第八章 甲烷超限报警断电装置

第八章甲烷超限报警断电装置（2学时）

考试要点

1.了解矿用断电控制器组成及工作原理；

2.熟悉矿用断电控制器主要功能及技术指标；

3.了解电磁启动器及馈电开关控制。

第一节矿用断电控制器

一、矿用断电控制器的组成及其工作原理

矿用断电控制器用于远程控制井下防爆开关、磁力开关或馈电开关

上控制回路，以实现井下开关的自动断电。矿用断电控制器具有执

行井下监控分站发出的远程断电指令，自动控制井下设备开关高低

压控制回路，实现远程断电的功能。矿用断电控制器使用于煤矿井

下所有装有交流控制开关回路的机电设备及所有具有爆炸危险的场所。

矿用断电控制主要是用于实现甲烷闭锁、风电闭锁和甲烷风电闭锁

功能，当掘进工作面局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，或空气中甲烷浓度超限时，能自动切断被控设备电源的装置；当甲

烷浓度低于复电浓度时，或与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定

运行后，自动解锁。因此，断电控制是矿井安全监控设备最基本、

最重要的功能。

(一) 矿用断电控制器的组成

矿用断电控制器一般由分站断电控制信号输入电路、馈电状态回传

输出电路、信息处理及控制电路（主板）、断电控制输出电路、馈

电状态监测电路、显示电路、电源等组成。

(二) 矿用断电控制器的工作原理

矿用断电控制器工作原理如图8-1所示。

1.馈电控制信号电路

该电路一般由本质安全防爆隔离和抗干扰隔离的光电耦合器等电路组成，用于接收分站输出的断电控制信号，再传输给信号处理及控制电路。

2.控制输出电路

该电路一般由电磁继电器、驱动电路、消弧保护电路等组成，将信号处理及控制电路输出的断电器控制信号放大后，驱动电磁继电器动作，控制被控开关的控制回路。

3.状态监测电路

该电路用于监测受断电控制器控制的被控开关馈电状态。一般有2种监测方式：一种是直接监测被控开关的负载侧的电压，但这样会增加断电控制器的成本

另一种是通过监测被控开关的辅助接点关闭状态，间接监测被控开关的馈电状态。另外，也可通过监测被控开关控制回路电压，间接监测被控开关的馈电状态，但这种馈电状态监测方法不如直接监测馈电开关负载侧电压或监测被控开关辅助接点有效。

4.馈电状态回传电路

该电路由本质安全防爆隔离和抗干扰隔离的光电耦合器等电路组成，是将监测电路监测到的被控开关馈电状态信号送分站。

5.信号处理及控制电路

该电路有采用单片机或数字电路等多种。对于复用传输线的串行数

字输入／输出电路，信息处理及控制电路一般采用单片机完成串行

数字通信、译码、逻辑控制等功能。对于不复用传输线的开关量输

入／输出电路，信息处理电路比较简单，完成逻辑控制等功能。

6.电源电路

断电控制器一般由分站电源供电。因此，其电源电路一般采用稳压

器或AC/DC变换电路；也有采用交流供电，这样的电源电路就较复杂，一般由隔离降压变压器、整流电路、滤波电路、双重化限流限

压电路（或稳压恒流电路）等组成。

7.显示电路

电路用来指示电源、馈电状态、输出状态等。

二、矿用断电控制器主要功能及技术要求

(一) 供电电源

1.交流供电电源

(1) 额定电压：36 V、127 V、220 V、380 V、660 V、1140 V等，

允许偏差－25%~+10%。

(2) 谐波：不大于10%。

(3) 频率：50 Hz，允许偏差±5%。

2.直流供电电源

电压范围为9~24 V，周期与随机偏移应符合相关标准的规定。

(二) 主要功能

（1）断电控制器应具有动合和动开接点输出功能。动合和动开接点均能根据输入信号输出相应的控制状态且保持。

（2）断电控制器的输出应能满足交流或直流控制的需要。

（3）断电控制器应具有被控设备馈电状态监测、显示和信号输出功能。

（4）交流或直流供电的断电控制器应具有电源指示。

（5）断电控制器应具有输出状态指示。

（三）主要技术要求

（1）采用双电平和无源输出的开关量信号应符合下列要求：①有源输出高电平电压应不小于+3.0 V（输出电流为2 mA时），有源输出低电平电压应不大于+0.5 V（输出电流为2 mA无

100 kΩ，无源输出导通状态的电压降应不大于0.5 V（电流为2 mA时）。

（2）输出控制接点容量应符合GB 3836.4—2000的有关要求，能满足控制要求，并在相关标准中明确规定，但不得低于下列要求：①本质安全接点，直流24 V/100 mA。②非本质安全接点，交流660 V/0.3 A、380 V/0.5 A、36 V/3 A、直流60 V/l A。

（3）输出控制接点组数应能满足控制要求，并在相关标准中明确规定，但至少有1组动合和动开接点。

（4）输出控制接点参数：①机械接点，导通电阻<0.1 Ω；分断电阻>100 MΩ。②电子接点，导通压降≤2 V；截止漏电流≤0.3 mA。

（5）分站至断电控制器最大传输距离不得少于2 km。

（6）输出控制距离应能满足控制要求，并在相关标准中明确规定。

（7）从接收到控制信号到输出相应控制状态的时间应不大于0.5 s。

三、电磁启动器及馈电开关控制

(一) 电磁启动器控制

隔爆型磁力启动器由交流接触器、控制电路、过载保护元件和隔爆

外壳等组成。交流接触器直接把电网电压加到电动机的定子绕组上，使电动机在全电压下启动。隔爆型磁力启动器主要用于煤矿井下交

流电动机直接启动、停止和反转，并对电动机及有关电路进行保护。

最常用的矿用隔爆型磁力启动器有QCS83、QC815、QC810、DQZBH、BQD和QJZ系列等多种类型，其中QC83系列目前已经禁止使用, 已不具备煤矿矿用产品安全标志。按《矿用隔爆型直空电磁起动器》（MT 111—2011）生产的QBZ系列矿用隔爆型电磁启动

器

按照《矿用隔爆型电磁起动器用电子保护器》（MT 175—1988）生产的QBC系列矿用隔爆型电磁启动器，已经能够完全取代QC83系列矿用隔爆型电磁启动器，其电气性能和安全性能明显提高。

隔爆型磁力启动器按接触器主触头灭弧介质的不同可分为空气式和

真空式。空气式磁力启动器主回路采用空气式交流接触器，主要用

于启动不频繁的电气设备。空气式磁力启动器具有结构简单、维护

方便、价格便宜等优点，但极限分断能力较低，短路保护必须采用

熔断器。

置于隔爆外壳内的空气式交流接触器散热条件差，因此，应降容使用，降容大小一般通过实验确定。真空式磁力启动器主电路采用真

空式交流接触器。密封在真空容器中的交流接触器的主触头，其电