【文章內(nèi)容簡介】 。由于變壓器的中性點絕緣，所以經(jīng)三個整流管整流以后的直流電流，經(jīng)檢測電阻到地，再經(jīng)對地絕緣電阻ra,rb,rc后返回電網(wǎng)對地的絕緣狀況，同附加電源直流檢測式相比，省去了附加直流電源，二極管整流后檢測和利用該直流電流，即可構成直流檢測式保護系統(tǒng)。三相電網(wǎng)電壓波形和整流后各相電壓波形如下圖（34）所示。以a相為例，時，a相電壓總是高于b,c兩相電壓，a相整流管導通，而b,c兩相則在反向電壓作用下使、處在截止狀態(tài)。在整個周期里，三個二極管依次導通?，F(xiàn)以a相為例，研究其電壓的變化。 圖34 三相半波整流直流檢測式漏電保護電網(wǎng)及各相電壓波形圖在范圍內(nèi)，a相導通，電流經(jīng)a相，大地，ra‖rb后電阻回到電網(wǎng)，此時，雖然b,c兩相對地絕緣電阻相等，但電流瞬時值不同，為求得該電流的平均值，先要求出各相平均電壓：a相平均電壓： b 、c相平均電壓為： (34)對于127v電網(wǎng)， =127v則負載RL（檢測電阻）上的平均電流： (35)這與附加直流電源檢測式漏電保護的原理公式類似，（參見式33）。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。這種保護方式構成的漏電保護裝置結構簡便，由于直接將電網(wǎng)電流變成直流加以檢測，就省去了直流附加電源，而獲得了與直流檢測式相同的保護特性。此外，由于它具有較高的直流電壓，所以能夠比較準確真實地反映電網(wǎng)的絕緣水平。這種保護方式的主要缺點在于動作值受電源電壓波動的影響較大，同時對整流管的反向電壓要求較高。因此，它一般用于電壓較低的地方，如127v網(wǎng)絡。 斷線故障的分析和保護 斷線故障時井下另一種常見故障。由于井下環(huán)境惡劣，工作場地狹窄，供電電纜被砸斷，扯斷，脫空的現(xiàn)象常有發(fā)生。而人們往往對斷線故障不夠重視。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。但是，斷線處無人注意，帶電的斷頭裸露在巷道中，造成了嚴重的事故隱患。因此，我們很有必要對斷線故障作分析討論，并研究其保護方法。目前，斷線故障還未能引起應有的重視，很多供電系統(tǒng)沒有設置斷線保護，獨立的斷線保護系統(tǒng)還未有較系統(tǒng)地研究。而實際上，斷線保護沒有必要單獨設置，它可以與漏電保護綜合在同一裝置中。斷線故障時至三相電網(wǎng)中發(fā)生一相，兩相或三相線路中斷的故障。發(fā)生斷線時，線路中的電壓，電流將發(fā)生變化。本設計要將漏電，斷線保護結合在一起，因此，我們來討論一下漏電保護電路中當電網(wǎng)發(fā)生斷線時檢測電流和檢測電壓的變化，研究一下如何在實驗漏電保護的同時能實現(xiàn)對斷線故障的保護。 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。實際上，絕緣電阻r值是很大的，一次往往檢測不出來。我們常用三個電阻構成人為的中性點接地系統(tǒng)，如圖35所示， 圖35 人為中性點接地這樣，發(fā)生斷線時，的變化就可以引起較明顯的檢測信號的變化而達到檢測目的。利用三相半波整流構成的直流檢測式斷線保護回路如下圖36所示。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。構成一個比例放大電路。調(diào)節(jié)的阻值，是正常時=，則有： （）/=（）/ 即： =[/（）/]= 圖36 斷線保護電路 而斷線時，＜，則值增大，達到一定程度時，直流繼電器ZJ吸合，其常開或常閉觸點斷開主回路，是系統(tǒng)斷電，停止運行，從而達到保護的目的。該保護電路可加在漏電保護回路中與之構成綜合的漏電斷線一體化保護電路。第四章 漏電、斷線保護一體化電路設計 設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。而在生產(chǎn)實際中需要的是具有多種保護功能的綜合性的保護裝置。本設計的任務是將漏電保護和斷線保護結合在一起，構成綜合的漏電，斷線保護一體化電路。 前面對漏電的討論，當系統(tǒng)發(fā)生漏電故障（對照明電網(wǎng)，多為單相漏電）時，對地絕緣電阻上的電流將發(fā)生變化，如某點處電壓的升（降），將此電壓引到一個比較電路，使之與基準電壓，及絕緣電阻下降到危險值以下時對應的電壓相比較，當電壓變化到高（低）與基準值時，使相應的繼電器動作跳閘，達到保護目的。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。這就需要設計一種綜合的電壓取樣電路，使之能兼顧反映兩種變化。電路的設計既要能使保護裝置對兩種故障都能保護，又要能使操作人員能直觀的，迅速地做出判斷。后面的設計就是要體現(xiàn)這種設計思想。下面具體介紹電路的組成，性能和原理。 電路及原理分析 性能介紹根據(jù)設計思想，我們先要畫出保護電路原理框圖，以便以后為指導設計各部分電路。設計原理框圖如下：（圖41） 圖41 設計原理圖由原理框圖可知，本電路保護回路部分有指示回路，穩(wěn)壓電源，綜合取樣電路，鑒別電路，終端電路，執(zhí)行電路等幾部分組成。綜合取樣電路和鑒別電路兼顧漏電保護和斷線保護，使之一體化。 供電性能供電電壓為井下照明電網(wǎng)低壓127v三相；,4kvA通用。 求達到的保護性能a) 送電前的漏電閉鎖漏電閉鎖是在低壓網(wǎng)絡中，對電動機，照明網(wǎng)絡及其供電電纜的絕緣水平進行合閘前的監(jiān)視。漏電閉鎖保護能使有故障的供電回路不投入工作。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（1980年）規(guī)定：“井下低壓電網(wǎng)應裝設帶有漏電閉鎖的檢漏保護裝置或有選擇性的檢漏保護裝置?！备鶕?jù)這項規(guī)定，本設計帶由漏電閉鎖能力。動作整定值為：Rg≤5 k。b) 送電后的漏電跳閘動作整定值為：Rg≤5 k。c) 對于斷線故障，同樣要求在送電前有斷線閉鎖功能，送電后有斷線跳閘功能。d) 對于負荷側任意出發(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。 本設計為了提高可靠性和實用性，在電路中采用了電壓跟隨電路。因為在實際運行中有供電電壓和系統(tǒng)電壓的波動。本設計照明網(wǎng)絡首 端的供電電壓允許有177。10%額定電壓的波動。同時要求照明網(wǎng)絡末端電壓不應低于50%額定電壓。 保護原理 本設計的漏電保護采用傳統(tǒng)的三相半波整流直流檢測式保護方式。綜合取樣電路采用三個二極管對地構成直流檢測環(huán)節(jié)，通過取樣電壓的變化來反映漏電，斷線故障的發(fā)生。故障信號送鑒別回路。故障鑒別回路利用集成運算放大器構成電壓比較器電路，通過取樣電壓與基準電壓比較來控制保護元件（繼電器）的動作。同時利用555定時器電路完成動作的自鎖，以保證可靠動作。各種故障信號由取樣電路送至鑒別回路后，經(jīng)確認后，繼電器得電，其常閉接點打開，從而斷開交流接觸器CJ電磁線圈的電源，CJ斷點跳閘，從而實現(xiàn)保護。同時相應指示燈亮，指示回路應能互鎖，以便于正確指示何種故障發(fā)生，給維修工作帶來方便。 利用終端電路，使得不論網(wǎng)絡何處發(fā)生斷線，漏電，保護回路均能作出反映并動作。穩(wěn)壓電源采用三端集成穩(wěn)壓器，輸出+15v直流電壓，供整個保護裝置電子線路用。為了提高保護性能，增加保護動作的可靠性，在電路中特增置了漏電信號跟隨電路，使供電電壓在波動177。10%額定電壓的情況下，仍能夠可靠地動作。 各部分電路介紹與原理分析整個保護電路是有主控電回路，控制回路和保護回路三個大部分組成。下分別介紹：主回路主回路由隔離開關1k，一次熔斷器1RD，2RD，主變壓器ZB，二次熔斷器3RD，4RD，交流接觸器CJ常開接點CJ1~3等元件組成。完成整個照明網(wǎng)絡和保護系統(tǒng)的供，停電功能。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冊中關于低壓熔斷器選擇的規(guī)定，根據(jù)著名變壓器一次側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。同理可得到二次熔斷器3RD，4RD參數(shù)為：選用RM1060型封閉管式熔斷器，額定電壓250V，額定電流60A，所裝熔體額定電流15A。b、交流接觸器CJ選用：CJ1020交流接觸器，額定電壓127V，額定電流20A，隔離開關1K選用：HZ10/E 160TH組合開關。 控制回路 控制回路由交流接觸器線圈CJ，送電按鈕QA，停電按鈕TA，直流繼電器常閉接點1，交流接觸器常開接點，熔斷器RD等元件組成，是保護電路作用于主回路的具體的執(zhí)行電路。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。當127V網(wǎng)絡，即負荷側無故障時，按壓送電按鈕QA，則常開接點閉合，回路接通，CJ得電，此時閉合，為常閉接點；從而使回路實現(xiàn)自保。同時，主回路中閉合，負荷側得電，系統(tǒng)開始運行。在保護回路中的CJ各接點也動作，閉合，打開（見后文“保護回路”），完成保護回路中有關電路及元件的轉換。 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，從而使負荷側端點，停止運行。按鈕TA還可作為試驗按鈕，用來調(diào)試。 當電網(wǎng)中發(fā)生漏電，斷線故障時，有保護回路作用于直流繼電器1J（見后文“保護回路”所述），是1J得電，從而其常閉接點1斷開，CJ失電跳閘，斷開，負荷側失電，實現(xiàn)了保護功能。 A、直流繼電器1J選用： JT322小型通用繼電器（JTX均可） 其參數(shù)為：吸引線圈電壓為：DC12V，額定電流75mA B、起動，停止按鈕TA，QA選用：LA1822型按鈕 C、為保護接觸器CJ，熔斷器RD選用：BL*5*30/2A 玻璃管熔斷器保護回路 保護回路是本設計的主體部分。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。構成漏電、斷線一體化保護電路。能具體完成對兩種故障的識別和及時動作。并能通過相應的指示電路對故障加以正確的指示確認，下面分別介紹各部分電路：a. 穩(wěn)壓電源（圖44） 圖44 直流穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)壓電源由控