ZNCK6A矿用微机保护装置说明书V11.docx
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ZNCK6A矿用微机保护装置说明书V11
ZNCK-6A矿用微机综合保护装置
使用技术说明书
中国八达电气有限公司
注意：
感谢您选择ZNCK-6A产品，为了您人身和设备的安全，对本仪表进行安装、使用或拆卸前，请务必仔细阅读本说明书并请注意以下几点：
✧装置电源为三线100VPT，不能采用AC220V
✧按负载情况选择、整定系统参数和保护定值后方可投入运行
✧检查电压输入相序、电流输入极性是否正确
✧检查电压电流接线和设置是否一致
✧禁止带电通断通讯连接线
✧装置接线或拆卸前请确认跳闸回路储能能量已经泄放
打开包装，请检查以下几项：
✧运输中产品未被损坏
✧产品详细型号与订货相符
包装盒中可能的元件包括：
✧ZNCK-6A设备一台
✧通讯显示模块一台
✧显示连接线一根
✧红外遥控器一只（如果选定该功能）
✧零序电流互感器一只（如果选定该功能）
✧12PIN端子和24PIN端子各一套
✧使用说明书一本
本公司拥有对本说明书所描述之产品规格进行修改权和解释权，恕不另行通知；
订货前，请垂询本公司已获悉本产品的最新规格；
如果您所定制的产品有特殊要求，是非标产品，则相关特殊要求不在本说明书的描述之列。
目录
1.矿用微机保护简介5
1.1.保护器特点5
1.2.基本功能6
1.2.1.保护功能6
1.2.2.测量及电能质量监测功能6
1.2.3.开关控制功能6
1.2.4.事件记录及故障录波功能6
1.2.5.电度累计和脉冲测量7
1.2.6.系统通讯功能7
1.2.7.就地显示功能7
2.技术参数8
3.端子定义与说明11
4.外形尺寸和安装说明12
4.1.外形尺寸12
4.2.各模块之间的连接方式14
5.保护原理15
5.1.三段式相间电流保护15
5.2.反时限过流保护15
5.3.二段零序电流保护16
5.4.功率方向零序电流保护17
5.5.低电压保护17
5.6.过电压保护17
5.7.零序过压18
5.8.绝缘电阻监测保护18
5.9.PT断线18
5.10.风电故障19
5.11.瓦斯故障19
5.12.控制回路断线告警20
5.13.故障录波功能20
5.14.定值整定21
6.人机对话操作说明22
6.1.按键说明22
6.1.1.显示模块22
6.1.2.矿用红外遥控器22
6.2.显示浏览操作23
7.用户安装调试，维护说明36
8.订货说明37
1.
矿用微机保护简介
ZNCK-6A矿用微机综合保护装置（以下简称装置）是中国八达电气有限公司在吸收国内外先进技术基础上，根据中国矿用电力系统的需求，专为煤矿井下高保开关的监控和保护而研制生产的产品，适用于井下10kV、6kV和3.3kV电网中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。
装置集保护、测量、控制、监测、通讯、故障录波、事件记录等功能于一体，能够与SCADA一起构成煤矿电网安全监测监控系统，能够及时把井下电气设备的电气参数、运行参数、电量信息、设备工况、故障信息及故障录波数据发送到调度中心，也能够接收调度中心发出的遥控、定值设定等命令，实现远程操作。
装置设计严谨、元器件选型可靠、生产工艺优良，并经特殊处理，在抗震动、抗干扰、防腐蚀、安全性、稳定性、低功耗等方面有着显著的优点。
能安装在BGP和PBG等系列矿用隔爆型高压开关柜内，可替代传统的各种型号模拟装置和数码显示保护装置，也可实现老配电装置的更新改造，是老站改造和新上设备的理想选择。
在井下环境中，本装置须置于隔爆腔内使用，其中RS485信号和电缆绝缘电阻检测输出为本安输出。
防爆标志为：
[Exib]I，防爆合格证号为：
2084252U。
1.1.保护器特点
●采用高性能32位DSP与高性能MCU，使装置具备很强的实时性和可靠性。
●每周波64点的采样密度以及频率同步跟踪技术使装置具有很高的保护和测量精度。
●高可靠性的高速存储器用于设定参数、保护定值和事件记录的存储，大容量的存储器用于故障录波数据的记录，所有数据掉电不丢失，支持无限次擦写，电度量实时写入（间隔1s），保证装置电度量不会因为突然断电而丢失部分信息。
●装置采用超薄机箱，机械结构简洁紧凑，尺寸比同类产品小三分之一甚至一半，能适应各种安装方式，安全可靠。
●装置所有的输入输出都经过电气隔离（包括绝缘电阻监测），总线不出芯片，电磁兼容性好。
●采用大屏幕高亮度液晶，全中文显示，信息量大，操作简洁方便，配合智能无线遥控器，运行人员在井下不停电的情况下就可以实现对开关的各种操作及定值整定。
●采用PT直接供电的智能型电源能确保装置在失电后可靠动作，并把故障信息上传到地面监控中心，低功耗特性能减小装置供电电源对PT的影响。
●完备的硬件自我检测、在线检测功能，提高保护可靠性。
●装置内部无可调节元件，既保证产品的一致性、互换性、可靠性，又方便用户使用。
1.2.基本功能
1.2.1.保护功能
●三段式电流保护:
速断、限时速段、过载，独立的电流元件和时间元件，每段均可独立设定；
●反时限保护:
对变压器、电机或其他负载在其出现断续过载时，对过载能量进行积分运算，实现反时限保护。
反时限曲线有IEC60255-3规定的四种国际标准的特性曲线供选择；
●二段式零序电流保护:
对所属电网中出现的单相接地故障,采用零序电流法选择检漏保护；
●功率方向型零序电流保护：
对所属电网中出现的单相接地故障，采用功率方向元件实现选择性检漏保护；
●低电压保护:
当电网进线电压低于设定值时,保护跳闸或告警，低电压保护可选择PT断线闭锁功能；
●过电压保护:
当电网进线电压超过设定值时,保护跳闸或告警；
●零序过电压保护：
当电网零序电压超过设定值时,保护跳闸或告警；
●电缆绝缘监视保护：
实时测量双屏蔽电缆的两屏蔽层之间的绝缘电阻值，实现电缆绝缘监视保护功能；
●模拟故障试验功能:
装置本身具有过流、漏电等模拟故障试验功能；
●具备风电闭锁和瓦斯闭合闸锁智能接口，当瓦斯超标或风电故障时可选择开关动作或告警；
●PT断线告警、控制回路断线告警等。
1.2.2.测量及电能质量监测功能
装置采用高速AD芯片,每周波64点采样,应用频率同步跟踪技术和快速FFT算法。
能精确实时采集三相电压、零序电压、两相电流、零序电流、电缆绝缘电阻等，实时计算功率、电度、功率因数以及系统频率。
为分析系统电能质量提供丰富的信息。
1.2.3.开关控制功能
●新型操作控制回路，自动适应跳、合闸电流；
●控制电源采用独立的引线端子，可采用无源触点控制方式和有源触点控制方式；
●风电、瓦斯故障闭锁合闸接点单独引出，方便实际使用；
●8路隔离型开关量输入，自带24VDC电源；
●独特的控制回路断线告警功能，确保控制回路接线安全。
1.2.4.事件记录及故障录波功能
●31个保护动作、告警事件记录：
动作发生时间，故障返回值，动作类型；
●31个遥信变位和操作等记录：
事件发生时间，事件类型；
●故障前后多达102个周波的故障录波数据，并供随时查询；
●故障事件追忆功能:
保护器可长期记忆保护动作跳闸原因，故障时刻，故障动作值并可反复查询（掉电不丢失）；
●事件记录最小分辨时间不大于2ms。
1.2.5.电度累计和脉冲测量
●装置本身具有有功、无功的电度量的积分累计功能。
●装置也可以采集有功和无功二路脉冲量，并且转换成电度量；
●电度量存储芯片支持无限次擦写，满足电度量实时写入的要求，保证电度量不会因为装置突然断电而丢失部分信息。
1.2.6.系统通讯功能
装置内置RS485或CAN总线，最高实用通讯速度可达到500kbps，通过标准规约MODBUSRTU与SCADA监控系统通讯，可以实现遥控、遥信、遥测、遥设等“四遥”功能，也可召唤SOE事件和故障录波数据。
1.2.7.就地显示功能
装置配有高亮度液晶显示屏作为人机交互接口，能实时显示当前电网的各项测量值、系统参数、保护定值，也能实现控制、系统参数设定、保护定值设定以及状态在线监测、事件记录察看等。
2.
技术参数
测量精度
内容
范围
精度
测量电流
0.020～6.000A
≤±0.2%
电压
25.00～120.00V
≤±0.2%
零序电流
0.20～40.00A
≤±1.0%
零序电压
1.00～120.00V
≤±0.2%
功率
≤±0.5%
功率因数
-100.00%～100.00%
≤±0.005
频率
45.00～55.00Hz
≤±0.01Hz
电度
≤±0.5%
保护参数
内容
范围
误差
级差
保护电流
0.20～120.00A
±2%
0.01A
零序电流
0.10～40.00A
±2%
0.01A
电压
1.0～120.0V
±1%
0.1V
屏蔽电缆绝缘电阻
10～4000Ω
±1%
1Ω
动作时间
40ms或±1%
0.01s
交流参数
交流电流功率
每相<0.5VA
交流电压功率
每相<0.5VA
交流电流过载能力
2倍额定电流连续工作
20倍额定电流连续工作10秒
40倍额定电流连续工作1秒
交流电压过载能力
1.2倍额定电压连续工作
开关量输入
数量
隔离形式
事件记录分辨时间
输入形式
8路
4000VDC光电隔离
2ms
湿接点，装置自带24VDC
开关量输出
数量
输出类型
输出容量
输出方式
3路
机械触点
10A@250V或30VDC
输出宽度可设定的脉冲
其中一路用于瓦斯或风电故障时的合闸闭锁
通讯
类型
波特率
协议
功能
RS485、2线、半双工、隔离
4800~38400bps
MODBUSRTU
读出、写入设定数据；
读出测量值、遥信量、事件、录波数据；执行操作命令
CAN、2线、全双工、隔离
10k~500kbps
工作电源
类型
电压
允许偏差
频率
功耗
波形失真
交流
30～120V
－70％～＋20％
50±5Hz
<10W
<5%
工作电源直接取自PT电压，特殊要求需订货注明
抗干扰能力试验
试验项目
试验部位
指标参数
电快速瞬变脉冲群抗扰度
交流回路、电源回路、开入开出
Ⅳ级
浪涌抗扰度
交流回路、电源回路、开入开出
Ⅳ级
静电放电抗扰度
显示前面板、主机壳
Ⅲ级
工频抗扰度
A级
射频电磁场辐射抗扰度
交流回路、电源回路
Ⅲ级
振荡波抗扰度
交流回路、电源回路
Ⅲ级
射频场感应的传导骚扰抗扰度
交流回路、电源回路
Ⅲ级
电磁发射限值
A级
电源跌落
电源回路
跌落到30%连续工作
0%>5s
环境试验
指标名称
单位
指标
工作温度
℃
-20～+55
贮存温度
℃
-25～+70
相对湿度
%
5～95（不结露）
高度
m
<2000
大气压
kPa
60～108
不加防爆外壳时不能用于有爆炸危险的环境中
绝缘电阻
试验对象
条件
绝缘电阻
信号回路
正常：
-15～+70℃温度
≥5MΩ（500V兆欧表）
45～75相对湿度
其它回路
86～108kPa气压
≥5MΩ（1000V兆欧表）
信号回路
湿热：
+40±2℃温度
≥1MΩ（500V兆欧表）
90～95%相对湿度
其它回路
86～108kPa气压
≥1MΩ（1000V兆欧表）
绝缘强度
试验对象
频率
时间
试验电压
通讯、绝缘电阻监测回路
50Hz
1min
500V
交流回路、电源回路
50Hz
1min
2000V
控制输出回路
50Hz
1min
2000V
冲击电压
试验对象
波形
试验电压
通讯、绝缘电阻监测回路
标准雷电波
1000V
交流回路、电源回路
标准雷电波
5000V
控制输出回路
标准雷电波
5000V
机械性能
试验内容
符合标准
指标参数
振动
GB/T7261第16.3条
Ⅰ级
冲击
GB/T7261第17.5条
Ⅰ级
碰撞
GB/T7261第18章
Ⅰ级
保护器重量
不大于4kg
3.
端子定义与说明
通讯、开关量、绝缘电阻监测端子XJ1
端子编号
端子标识
说明
1
RSG
通信屏蔽层接线端子
2、3
TXD、RXD
通讯接口
4、22
NULL
空端子
5、6
AT+、AT-
瓦斯、风电故障闭锁合闸输出接点
7、8
TJ+、TJ-
跳闸输出接点
9、10
HJ+、HJ-
合闸输出接点
11
HJW
合闸回路断线监测输入端子
12~14
DIC2、IN8、IN7
开入量7、8及公用端
15~21
DIC1、IN6~IN1
开入量1~6及公用端
23、24
CR+、CR-
双屏蔽电缆绝缘电阻监测输入端
注：
开入量为有源DC24V，开入公共端DIC1、DIC2需接DC24-（XJ2-31）;
电压、电源辅助端子XJ2
端子编号
端子标识
说明
31、32
DC24-、DC24+
开入量DC24V电源输出接线端子
33、34
VCOM
合、分闸，分闸能量泄放公共端子
35
VHJ+
合闸+电源输出端子
36
VTJ+
分闸+电源输出端子
37
VTJX
分闸能量泄放输出端子
38~42
UN、U0、UC、UB、UA
电压输入端子
电流输入端子XJ3
端子编号
端子标识
说明
51、52、53
IPA*、IPC*、IPCOM
保护电流输入接线端子
54、55、56
IMA*、IMC*、IMCOM
测量电流输入接线端子
57、58
I0*、I0
零序电流输入接线端子
4.外形尺寸和安装说明
4.1.外形尺寸
保护器本体
图41保护器本体外形和安装尺寸图（单位mm）
装置采用标准1.5U密封式一体化机箱、底板固定、端子侧面出线方式，可以方便的安装在开关柜柜门上或柜体的侧面。
显示模块
图42显示模块开孔和外形尺寸图（单位mm）
为便于各种操作和信息的浏览，显示模块安装在防爆开关柜的观察孔处，采用随机附送的两个壳体扣手，无需任何螺钉就能轻松固定，显示模块与保护器本体之间通过通讯线进行连接。
零序电流互感器
一次电缆穿过零序电流互感器时要按照互感器上标明的方向（从灌封面穿入），反方向引线会引起零序功率方向保护的误动。
零序电流互感器的内外径尺寸分别为90mm和145mm。
显示面板定义
图4-3控制器显示面板图
序1：
南京因泰莱电器股份有限公司企标。
序2：
红外接收器。
序3：
红外接收器信号指示。
序4：
产品周围四个安装孔。
序5：
产品型号与名称。
序6：
液晶显示区域。
序7：
分闸指示灯。
序8：
合闸指示灯。
序9：
通讯指示灯。
序10：
告警指示灯。
序11：
故障指示灯。
4.2.各模块之间的连接方式
控制器本体与显示模块之间的连接
保护器本体与显示模块之间的连接是通过8芯显示连接线，一端采用DB9连接器与本体模块的“显示通讯口”连接，另外一端通过RJ45水晶头与显示模块背面的以太网连接器连接起来。
控制器本体与零序电流互感器之间的连接
零序电流互感器引出线冷压端子采用三种颜色标识，I0*、I0、It（测试引入端）引出端子颜色依次为红、黑、黄。
其中红、黑色依次接入到控制器本体的57、58号端子，黄色为外部试验接线端子，通过按钮和RC回路接入外部试验输入端。
零序电流互感器的输入有一定方向，电缆穿过零序电流互感器的方向要从灌封面穿入，最后将I0（58号端子）接地。
5.
保护原理
保护动作后，如果保护信号未进行复归，则闭锁断路器再次合闸。
5.1.三段式相间电流保护
1）动作条件：
在保护“跳闸”压板投入，任一相保护电流I大于整定值时，保护动作；
Imax＞I1，保护无时限动作；Imax＞I2，保护经过时间T2后跳闸；Imax＞I3，保护经过时间T3后跳闸。
速断、限时速断为本线路的主保护，定时过流保护为本线路的近后备保护和下一条线路的远后备保护。
三段电流保护的定值、时间和压板都是独立设定的。
2）保护逻辑：
5.2.反时限过流保护
装置的反时限过流保护设有四种国际标准IEC60255-3规定的特性曲线：
K=1
⑴标准反时限⑵非常反时限
⑶极端反时限⑷长反时限
1）动作条件：
部分负载，如电动机的不正常工作状态主要是过负荷运行。
考虑到一般电动机都有一定的过载能力，通过的过载电流越小，允许的时间越长，电动机过载电流与允许工作时间为反时限特性，故本装置设有反时限过流保护。
反时限电流保护“跳闸”压板投入，则保护延时跳闸，保护“告警”压板投入，则保护延时告警。
用户如需要电动机有一定的过载能力，可把保护电流定值适当设高，如1.05倍的额定电流，根据通入电流I大小不同，相应的动作时间Tfs不同。
电流越大动作时间越短。
2）保护逻辑：
5.3.二段零序电流保护
1）动作条件：
零序电流由专用的零序电流互感器引入，系统中发生接地故障时能使开关跳闸或报警。
零序电流保护共设两段，当保护“跳闸”压板投入时，满足零序电流大于设定值，则保护经整定时间T1后跳闸；当保护“告警”压板投入时，保护延时发告警信号。
两段零序电流保护的定值、时间和压板都是独立设定的。
2）保护逻辑：
5.4.功率方向零序电流保护
1）动作条件：
在保护压板设置为“跳闸”时，零序电流大于设定值，经延时50ms后，装置判断零序功率P0的符号，当P0＞0时，保护再经过时间（T-0.05）s后动作；保护压板设置为“告警”时，保护只告警不动作；
功率方向最大灵敏度角为45°；
继电器动作的角度范围（电压超前电流）是（135°~-40°）；
2）保护逻辑：
5.5.低电压保护
1）动作条件：
在断路器合闸状态时，当三个线电压Uab、Ubc、Uca同时低于低电压整定值U，此时如果低电压保护“跳闸”投入则保护经延时T后跳闸；“告警”投入则保护经延时T后告警，保护为了防止PT断线造成低电压误动，增加了PT断线时闭锁低电压功能。
PT断线时闭锁低电压：
在“6.2.3.系统参数设置”中对“PT断线闭锁低电压”进行整定，选择“PT断线闭锁低电压使能”，则低压保护被PT断线闭锁；选择“PT断线闭锁低电压不使能”，PT断线对低压保护不起作用。
2）保护逻辑：
5.6.过电压保护
1）动作条件：
当任一线电压大于过电压整定值U时，如果过电压保护“跳闸”压板投入则保护经延时T后跳闸；保护“告警”压板投入则保护经延时T后告警。
2）保护逻辑：
5.7.零序过压
1）动作条件：
当零序电压U0大于零序电压整定值U时，如果零序过压保护“跳闸”压板投入则保护经延时T后跳闸；保护“告警”压板投入则保护经延时T后告警。
2）保护逻辑：
5.8.绝缘电阻监测保护
1）动作条件：
当双屏蔽电缆两屏蔽层之间的绝缘电阻值R小于低定值或者大于高定值时，如果保护“跳闸”压板投入则保护经延时T后跳闸；保护“告警”压板投入则保护经延时T后告警；R在低定值和高定值之间时,保护不动作。
2）保护逻辑：
5.9.PT断线
1）动作条件：
当PT断线告警投入后，在装置检测到负序电压大于10V时判PT一相或两相断线。
当Uab+Ubc+Uca（标量和）小于50V且计量电流大于0.04A或当Uab+Ubc+Uca（标量和）小于50V且保护电流大于0.5A时判PT三相断线，此时PT断线“告警”压板投入则告警。
当PT正常时，PT断线告警信号自动消失。
2）保护逻辑：
5.10.风电故障
1）动作条件：
在“6.2.3.系统参数设置”中对开入量“IN4”进行整定，选择“风电信号”，当外部风电故障开入量闭合后，如果保护“跳闸”压板投入则保护经延时T后跳闸；“告警”压板投入则保护经延时T后告警；选择“一般开入”，“风电故障”保护不起作用。
2）保护逻辑：
风电闭锁合闸使能：
在“6.2.3.系统参数设置”中对风电闭锁合闸进行整定。
选择“风电闭锁合闸使能”，则在外部风电故障时，合闸操作被闭锁；选择“风电闭锁合闸不使能”，当风电故障存在时，仍可进行合闸操作。
该保护如果不满足跳闸条件也不闭锁合闸。
在“装置状态”中可以查看当前“风电闭锁合闸”状态是否已闭锁合闸。
5.11.瓦斯故障
1）动作条件：
在“6.2.3.系统参数设置”中对开入量“IN5”进行整定，选择“瓦斯信号”，当外部瓦斯开入量闭合后，如果保护“跳闸”压板投入则保护经延时T后跳闸；保护“告警”压板投入则保护经延时T后告警；选择“一般开入”，“瓦斯故障”保护不起作用
2）保护逻辑：
瓦斯闭锁合闸使能：
在“6.2.3.系统参数设置”中对瓦斯闭锁合闸进行整定。
选择“瓦斯闭锁合闸”使能，在外部瓦斯故障时，合闸操作被闭锁；选择“瓦斯闭锁合闸不使能”，在瓦斯故障存在时，仍可进行合闸操作。
该保护如果不满足跳闸条件也不闭锁合闸。
在“装置状态”中可以查看当前“瓦斯闭锁合闸”状态是否已闭锁合闸。
5.12.控制回路断线告警
1）动作条件：
装置是通过监测断路器位置及控制回路电压来判断控制回路是否断线。
装置在合闸状态下判断分闸回路是否有电压，若无电压且分闸回路断线告警压板投入则延时20s发告警信号，并在事件记录中记“分闸回路断线”；在分闸状态下判断合闸回路是否有电压，若无电压且合闸回路断线“告警”压板投入则延时20s发告警信号，并在事件记录中记“合闸回路断线”。
2）保护逻辑：
在“装置状态”中“控回断线监测”可查看当前合闸回路和分闸回路的状况。
5.13.故障录波功能
装置具备故障录波功能，可记录的通道包括保护电流、测量电流、零序电流、相电压、零序电压以及8通道开入量状态。
当录波条件满足时，将保留跳闸前100个周波的数据，且继续采样并存放共计102个周波的数据。
录波数据可以通过现场总线上传到监控系统数据库，使用专用软件可以再现故障时的波形以分析故障类型。
5.14.定值整定
整定参数
整定值
整定范围
分辨值
整定时间
设定时间
分辨率
速断保护
I
1.00~99.99A
0.01A
———
———
——
限时速断
I
1.00~99.99A
0.01A
T
0~60s
0.01s
定时限过流
I
1.00~99.99A
0.01A
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