【文章內(nèi)容簡介】 。由于變壓器的中性點(diǎn)絕緣，所以經(jīng)三個(gè)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(gòu)成直流檢測式保護(hù)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(shí)，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?fàn)顟B(tài)。在整個(gè)周期里，三個(gè)二極管依次導(dǎo)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(hù)電網(wǎng)及各相電壓波形圖在范圍內(nèi)，a相導(dǎo)通，電流經(jīng)a相，大地，ra‖rb后電阻回到電網(wǎng)，此時(shí)，雖然b,c兩相對地絕緣電阻相等，但電流瞬時(shí)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(fù)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(hù)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(dāng)其數(shù)值達(dá)到動(dòng)作值時(shí)，漏電保護(hù)裝置動(dòng)作達(dá)到保護(hù)目的。這種保護(hù)方式構(gòu)成的漏電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)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(hù)特性。此外，由于它具有較高的直流電壓，所以能夠比較準(zhǔn)確真實(shí)地反映電網(wǎng)的絕緣水平。這種保護(hù)方式的主要缺點(diǎn)在于動(dòng)作值受電源電壓波動(dòng)的影響較大，同時(shí)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(luò)。 斷線故障的分析和保護(hù) 斷線故障時(shí)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?yàn)楫?dāng)電網(wǎng)中某處發(fā)生單相，兩相甚至三相全斷故障時(shí)，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(yán)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(hù)方法。目前，斷線故障還未能引起應(yīng)有的重視，很多供電系統(tǒng)沒有設(shè)置斷線保護(hù)，獨(dú)立的斷線保護(hù)系統(tǒng)還未有較系統(tǒng)地研究。而實(shí)際上，斷線保護(hù)沒有必要單獨(dú)設(shè)置，它可以與漏電保護(hù)綜合在同一裝置中。斷線故障時(shí)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(shí)，線路中的電壓，電流將發(fā)生變化。本設(shè)計(jì)要將漏電，斷線保護(hù)結(jié)合在一起，因此，我們來討論一下漏電保護(hù)電路中當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生斷線時(shí)檢測電流和檢測電壓的變化，研究一下如何在實(shí)驗(yàn)漏電保護(hù)的同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對斷線故障的保護(hù)。 看一下，圖31直流檢測式保護(hù)電路，由式31，32，我們知道檢測電流為： 發(fā)生單相斷線時(shí)，如ra=∞，rb=rc=r，則：=r/2 發(fā)生兩相斷線時(shí)，ra=rb=∞,rc=r,則： =r 發(fā)生三相斷線時(shí)：=∞； 而正常時(shí)： =r/3 也就是說，發(fā)生斷線時(shí)將增大。實(shí)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(gè)電阻構(gòu)成人為的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，如圖35所示， 圖35 人為中性點(diǎn)接地這樣，發(fā)生斷線時(shí)，的變化就可以引起較明顯的檢測信號的變化而達(dá)到檢測目的。利用三相半波整流構(gòu)成的直流檢測式斷線保護(hù)回路如下圖36所示。井D1~D3整流后，上的檢測電壓=加在運(yùn)放下的反相輸入端，運(yùn)放的同相輸入端接一個(gè)正的參考電位。構(gòu)成一個(gè)比例放大電路。調(diào)節(jié)的阻值，是正常時(shí)=，則有： （）/=（）/ 即： =[/（）/]= 圖36 斷線保護(hù)電路 而斷線時(shí)，＜，則值增大，達(dá)到一定程度時(shí)，直流繼電器ZJ吸合，其常開或常閉觸點(diǎn)斷開主回路，是系統(tǒng)斷電，停止運(yùn)行，從而達(dá)到保護(hù)的目的。該保護(hù)電路可加在漏電保護(hù)回路中與之構(gòu)成綜合的漏電斷線一體化保護(hù)電路。第四章 漏電、斷線保護(hù)一體化電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)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(hù)方法。而在生產(chǎn)實(shí)際中需要的是具有多種保護(hù)功能的綜合性的保護(hù)裝置。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是將漏電保護(hù)和斷線保護(hù)結(jié)合在一起，構(gòu)成綜合的漏電，斷線保護(hù)一體化電路。 前面對漏電的討論，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生漏電故障（對照明電網(wǎng)，多為單相漏電）時(shí)，對地絕緣電阻上的電流將發(fā)生變化，如某點(diǎn)處電壓的升（降），將此電壓引到一個(gè)比較電路，使之與基準(zhǔn)電壓，及絕緣電阻下降到危險(xiǎn)值以下時(shí)對應(yīng)的電壓相比較，當(dāng)電壓變化到高（低）與基準(zhǔn)值時(shí)，使相應(yīng)的繼電器動(dòng)作跳閘，達(dá)到保護(hù)目的。當(dāng)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(shí)檢測電壓的變化與漏電時(shí)正好相反。這就需要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)既要能使保護(hù)裝置對兩種故障都能保護(hù)，又要能使操作人員能直觀的，迅速地做出判斷。后面的設(shè)計(jì)就是要體現(xiàn)這種設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)思想，我們先要畫出保護(hù)電路原理框圖，以便以后為指導(dǎo)設(shè)計(jì)各部分電路。設(shè)計(jì)原理框圖如下：（圖41） 圖41 設(shè)計(jì)原理圖由原理框圖可知，本電路保護(hù)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(hù)和斷線保護(hù)，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(dá)到的保護(hù)性能a) 送電前的漏電閉鎖漏電閉鎖是在低壓網(wǎng)絡(luò)中，對電動(dòng)機(jī)，照明網(wǎng)絡(luò)及其供電電纜的絕緣水平進(jìn)行合閘前的監(jiān)視。漏電閉鎖保護(hù)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(yīng)裝設(shè)帶有漏電閉鎖的檢漏保護(hù)裝置或有選擇性的檢漏保護(hù)裝置?！备鶕?jù)這項(xiàng)規(guī)定，本設(shè)計(jì)帶由漏電閉鎖能力。動(dòng)作整定值為：Rg≤5 k。b) 送電后的漏電跳閘動(dòng)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(fù)荷側(cè)任意出發(fā)生漏電故障或斷線故障，保護(hù)電路均能反映并可靠地動(dòng)作。 本設(shè)計(jì)為了提高可靠性和實(shí)用性，在電路中采用了電壓跟隨電路。因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行中有供電電壓和系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。本設(shè)計(jì)照明網(wǎng)絡(luò)首 端的供電電壓允許有177。10%額定電壓的波動(dòng)。同時(shí)要求照明網(wǎng)絡(luò)末端電壓不應(yīng)低于50%額定電壓。 保護(hù)原理 本設(shè)計(jì)的漏電保護(hù)采用傳統(tǒng)的三相半波整流直流檢測式保護(hù)方式。綜合取樣電路采用三個(gè)二極管對地構(gòu)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(yùn)算放大器構(gòu)成電壓比較器電路，通過取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較來控制保護(hù)元件（繼電器）的動(dòng)作。同時(shí)利用555定時(shí)器電路完成動(dòng)作的自鎖，以保證可靠動(dòng)作。各種故障信號由取樣電路送至鑒別回路后，經(jīng)確認(rèn)后，繼電器得電，其常閉接點(diǎn)打開，從而斷開交流接觸器CJ電磁線圈的電源，CJ斷點(diǎn)跳閘，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)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。 利用終端電路，使得不論網(wǎng)絡(luò)何處發(fā)生斷線，漏電，保護(hù)回路均能作出反映并動(dòng)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(gè)保護(hù)裝置電子線路用。為了提高保護(hù)性能，增加保護(hù)動(dòng)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(dòng)177。10%額定電壓的情況下，仍能夠可靠地動(dòng)作。 各部分電路介紹與原理分析整個(gè)保護(hù)電路是有主控電回路，控制回路和保護(hù)回路三個(gè)大部分組成。下分別介紹：主回路主回路由隔離開關(guān)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(diǎn)CJ1~3等元件組成。完成整個(gè)照明網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)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(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。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(guān)1K選用：HZ10/E 160TH組合開關(guān)。 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(diǎn)1，交流接觸器常開接點(diǎn)，熔斷器RD等元件組成，是保護(hù)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(yùn)行時(shí)，首先閉合1K，使ZB，KB（控制變壓器，見后文“保護(hù)回路”）有電工作。當(dāng)127V網(wǎng)絡(luò)，即負(fù)荷側(cè)無故障時(shí)，按壓送電按鈕QA，則常開接點(diǎn)閉合，回路接通，CJ得電，此時(shí)閉合，為常閉接點(diǎn)；從而使回路實(shí)現(xiàn)自保。同時(shí)，主回路中閉合，負(fù)荷側(cè)得電，系統(tǒng)開始運(yùn)行。在保護(hù)回路中的CJ各接點(diǎn)也動(dòng)作，閉合，打開（見后文“保護(hù)回路”），完成保護(hù)回路中有關(guān)電路及元件的轉(zhuǎn)換。 圖43 控制回路需要停電時(shí)，只要按動(dòng)停止按鈕TA，則其常閉接點(diǎn)斷開，CJ失電，斷開，主回路中接點(diǎn)斷開，從而使負(fù)荷側(cè)端點(diǎn)，停止運(yùn)行。按鈕TA還可作為試驗(yàn)按鈕，用來調(diào)試。 當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生漏電，斷線故障時(shí)，有保護(hù)回路作用于直流繼電器1J（見后文“保護(hù)回路”所述），是1J得電，從而其常閉接點(diǎn)1斷開，CJ失電跳閘，斷開，負(fù)荷側(cè)失電，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)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(dòng)，停止按鈕TA，QA選用：LA1822型按鈕 C、為保護(hù)接觸器CJ，熔斷器RD選用：BL*5*30/2A 玻璃管熔斷器保護(hù)回路 保護(hù)回路是本設(shè)計(jì)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(gòu)成漏電、斷線一體化保護(hù)電路。能具體完成對兩種故障的識(shí)別和及時(shí)動(dòng)作。并能通過相應(yīng)的指示電路對故障加以正確的指示確認(rèn)，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