一種基于固態斷路器的快速斷電裝置制造方法
【專利摘要】一種基于固態斷路器的快速斷電裝置，該裝置包括：電源裝置、單相整流橋調理裝置、檢測裝置、控制電路和斷路器。電源裝置與單相整流橋調理裝置、檢測裝置、控制電路分別電連接；控制電路與單相整流橋調理裝置、檢測裝置分別電連接。采用本實用新型所提供的裝置，在煤礦井下緊急避險設施(避難硐室或者救生艙)供電系統發生短路故障、漏電故障、絕緣下降故障時，能夠主動快速切斷電源電路，使緊急避險設施在3ms內脫離原供電系統，避免因設施外部故障而造成其損壞，從而可避免事故波及緊急避險設施，為煤礦井下緊急避險人員提供可靠的安全保障。
【專利說明】—種基于固態斷路器的快速斷電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種快速斷電裝置，更具體是涉及一種用于煤礦井下緊急避險設施(避難硐室或者救生艙)的快速斷電裝置。
【背景技術】
[0002]煤礦井下一般采用普通電源和地面鉆孔電纜雙回路供電方式，正常生產情況下由井下變壓器供電，維持避難硐室和救生艙內部環境條件；發生煤礦事故時，為保證避難硐室或者救生艙的供電系統在電源切換過程中產生的電弧、電火花不能引起瓦斯爆炸，必須保證足夠小的全斷電時間(小于3ms)。
[0003]普通機械式斷路器的動作時間較長，一般為80?140ms，一般的無觸點快速斷電裝置全斷電時間在5?7ms之間，無法滿足快速斷電時間的要求。
【發明內容】
[0004]本實用新型針對現有技術中的快速斷電裝置全關斷時間長(大于3ms)的缺點，提供一種無觸點的快速斷電裝置。并根據煤礦井下供電系統的特點，使用兩相開關控制三相線路的開斷，在縮短供電系統斷電時間的同時，簡化了快速斷電裝置，進一步提高了裝置可靠性。
[0005]本實用新型所提供的一種快速斷電裝置，包括:電源裝置、單相整流調理裝置、檢測裝置(包括三相電流快速檢測裝置、零序電壓電流快速檢測裝置和絕緣在線監測裝置)、控制電路以及斷路器。電源裝置與單相整流調理裝置、三相電流快速檢測裝置、零序電壓電流快速檢測裝置、控制電路分別電連接；控制電路與單相整流調理裝置、三相電流快速檢測裝置、零序電壓電流快速檢測裝置分別電連接。
[0006]電源裝置為多抽頭交流輸入，多抽頭交流和多電壓等級直流輸出。
[0007]單相整流調理裝置在結構上由緩沖電路、單相整流橋、晶閘管驅動電路、IGBT驅動電路以及裝置執行機構IGBT組成。緩沖電路、單相整流橋和裝置執行機構IGBT三者并聯。其中緩沖電路由電阻R、電容C和晶閘管串聯組成。
[0008]檢測裝置包括絕緣在線監測裝置、零序電流電壓快速檢測裝置和三相電流快速檢測裝置。檢測裝置中包含數據采集電路和信號處理電路。三相電流快速檢測裝置和零序電壓電流快速檢測裝置所用互感器均為羅氏線圈。信號處理電路對檢測數據進行分析處理后，將分析結果上傳給控制電路，控制電路根據系統設定進行邏輯判斷并發出指令。
[0009]斷路器作為裝置的后備保護，其自身具有過電壓過電流保護功能，且受控制電路的控制，是裝置和裝置所在供電系統支路的最后安全保障。
[0010]本實用新型具有的有益效果是:高速的零序電壓電流檢測裝置和三相電流檢測裝置實時采集處理電壓電流信號，故障信號從被檢測到至被信號處理電路處理結束的時間不超過2ms ;從控制電路識別故障信號處理結果并進行邏輯判斷、發出指令，到裝置所在系統支路完全斷電，時間不超過1ms。整個裝置的全斷電時間最長為3ms，較普通的無觸點快速斷電裝置時間減少一倍，大大提高了斷電系統的反應速度，對于保障煤礦井下安全生產具有較高的現實意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012]圖2為單相整流調理裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖作進一步的說明。
[0014]如圖1所示，本實用新型所提供的一種快速斷電裝置，包括:電源裝置1、單相整流調理裝置2、三相電流快速檢測裝置3、零序電壓電流快速檢測裝置4、絕緣在線監測裝置5、控制電路6和斷路器7。
[0015]如圖2所示為單相整流調理裝置2。其中包括由二極管T1、T2、T3、T4組成的單相整流橋8，電阻R、電容C和晶閘管串聯組成的緩沖電路9，晶閘管驅動電路10，IGBT驅動電路11，以及裝置執行機構IGBT12。單相整流橋8、緩沖電路9和IGBT12三部分并聯。晶閘管驅動電路10和IGBT驅動電路11接收來自控制電路6的指令，并按照指令要求分別控制晶閘管和IGBT的開斷。
[0016]電源裝置I為裝置2?7提供滿足其各自需要的電壓等級，輸入端連接供電線路，輸出端分別連接單相整流調理裝置2、三相電流快速檢測裝置3、零序電壓電流快速檢測裝置4、絕緣在線監測裝置5和控制電路6。
[0017]針對煤礦供電系統為三相三線制供電系統的特點，本實用新型提出的快速斷電裝置只將兩相線路依次連接電源裝置1、斷路器7、三相電流快速檢測裝置3、零序電壓電流快速檢測裝置4、絕緣在線監測裝置5，實現控制三相線路通斷的目的。
[0018]三相電流快速檢測裝置3、零序電壓電流快速檢測裝置4、絕緣在線監測裝置5分別用于供電系統短路電流數據檢測和處理、漏電電流數據檢測和處理、絕緣數據檢測和處理。
[0019]根據本實用新型裝置所服務供電系統線路的短路電流整定值、漏電故障整定值和系統的絕緣情況，設定控制電路6的短路電流整定值、漏電故障整定值和絕緣整定值。
[0020]控制電路6將三相電流快速檢測裝置3處理后的實時數據與自身設定的短路電流整定值比較，判斷供電系統是否發生短路故障。如果三相電流快速檢測裝置3上傳數據小于控制電路6中設定的短路電流整定值，則斷定供電系統沒有發生短路故障；否則，斷定系統發生短路故障。
[0021 ] 控制電路6將零序電壓電流快速檢測裝置4處理后的實時數據與自身設定的漏電故障整定值比較，判斷供電系統是否發生漏電故障。如果零序電壓電流快速檢測裝置4上傳數據小于控制電路6中設定的漏電故障整定值，則斷定供電系統沒有發生漏電故障；否則斷定系統發生漏電故障。
[0022]控制電路6將零序電壓電流快速檢測裝置4處理后的實時數據與自身設定的漏電故障整定值比較，判斷供電系統是否發生絕緣下降故障。如果絕緣在線監測裝置5上傳數據小于控制電路6中設定的絕緣整定值，則斷定供電系統沒有發生絕緣下降故障；否則斷定系統發生絕緣下降故障。
[0023]如果控制電路6判斷供電系統沒有發生短路故障、漏電故障和絕緣下降故障，則斷定供電系統運行正常。系統正常運行時，控制電路6向IGBT驅動電路11和晶閘管驅動電路10分別發出指令，使IGBT導通、晶閘管關斷，線路電流流經如圖2中T2-1GBT-T3或T4-1GBT-T1，與負載形成回路，維持系統正常工作。
[0024]如果控制電路6判斷供電系統發生短路故障，或漏電故障，或絕緣下降故障，則斷定供電系統發生故障。控制電路6將向IGBT驅動電路11發出關斷指令,并向晶閘管驅動10發出導通指令。IGBT關斷，單相整流橋兩端電勢相等，線路斷開，供電中止。關斷IGBT后導通晶閘管是為了釋放IGBT關斷時產生的過電壓和過電流，使緩沖電路吸收其消耗其能量，防止IGBT被燒壞。
[0025]三相電流快速檢測裝置3、零序電壓電流快速檢測裝置4和絕緣在線監測裝置5三個檢測裝置分別進行數據采集、處理后，只將處理結果上傳控制電路6進一步處理，這將大大減少控制電路的負擔，也能最大程度壓縮裝置數據處理時間，極大程度上縮短了裝置的全關斷時間。如果單相整流調理裝置2關斷失靈，控制電路6將控制斷路器7使線路斷開，作為后備保護保障裝置和供電線路的安全。
【權利要求】
1.一種基于固態斷路器的快速斷電裝置，其特征在于，該裝置包括:電源裝置(I)、單相整流調理裝置(2)、三相電流快速檢測裝置(3)、零序電壓電流快速檢測裝置(4)、絕緣在線監測裝置(5)、控制電路(6)和斷路器(7);電源裝置(I)與單相整流調理裝置(2)、三相電流快速檢測裝置⑶、零序電壓電流快速檢測裝置⑷、控制電路(6)分別電連接；控制電路(6)與單相整流調理裝置(2)、三相電流快速檢測裝置(3)、零序電壓電流快速檢測裝置(4)分別電連接。
2.根據權利要求1所述的快速斷電裝置，其特征在于，三相三線制供電系統線路只將兩相線路依次連接電源裝置(I)、斷路器(7)、三相電流快速檢測裝置(3)、零序電壓電流快速檢測裝置(4)、絕緣在線監測裝置(5)。
3.根據權利要求1所述的快速斷電裝置，其特征在于，其中單相整流調理裝置(2)結構上由緩沖電路、單相整流橋、晶閘管驅動電路、IGBT驅動電路以及裝置執行機構IGBT組成。
4.根據權利要求3所述的單相整流調理裝置(2)，其特征在于，緩沖電路由電阻R、電容C和晶閘管串聯組成。
5.根據權利要求3所述的單相整流調理裝置(2)，其特征在于，緩沖電路、單相整流橋和裝置執行機構IGBT三者并聯。
6.根據權利要求1所述的快速斷電裝置，其特征在于，其中三相電流快速檢測裝置(3)和零序電壓電流快速檢測裝置(4)，兩者所用互感器均為羅氏線圈。
【文檔編號】H02H7/22GK203983971SQ201420330593
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】王彥文, 高峰, 王寅生, 高彥 申請人:中國礦業大學(北京)