多回路起動器非在線絕緣檢測裝置

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1　引言

目前煤礦井下多回路起動器(即組合開關)漏電閉鎖檢測方法，基本采用每回路獨立采樣電路檢測，在回路斷電期間始終對該回路負載側進行絕緣檢測，一旦發生絕緣低故障，即進行閉鎖，禁止該回路接觸器合閘。這種方式，每個回路需要一個獨立漏電閉鎖檢測電路，重復冗余。

現有漏電閉鎖檢測電路，由于附加直流電壓值較小，檢測到的絕緣阻值范圍較窄；市場中少部分組合開關增設了高壓絕緣檢測裝置，給主回路施加3kV直流電壓，可檢測兆歐級絕緣阻值，但都是通過人工試驗，不能形成定期工作機制，這些都不利于絕緣故障隱患的早期發現。

本文介紹的多回路非在線絕緣電阻檢測裝置，采用一個檢測通道同時檢測多個回路，一旦發現絕緣阻值低于漏電閉鎖動作值，逐路檢測，確定故障回路，報漏電閉鎖故障，阻止該回路合閘。該裝置還具有絕緣低預警功能，特定情況下，附加3kV直流電壓，可檢測到介于漏電閉鎖動作值(如1140V為40kΩ、3300V為100kΩ)與絕緣預警值3MΩ之間的低絕緣臨界狀態，進行絕緣低提前預警，減少漏電故障擴大隱患。

2　檢測方法

2.1　漏電閉鎖檢測方法

如圖1所示，開關上電絕緣自檢正常后，多回路漏電閉鎖檢測裝置中K0繼電器閉合，低阻檢測單元對外施加12V直流電壓檢測絕緣情況。裝置通過CAN總線與組合開關主控制器實時通信，檢測到回路接觸器分斷后，延時投入對應回路高壓繼電器(如K1、K2)，由低阻檢測單元對所有未合閘回路負載側絕緣阻值并聯檢測。

如總檢測值低于漏電閉鎖動作值，則斷開所有檢測繼電器，逐個分別投入檢測絕緣電阻值，低于閉鎖動作值，則確定為某回路漏電閉鎖故障；絕緣值在1～5倍動作值之間，則判斷為某回路絕緣低故障。

漏電閉鎖檢測電路是在開關不工作時接通。通常在開關主觸點KM分斷同時投入，但由于主觸點分斷時尚有電弧接通，或者所帶電動機因繼續轉動在幾秒內會有剩磁電勢，如果與此同時投入漏電閉鎖檢測電路，那么上述高電壓就會竄入檢測電路，造成不應有的損壞。為此本電路設計中有一個受絕緣電阻檢測裝置控制的繼電器K1、K2…，在主觸點分斷后延時10～30s，對應回路繼電器閉合，進行絕緣檢測。

本裝置檢測回路選用TOWARD公司LRL-101PCZ-14kV高壓繼電器，其常開觸點可承受DC14kV擊穿電壓，已在3.3kV起動器中可靠應用。

圖1　多回路漏電閉鎖檢測原理

2.2　絕緣預警檢測方法

因漏電閉鎖檢測單元施加直流電壓低，可檢測的絕緣阻值范圍有限，本裝置可通過絕緣檢測單元檢測兆歐級阻值，以在漏電閉鎖故障前先期發現絕緣低隱患。

如圖1所示，組合開關上電后，系統進行絕緣自檢，禁止所有回路接觸器合閘，裝置中K0繼電器斷開，所有回路繼電器K1、K2…閉合，絕緣檢測單元對所有接觸器負載側施加3000V直流電壓，如檢測結果大于3MΩ視為通過，否則視為絕緣異常，裝置令各回路檢測繼電器逐個投入檢測，檢測完畢，上報所有回路檢測結果即狀態、絕緣阻值，并確定故障回路。如絕緣電阻值低于3MΩ，則狀態為絕緣低警告，否則狀態為絕緣正常。

絕緣檢測也可在需要時，人工操作檢測，此時要求所有隔離開關必須在斷開或試驗位置，通過系統操作，檢測指定回路或所有回路。

3　裝置檢測原理

絕緣電阻檢測裝置主要由絕緣檢測和漏閉檢測兩個單元組成，其基本原理相同，都采用附加直流檢測絕緣阻值，區別在于分別施加3000V、12V直流電壓，從而可以檢測不同范圍的絕緣阻值。此處以漏閉檢測電路為例加以說明。

漏電閉鎖檢測電路如圖2所示，附加直流電壓VJ為12V，通過一個分壓電阻R1與外部絕緣電阻進行串聯，分壓得到的電流信號進入電量檢測傳感器W1，隔離變換為0～3.3V的跟蹤電壓(Ug)輸出，再經LM324運放電路處理輸出到CPU的ADC1輸入端，CPU計算處理，若低于動作值則輸出故障信息，經CAN接口傳輸至組合開關控制系統。

圖2　保護器檢測電路

電路中的WBI121G07交直流通用傳感器，采用線性光電隔離技術和專用厚膜集成電路，對電路中的直流電流進行實時隔離測量。主要特點是：體積小、精度高、動態性能好；輸入電路與輸出電路完全隔離，抗干擾能力強；采用雙通道隔離補償技術，有效抑制線性電路溫度漂移。對絕緣電阻值的準確測量和電路的保護起到關鍵作用。

4　特點

本文介紹的非在線絕緣檢測裝置，可同時檢測多回路絕緣情況，且檢測值范圍大，該檢測裝置與傳統方法相比，有以下特點：

(1)一個檢測裝置完成多個回路的漏電閉鎖檢測，節省了n-1個漏電閉鎖檢測電路。

(2)系統可設定為上電&定期自檢模式，如定期設為一周，時間到期后再次上電則會進行絕緣預警自檢，既避免頻繁檢測，又避免長期不檢漏掉故障隱患。

(3)將漏電閉鎖和高壓絕緣檢測的部分電路合并，進一步優化了現有組合開關絕緣檢測電路。

(4)電路的優化、合并，不僅減少了部件的占用空間，更降低了開關的材料成本。

(5)漏電閉鎖檢測電路中采用DC14kV高壓繼電器，并延時投入，有效隔離運行時主回路電壓對電路的沖擊，以及避免停機后反電勢串入造成的裝置損壞。

5　結語

這種多回路非在線絕緣阻值的檢測方法是在國內外現有的組合開關、掘進機、采煤機同類電路基礎上的總結優化，試驗表明這種方法安全、可靠、簡單，有助于絕緣故障隱患的早期發現。

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