潞安集团《煤》COAL 2012年第10期;作者;冯江生真空断路器维持方式改进及应用.doc

真空断路器维持方式改进及应用冯江生 常爱军 胡志强 李卫涛（潞安矿业集团公司王庄煤矿 山西长治 046031）摘要：本文针对矿用KBZ一400/1140660低压馈电开关，在使用过程中发生的常见机械维持故障展开原理分析；并对维持方式进行了改进。关键词：机械维持；打枪；改进；高电压吸合；低电压维持KBZ4001140660矿用隔爆型低压真空馈电开关，是一种用于煤矿井下常见的智能保护馈电开关，由于其保护完善且动作可靠，而被广泛应用于综采、综掘及运输等设备的供电回路中。一、机械维持方式存在的缺陷及改进的必要性由于馈电开关运行时间长、设备容易老化，断路器启停次数较多，使机械维持机构磨损、保持钩卡片容易变形，导致断路器合闸时，销轴卡槽不能锁住千斤连杆，造成保持机构不能挂钩，无法维持断路器的正常启动而发生“打枪”现象(瞬间发生的连续启动与停止现象称为“打枪”)。又因维持机构安装在真空断路器的背面，现场维修既不方便，又浪费工时，而且也不可能完全恢复到原来状态，进而导致开关无法继续工作，影响生产。二、断路器动作过程启动过程：按下启动按扭，合闸线圈得电产生磁场吸引电磁铁，机构销轴转动卡槽卡住千斤连杆，呈保持状态，同时辅助常闭接点断开，使合闸线圈失电，真空断路器保持合闸状态。停止过程：按下停止按扭，按钮杆推动偏心卡轴，使销轴卡槽转动，千斤连杆脱扣后，在反力弹簧作用下，真空断路器分闸。三、改进方法：1将真空断路器的机械维持操作机构全部拆除。然后采用吸合高电压，维持低电压的控制方式。如图1所示： 用一台输入220V，输出0250V的单相交流调压器，输出端经桥式整流后的正负极分别与吸合线圈Q1、Q2的头尾连接，电压表接调压器输出端。转动调压器手柄，使输出电压达到交流127V，闭合开关K。此时断路器吸合，此时再缓慢转动调压器手柄，使输出端电压逐渐降低。当电压表指数指到19.5V左右时，断路器能迅速分断，经多次反复试验，均为19.5V。因此估算得出直流19.5V为吸合线圈分断的临界电压。2计算合闸后合闸线圈上的维持电压 根据QBZ200A真空电磁启动器吸合线圈铭牌数据，推算每平方毫米漆包铜线长时允许工作电流。1) QBZ200A开关吸合线圈参数为：线径=0.83mm，匝数N=800匝，电阻R=4.4，电压U=12V2) QBZ200A真空磁力启动器吸合线圈为12V半波整流维持，线圈电流为：I=1.22A即线径为0.83mm的漆包铜线可长时允许通过1.22A的直流电流。3) 0.83mm漆包铜线的截面积为：S =0.54 mm24) 漆包铜线可长时允许工作电流为：I=2.26A/mm23. 计算KBZ400/1140660真空馈电开关合闸线圈的长时允许工作电流与电压。原吸合线圈参数为：线径=0.77mm 匝数N=21800匝，电阻R=261)0.77mm的漆包铜线的截面积为：S=()2=0.46mm22)0.77mm的漆包铜线长时允许工作电流为：0.462.26=1.03A(由于0.77mm与0.83mm在数值上较接近，且单位截面积上的载流量随截面积降低呈上长趋势，所以此计算办法可以采用)。 3) 0.77mm的漆包铜线长时允许工作电压为：U=1.0526=27.3V4) 0.77mm的漆包铜线吸合线圈长时允许工作交流电压为：U=59.34V5)吸合线圈最低维持交流电压临界值为：=42.39V则维持电压应在42.39V与59.34V之间。4确定维持电压利用KBZ400/1140660馈电开关内现有的变压器抽头。可得到的50V交流电压，而这个数值正好在计算出的维持电压范围之内：42.39V50V59.34V。故取50V电压做为维持电压完全符合要求。四、改进后的电维持控制原理1.改进后的电维持控制原理如图2所示。 将失压线圈（S）和分励线圈（F）分别改装为DC48V1l脚的通用继电器、S1为失压继电器的常开接点，F1为分厉继电器的常闭接点、D18为整流二极管、ZKF6为断路器的常开辅助接点。在原机械分闸的位置上加装一个电气分闸按钮FA。2.电维持控制工作过程：1) 启动过程 按一下起动按钮，则J5（合闸继电器）吸合；J51、J52闭合，127V交流电源经整流后由直流电源(+)Q2Q1直流电源()，真空断路器吸合；同时ZKF6闭合，进行低电压维持，ZKF3（断路器的常开辅助接点）断开J5的电源、使J5释放，启动程序完成。2）维持回路维持电源DC+50V分闸按钮S1F1D18ZKF6Q2Q1DC-50V。3）停止过程按下停止按钮FA，维持线圈失电释放，断路器的辅助接点ZKF6同时断开，真空断路器处于分闸状态。3漏电试验当主回路对地绝缘电阻下降至动作值时，检漏继电器J2释放，J22断开，S释放，S1常开接点断开，维持线圈无电而释放，断路器处于分闸状态。 4速断保护当主回路发生短路或过载故障时,F吸合，F1常闭接点断开，则维持线圈失电释放，断路器处于分闸状态。结语：改进后的馈电开关在运行过程中，线圈从未发生过热烧毁现象，且分合速度快，彻底