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KBZ9-400/200馈电开关原理及维修

在讲解馈电开关原理之前，先来讲讲什么是馈电开关。听到馈电开关这个名称，可能很多人会感到疑惑，他们会问为什么叫馈电开关呢？什么样的开关是馈电开关呢？它与磁力启动器有哪些区别呢？

先来讲讲“馈电”这两个字。“馈”有馈赠、给予的意思。那么“馈电”呢，意思就是输电、送电、给予电。而“馈电开关”呢，通常是用于移动变电站的低压输出侧，以及煤矿井下的配电系统总开关或分支开关。大多时候它作为一个工作面的总开关，承担着为整个工作面提供电量的任务。

馈电开关与磁力启动器的区别有：

馈电开关不可频繁启动。其合闸方式有电动合闸与手动合闸这两种。合闸之后，维持是依靠机械机构来进行的。不像磁力启动器的吸合线圈那样，需要一直通电才能保持合闸状态。

在保护方面，馈电开关具备漏电检测功能（即检漏保护），这意味着馈电开关会一直对线路的绝缘情况进行检测。一旦出现漏电情况，它会立即实施保护。而磁力启动器是漏电闭锁，也就是说，在磁力启动前（也就是吸合之前），会检测负载的绝缘情况。若存在漏电情况，磁力启动器就无法吸合。然而，如果绝缘情况良好，开关就能够吸合。吸合之后，在磁力启动之前是没有检漏功能的。如果出现漏电情况，那么就由上级的馈电开关来完成保护。这就是两种漏电保护的区别，千万不要混淆。

馈电开关具备欠压保护功能。当系统电压降至额定值的 70%以下时，开关会动作并跳闸。

BKD9 馈电开关曾是原来的型号，如今这种开关已被称作 KBZ9 了。关于为何更换型号名称，我未曾见到相关文件，而是从一个开关厂商的维修人员处得知的。尽管它的名字发生了改变，但其内部结构以及工作原理依然和原来完全相同。以前有朋友询问 BKD9 馈电开关与 KBZ9 馈电开关的区别，看了这个帖子后，就无需再问了。知晓型号改名之事后，在后续的帖子里，我们应改为 KBZ9。

现在来简要说一下KBZ9-400馈电开关的机械操作机构

图一

KBZ9 馈电开关的分闸和合闸动作，主要借助机械操作机构来实现。从图中可以看出，真空管的动触点经由连杆 3 与机械机构相连接。接着，机械机构又通过连杆 1 与开关外壳上的操作手柄相连（见下图）。转动开关外壳上的手柄，就能促使真空管实现闭合或分开的动作。

图二

从而使馈电开关跳闸。

脱扣线圈旁边有一个跳闸螺栓 6。手动合闸时，若搬动合闸手柄但机械机构无法合闸，即机构打滑且合闸状态无法保持。此时，可对这条螺栓进行调整。

当进行短路试验而按动试验按钮时，若电动分闸，在按动按钮后，脱扣线圈吸合了，但却没有跳闸。在此情况下，能够通过调整这条螺栓来解决问题。然而，调整的方向与合不上闸时调整的方向是相反的。

机械机构的原理大致如此。大家在操作开关时，可以自己仔细观察机械机构的具体动作过程，这样比我在这里讲解要好得多。

开关电气控制系统的工作原理。

馈电开关通常被用作一个工作面的总开关。风机开关自然是用于带风机使用的。

在井下，有这样一个要求：在没有通风的情况下，工作面的电气设备不允许工作。这意味着，风机开关不启动，其他电气设备的开关就不能启动。为了确保这一功能得以实现，便有了“风电闭锁”。因为馈电开关是一个工作面的总开关，所以如果馈电开关不合闸，其他的电器设备就无法工作。所以“风电闭锁”的连接，就是风机开关与馈电开关的闭锁连接。

风电闭锁的接线方法如下：

上图中，灰色部分呈现的是馈电开关的原理图。在该图里，能够看到在漏电插件以及过载插件的引脚上各自有一个 A4 点，并且在这两点之间写着“风电闭锁”。在开关的接线室中，可以找到 A3 和 A4 这两个接线柱，它们就是原理图中的这两个接点。

风机开关有一对“风电闭锁”接点，其颜色为白色。在实际使用时，需把风机开关的风电闭锁点和馈电开关的“风电闭锁”点连接起来，就像上图展示的那样。风机开关启动后，会使风机开关的“风电闭锁”触电 1K1 闭合。这样一来，馈电开关中的 A3 与 A4 就能形成“通路”。只有当 A3 与 A4 形成通路后，馈电开关才可以合闸。若 A3 与 A4 未形成通路，馈电开关则无法合闸。

如果馈电开关和风机开关都正常运行，当风机开关停止时，1K1 触电会断开，从而切断馈电开关 A3 与 A4 的联系，并且馈电开关会跳闸。这样就实现了在没有通风的情况下，工作面的电气设备不允许工作这一要求，也就是风机开关不启动，其他电气设备的开关就不能启动的功能。

KBZ9 - 400 / 200 馈电开关的合闸依靠手动操作。其电动分闸是通过电动方式实现的。漏电、过载等保护动作的触发，依赖的是脱扣线圈。当脱扣线圈吸合时，开关就会分闸。如下图所示。

操作机构上有一个螺栓，通过操作这个螺栓来开关控制电源按钮。当机构处于分闸位置时，按下螺栓，控制电源就会断开。而抬起操作机构手把时，控制按钮会闭合，此时控制变压器的原边得电，通过变压器线圈，能将 660V 或电源转变为 110V、15V、28V、17V 和 70V 电源，从而为保护插件的各个功能电路提供电源。

5. 欠压保护功能。

1、漏电闭锁与漏电保护

漏电闭锁以及漏电保护功能是由漏电插件来完成的。其检测工作由两个原件来完成，分别是零序电流互感器和三相电抗器。

当馈电开关用作总开关时，三相电抗器 SK 与保护插件内部原件共同组成附加直流漏电保护电路，以此对线路进行保护。

当馈电开关被用作分开关时，零序电流互感器 LH 会感应出零序电流信号。此信号被送入漏电保护插件，接着与保护插件内设定的值进行比较。若零序电流大于设定值，保护插件就会动作，进而驱动脱扣线圈吸合，以分断馈电开关。

2、短路及过载保护

过载保护插件完成短路及过载保护。电流互感器 DH 把感应到的电流信号传送给过载保护插件，过载保护插件会将其与内部设定的值进行对比。倘若实际电流值超出设定值，过载保护插件就会动作，进而驱动脱扣线圈 TQ 吸合，最终分断馈电开关。

谈到漏电保护时，需作说明。漏电保护包含漏电闭锁和漏电检测，这是两种不同的功能。

开关合闸之前，其保护插件会先对负载线路的绝缘情况进行检测，此为漏电闭锁。若线路绝缘低于规定值，那么开关就不能合闸。

漏电检测，也就是常说的检漏。当开关合闸之后，如果负载线路出现漏电状况，那么开关就会立刻跳闸。

漏电检测从工作原理方面来看，有附加直流漏电检测以及零序电流检测。通过对 KBZ9-400/200 馈电开关漏电保护原理进行介绍，从而讲解这两种漏电检测的工作原理。

馈电开关与磁力启动器的区别：

磁力启动器用于控制负载电源的通断。它不允许控制两台设备。馈电开关作为工作面的总开管，可连接较多负载。

磁力启动器能够频繁地启动和停止，以此来控制设备的启动与停止。馈电开关在合闸之后，如果负载线路没有出现故障，或者处于像停电检修这样的其他情况时，馈电开关是不需要进行停电操作的。

磁力启动器仅具备漏电闭锁这一功能，然而不具备漏电检测的功能。馈电开关不但具备漏电闭锁，还具备漏电检测以及过负荷等故障保护功能。

磁力启动器的接触器吸合能够得以维持，是靠衔铁带电来实现的。馈电开关的接触器闭合能够得以维持，是靠机械结构来实现的。

说完上面的这些小常识之后，接着开始进入正题，KBZ9 - 400 / 200 馈电开关的漏电保护原理。

漏电闭锁工作原理

如下图：

变压器把 1140（660）V 的电压转变为 12V 交流电，此交流电经由红线 1、2 所指示的引入插件内部，接着被整流成为直流电。直流 12V 电源由图中红线 3 中的箭头指示而来。它依次通过电阻 2R13、2R14、二极管 2D1、插件引脚 2A1、馈电开关辅助常闭触点 ZD、总分选择开关 FK（此时开关拨至总开关 FK 位置）、三相电抗器 SK。接着，12V 直流电源被加入到负载导线上面。负载导线存在对地电阻，正常情况下此电阻很大，但若有漏电现象，负载线路对地电阻就会减小。最后，12V 电源通过图中蓝色箭头所示到达负极。

如果负载对地电阻比规定值低，那么 IC1 的 13 脚（集成运算放大器 13 脚）电位会下降。当这个电位低于 IC1 的 12 脚时，IC1 的 14 脚会变为 12V。接着，12V 经 2R32、2D8、FK、2J1、2B7 进入过载插件 A2 脚。这样会使 D13 截止，过载插件 IC2 的 5 脚变为高电位。进而使 IC2 的 7 脚输出 24V，推动 G 管，让 J1 吸合，脱口线圈 TQ 动作闭锁。从而使得断路器三相对地绝缘电阻低于规定值时无法合闸。同时，1C1 的 14 脚输出 12V 电压，该电压经过 2A8，然后进入显示插件，从而实现漏电显示。

现在我们还是来点通俗易懂的吧。还是看图：

控制变压器 BK 把 660V 电源转变为 17V 电源，然后将其送入插件内部（如文中图中绿色箭头所示）。插件内部的整流和稳压电路对 17V 电源进行处理，使其变为直流 12V 电源。12V 电源的正极经由插件的 B10 脚，再通过三相电抗器 SK，最后将电源加至负载线路上。如果负载的对地电阻比规定值低。插件内部的原件能够检测到这一情况。然后会驱动脱扣线圈 TQ 吸合。这样一来，馈电开关就不能合闸了。

为什么说这个电路是漏电闭锁呢？请看一下图中蓝色线圈的那个 ZD 常闭触点。这个触点是馈电开关前面的行程开关中的一对触点，它串联在漏电闭锁的检测回路当中。馈电开关未合闸时，这对触点处于闭合状态。此时，漏电闭锁回路能够对负载的绝缘情况进行检测。而当馈电开关合闸后，此常闭触点会切断漏电闭锁的检测回路，使漏电闭锁检测回路失去作用。那么，在馈电开关合闸后，如果负载漏电了该怎么办呢？就需要有漏电检测回路来完成这项工作，其原理将在下一贴进行介绍。

首先说一下，什么是选择性漏电保护：如下图，

一个工作面安装了 3 台馈电开关。其中有一台是总开关，它接在变压器的后面。另外两台是并联连接的，连接在总馈电开关的负载侧。后面的这两台馈电开关就是分馈电开关。

分馈电开关 1 的负载侧也连接着皮带涨紧绞车等设备。

分馈电开关 2 的负载侧与皮带开关 QJZ - 315 相连接，该皮带开关控制着 SDJ 皮带机。

选择性漏电保护的情况是，若分馈电开关 1 所带的负载出现漏电故障，像 25KW 绞车电机漏电那样。此时，分馈电开关 1 会立刻跳闸，从而切断这一支路的供电，然而却不会对馈电开关 2 所带的支路供电造成影响。

馈电开关 2 所带负载若有漏电情况，那么馈电开关 2 会跳闸，并且不会对其他支路造成影响。

总馈电开关起到后备保护的作用。如果分馈电开关发生故障，并且不能及时检测到漏电故障，那么总馈电开关就会跳闸。

选择性漏电保护指的是这样一种情况：一旦某个支路出现漏电故障，那么该支路的馈电开关就会首先跳闸。

也许你看完这段介绍后，觉得没什么复杂之处，认为这个供电系统就应该这样连接。实际上，在早些时候，馈电开关是没有选择性漏电保护功能的。当时一个工作面只安装一台馈电开关，要是工作面中的任何一台设备出现漏电现象，都是作为总开关的馈电开关跳闸，从而切断了整个工作面的供电。

也许你会有疑问，那为何不像现在这样安装 3 台，将工作面分成几个支路呢？因为当时的开关厂家没有能力生产出带有选择性漏电保护的馈电开关。如果馈电开关不具备选择性漏电保护功能，即便你安装了十台，出现故障的支路也不会率先跳闸，而是总开关跳闸，或者不知道究竟哪个开关会跳闸。

看到这里，你或许会认为，选择性漏电保护的工作原理是比较有意思的。那我们就来瞧一瞧它的工作原理吧：

KBZ-400 馈电开关能够当作总馈电开关来使用，同时也能够当作分馈电开关来使用。选择性漏电保护这一功能，只有在它作为分开关使用时才会具备，也就是说，只有将其安装到上图中的馈电开关 1 或者馈电开关 2 的位置时才会具备该功能。馈电开关的漏电保护插件中有一个选择开关。当此开关作为总开关使用时，需将其拨至 ZK 位置。而当作为分开关使用时，就应将其拨至 FK 位置。

当用于分开关时，若本支路的漏电电阻小于规定值，零序电流互感器会输出电压，此电压送至 IC1 的 3 脚，同时与 IC2 的 2 脚进行比较（如图中红色线所示）。若绝对值大于 2 脚的电位，IC1 的 1 脚就会输出脉冲波信号。

三相电抗器会输出零序电压，此零序电压依次经过插件插脚 2B10、选择开关 FK、电阻 2R6、电容 2C11，然后送入 IC2 的 10 脚（如中蓝色线所示）。接着，将送入 IC2 10 脚的零序电压与 IC2 的 9 脚进行比较，若零序电压的绝对值大于 9 脚的电位，那么 IC2 的 8 脚就会输出脉冲波信号。当两脉冲方波的正半周信号重合达到一定值时，两信号会向电容 2C13 进行充电，就像图中橙色线所显示的那样。如果 IC1 的 5 脚电位比 IC1 的 6 脚电位高，那么 IC1 的 7 脚就会输出高电位。而当 IC1 的 8 脚输出的是宽脉冲时，二极管 2D7 就会截止。

另外 70V 附加直流会经过三相电抗器，用于对三相网络进行漏电检测。当漏电电阻小于规定值时，如果 IC2 的 5 脚电位高于 IC2 的 6 脚整定值，那么 IC2 的 7 脚就会变为高电位，从而使二极管 2D9 截止。

二极管 2D7 截止且二极管 2D9 也截止后，+12V 电源依次通过电阻 2R30、二极管 2D10、选择开关 FK，接着插件 2B7 接入过载插件 A2 脚（如黄色线路所示），从而推动 G 管，使脱扣器动作，最终断路器分闸。

通俗讲解：

看完上面这样的原理讲解之后，相信有不少朋友会感到有点晕，实际上我自己也有这种感觉。那就来点通俗易懂的内容吧。

当使用 KBZ-400 作为分开关时，若将选择开关拨至 FK 位置，选择性漏电保护回路便会接入。若负载出现漏电现象，那么零序电流互感器就能感应出信号。零序电流互感器感应出的信号会被送入漏电插件进行处理。

同时，在漏电的情况下，三相电抗器的人为中性点对地的电压不再是 0 了。这个非零的电压信号被送入漏电插件以进行处理。

漏电插件会综合上述两个信号的值，接着将其与插件内部设定的值进行对比。如果送入的信号不符合设定值，那么插件就会判定负载漏电，进而驱动脱口线圈吸合，最终使馈电开关跳闸。

也许有朋友还想知晓，零序电流互感器以及三相电抗器是怎样感应出零序电流和零序电压信号的呢？我们在此简要地进行讲解：首先，零序电流互感器的工作原理是……；其次，三相电抗器在感应零序电流和零序电压信号过程中……。

零序电流互感器

零序电流互感器是本体后面的那个黑色方块，它中间有个孔，三根负载线一起从这个孔中穿过。

零序电流互感器是如何感应出信号的呢？我们通过测量电动机电流来进行讲解。在用钳形电流表测量电流时，通常是钳住一根线，这样就能看出这一根线中流过的电流大小。倘若把 3 根相线一起钳住，观察钳流表，会发现它测不出电流（即电流为 0 或很小）。如果电动机的三相电流出现不平衡的情况，而电动机漏电可能会导致三相电流不平衡。在这种情况下，钳流表能够测出电流。

三相电抗器：

三相电抗器位于馈电开关本体后面，它有 3 个小线圈。这 3 个线圈，一头与开关三相负载线相连，另外 3 个头连接在一起，从而形成一个中性点。在馈电开关三相负载平衡的情况下，中性点对地电压为 0V。当出现漏电现象，导致三相负载不平衡时，三相电抗器的中性点对地就会产生电压。

KBZ-400 馈电开关具备漏电保护功能，同时也具备短路保护功能。短路意味着电流不通过负载而直接连通。例如在家庭中，零线和火线不连接任何设备，直接将两根线拧在一起，这就处于短路状态。此时，流经导线的电流会非常大，导线会迅速发热，很快就会烧断导线，引燃导线的绝缘层，并且有可能导致其他更严重的损失。当出现短路这种情况时，电源开关需要具备在极短时间内将电源切断的能力，而这就是所谓的短路保护。

KBZ-400馈电开关短路保护的实现原理是这样的：

脱扣线圈吸合后，会带动馈电开关的机械机构动作，从而使馈电开关跳闸。

这就是KBZ-400馈电开关短路保护大致的原理。

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