KBZ9400200馈电开关原理及维修

KBZ9-400/200 馈电开关原理及维修

在开始馈电开关原理的讲解之前，先来说一下什么是馈电开关。

听到馈电开关这个名字，可能不少人有点疑惑，为什么叫馈电开关

哪？什么样的是馈电开关哪？他与磁力启动器有什么区别哪？

先来说说馈电这两个字。馈，馈赠，给也。那么馈电哪，就是就

是输电、送电、给电的意思。而馈电开关哪，一般用于移动变电站低

压输出侧，和煤矿井下配电系统总开关或分支开关。多数是作为一个

工作面的总开关，负责整个工作面电量的供给。

馈电开关与磁力启动器的区别有：

1、馈电开关不能频繁启动，他的合闸有电动合闸和手动合闸两

种，但是合闸之后，维持都是机械机构维持，不像磁力启动器的吸合

线圈，要始终要通电才能保持。

2、在保护方便，馈电开关具有漏电检测（检漏保护），就是说馈

电开关始终检测着线路的绝缘情况，一旦有漏电情况，立即进行保护。而磁力启动器是漏电闭锁。就是说，磁力启动前在吸合之前，检测一下负载的绝缘情况，如果有漏电情况，磁力启动器不能吸合。但是，如

果绝缘良好，则开关吸合。吸合之后，磁力启动前就没有检漏功能了，若出现漏电，则由上级的馈电开关来完成保护。这是两种漏电保护的区别，不要混肴。

3、欠压保护：馈电开关具有欠压保护，当系统电压低于额定值

的70% 时，开关动作跳闸。

BKD9 馈电开关是原来的型号，现在这种开关叫做KBZ9 了，至

于为什么更换型号的名称，我没有见到相关的文件，只是从一个开关厂商的维修人员那里得知的。虽然它的名字变了，但内部结构，工作

原理还是和原来一模一样的。所以，以前问BKD9 馈电开关与KBZ9 馈电开关什么区别的朋友，看了这个帖子之后，就不用再问了吧。知

道了型号改名的事情之后，在以后的帖子中，我们也改为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 馈电开关的分闸与合闸，主要是通过机械操作机构完成的。如上图，真空管动触点通过连杆3 与机械机构连接。然后机械机构再通过连杆 1 与开关外壳上的操作手柄连接（如下图）。转动外壳上的手柄，带动真空管的闭合与分开。

图二

在图一中，有一个脱扣线圈5，这个脱扣线圈受馈电开关的保护

插件控制。当馈电开关有短路，过载，漏电等故障时，保护插件驱动

脱扣线圈吸合，使馈电开关跳闸。

在脱扣线圈的旁边，有一个跳闸螺栓6。如果在手动合闸的时候，搬动合闸手柄，机械机构不能合闸，就是机构打滑，在合闸状态保持

不住。这时，可以调整这条螺栓。

当按动试验按钮进行短路试验，电动分闸时，如果按动按钮后，

脱扣线圈吸合，但是不跳闸。这时，也可以通过调整这条螺栓解决问题。不过调整的方向和合不上闸时调整的方向相反。

机械机构的原理，基本上就是这样，大家可以在操作开关的时候，自己仔细观察一下机械机构具体的动作过程，要比我在这里讲解好的多。

开关电气控制系统的工作原理。

馈电开关，一般作为一个工作面的总开关使用，风机开关，当然

是带风机使用的。

在井下，有这样一个要求，就是在没有通风的情况下，工作面的

电气设备不允许工作。也就是说，风机开关不启动，其他电气设备的

开关不能启动。为了确保这一功能的实现，便有了“风电闭锁”。因为馈电开关是一个工作面的总开关，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，灰色部分为馈电开关的原理图，图中，你可以看到在漏

电插件与过载插件的引脚上分别有个A4 点，在两点之间写着“风电闭锁”。在开关的接线室中，你会找到A3 和A4 这两个接线柱，就是原理图中的这两个接点。

白色为风机开关的一对“风电闭锁”接点。在实际使用中，将风机

开关的风电闭锁点与馈电开关的“风电闭锁”点连接起来，如上图所示。当风机开关启动以后，就会将风机开关的“风电闭锁”触电1K1 闭合。从而使馈电开关中的A3 与A4 形成“通路”。只有A3 与A4 形成通路以后，馈电开关才能够合闸。否则馈电开关无法合闸。

在馈电开关与风机开关都正常运行的情况下，如果风机开关停

止，1K1 触电就会断开，切断馈电开关A3 与A4 的联系，馈电开关也会跳闸。这就达到了我们上面所说的没有通风的情况下，工作面的电气设备不允许工作。即，风机开关不启动，其他电气设备的开关不

能启动的功能。

KBZ9-400/200 馈电开关的合闸靠手动，他的电动分闸，漏电、

过载等保护的动作，靠的是脱扣线圈。脱扣线圈吸合，开关就分闸。

如下图，

控制电源按钮通过操作机构上的一个螺栓进行开关，机构在分闸位置，螺栓按下按钮，控制电源断开，当抬起操作机构手把时，控制

按钮闭合，控制变压器原边得电，通过变压器线圈，将660V 或1140V 电源变为110V、15V、28V、17V 和70V 电源，为保护插件的各个功能电路提供电源；

KBZ9-400/200 馈电开关的保护插件具有以下几个保护功能：

1、漏电闭锁与漏电保护

漏电闭锁与漏电保护功能有漏电插件完成，他的检测由两个原件完成：零序电流互感器和三相电抗器

当馈电开关作为总开关使用是，有三相电抗器SK 与保护插件内部原件组成附加直流漏电保护电路来对线路进行保护

当馈电开关作为分开关使用是，由零序电流互感器LH 感应出零序电流信号，送入漏电保护插件，与保护插件内设定的值进行比较，当零序电流大于设定值时，保护插件动作。驱动脱扣线圈吸

合来分断馈电开关。

2、短路及过载保护

短路及过载保护由过载保护插件完成。电流互感器DH 将感应的电流信号送入过载保护插件，与插件内部设定的值进行比较，当实际电流值超过设定值时，过载保护插件动作，驱动脱扣线圈

TQ 吸合，分断馈电开关。

谈到漏电保护，需要说明一下，漏电保护分为漏电闭锁和漏电检测，这是两种不同的功能：

漏电闭锁：就是在开关合闸之前，开关的保护插件先对负载线路

的绝缘情况进行检测，如果线路绝缘低于规定值，则开关不能合闸。

漏电检测：简称检漏，就是开关合闸之后，如果负载线路发生漏

电情况，开关立即跳闸。

漏电检测从工作原理上又有，附加直流漏电检测和零序电流检

测。通过对KBZ9-400/200 馈电开关漏电保护原理的介绍来讲解这两

种漏电检测的工作原理。

馈电开关与磁力启动器的区别：

1、磁力启动器是用来控制一个负载电源的通断控制的，他不允

许一个磁力启动器控制两台设备。而馈电开关是作为一个工作面的总

开管使用，他可以连接较多的负载。

2、磁力启动器可以频繁启动、停止以控制设备的启停。馈电开

关一旦合闸，如果负载线路不发生故障，或其他情况（像停电检修），馈电开关是不需要停电的。

3、磁力启动器只具有漏电闭锁，而没有漏电检测功能。馈电开

关同时具有漏电闭锁、漏电检测、过负荷等故障保护。

4、磁力启动器的接触器吸合维持靠衔铁带电维持，而馈电开关

的接触器闭合维持靠机械结构维持。

说完上面这点小常识之后，现在步入正题，KBZ9-400/200 馈电开关漏电保护原理

漏电闭锁工作原理

如下图：

变压器将1140 （660 ）V 电压变成12V 交流电，通过红线1、2 所示引入插件内部，然后整流成直流电。直流12V 电源如图中红线 3 中的箭头所示，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 ——将12V

直流电源加入负载导线上面——负载导线的对地电阻（正常时此电

阻很大，有漏电现象，负载线路对地电阻减小）——12V 电源负极（图中蓝色箭头所示）。

如果负载对地电阻低于规定值，则IC1 13（集成运算放大器13 脚）电位下降，低于IC1 12 脚，则14 脚变为12V，经2R32,2D8 ，FK，2J1，2B7 进入过载插件A2 脚，使D13 截止，过载插件IC2 5 脚变为高电位，使IC2 7 脚输出24V，推动G 管，使J1 吸合，脱口

线圈TQ 动作闭锁，使断路器三相对地绝缘电阻低于规定值时不能合闸。同时漏电插件1C1 14 脚输出12V 经过2A8，进入显示插件，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 将1140V 或660V 电源变成17V 电源，送入插件内部（图中绿色箭头所示）。经过插件内部的整流，稳压电路，变成直流12V 电源。12V 电源的正极通过插件的B10 脚——三相电抗器SK ——将电源加到负载线路上。如果负载的对地电阻低于规定值，

插件内部的原件就会检测出来，从而驱动脱扣线圈TQ 吸合，使馈电开关不能合闸。

为什么说这个电路时漏电闭锁哪，请你看一下图中蓝色线圈的那个ZD 常闭触点，这个触点就是馈电开关前面的行程开关其中的以对触点。他串联的漏电闭锁的检测回路当中。当馈电开关没有合闸时，这对触点是闭合的，漏电闭锁回路可以对负载的绝缘情况进行检测，当馈电开关合闸之后，此常闭触点就会切断漏电闭锁的检测回路，漏电闭锁检测回路就失去了作用。那么馈电开关合闸之后，要是负载漏电了怎么办哪？那就要有漏电检测回路来完成这个工作了，原理将在下一贴介绍。

首先说一下，什么是选择性漏电保护：如下图，

在一个工作面中安装有 3 台馈电开关，其中一台为总开关，接在变压器的后面，另外两台并联连接在总馈电开关的负载侧。后面的两台馈电开关即为分馈电开关。

分馈电开关 1 的负载侧连接有照明综保、25KW 绞车、皮带涨紧绞车等等。

分馈电开关 2 的负载侧连接有皮带开关QJZ-315 控制着SDJ 皮带机。

选择性漏电保护就是，当分馈电开关 1 所带负载中有漏电故障时，例如25KW 绞车电机漏电。分馈电开关 1 就会立即跳闸，切断这一支路的供电，而不会影响馈电开关 2 所带支路的供电。

如果馈电开关 2 所带负载有漏电现象，则馈电开关 2 跳闸，不会影响其他支路。

总馈电开关作为后备保护，当分馈电开关出现故障，不能及时检测到漏电故障时，总馈电开关跳闸。

这就是选择性漏电保护：哪个支路有漏电故障，哪个支路的馈电开关先跳闸。

也许你看完这段介绍，觉得没有什么复杂的，这个供电系统理所应当这么连接，其实，在早些时候，馈电开关是没有选择性漏电保护

功能的，那是一个工作面只安装一台馈电开关，如果工作面中的任何一台设备发生漏电现象，都是作为总开关的馈电开关跳闸，切断了整个工作面的供电。

也许你有疑问，那是为啥不像现在这样安装 3 台，把工作面分成

几个支路哪？因为那时的开关厂家还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，就是你安装上十台，出现故障的支路也不会先跳闸，而是总开关跳闸，或

者不知道哪个开关会跳闸。

看到这里，你也许会觉得，选择性漏电保护的工作原理还是挺有意思的。我们就来看看他的工作原理吧：

KBZ-400 馈电开关既可以作为总馈电开关使用，也可以作为分馈电开关使用。选择性漏电保护，是在他作为分开关使用的时候才具备的功能，也就是安装到上图中的馈电开关 1 或馈电开关 2 的位置。在馈电开关的漏电保护插件里，有一个选择开关，当作为总开关使用时，将选择开关拨至ZK 位置，当作为分开关使用时，就要将选择开关拨至FK 位置。

当作为分开关使用时，如果本支路的漏电电阻小于规定值时，零序电流互感器就会输出电压送至IC1 的3 脚与IC2 的2 脚相比较，（图中红色线所示）如果绝对值大于 2 脚的电位，IC1 的1 脚就会输出脉冲波信号。

同时三相电抗器也将输出零序电压经过插件插脚2B10 ，选择开关FK，电阻2R6，电容2C11 送入IC2 的10 脚（如同中蓝色线所示）与IC2 的9 脚相比较，若绝对值大于9 脚电位，IC2 的8 脚将输出脉冲波信号。若两脉冲方波正半周信号重合满足一定值时，两信号向电容2C13 充电（如图中橙色线所示），当IC1 的5 脚电位高于IC1 的6 脚电位时，IC1 的7 脚输出高电位，直至IC1 的8 脚输出的是宽

脉冲，时二极管2D7 截止。

另外70V 附加直流通过三相电抗器，对三相网络进行漏电检测，若漏电电阻小于规定值时，IC2 的5 脚电位将高于IC2 的6 脚整定值时，IC2 的7 脚变为高电位，使二极管2D9 截止。

二极管2D7 和2D9 截止之后，+12V 电源经过电阻2R30、二极管2D10 、选择开关FK、将插件插件2B7 进入过载插件A2 脚，（如图中黄色线路所示）推动G 管，时脱扣器动作，断路器分闸。

通俗讲解：

每当看完上面这样的原理讲解，相信不少朋友都有点晕，其实我也是有点晕。还是来点通俗易懂的吧。

当KBZ-400 作为分开关使用时，把选择开关拨至FK 之后，选择性漏电保护回路就接入了。当负载有漏电现象时，当零序电流互感器就会感应出信号。零序电流互感器感应的信号送入漏电插件进行处

理。

同时，漏电时，三相电抗器的人为中性点对地的电压也不为0 了，这个不为零的电压信号也送入漏电插件进行处理。

漏电插件综合以上两个信号的值，与插件内部设定的值进行比

较，当送入的信号不符合设定值时，插件就会认为负载漏电从而驱动

脱口线圈吸合，使馈电开关跳闸。

也许有朋友还想知道，零序电流互感器和三相电抗器是如何感应

出零序电流和零序电压信号的，我们在这里简要的讲一下：

零序电流互感器

（零序电流互感器就是本体后面那个黑色的方块，中间有个孔，三根负载线一起从哪个孔中穿过的原件。）

零序电流互感器时如何感应出信号的哪？我们就用测量电动机

电流来讲解，在用钳形电流表测量电流的时候，都是钳住一根线，这

时可以看出这一根线中流过的电流大小。如果你把 3 根相线一起钳住，你看看钳流表是不是测不出电流了（即电流为0 或很小）。但如果电动机的三相电流不平衡，（电动机漏电就会造成三相电流不平衡）

钳流表就可以测出电流了。

三相电抗器：

三相电抗器就是馈电开关本体后面那个有 3 个小线圈的家伙，他的3 个线圈，一头接在开关三相负载线上，另外3 个头连在一起，形成一个中性点，在馈电开关三相负载平衡时，中性点对地电压是0V。当有漏电现象时，致使三相负载不平衡，三相电抗器的中性点对地就

会有电压。

KBZ-400 馈电开关不仅有漏电保护，而且还有短路保护。所谓短路就是指电流不经过负载直接接通，比如家中的零线和火线直接你什

么设备也不接，直接将两根线拧再一起，这就是短路状态。这个时候，流经导线的电流是非常大的，导线会急剧发热，片刻就会烧断导线，

点燃导线的绝缘层，并有可能引发其他更大的损失。所以，当发生短

路的时候，电源开关要能够在最短的时间内切断电源，这就是短路保护。

KBZ-400 馈电开关短路保护的实现原理是这样的：

电流互感器DH 时刻感应主回路电流的大小，同时将感应到的

电流送入过流保护插件，过流保护插件把电流互感器送来的电流的大小值与保护插件设定的值（就是用过流保护插件上电流大小设定旋钮来设定）进行比较，当电流互感器DH 感应的电流大于过流保护插件设定值一定量后，保护插件就会接通脱扣线圈回路，脱扣线圈吸合，带动馈电开关的机械机构动作，馈电开关跳闸。

这就是KBZ-400 馈电开关短路保护大致的原理。