樣信號將隨之升高，而不再是原來的參考電位，這樣將引起執(zhí)行電路的誤動，而電網(wǎng)電壓降低時，漏電取樣信號將隨之降低，這樣有將引起執(zhí)行回路的拒動。漏電發(fā)生時，高于參考電位，輸出高電位，輸出低電位，漏電指示燈亮，執(zhí)行元件1J動作。如果以的輸出端去控制指示回路和執(zhí)行回路，有時會在有事故隱患的情況下發(fā)生誤送電。因此，我們需要采用一種能自鎖的電路。5G1555的外觀封裝采用雙列直插式塑料封裝，其外觀和管腳排列如圖414所示：（圖414） 5G1555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下：（圖415） 圖415 5G1555 方框圖從圖中可看出，5G1555定時器電路包括兩個高精度電壓比較器，一個有三只電阻R組成的分壓器，一個RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，一個放電晶體管和一個功率輸出級。（圖416）復(fù)位端和放電端通過電阻接高電位+15V。當2端和6端接在一起時，由表一可知，正常時，為低電平輸入，低于1/3（或參考電位，此處由于的接入，參考電壓不再是1/3）。而輸出一旦變?yōu)榈碗娢?，電路的輸入由高電位又變?yōu)榈碗娢粫r，R由低電位變?yōu)楦唠娢唬捎谑钦蛴|發(fā)脈沖，所以由表一可以看出，輸出將保持低電位不變。如果我們能適當?shù)剡x擇參數(shù)，使取樣信號電壓的動作電壓值在送電前后保持不變，這樣不僅能夠使動作值的整定簡便，同時對于保護電路在送電前后的穩(wěn)定性和分析故障時都會帶來方便。而送電前后參考電位的計算電路也是不同的。 對照圖510綜合取樣電路，?。?==200， =10 k，=470，=2 k，=330，=12 k，=20終端電阻為三個24 k和一個10 k電阻。本體和插件通過插頭和插座連在一起，構(gòu)成綜合保護裝置。 裝上電子插件，接入終端電路，接上高低壓兩側(cè)的三相主回路，綜合裝置外殼和終端應(yīng)可靠接地，接好輔助接地極。4KVA主變壓器，效果相同。 合上1K后，以不同電阻值通過接觸器接點模擬絕緣電阻接地，試驗漏電跳閘值，以亮為指示。這次設(shè)計的任務(wù)就是研究一種綜合的漏電、斷線一體化保護電路。通過一個多月的動手制作和實驗調(diào)試，大大加強了自己動手動腦，解決問題的能力和實際操作能力，為將來的實際工作和再次學習奠定了良