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ZBZ-2.5、4.0/1140（660）Z ；ZBZ-2.5、4.0/660（380）Z
矿用隔爆型煤电钻综合保护装置
1 适用范围 1.1 用途
本装置适用于煤矿井下127V、1.2kW 或2kW手持式煤电钻的远方控制及短路、过载、 漏电及漏电闭锁保护，系配有干式变压器的“三合一”式综合装置。
装置为矿用隔爆型，防爆标志“ExdI”。
1.2 本装置执行GB3836.1～GB3836.3-2000《爆炸性气体环境用电气设备》、JB3955-1985 《矿用变压器》、Q/TK4264-2006《矿用隔爆型煤电钻综合保护装置》诸项标准。 1.3 适用条件
a. 海拔高度不超过2000m；
b. 周围介质温度不超过-5℃～＋40℃；
c. 周围空气的相对湿度不大于95％（＋25℃）；
d. 在无强烈颠簸震动以及垂直面安装倾斜度不超过15°的地方； e. 无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体与蒸汽的环境中； f. 可用于甲烷和煤尘爆炸危险的矿井中； g. 电源电压允许波动范围：（75％～110％）Ue。 1.4 型号含义
Z B Z — □ / □ Z
煤电钻
额定电压 V
干式变压器容量kVA
装置 矿用防爆 综合
2 主要技术性能和参数
2.1 短路保护灵敏可靠，保护距离长，主要保护元件，具有自检作用。短路保护采用载频 检测与熔断器双重保护。电钻不工作时发生短路，可实现短路闭锁。保护装置动作后，电路具有自锁作用。
2.2 采用先导回路，可在远方开停电钻。不打钻时电缆不带电，安全可靠。
2.3 电钻变压器、控制开关、短路保护、过载保护、漏电及漏电保护、先导控制回路组成 一个综合保护装置，结构简单，使用维修方便。 2.4 基本技术参数见表1
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表1
主变压器 型号 接线 方式 Y/△ ZBZ-2.5 △/△ Y/△ △/△ Y/△ ZBZ-4.0 △/△ Y/△ △/△ 额定 电压 660/133V 额定 电流 被控电钻功率 单相漏电电阻动作值 漏电保护动作时间 单相漏电闭锁动作值 4k 短路保护距离及动作时间 保护距离 0~150m 动作时间 ＜0.1s 2.19/10.85A 一台 380/133V 3.79/10.85A 2 kW1140/133V 1.27/10.85A 或1.2 660/133V 2.19/10.85A kW 660/133V 380/133V 660/133V 3.5/17.4A 6.06/17.4A 3.5/17.4 两台 2 kW或1.2 kW 出厂整不超过定值2k 0.25s (1.5~3k可调) 1140/133V 2.02/17.4A 3 结构概述
3.1 综合装置的隔爆外壳为圆筒形，具有凸出的底和盖。壳盖与壳身采用转盖止口结构，外壳上部有一接线箱作为引进和引出电缆用。外壳右侧装有操作隔离开关的手柄和检查短路、漏电保护系统是否有效的试验按钮。并有可靠的机械联锁装置，保证当隔离开关闭合时，壳盖不能打开，壳盖打开时，隔离开关不能闭合。壳盖上方有一透明镜，可以从外面观察状态指示灯，主变压器与机芯的连接采用端子扳，连接方式检修时松开端子板固定螺丝，机芯可独立拿出。
3.2 主要元件的作用
3.2.1 隔离开关1K：在正常情况下仅作隔离电源之用，不允许带负荷操作。在紧急情况下可分断电钻堵转电流3次。
3.2.2 一次侧熔断器1RD、2RD：对主变压器作短路保护。
3.2.3 二次侧熔断器3RD、4RD：作为127V系统短路的后备保护。 3.2.4 玻璃管熔断器5RD：保护控制变压器。 3.2.5 热继电器RJ：对电钻进行过载保护。
3.2.6 交流接触器CJ：用于分断和接通电钻的主回路，线圈电压127V。 3.2.7 主变压器ZB：容量为2.5kVA、 4kVA两种规格接线方式为Y-△/△，660～380/133V 或1140~660/133供一台1. 2kW煤电钻或一台2kW的岩石电钻之用。采用B级绝缘，允许温升85K。
3.2.8 晶体管线路板插件：包括控制和保护等线路部分的电子元件。能防潮、防尘、并便 于更换。 4 电气原理
电气线路主要包括主回路、控制回路、检漏保护及漏电闭锁回路等几部分。见图1。 4.1 主回路
由隔离开关1K，一次侧熔断器1RD、2RD、主变压器ZB、二次侧熔断器3RD、4RD、热继电器RJ、交流接触器CJ等组成。 4.2 控制回路
电钻起动采用先导回路控制。首先闭合手柄开关2K，接通下述先导回路：
20V绕组→CJ1负荷侧→2K→电钻绕组→CJ3负荷侧→LH12→CJ4→20V绕组另一端。LH12有电→L34感生电流。
1J有电压吸合（127V系统无短路时，接点3J1处于闭合状态，说明见短路保护部分）。常开接点1J1闭合，将CJ线圈通电，主接点闭合，接通主电路电源，电钻起动运转。与此
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同时，CJ4接点断开，切断先导回路，此时1J的供电电源由电流互感器LH二次的感应信号经QSZ1整流和C2滤波后提供。
停钻时，2K断开，主电路电流中断，LH二次无输出，1J失去电源释放；CJ随之跳闸主接点将127V电源切断。不打电钻时使电缆不带电。 4.3 短路保护电路
本保护系统，采用载频检测保护方式。其原理是不论电钻电缆是否送电，其上始终通有一固定频率载频信号。一旦电缆出现短路，则首先将载频信号短接，并通过检测装置判别载
频信号的消失，给出切断电源的执行指令。具体过程如下：
由BG2、L1、C3、C4、R9、RP、R11等元件组成电感三点式自激振荡器。产生的20kHz载频信号经两路输出：一路经L2、R20、R21、C8、C9等元件与127V三项网络耦合，一路经D18、BG3、BG4、R12—14等元件放大后输出，作为检测回路的取样信号。正常情况下网络绝缘电阻很高，振荡器所带负载很轻，槽路两端（C4）输出电压较高，经BG3、BG4放大后，使继电器3J获得足够的工作电压而吸合，常开接点3J1闭合，同时加于单结晶管BT40的控制极电位高于由R16、R18分压确定的阳极电位。BT40不能导通，由BG1组成的闭锁电路不起作用。
正常工作时，由BG4集电极输出的电压为矩形脉冲电压，为保证电流能够连续通过C5而送入3J，电路中设置了在BG4电压输出的间歇时期C5的低阻放电通路。其回路为：
C5（+）→BG5（e→c）→D20→C5（-）
当127V网络发生短路时，电阻R20和R21成为振荡器的主要负载。由于阻值很小，使振荡器负载电流显著增大，结果促使振荡器停振，槽路无电压输出。这样BG3、BG4将持续截止，3J得不到电压而释放。同时BT40开始导通。R17输出电压使BG1饱和导通，将振荡器三极管BG2基极对地短接，保证3J持续释放。3J的几个接点动作，分别切断电源和接通短路保护动作指示信号，即黄色发光管LED4亮。由于此种保护具有闭锁作用，所以当短路保护动作后，在排除故障并准备再一次送电时，必须将控制电源瞬间断开，使闭锁电路复位后方能重新工作。 4.4 过载保护
采用热继电器RJ保护，当电钻过载时，串接于CJ线圈回路的RJ常闭接点断开，CJ释放使主电路断电。煤电钻整定值14A，岩石电钻整定值18A，用户可自行调节。 4.5 漏电闭锁电路
漏电闭锁检测回路：控制变压器30V经QS全波整流作为检测电压，QS（+）级→D6、 D12、D13→CJ1、CJ2、CJ3负荷侧→电缆对地绝缘电阻→地→2J→CJ4→QS（-）级。当电缆对地绝缘电阻低于规定值时，2J动作吸合，2J1断开，CJ不能吸合，电钻不能起动而闭锁。
4.6 漏电保护电路
该装置漏电保护系统采用127V网络电源直接检测方式。由D1—D3、R1—R4以及直流继电器2J等主要元件组成。
检测回路是：127V电源（三相）→R0→R4→2J→地→网路绝缘电阻→127V电源。当网络绝缘电阻低于8K时黄色发光管LED4给出危险指示。
在网络对地绝缘水平较高时，流经2J的电流很小，不足以使其动作。当网络对地绝缘 低于整定值时，继电器2J流过足够电流开始吸合，其常闭接点2J断开，将CJ线圈通电回路切断，CJ释放，切断主电路电源。同时2J2闭合，将漏电试验电阻接入，使2J自锁。同时红色发光管LED2给出漏电指示，漏电故障排除后，装置重新投入工作时，仍需瞬间断开隔离开关1K，解除漏电自锁，然后方能工作。
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4.7 保护装置动作试验电路
包括两个部分：短路动作试验和漏电动作试验。分别由SK2、C10及SK1、R22组成。 按下试验按钮时，SK1或SK2闭合人为模拟两种故障状态，装置应可靠动作，并给出信号指示。
4.8 低压电源部分
控制电源由127/32V、5.5V控制变压器，提供32V交流电源，经整流，R5、C1滤波以及经BG1、DW1等简单的串联式稳压电路后输出直流20V，为先导回路和短路保护电路提供电源，其中5.5V交流电源经D14整流后作为信号指示电路电源供发光二极管用。 5 产品运输及保管
5.1 产品运输过程中，不应有剧烈的震动、冲击和倒放。
5.2 产品不得嚗晒、雨淋并应存放在空气流通、温度不高于+40℃，不低于-20℃和相对湿 度不大于97%及无腐蚀性气体的环境中。 6 安装、使用与维修
6.1 设备拆箱后，应检查各电器元件，有无因在运输途中受振损坏、脱落和受潮现象。如 有上述情况发生、须经处理后方可使用。
6.2 接线方式：出厂时产品主变压器均按660/133V或1140/133V。如在380V或660V网络 工作，需将主变压器撤出外壳，按图2所示进行改接。
电缆的连接及漏电电阻的整定，按图3进行。接线前用1000V兆欧表测量高、低压侧绝缘电阻值，应不低于5MΩ。
6.3 ZZ8L型综合装置下井使用前需在地面进行检查试验。由于该装置短路保护部分的某些 元件参数、出厂时均是按井下网路条件调试整定，故在地面试验时，由于电源及网路参数与井下差别较大，可能出现短路保护系统误动作情况。（即打钻和不打钻时黄灯亮）。为了避免上述原因引起的误动作，用户可在电源侧（并接一组补偿电容器，每相电容量为0.47～1μf，采用三角形联接方式（或加长电缆），如并接电容器试验中仍出现打钻时短路保护误动作情况，则应检查线路板插件及机芯。如打钻工作正常，应分别做长电缆（150m）末端短路试验，以及漏电试验，保护装置均能正常工作后，方可下井。 6.4 综合装置应可靠接地，辅助接地应在主接地点5m以外处。
6.5 综合装置接入网络后应先进行三次短路及漏电动作试验，每次均应可靠动作，并给出 灯光信号指示。其中漏电保护部分如产生拒动，可适当减小试验电阻R22。试验可按下述方法进行。将电源开关1K闭合，此时绿色指示灯亮，然后按下位于机壳侧方的短路试验按钮。若短路保护功能正常时，则黄色指示灯给出发光信号指示，再次进行试验时，将1K瞬间分断后再闭合，以便解除线路中的闭锁作用。若按下短路试验按钮后，黄色指示灯不亮，在指示灯供电系统无故障的情况下，则说明短路保护失灵，应查出原因并处理正常后方可使用。对漏电保护功能的试验方法。基本上与上述相同，只是用下边漏电试验按钮，当保护功能正常时，按下漏电试验按钮后，红色指示灯给出发光指示，否则表明漏电保护部分存在问题，需要处理。同样当红灯亮后，装置再次进行试验时，仍需将1K开关瞬间分断后闭合，解除自锁。
在分断1K时，应将短路试验按钮压入，否则不能搬动开关手把，因为二者存在分断1K时必须首先分断CJ的机械闭锁。
6.6 使用中如出现误动作或按下试验按钮产生拒动时。更换晶体管线路板插件试之。
6.7 线路板插件的维修，可参阅故障处理一节内容所示方法。维修时，请勿随意拧动磁芯。 修复的插件，仍需在地面进行各项试验。其要求同第5条。
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6.8 本产品连续使用时，每班应做一次保护性能动作试验。 6.9 装置应进行定期检修。
6.10 CJ触点有一定使用寿命，损伤严重时，应及时更换。
6.11 本装置在井下使用时，严禁将接触器三个主接点短接或以机械外力方式使主接点强行闭合，否这将会烧毁线路板插件。
6.12 警告注意事项：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 测试数据和常见故障处理 7.1 插件板的测试数据 7.1.1 电源电压：
a. 在正常情况下插件板电源输入为交流32V(20线插头12、13两端)； b. 插件板稳压电源输出为20V左右(BG发射极对负端电压)；
c. 电源电压波动-25%-~+10%输出直流电压基本不变（可用调压器试之）。 7.1.2 短路保护部分：
其载频振荡器震动频率为20kHz左右。在电源电压正常输出端不接负载条件下测试： 测试方法见表2
表2
测试点 BG2发射极对负极 C4两端 BG3发射极对负极 BG4集电极对负极 C5正端对负端 C5负端对负端 C6两端 C7两端 ab相间（插头18、19间） bc相间（插头19、20间） ac相间（插头18、20间） 7.2 常见故障分析处理方法 7.2.1 电源部分见表3
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电压值 ～（12～13）V ～（14～15）V ～（8～7）V ～（11～12）V ～（11～12）V ～（11～12）V ～（14～16）V ～（5～6）V ～2.2V ～2.2V ～4.4V 波形(示意图) 测试仪表 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 万用表 万用表 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器 毫伏表 示波器