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KBZ9系列说明书

安装使用前请详细阅读使用说明书！

KBZ9□-200/1140（660）KBZ9□-400/1140

矿用隔爆型真空馈电开关

1用途和适用范围

KBZ9□-200/1140（660）；KBZ9□-400/1140矿用隔爆型真空馈电开关主要用于煤矿井下，在交流50Hz，额定工作电压至1140V，额定工作电流400A及以下的供电系统中，作为总开关、分支开关，也可作为大容量电动机不频繁起动控制之用。

当供电线路中出现过载、短路或漏电时能自动切断电路。

本开关自身带有漏电保护功能（I型除外），作总开关时具有三相对称漏电保护，用于分支开关漏电的后备保护，作分支开关使用时还具有选择性漏电保护与漏电闭锁功能。

过载保护具有反时限特性。

近端出口短路采用大电流无压释放电路保护。

1.1馈电开关为矿用隔爆型，防爆标志“ExdI”。

执行《GB3836.1~3836.3-2000爆炸性气

体环境用电气设备》，MT871-2000《矿用隔爆型低压交流真空馈电开关》，Q/TK4260-2006《KBD9-400、200矿用隔爆型真空馈电开关》诸项标准。

1.2型号含义

1.3使用条件

a.海拔高度不超过2000m；

b.周围环境温度为-5C~+40C；

c.周围环境湿度不大于95%（+25℃）；

d.无破坏绝缘的气体或蒸气的环境中；

e.无显著摇动与冲击振动的地方；

f.能防止滴水的地方；

g.与水平面的安装倾斜度不超过15；

h.污染等级3级；

i.安装类别Ⅲ类。

2主要技术特征

2.1额定电压：

KBZ9□-200/1140（660）；KBZ9□-400/1140；

2.2额定电流：

400A、200A；

2.3极限分断电流：

9000A　（660V时）、7500A　（1140V时）；

2.4短路保护动作时间：

＜100毫秒；

2.5经1KΩ电阻漏电动作时间：

作分支开关时≤30毫秒，作总开关时≤100毫秒　（无延时），200-400毫秒　（有延时）；

2.6在电网每相对地电容不大于1uf，配备分支电容不大于0.3uf，漏电电阻在20K（1140V），11K（660V），3.5K（380V）　以下能可靠的实现选择性漏电保护和后备保护,在1KΩ漏电时能保证有选择性地实现30mAs的安全保护指标。

三相对称漏电保护和后备漏电保护动作时间不大于100毫秒与400毫秒　（有延时）。

2.7作分支开关使用时，负荷侧绝缘电阻低于40KΩ+20%　（1140V）、22KΩ+20%　（660V）、7KΩ+20%　（380V）时能可靠的实现漏电闭锁功能。

2.8过载保护特性：

表1

过载倍数

动作时间

脱扣器状态

1.05

2h不动作

冷态

1.2

0.2~1h

热态

1.5

90~180s

热态

2.0

45~90s

热态

4.0

14~45s

热态

6.0

8~14s

冷态

2.9短路保护特性：

短路保护整定范围600~2400A，动作时间＜100毫秒，并有大于10倍额定电流整定值的无压释放功能。

出口短路采用大电流无压释放电路，动作范围大于10倍额定值电流时,动作时间≤100毫秒。

2.10本装置设有欠压与失压保护，3#、4#线引到风机开关，作风电闭锁用，另有过流插件上有小拨动开关合至ON不带风电闭锁，断至OFF带风电闭锁。

3使用方法

3.1原理与接线：

短路、过载、漏电保护以及漏电闭锁为集成运放电路组成。

选择性漏电保护采用零序方向性原理，对称性漏电与选择性漏电的后备保护为附加直流电源原理，出口短路及无压释放采用大于10倍额定电流值和电容贮能放电原理，操作机构采用手动合、分闸，故障状态是采用电磁跳闸。

其原理接线见附图，电子保护线路详细工作原理请参阅线路原理说明。

3.2保护整定：

3.2.1短路保护整定：

短路电流整定电位器数值按被保护范围线路远端二相短路电流值，参照Id/Iz≥1.5的规定来整定和校验灵敏度系数。

其短路保护整定范围为600-2400A　（1.5~6×400A）。

3.2.2过载保护整定：

由于本开关是馈电开关，其反时限保护特性和磁力起动器是有区别的。

因此在整定时应当参照开关实际所控制线路情况和负荷状态进行整定。

其过载保护整定范围为120-400A　（0.3~1×400A）。

3.2.3漏电保护整定：

本开关具有选择性漏电保护功能，作总开关采用的是附加直流电源原理，作分支开关采用的是零序电流方向性原理。

使用和维护中务必搞清楚这一点。

a.作总开关使用，其后边分支开关用本厂同型开关，此时总开关内延时推动开关拨向S位，总分推动开关拨向ZK档，总开关不必另装检漏继电器。

b.作总开关使用，如果后边分支开关不用本厂的同类开关或分支开关没有选择性漏电保护，此时本总开关内延时推动开关应拨向0位，总分推动开关拨向ZK档。

总开关不必另装检漏继电器。

c.若用本开关二台并联都作总开关使用，因有关规程规定不允许在同一供电系统并用2台检漏继电器，则应注意将其中任一台开关总分推动开关推向FK档，其内延时推动开关拨向0位即可。

以错开同时跳闸问题。

d.作分支开关时，上一级总开关必须选用带延时的总检漏开关，否则会出现越级跳闸，失去选择性意义。

使用时应将推动开关拨向FK分支开关位置，延时开关拨向0位即可。

注意事项：

（1）I型开关可和任意检漏继电器配合使用，但不能同DW80型空气馈电开关并用一只检漏继电器。

（2）要注意调节电网容性电流的最佳补偿状态，否则有可能发生误动作，在和其它漏电继电器配合使用时务必注意。

e.作总开关使用时：

ZK位置

380V漏电动作电阻值3.5~4.2kΩ

660V漏电动作电阻值9~13kΩ

1140V漏电动作电阻值11~24kΩ

f.作分支开关使用时：

FK位置

380V漏电动作电阻值3~7kΩ

660V漏电动作电阻值5~13kΩ

1140V漏电动作电阻值11~24kΩ

作分支开关时漏电闭锁值：

FK位置

380V漏电动作电阻值7+20%kΩ

660V漏电动作电阻值22+20%kΩ

1140V漏电动作电阻值40+20%kΩ

4线路原理说明

本真空开关主要由真空断路器、保护系统、防爆外壳等几大部分组成。

真空断路器采用手动合闸、分闸、故障时电磁脱扣分闸，这种方式简单、可靠、易于维修。

真空管子采用电流容量400安培，电压等级为1140伏特，其极限分断能力为9000安培。

电寿命为1×104次，机械寿命为1×104。

4.1开关的保护系统主要有以下几项保护功能

Ⅰ型：

a.漏电闭锁:

：

380V7kΩ+20%

660V22kΩ+20%

1140V40kΩ+20%

b.过负荷保护特性：

　1.05I长期不动作

　1.25I　＜1小时热态

2I＜10分钟热态

6I＞10秒冷态

c.短路保护特性：

短路范围1.5I~6I可调，动作时间＜100毫秒。

大于10倍额定电流整定值实行无压释放保护，动作时间＜100毫秒。

Ⅱ型：

Ⅱ型真空开关保护功能是在Ⅰ型基础上增加选择性漏电保护和故障状态显示及绝缘监视等功能。

每台开关既可作总开关拖动2-6路分开关实行两级保护，又可作分开关实行横向选择性漏电保护。

注：

（作总开关或作分开关只要在保护插件线路板上拨动小开关至FK或ZK即可）

漏电动作值：

660V9~13kΩ

　1140V11~24kΩ

4.2保护系统中各主要器件作用

4.2.1电源变压器

Ⅰ型电源变压器：

一次电压为660V或1140V

二次电压为0~28V、0~15V~110V

Ⅱ型电源变压器：

一次电压为660V或1140V

二次电压为0~28V、0~15V~110V、0~70V、17V~0~17V

4.2.2电流互感器

Ⅰ型同Ⅱ型通用，由一次电流信号变换为二次直流电压信号，互感器用环氧树脂灌封,有两个出线端，一端接地，一端送入保护插件。

两端不可颠倒相接。

4.2.3三相电抗器

Ⅰ型同Ⅱ型通用，采用星形接法，由中心点送入保护插件使用。

在Ⅰ型开关作用为：

a.连接三相电网与保护插件，在开关分闸后，使保护器对三相电网对地绝缘取样。

b.开关连接继电器J3线圈到OK线，提供零点电压，配合检漏继电器动作。

在Ⅱ型开关作用为：

a.输出零序电压信号。

b.直流监测电压通过三相电抗器中点加入三相电网。

4.2.4零序电流互感器

零序电流互感器用高导磁材料做成铁芯，外绕几千匝绕组，并在绕组上取得漏电信号。

互感器用环氧树脂灌封，有两个出线端，一端接地，一端送入漏电保护插件。

二者不可颠倒连接。

4.3Ⅰ型线路原理

4.3.1过载保护：

由CT电流互感器A-V变换经W1整定到IN310端与IN39端比较。

1.25I过载时10端电位大于9端电位，8端输出为高电压+24，A点电位经R11、R12对C5充电经延时，C5电位升至IN22脚电位，IN1脚输出高电为+24推动G使J1吸合，TQ动作，断路器分闸。

4.3.2漏电闭锁：

由电源+24经R25、A4、F到RL三相对地绝缘监测，若RL低于规定值6点电位下降低于IN25端电位，使IN27端变电位+24推动G管，使J1吸合，TQ动作，闭锁，使断路器在三相对地绝缘电阻低于规定值时不能合闸。

4.3.3短路保护：

若短路电流大于短路整定电流值时，CT输出电位经R1/R17分压至IN412端，高于13端整定门槛电位使IN44端输出+24高电位，推动G管，使J1吸合，TQ动作，断路器分闸。

4.3.4近端失压短路保护：

即开关出口端短路，强大电流使三相电压降至60%-0，本保护器应有能力使断路器分闸，具体工作原理如下：

因C9为大容量电容平时贮存着大量电荷，如果出现近端电路短路，A点电压经R13、R19分压，经D4、R30推动G，使C9对J1放电，使TQ吸合，使断路器分闸。

4.4Ⅱ型选择性漏电保护和总开关漏电保护

当分开关使用时，本支路漏电电阻若小于规定值时，零序电流互感器输出电压送IC13脚与IC12脚相比较，若绝对值大于2脚电位，IC11脚将输出脉冲方波信号，三相电抗器将输出零序电压经IC6、IR7移相送入IC210脚与IC29脚相比较，若绝对值大于9脚电位，IC28脚将输出脉冲方波信号，若脉冲方波正半周信号重合满足一定值时，即相位差最大不超过某个值时，两信号向IC7充电，当IC7电位高于IC16脚电位时，IC18脚输出将是宽脉冲，使ID6截止，另外73V附加直流通过三相电抗器，对三相网路进行漏电监测，若漏电电阻小于规0定值时IC25脚电位将高于6脚整定值时，7脚变为高电位，使ID8截止，+12经IR30、ID9、K1-2推动G管，使脱扣器动作，断路器分闸。

分闸后，若漏电电阻未排除，由IC1比较器进行漏电闭锁，拒绝合闸。

当总开关后备保护时，+73V→IR9→W1→KΩ表→地→漏电电阻→三相电抗器IR1→IR2→IR3→IR31→-73V。

因而漏电电阻大小变化将反应在W1压降上。

若漏电电阻小于规定值，

IC212脚电位将高于13脚整定值，使14脚输出高电位，推动G管，使断路器分闸。

5试验方法：

送电试验前一定要确认电压等级。

5.1漏电试验

作总开关试验，将漏电保护插件内拨动开关推向ZK位置，即总开关位置。

另将延时开关推向S位，即延时位置。

电压等级开关推向1140V、660V或380V实际电压位置。

此后，按动壳外的漏电试验钮，开关应动作，并有相应显示。

作分支开关试验，此时上一级开关必须加Ⅲ型带延时的总开关，否则会出现越级跳闸。

将漏电插件内拨动开关推向FK位置，即分支开关位置，延时开关推向0位，即无延时位置，注意电压380V、660V和1140V要和实际相符。

此后，按动壳外的漏电试验钮，开关应动作，并有相应显示，其它支路有漏电也不会影响本开关。

Ⅰ型因不带漏电保护，只能作漏电闭锁试验。

5.2短路试验

可用升流器通大电流进行试验，但要注意在辅助电源变压器一次侧加额定电压。

5.3过载保护以及出口短路保护试验

都可采用升流器通大电流的方法进行，仍要注意在辅助电源变压器一次侧加额定电压。

5.4绝缘工频耐压试验

绝缘耐压试验按有关标准进行。

主回路：

4200V（用在1140V时）、2500V（用在660V、380V时）历时1min。

做耐压试验时要把电子保护插件和显示部分插头、失压插头拔下。

5.5合闸机构调整

本开关合闸机构使用一定时间经磨损可能合闸困难，此时应及时进行调节机构上的合闸角度螺钉。

在井下也可进行，这对现场使用是很方便的。

6安全注意事项

搬运过程中，应避免强烈震动，严禁翻滚。

在维护维修中，严禁带电开盖！

严禁碰伤、划伤隔爆面！

7订货须知

订货时必须注明：

a.产品型号、电压等级、数量以及配件明细。

b.型式（Ⅰ型、Ⅱ型）。

8保护器特殊器件及其应用

8.1三端固定正负输出集成稳压器W7812、W7912、W7824，W7812、W7912是一种高稳压度的输出为±12V直流电压的集成稳压器，W7824是一种高稳压度的输出为+24V直流电压的集成稳压器。

其外形如图1所示，不管其内部电路如何。

图1集成稳压器示意图

使用者只要知道其外特性即可。

其外特性如表1所示：

表1

元件

管脚序号及用途

W7812

1.L输入15-35V

2.地

3.输出+12V

W7912

1.地

2.输入-15-35V

3.输出-12V

W7824

1.输入27-40V

2.地

3.输出+24V

W7812、W7912，其输入电压绝对值不得低于15V，否则不能得到12V稳压值，不得高于35V，否则稳压器容易被击穿或过热而被烧坏。

还要说明的这个12V稳压器输入都是不经稳压的直流电压，同样，W7824其输入不得低于27V，高于40V。

8.2集成运算放大器

本产品采用的是四组集成运算放大器LM324，它是一种双列直插式塑封集成器件，其外形如图2所示，其管脚序号由有缺口一端下方（正视）开始数起，依次为14个脚。

图2Lm324集成运算放大外形示意图

各管脚用途为：

4：

正电源；

11：

负电源（双电源）或地（单电源）；

1、7、8、14：

运放输出；

2、6、9、13：

运放反相或（-）输入端；

3、5、10、12：

运放同相或（+）输入端。

集成块为4个独立的运算放大器，可单独使用，互不影响。

每个运放管脚分别是：

1、2、3；5、6、7；8、9、10；12、13、14。

本电路有两种用法：

a.比较器

比较器如图3所示

图3比较器示意图

图中在电源+EC与地之间接电阻R1、R2；在R2上取得电位U2，被称为参考电位。

此电位与运放（-）端相连，这样（-）端有了固定电位U2=EC·R2/R1+R2，U1从（+）端输入，U0为输出。

其工作状态如下：

当U1＞U2时,U0=（EC-1）

当U1＜U2时,U0=-U2（-EC+1）（双电源）

或-0（单电源）

参考电位U2可以为正，也可以为负，可以对（-）端设置，也可以对（+）端设置。

b.脉冲展宽电路或称单稳电路

如图4所示，运算放大器需有双电源

图4单稳电路示意图

这个单稳电路其稳定状态为-V2。

如采用±12V电源，U0=U2=-11V。

U0通过R2、R3分压把R2上电压U1=-11，R2/R2+R2反馈到（+）端，如R2=110KΩ，R3=30KΩ，

U1=-3V。

C左端接地，右端通过R1与输出端相接，左高右低，电流从左向右流动，向C充电，当C右端电位为-0.7V时，D1导通，C右端被嵌位在-0.7V。

（-）端电位比（+）端高，输出稳定在-11V上。

当（+）端有一正脉冲输入时，运放立即翻转，输出变为+U0=+11V。

通过R2、R3分压给（+）端反馈+3V电位。

此时C电位右高左低，由右向左弃电，因有高阻R1，充电较慢，C右端电位逐渐上升，经过tms后，C右端电位高于+3V时，运放（+）端电位低于（-）端，运放翻转，输出又变为-11V，tms为脉冲展宽的宽度。

展宽电路用于把窄脉冲信号变为宽脉冲以推动继电器吸合而跳开开关。

保护系统集成电路静态、动态电压参数见表2

表2

IN1-4

IN1

IN2

IN3

IN4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

静态（V）

0

3

0

+24

15

19

0

0

3

0

0

0

1-6

0

动态（V）

24

3

＞3

+24

15

＜15

24

24

3

＞3

0

＞13

1-6

24

作用

过载驱动

电源

漏电闭锁

过载保护

电源

短路保护

IC1

IC1-1

IC1-2

IC1-3

IC1-4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

静态（V）

-12

0.08

0

+12

0.6

2.3

-12

-12

0.3

-.3

-12

5

12

-12

动态（V）

+12

0.08

＞0.08

+12

＞2.3

23

+12

+12

0.3

＞0.3

-12

5

＜5

+12

作用

零序电流比较

电源

比较、放大

扩张脉冲

电源

漏电闭锁

IC2

IC2-1

IC2-2

IC2-3

IC2-4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

静态（V）

／

／

／

+12

-5

-13

-12

-12

0.5

0

-12

0

4.3

-12

动态（V）

／

／

／

+12

-1.3

-13

+12

+12

0.6

＞0.6

-12

＞4.3

4.3

+12

作用

／

电源

漏电动作整定

零序电压比较

电源

总开关检漏

IC3

IC3-1

IC3-2

IC3-3

IC3-4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

静态（V）

／

／

／

+12

0

3

0

0

3

0

0

0

3

0

动态（V）

／

／

／

+12

＞3

3

12

12

2

＞3

0

＞3

3

22

作用

／

电源

短路显示

漏电显示

电源

过载显示

KBD9-400（200）真空开关检漏元件明细见表3

表3

序号

规格型号

名称

备注

序号

规格型号

名称

备注

IR1

RJ-10K-1W

电阻器

IR28

RJ-100K-0.5

电阻器

IR2

RJ-10K-1W

电阻器

IR29

RJ-30K-0.5

电阻器

IR3

RJ-5.1K-0.5W

电阻器

IR30

RJ-15K-0.5

电阻器

IR4

RJ-1.1K-0.5

电阻器

IR31

RJ-5.1K-0.5

电阻器

IR5

RJ-1M-1W

电阻器

IR32

RJ-10K-0.5

电阻器

IR6

RJ-10K-0.5

电阻器

IR33

RJ-51K-0.5

电阻器

IR7

RJ-5.1K-0.5

电阻器

IR34

RJ-39K-0.5

电阻器

IR8

RJ-3.9K-0.5

电阻器

IR34

RJ-270K-0.5

电阻器

IR9

RJ-2.7K-0.5

电阻器

IR35

RJ-100K-0.5

电阻器

IR10

RJ-200K-0.5

电阻器

IR36

RJ-100K-0.5

电阻器

IR11

RJ-2K-0.5

电阻器

IR37

RJ-33K-0.5

电阻器

IR12

RJ-24K-0.5

电阻器

IR38

RJ-20-1W

电阻器

IR13

RJ-100K-0.5

电阻器

RS

RXYC-7.5K-10W

珐琅电阻

IR14

RJ-100K-0.5

电阻器

2R1

RJ-15K-0.5

电阻器

IR15

RJ-75K-0.5

电阻器

2R2

RJ-51K-0.5

电阻器

IR16

RJ-2.5K-0.5

电阻器

2R3

RJ-51K-0.5

电阻器

IR17

RJ-8.4K-0.5

电阻器

2R4

RJ-51K-0.5

电阻器

IR18

RJ-75K-0.5

电阻器

2R5

RJ-1.1K-0.5

电阻器

IR19

RJ-560K-0.5

电阻器

2R6

RJ-10K-0.5

电阻器

IR20

RJ-10K-0.5

电阻器

2R7

RJ-51K-0.5

电阻器

IR21

RJ-20K-0.5

电阻器

2R8

RJ-15K-0.5

电阻器

IR22

RJ-10K-0.5

电阻器

2R9

RJ-51K-0.5

电阻器

IR23

RJ-20K-0.5

电阻器

2R10

RJ-51K-0.5

电阻器

IR24

RJ-75K-0.5

电阻器

2R11

RJ-10K-0.5

电阻器

IR25

RJ-560-0.5

电阻器

2R12

RJ-1.1K-0.5

电阻器

IR26

RJ-1M-0.5

电阻器

2R13

RJ-51K-0.5

电阻器

IR27

RJ-100K-0.5

电阻器

2R14

RJ-51K-0.5

电阻器

序号

规格型号

名称

备注

序号

规格型号

称名

备注

2R15

RJ-15K-0.5

电阻器

2C4

2.2UF-50V

电容器

2R16

RJ-51K-0.5

电阻器

W1

WS30-2.2K

电位器

2R17

RJ-10K-0.5

电阻器

W2

WS30-10K

电位器

2R18

RJ-1.1K-0.5

电阻器

W3

WS30-100K

电位器

2R19

RJ-1.1K-0.5

电阻器

QZ1

2A-200V

全桥

2R20

RJ-1.1K-0.5

电阻器

QZ2

2A-200V

全桥

IC1

1UF-400V

电容器

WD1

7824

集成

IC2

0.47UF-200V

电容器

WD2

7812

集成

IC3

0.47UF-200V

电容器