一种照明综保短路保护器
照明综保
在井下，如果没有照明灯，则到处是一片黑暗，那才是真正的伸手不见五指。
井下的照明除了矿工随身携带的矿灯以外，固定的照明设施就是安装在巷道里的防爆灯了。
这些防爆灯并不像我们在家中使用的灯是220V的，这些灯都是127V 的。
由于井下的电源都是660V、1140V的，所以要给这些灯提供电源，还需要一个降压变压器。
由于井下环境特殊，除了要给这些灯提供电源以外，还要进行短路、漏电等故障保护，由此照明信号综合保护装置便应运而生。
也就是我们常说的照明综保。
照明综保的全称是照明信号综合保护装置，为什么还要加上信号两个字哪？这是因为照明综保除了给照明灯提供电源意外，他还可以给井下使用的语言信号，语音信号提供电源。
在煤矿，经常听到“打点”二字。
也就是在使用绞车等设备时，通过语言信号或语音信号进行联络。
照明综保的内部主要有两大部分组成，一个是降压变压器，另一个便是具有漏电、短路保护功能的磁力启动器。
我们先来讲讲降压变压器。
也就是主变压器。
照明综保的主变压器有4KVA 和2.5KVA两种。
他们只是容量上的区别，其外形结构都一样。
容量大的，可以带更多的灯，更多的负载。
照明综保的型号ZXB-2.5ZXB-4后面的2.5和4就是指主变压器的容量。
照明综保的外形：照明综保的型号含义：照明综保主变压器安装在壳体的最里面。
照明综保主变压器外形图：照明综保主变压器接线端子标有高压380/660V的为一次侧，使用电缆线连接到隔离开关上。
标有低压127V的为低压侧，使用电缆线连接到照明综保本体上。
现在给出一个照明综保变压器与本体的连接示意图。
下帖我们讲照明综保主回路工作原理。
点击下图可放大。
我们先来看看照明综保的电路图（点击图片可放大），看上去，这个电路图有点复杂。
其实，如果你不去修综保插件，照明综保和QBZ-80开关原理差不多，甚至说比80开关还简单。
在这个开关讲解的过程中，我会先把综保作为一个整体进行讲解。
这样分析起来就比较简单了。
020【大拿之路】ZBZ-4.0MG照明信号综保保护电路（一）
020【大拿之路】ZBZ-4.0MG照明信号综保保护电路（一）照明信号综合保护装置的保护器集成了诸多的保护功能，现在我们主要探讨它的照明短路保护。
首先看图：一、保护器内部稳压电源保护器内部稳压电源由电源变压器KB(一次电压127V、二次电压20V)供电，内部有整流桥堆QSZ1、R1、C1、C2、集成稳压器W1等元件。
控制变压器KB输出20V交流电经整流桥堆QSZ1变为直流脉动电流。
经R1、C1、C2、π形滤波和集成稳压W1稳压后,输出+18V 直流电压,作为保护电路的稳压电源，并为控制回路提供工作电源。
二、照明短路保护电路该电路由集成电路T1的二分之一及其管脚8、9、10、11、13、14所接的半导体元件组成。
1、当照明线路任意两相发生短路故障时LH1、LH2产生较大的电压信号,该信号由LH1、LH2→插件18、19端子→D14、D15→R11→R10→电源负极→D13→插件端子16→起动按钮常闭点QA2→LHD形成回路（图中红色箭头线所示）。
2、在R10产生的压降信号由Tl管脚8输入,触发T1内部翻转导通，其输出端管脚13由高电位降为低电位。
此时电流由电源正极→三极管BG的e极到b极通过R3→D2→T1管脚13→负电形成回路（图中绿色箭头线所示）。
3、流过基极电流,BG的e极开关导通。
继电器1J通电吸合，其回路为正电+Ie→BGe极→c极→插件端子2→继电器1J线圈→插件端子5→负电（图中蓝色箭头线所示）。
1J的常闭接点1J1断开，2J继电器失电,此时2J1断开,固态继电器2K的E、F两端无电压,切断127V主电源。
4、发生故障,发光二极管LED1导通发出红光，给出故障指示信号。
T1触发导通后可实现自锁,只有解除故障后将lK组合开关分断停电,然后重新送电方可正常工作。
正常工作时电流传感器的信号不足以使Tl触发翻转动作。
三、相关说明1、三极管BG三极管有PNP和NPN两种结构形式，其中b为基极，c为集电极，e为发射极。
万科ZBZ-10KVA照明综保装置
万科ZBZ-10/1140照明综保电气原理1、主电路由隔离开关GK一次熔断器1RD、2RD，主变压器ZB，二次熔断器3RD、4RD，交流接触器CJ等元件组成。
2、控制电路由熔断器5RD，接触器CJ线圈，起动按钮QA，停止按钮TA及综合保护器等组成。
装置投入工作时，首先闭合GK，使变压器ZB及控制电源有电工作，此时显示屏显示装置工作情况。
在127网络（负载侧）无漏电状态下可按合送电按钮QA，给CJ 线圈通电，CJ吸合主接点，127V网络负荷得电工作。
停电时可按TA，使CJ断电释放，断开主接点。
3、保护电路1）稳压电源：由控制电源36V，经整流桥整流和集成稳压器稳压，输出DC12V电压供给各级集成电路使用。
2）照明短路保护电路：经两个电流互感器采集信号，经照明保护电路整形、放大、输入到执行电路控制装置工作。
信号短路保护电路：经电流互感器采集信号，经信号保护电路整形、放大、输入到执行电路控制装置工作。
信号回路因白炽灯灯丝由冷却变为热态时，其电阻值相差甚大，在启动时瞬间电流信号近似开短路电流，此时有可能产生误动作，所以在信号短路保护电路中设置了延时环节。
3）漏电闭锁保护电路：在127V负载未送电的情况下，回路中存在漏电故障时，保护器内监测信号经端子A6，通过接触器辅助触点CJ4接地。
然后经漏电A、B、C相，输入到保护器内，通过漏电闭锁保护电路处理，使装置进行漏电闭锁。
4）漏电保护电路：在127V送电状态下，若发生漏电故障可实现漏电跳闸，其回路为，Za(Zb、Zc)漏电相经地，通过保护器插座端子A1，输入到漏电保护电路，使装置跳闸。
5）电缆绝缘危险指示电路：由保护内绝缘危险指示电路组成。
在127V网络对地绝缘电阻较高时，漏电信号电压较小，不足以启动触发器。
当网路对地绝缘电阻下降达到一定数值时（降至13K±10%）信号电压上升使触发翻转，其输出端由高电平跳变为低电平，显示屏给出绝缘危险信号指示，当电缆绝缘电阻恢复至大于13K时，显示屏显示正常工作状态。
照明综保的简介
照明综保的简介照明综保产品介绍照明综保适用于煤矿井下127V照明及信号负载的电源控制，并具有短路保护、漏电闭锁、漏电动作及电缆绝缘危险指示等综合性的隔爆型电气设备。
三合一结构形式，可以代替现有的2.5及4KV A干式变压器及手动隔爆开关的多体控制方式。
zmjt052照明综保使用条件（1）海拔高度不超过2000米；（2）周围介质温度不高于+40℃，不低于－20℃；（3）周围空气的相对湿度不大于95%（+25℃时）；（4）在无强烈颠波振动以及垂直倾斜度不超过15度的地方；（5）在无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体与蒸气的环境中；（6）可用于有甲烷和煤尘瓦斯危险的矿井中；（7）能防止水和液体浸入的地方。
照明综保技术特征1、照明短路保护时间：小于0.15秒，信号短路保护时间：小于0.4秒。
2、漏地电阻动作整定值1.5KΩ（1.5K~3KΩ可调）。
3、漏地闭锁电阻动作值3KΩ±1KΩ。
4、电缆绝缘危险指示值11KΩ±2KΩ。
5、漏电保护动作时间小于0.25秒。
6、工作电压允许波动范围：Ue±10%。
7、外形尺寸：ZBM(BZX)—4C 605×480 ×605。
8、整机重量：95kg（128kg）。
照明综保结构概述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出电缆用。
外壳右侧装有操作隔离开关的手柄、启动及停止接钮和检验短路、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，壳盖打不开；壳盖打开时，隔离开关不能闭合。
壳盖上方有一透视镜，可以从外面观察状态指示灯。
主变压器与机壳的连接采用滑道结构，检修方便。
远距离照明综合装置短路保护方法的分析
远距离照明综合装置短路保护方法的分析20世纪90年代，煤矿井下使用的127v照明信号综合装置（以下简称照明综保）普遍采用过电流保护方式，其局限性在于供电电缆截面越小，照明综保变压器供电容量越大，保护距离就越短。
根据计算，变压器容量为4kva、电缆截面积为2.5mm2时，短路保护有效距离只有350m，当供电距离大于1000m时，负载将在无保护状态下运行。
随着高产高效矿井的建设，大中型矿井运输巷都在千米以上。
因此，具有多种保护功能且保护距离达到千米以上的综合保护装置，是煤矿安全生产需要的。
90年代末期至今科研人员相继研制开发了多种用于远距离短路保护的产品，但通过试验和现场使用，都存在着不同程度的缺点。
现将远距离照明短路保护不同方法的优缺点加以分析，以便以后能开发出保护功能更加稳定的照明综保。
1 绝缘电阻监视法绝缘电阻监视法是国内较早应用的远距离照明短路保护方法，其原理是在负载末端将一大于13千欧姆（网路绝缘电阻允许值）的检测电阻与保护继电器常闭接点串联后构成的终端电阻经三相整流二极管串联接入三相电网与地之间，接通漏电检测回路。
当三相网路中出现短路故障时，保护继电器动作将检测回路断开，此时终端电阻由数十千欧姆变为无穷大；与此同时，首端检测电流由几毫安降至0，远距离短路保护动作，装置停止向负载供电。
此电路的优点是利用窗口比较器可明显识别短路和漏电故障，使两种故障区别显示；缺点是当网路自身对地绝缘电阻较低、且发生短路故障时，由于该电阻与终端电阻是并联关系，即便终端电阻为无穷大，但首端检测电流可通过网路自身对地绝缘电阻构成回路，使保护失灵。
这就使保护的灵敏度大打折扣。
2 终端电阻降低法为了克服终端电阻提高法存在的缺陷，人们又提出了终端电阻降低法。
其检测方法与前者正好相反，即在负载末端将一小于2千欧姆（网路漏电保护动作电阻值）的检测电阻与保护继电器常开接点串联后构成的终端电阻经三相整流二极管串联接入三相电网与地之间，正常情况下，该漏电检测断开。
ZXB4照明信号综合保护装置
（6）动作试验电路： ① 短路动作试验：按下按钮TA2，其回路电源正－ 插件17－TA2－LHD－电流传感器－LH1（LH2、 LH3）－插件18、（19、20）－D14（D15、D16） －R11－R10－（R15、R16）－负极。 R10、R15得到信号电压，T1翻转继电器1J动作。
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②漏电动作试验： 按下按钮TA3、TA4其回路电源正－D11－
8
停止：
按下停止按钮TA，2J失电。断开2J1、2J2、 闭合2J3。 ①断开2J1切断固态继电器2K，127V负荷断电。 ②断开2J2 切断自保回路。 ③闭合2J3对地检测系统投入工作。
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3、保护电路： （1）、稳压电源：2集成稳压器W1等元件组成。 控制变压器KB输出20V交流经整流桥堆
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常见 故障
状态 故障指示
处理方法
正常 状态
送电 前后 绿灯亮（LED3） 正常工作
照明线 送电
1.查找电缆及接线盒内短路点
路短路 后 红灯亮（LED1） 2.查找三相负载是否平衡
信号线 送电
查找电缆及接线盒内短路点查找
路短路 后 黄灯亮（LED2） 信号系统是否有常明灯
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（3）信号短路保护电路： 由集成电路T1的二分之一的管脚1、2、4、5、6、7 所接的半导体元件组成。
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当信号负载线路发生短路故障时，互感器LH3 产生较大的电压信号。由LH3－插件20－D16－R15 －负电－D13－插件－16－QA2－LHD形成回路。 并在R15上产生电压降信号，由T1管脚6输入触发管 T1内部翻转导通，管脚2由高电位下降为低电位， BG1通过ｅ－ｂ极－R3－D5－T1管脚2－负电，流 过基极电流，BG1开关导通。继电器1J吸合，断开 1J1，继电器2J断电失放。
照明综保
照明信号综合保护装置概述用途参数本装置是适用于煤矿井下127V照明及信号负载的电源控制，它是一种新型无触点照明综合保护装置，该产品性能安全可靠，使用寿命长。
并具有短路，漏电保护及电缆绝缘指示综合性保护功能的隔爆型电气设备。
本装置可以代替旧式2.5KVA、4KVA干式变压器及手动隔爆开关的多体控制方式。
该装置本体与壳体连接采用插接式，便于安装调试和维修。
(1)海拔高度不超过2000m：(2)周围介质温度不高于+40℃,不低于-20℃;(3)周围空气的相对湿度不大于95%(+25%);(4)在无强烈颠簸振动及垂直斜度不超过15度的地方;(5)在无足以腐蚀和破坏绝缘的气体与蒸汽的环境中;(6)可用于有甲烷和煤尘爆炸危险的矿井中;型号意义Z B Z - 2.5(4.0)/1140(660,380) M照明信号额定电压(V)功率(KVA)保护装置隔爆型综合装置照明短路保护参数信号短路保护参数4、照明短路保护时间小于250ms；信号短路时间小于400ms；漏地保护动作时间小于250ms；5、漏地电阻动作值1.5KΩ(1.5-3KΩ可调);6、漏地闭锁动作指示值3KΩ±1KΩ；7、电缆绝缘危险指示值10KΩ±2KΩ；8、工作电压允许波动范围错误!未找到引用源。
±15%；结构概述本综合装置的隔爆外壳为圆筒形，具有凸出的底和盖。
壳盖与壳体采用转盖止口结构。
外壳上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验短路、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，壳盖打不开；壳盖打开时，隔离开关不能闭合。
壳盖上方有一小透明窗，可以从外面观察状态指示灯。
机芯和机壳连接采用滑道结构，电子线路部分采用线路板插接方式，以方便检修。
主要元件作用：1、隔离开关1K：正常情况下做隔离电源之用，不允许带负荷操作。
在故障情况下可分断主变压器的6倍额定电流3次。
矿用照明综保WZB-7保护器结构简介
矿用照明综保WZB-7保护器结构简介WZB-7型微机监控保护装置（简称WZB-7)是新型高性能系列微机控制保护产品之一，主要应用于工业系统交流50Hz,标称电压在127V及以上电网中，提高供电电压可靠性的控制装置。
本装置以16位单片机为核心，辅以工业级外围芯片，精密小型互感器，小型专用继电器，以及科学的算法，保护可靠灵敏，测量精度高。
采用多种抗干扰措施，使装置具有极高的抗干扰能力。
在装置的设计上，采用标准化、模块化硬件设计，高精度的A/D转换，电源为AC50〜265V。
在用户介面上，采用大屏幕液晶，汉化显示，自动背光，菜单式操作指示，对重要操作均授权密码，极大的方便了用户操作，有效地防止了误操作的发生。
装置能存贮两套定值，并可在线查询、修改，具备事件顺序记录、及事件、遥测、遥信远传等功能。
具备完备的自检功能，故障定位到主要芯片。
装置分别配有带隔离RS-485/ RS-232标准异步通讯接口，通讯方式可采用通信电缆线。
接线图如下：装置外引端子定义IA | IB | IC IN ION | 10 | UON UO RON | RO N | 15V110V NC | FL+ | FL-KB1KB2KB3KB4KB5KB6 | 24G24V | XJO XJ1XJ2XJ3K4 丨K4KIA、IB、1C、IN ——A、B、C 相电流10、ION——零序电流（零序电流互感器)UO、U0N——零序电压RO、RON——电阻输入、大地N、15V、110V——两组交流电源输入FL+、FL-——直流分闸输出KB1——下移键KB2——右移键KB3——修改键KB4——取消键KB5——确认键KB6——复归键24G、24V——DC24V电源输出XJ0-分位置输入信号XJ1一合位置输入信号XJ2——速断测试输入线XJ3——风电瓦斯闭锁信号K4、K4K——遥控接点（无源）。
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一种照明综保短路保护器
煤矿井下现有低压交流127V照明系统供电电源容量最大为10kV A，满足最小照度要求的照明负载LED节能照明灯仅为6W，而对10kV A负载应用过电流短路保护技术所能达到的有效保护距离只有数百米，难以应对上千个6W照明灯的数千米（相邻两灯之间的距离为10米）保护要求。
基于上述情况，我们研制出了一种远距离短路信号终端取样装置—照明综保短路保护器。
1 短路保护器电路原理图（如图1所示）
图1 远距离短路保护终端取样电路
该保护器安装在照明负载供电支路的末端，具有终端失压短路检测并向电网传递故障信号的功能，可与前级带有故障信号接收功能的主控装置配合，实现远距离短路保护。
若为三相交流127V供电，分别与Za、Zb、Zc端子连接；若为两相交流127V供电，分别与Zb、Zc端子连接。
1.1 失压检测电路
由降压电容C1、C2和C3，正向整流二极管D4、D5和D6组成直流整流电路，与反向续流二极管D1、D2和D3，限流电阻R1、R2和R3，滤波电容C4、C5和C6，光电耦合器U1、U2和U3一起构成三组失压检测电路。
利用电容C1、C2和C3取代降压变压器作为降压环节，可大大减小取样电路的体积，同时与电阻降压相比可实现无损耗降压，减少电阻降压给隔爆腔内带来的多余热量。
此时，容抗Xc=1/（2πfC），光电耦合器工作电流I取（5～20）mA，忽略限流电阻和光电耦合器输入端压降，I=U/Xc，则C=I/（2πfU）=I/（2*3.14*50*127）=（5～20）/39.878=（0.125～0.501）μF，取0.22μF，则I=2πfCU=2*3.14*50*127*0.22*10-6=8.8mA
光电耦合器若选具有晶体管输出特性的4N25，当其输入电流大于5mA时，输出端压降为晶体管的饱和管压降1V；而选具有达林顿输出特性的TIL113，经测试当其输入电流大于5mA时，输出端压降仅为0.1V，所以后者更适合在本电路中做电子开关使用。
1.2 短路信号检测电路
正常情况下，取样信号在C4、C5和C6上的压降分别给U1、U2和U3的输入端提供电源，使输出端保持导通状态。
由于U1、U2和U3输出端串联导通接于电阻R5与C7负极之间呈现低阻，使电阻R5与二极管D7和三极管Q基极构成的支路无电流。
三极管Q截止，继电器K处于释放状态，常开接点断开，网路传输信号的接入电路处于分断状态。
此时，信号源电容通过K的常闭接点C8充电储能，作为故障瞬间向主机传送信号的电源。
当任意两相或三相发生短路的情况下，对应相间的取样信号接近于0（设计上取小于40%额定电压时为失压信号）。
如C4、C5或C6中任两相电网失压，会使U1、U2或U3中的对应输入端电流减小，使输出端由导通变为截止状态。
由于U1、U2或U3输出端串联截止接于电阻R7与C7负极之间呈现高阻，此时电阻R5与二极管D7和三极管Q基极构成的支路有电流通过，使三极管Q导通，继电器K吸合，其常开接点闭合，网路传输信号的接入回路导通，信号源电能通过电阻R6向电网释放，并与地线构成回路。
将该短路保护器作为末端照明灯具，与ZBZ-10/1140（660）M一起可构成远距离照明综合保护系统，其间供电范围内上千米的所有照明灯具若都采用LED
照明灯，即可构成可靠的矿用远距离节能照明综合保护系统。