專利名稱：礦用隔爆真空饋電開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電器。
目前煤礦用隔爆型饋電開關(guān)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)1、開關(guān)中采用空氣斷路器，動(dòng)作速度慢，維護(hù)工作量大。近年來雖然有少量開關(guān)使用了真空斷路器，但開關(guān)的保護(hù)功能不全面。
2、過流保護(hù)方式簡(jiǎn)單，尤其是過載保護(hù)特性分散性大，動(dòng)作值調(diào)整范圍小。
3、開關(guān)中無選擇性漏電保護(hù)和漏電閉鎖功能，在饋電線路發(fā)生人身觸電或絕緣下降等漏電事故時(shí)，開關(guān)無法保護(hù)。在開關(guān)合閘前若線路已有漏電事故發(fā)生，也無法對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)閉鎖。
4、開關(guān)的操作方式為手動(dòng)操作，不能進(jìn)行遠(yuǎn)控和監(jiān)控，無法滿足現(xiàn)代化礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。
5、開關(guān)中無故障信號(hào)顯示裝置。當(dāng)線路發(fā)生故障開關(guān)跳閘后，操作人員無法判斷故障類型，給尋找和排除故障帶來一定的困難。而且開關(guān)的狀態(tài)也無法觀察。
專利申請(qǐng)?zhí)枮?6201119.1的“礦用低壓電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)裝置”，雖然實(shí)現(xiàn)了選擇性漏電保護(hù)，但是由于它是一個(gè)獨(dú)立的裝置，必須與饋電開關(guān)配套使用，不但接線復(fù)雜，而且維修也不方便。更主要的是這種選擇性漏電保護(hù)裝置采用半波相位比較原理，保護(hù)動(dòng)作速度慢，不能滿足人身觸電情況下30ms的動(dòng)作時(shí)間要求。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的真空饋電開關(guān)，克服了上述之缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了選擇性漏電保護(hù)，為煤礦井下提供了一種動(dòng)作速度快，防爆性能好，維護(hù)工作量小，能夠滿足現(xiàn)代化礦井監(jiān)控需要的礦用隔爆真空饋電開關(guān)。
真空饋電開關(guān)的選擇性漏電保護(hù)是以附加直流閉鎖的高靈敏的零序功率方向原理實(shí)現(xiàn)的，即漏電時(shí)漏電支路由附加直流、零序電壓、零序電流組成的與門條件實(shí)現(xiàn)選擇性跳閘。該開關(guān)由總開關(guān)和多臺(tái)分開關(guān)組成一個(gè)完整的供電系統(tǒng)?？傞_關(guān)采用附加直流檢測(cè)原理，分開關(guān)采用零序功率方向原理對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)絕緣監(jiān)測(cè)和漏電保護(hù)。真空饋電開關(guān)主要由選擇性漏電保護(hù)電路，漏電閉鎖電路，過流保護(hù)電路，遠(yuǎn)方監(jiān)控電路，故障信號(hào)顯示電路和真空斷路器組成。
本實(shí)用新型所提供的真空饋電開關(guān)，不但具有選擇性漏電保護(hù)和漏電閉鎖功能，而且可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)選擇性漏電保護(hù)，它的保護(hù)功能多，整定范圍廣，并具有遠(yuǎn)方控制功能。此外該開關(guān)還具有事故記憶功能和顯示信號(hào)記憶功能，它的動(dòng)作速度快，在人身觸電情況下的動(dòng)作時(shí)間不大于30ms；發(fā)生事故的停電范圍小，可縮短漏電故障的處理時(shí)間，從而提高了煤炭產(chǎn)量和煤礦生產(chǎn)的安全性。
圖1，礦用隔爆真空饋電開關(guān)外形結(jié)構(gòu)圖。
1、進(jìn)線喇叭口2、螺栓3、頂蓋4、出線喇叭口5、顯示窗6、開關(guān)門7、操作手把8、按鈕9、底座10、螺栓11、外殼。
圖2，總開關(guān)原理框圖。
X1、X2、X3－電源線端子；D1、D2、D3－負(fù)荷線端子；ZBA－閉鎖按鈕；YB－控制電源變壓器；THK－跳合閘控制電路；QAC－真空斷路器主觸頭；LH－電流互感器；ZU0－零序電壓取樣電路；ZJC－附加直流檢測(cè)電路；SG－過流試驗(yàn)電路；DY－直流檢測(cè)、保護(hù)電路電源及繼電器電路；ZGX－故障及開關(guān)狀態(tài)顯示電路；ZLD－漏電保護(hù)電路；FA－復(fù)位電路；SL－漏電試驗(yàn)電路；GL－過流保護(hù)電路；GZ－過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路；t－閉鎖信號(hào)線；PB－高壓饋電開關(guān)控制線；UOH－零序電壓高電位閉鎖線；UOL－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線。
圖3，分開關(guān)原理框圖。
X1、X2、X3－電源線端子；D1、D2、D3－負(fù)荷線端子；BA－閉鎖按鈕；YB－控制電源變壓器；THK－跳合閘控制電路；QAC－真空斷路器主觸頭；LB－零序電流變換器；LH－電流互感器；SL－漏電試驗(yàn)電路；LDB－漏電閉鎖電路；BY－漏電閉鎖、保護(hù)電路電源及繼電器電路；FGX－故障顯示電路；LD－連鎖電路；SG－過流試驗(yàn)電路；FLD－漏電保護(hù)電路；FA－復(fù)位電路；GL－過流保護(hù)電路；GZ－過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路；K－控制線；t－閉鎖信號(hào)線；UOH－零序電壓高電位閉鎖線；UOL－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線。
圖4，接線系統(tǒng)圖。
PB－高壓饋電開關(guān)；KSB－礦用變壓器；FD－輔助接地；1－總開關(guān)2、3、4－分開關(guān)；P－高壓控制接線端子；t－閉鎖線；K－控制線；H－零序電壓高電位閉鎖線；L－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線。
圖5，總開關(guān)漏電保護(hù)原理圖(ZLD)。
J0、J01、J02－漏電鑒別執(zhí)行繼電器及其接點(diǎn)；J1、J11、J12－聯(lián)動(dòng)繼電器及其接點(diǎn)；JV、JV1－動(dòng)作電阻值調(diào)節(jié)繼電器及其接點(diǎn)；UOL－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線；UOH－零序電壓高電位閉鎖線；t－閉鎖信號(hào)線；R1～R16－電阻；C1～C7－電容；D1～D6－二極管；W1～W4－穩(wěn)壓管； Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4－電壓比較器。
圖6，分開關(guān)選擇性漏電保護(hù)原理圖(FLD)。
Jx、Jx1、Jx2－防跳閘誤動(dòng)閉鎖繼電器及其接點(diǎn)；UOH－零序電壓高電位閉鎖線；UOL－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線；BJ、BJ1、BJ2－漏電閉鎖繼電器及其接點(diǎn)；Ⅰ0－零序電流信號(hào)線；W－漏電閉鎖動(dòng)作值整定電位器；DF－分閘信號(hào)線；R1～R20－電阻；D1～D6－二極管；C1～C5－電容；Dw－保護(hù)穩(wěn)壓管； Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4－第一組電壓比較器；Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅱ4－第二組電壓比較器。
圖7，總開關(guān)和分開關(guān)過流保護(hù)原理圖(GL)。
G－過載跳閘信號(hào)；Y－遠(yuǎn)端短路跳閘信號(hào)；J－近端短路跳閘信號(hào)；Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4－第一組電壓比較器； Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅱ4－第二組電壓比較器；D1～D6－二極管；R1～R4，R6～R8，R10～R20，R22，R23－電阻； C1～C8－電容；W1～W4－穩(wěn)壓管。
圖8，直流檢測(cè)電源、漏電閉鎖電源及保護(hù)繼電器電路(DY)。
Z1、Z2－整流橋；7812、7912、7824－三端穩(wěn)壓器；GJ、GJ1、GJ2－過載跳閘繼電器及其接點(diǎn)；JJ、JJ1、JJ2－近端短路跳閘繼電器及其接點(diǎn)；YJ、YJ1、YJ2－遠(yuǎn)端短路跳閘繼電器及其接點(diǎn)；LJ、LJ1、LJ2－漏電動(dòng)作跳閘繼電器及其接點(diǎn)；KJ、KJ1－跳高壓繼電器及其接點(diǎn)；TJ－閉鎖繼電器；LD－漏電故障顯示信號(hào)線；YD－遠(yuǎn)端短路顯示信號(hào)線；JD－近端短路顯示信號(hào)線；GD－過載故障顯示信號(hào)線；t－閉鎖線；K－跳高壓開關(guān)信號(hào)線；BCR－接點(diǎn)端子；G－過載故障跳閘信號(hào)線；J－近端短路故障跳閘信號(hào)線；Y－遠(yuǎn)端短路故障跳閘信號(hào)線；L－漏電故障跳閘信號(hào)線；F－復(fù)位信號(hào)線；R1～R6－電阻；C1～C6－電容；W1～W3－穩(wěn)壓管；D1～D6－二極管。
圖9，總開關(guān)零序電壓取樣電路原理圖(ZU0)。
C1～C5－電容；R12、R16－電阻；J01－漏電鑒別執(zhí)行繼電器的常開接點(diǎn)；W1、W2－穩(wěn)壓管；FD－輔助接地；UOL－零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線。
圖10，附加直流檢測(cè)電路原理圖(ZJC)。
SK－三相電抗器；LDDC－附加直流檢測(cè)電源；KΩ－歐姆表；D1、D5－二極管；DW1、DW2、DW3－穩(wěn)壓管；J01－防電網(wǎng)電壓波動(dòng)調(diào)節(jié)繼電器接點(diǎn)；C3～C7－電容；W2－動(dòng)作電阻值調(diào)節(jié)電位器；ZLD－與總漏電電路連接端子；a、b－電壓轉(zhuǎn)換端子；R0～R4－電阻。
圖11，過流保護(hù)整定、漏電試驗(yàn)、過流試驗(yàn)和復(fù)位電路原理圖。
SL－漏電試驗(yàn)按鈕；R2、R3－電阻；SG－過流試驗(yàn)按鈕；YZ－遠(yuǎn)端短路動(dòng)作值整定電位器；JZ－近端短路動(dòng)作值整定電位器；GZ－過載保護(hù)動(dòng)作值整定電位器；R4～R9－電阻；FA－復(fù)位按鈕；DY－漏電閉鎖、直流檢測(cè)及繼電器電路；GL－過流保護(hù)電路；YB－電源變壓器；FD－輔助接地；LH－電流互感器。
圖1所示的饋電開關(guān)的進(jìn)、出線喇叭口1、4各三個(gè)，平行排列。按鈕8包括啟動(dòng)按鈕、試驗(yàn)按鈕和復(fù)位按鈕。顯示窗5用以顯示各種故障信號(hào)，對(duì)總開關(guān)來說還可以顯示電網(wǎng)的運(yùn)行和絕緣狀態(tài)。
圖2給出了總開關(guān)原理方框圖，其電路之間的連接關(guān)系如下三相電源(660／380V)經(jīng)電源線端子x1、x2、x3，一路接真空斷路器主觸尖QAC，經(jīng)電流互感器LH，接入負(fù)載線端子D1、D2、D3；由LH上引出信號(hào)線接入過流保護(hù)電路GL和過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路GZ，其主回路輸出端接漏電試驗(yàn)電路SL；另一路經(jīng)閉鎖按鈕ZBA后，分成三路，其一由ZBA→控制電源變壓器YB→跳合閘控制電路THK；其二由ZBA→零序電壓取樣電路ZU0→總開關(guān)漏電保護(hù)電路ZLD；其三由ZBA→附加直流檢測(cè)電路ZJC→漏電保護(hù)電路ZLD?？刂齐娫醋儔浩鱕B直接向直流檢測(cè)、保護(hù)電路電源及繼電器電路DY供電，并向漏電保護(hù)電路ZLD和過流試驗(yàn)電路(SG)提供信號(hào)。電路DY分別接入跳合閘控制電路THK、故障及開關(guān)狀態(tài)顯示電路ZGX、復(fù)位電路FA和漏電保護(hù)電路ZLD，由ZLD上引出四條信號(hào)線t、PB、UOH、UOL。電路ZLD又與過流保護(hù)電路GL連接。
圖3為分開關(guān)原理框圖。三相電源(660／380V)經(jīng)電源線端子x1、x2、x3，一路接真空斷路器主觸頭QAC，經(jīng)零序電流變換器LB和電流互感器LH接入負(fù)載線端子D1、D2、D3，主回路中接入漏電閉鎖電路LDB，在LB上引出兩條線分別接LDB和漏電保護(hù)電路FLD，主回路經(jīng)LH后接漏電試驗(yàn)電路SL；另一路接閉鎖按鈕BA→控制電源變壓器YB－跳合閘控制電路THK?？刂谱儔浩鱕B直接向漏電閉鎖，保護(hù)電路電源及繼電器電路DY供電，并向過流試驗(yàn)電路SG提供信號(hào)；電路DY分別與跳合閘控制電路THK、故障顯示電路FGX、漏電閉鎖電路LDB、經(jīng)聯(lián)接電路LD接漏電保護(hù)電路FLD、以及復(fù)位電路FA連接，由DY中引出控制線K和閉鎖線t。在漏電保護(hù)電路FLD中除引出零序電壓高電位閉鎖線UOH和零序電壓信號(hào)線及低電位閉鎖線UOL外，還與過流保護(hù)電路GL連接，由LH上引出兩條線分別接入過流保護(hù)電路GL和過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路GZ。
圖4是總開關(guān)與分開關(guān)的連接線路圖，電源經(jīng)高壓饋電開關(guān)PB，礦用變壓器KSB接入總開關(guān)1，然后由總開關(guān)1分別配給各分開關(guān)2、3、4。在總開關(guān)1上設(shè)有PP控制線，該控制線接入高壓饋電開關(guān)控制回路，各開關(guān)均設(shè)有輔助接地FD和控制線K、H、L、t。
圖6為分開關(guān)選擇性漏電保護(hù)原理圖(FLD)，該電路主要包括零序電流檢測(cè)電路、漏電過程防誤動(dòng)閉鎖電路、全波相位比較電路、漏電閉鎖檢測(cè)電路和執(zhí)行電路等。
針對(duì)電網(wǎng)漏電在故障支路動(dòng)作過程中，非故障支路可能產(chǎn)生的誤動(dòng)作問題，在分開關(guān)中設(shè)置了防誤動(dòng)閉鎖電路。該電路由繼電器Jx和電容C1串聯(lián)組成。在漏電過程中，非故障支路中的繼電器Jx短時(shí)有電，其兩對(duì)接點(diǎn)J 和J 分別使零序電壓信號(hào)線UOH為高電位，UOL為低電位，從而使得非故障支路漏電執(zhí)行電路出口為高電平，起到了閉鎖作用。
分開關(guān)中選擇性漏電保護(hù)的零序電流檢測(cè)采用零序電流變換器(LB)直接套在開關(guān)的三相電路上。零序電流變換器一般取其二次負(fù)載電阻兩端電壓作為信號(hào)。但因一次電流的大小不同，一次電流與二次電壓信號(hào)的相位差不同，且易出現(xiàn)不規(guī)則的正弦波，影響相位比較或易造成選擇性漏電保護(hù)誤動(dòng)。為此在電路中利用電容C4與正反向二極管D7、D8并聯(lián)作為零序電流變換器的二次負(fù)載，取電容兩端電壓信號(hào)，則一次電流與二次電壓信號(hào)的相位差基本不變，即漏電電阻的大小或一次電流的大小，不影響變換器輸出信號(hào)的相位差角。
為了滿足30ms動(dòng)作時(shí)間的要求，分開關(guān)的相位比較電路采用全波比較，其電路由零序電壓整形電路、零序電流整形電路和相位比較與門電路組成。零序電壓整形電路由鋸齒波形成電路和小方波形成電路組成。鋸齒波的負(fù)半波形成電路由輸入電阻R3、隔離二極管D1、電壓比較器Ⅰ1、積分電路R6、C2，比較電壓電路R2、R4和保護(hù)二極管D5、D6組成，其積分電路R6與C2和比較電壓電路R2與R4分別串聯(lián)后，與Ⅰ1的輸入和輸出端連接；正半波由輸入電阻R3和比較電壓電路R2、R3將信號(hào)輸入電壓比較器Ⅰ3，再經(jīng)積分電路R11、C3輸出。小方波的負(fù)半波形成電路由電壓比較器Ⅰ2、串聯(lián)電阻Rθ、Rθ組成的比較電壓電路和耦合電阻R7組成；正半波由電壓比較器Ⅰ4，串聯(lián)電阻R9、R6組成的比較電路和耦合電阻R10形成。零序電流整形電路采用矩形波形成電路，其正半波矩形波由電壓比較器Ⅱ1和輸入電阻R12形成；負(fù)半波由電壓比較器Ⅱ2和輸入電阻R12形成。正半波相位比較與門電路由電壓比較器Ⅰ4、Ⅱ1和電阻R13形成；負(fù)半波由電壓比較器Ⅰ2、Ⅱ2和電阻R14形成，相位比較后的或門電路由二極管D2、D3和R16形成，D2、D3并聯(lián)后串接于R16，再從并聯(lián)接點(diǎn)接入比較器Ⅱ3的輸入端。選擇性漏電保護(hù)出口電路由電壓比較器Ⅱ3和比較電壓電路R15、R17組成。
全波相位比較電路和選擇性漏電保護(hù)出口電路的原理是電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)沒有零序電壓和零序電流信號(hào)，也沒有小方波和矩形波輸出，出口電路Ⅱ3輸出高電平，即沒有跳閘信號(hào)(DF)輸出，因此漏電跳閘繼電器LJ不動(dòng)作。當(dāng)出現(xiàn)不對(duì)稱漏電時(shí)，線路出現(xiàn)零序電壓和零序電流，信號(hào)無論在正半波還是在負(fù)半波，故障支路的零序電流矩形波和零序電壓小方波同相位，使或門電路D2、D3的輸出端輸出觸發(fā)信號(hào)(小方波)，從而出口電路Ⅱ3端輸出觸發(fā)信號(hào)(小方波)，使得漏電繼電器LJ動(dòng)作而跳閘，實(shí)現(xiàn)選漏保護(hù)。
漏電閉鎖電路包括電壓比較器Ⅱ4，信號(hào)電位器W、相串聯(lián)的反饋電阻R20、取樣電阻R16、電容C5，閉鎖繼電器BJ和與其并聯(lián)的續(xù)流二極管D4，比較電壓電路R15、R17和限流電阻等。當(dāng)漏電跳閘后或合閘前電網(wǎng)發(fā)生漏電，由信號(hào)電位器上取得的信號(hào)電壓將高于比較電壓，這樣電壓比較器Ⅱ4輸出高電平，使繼電器BJ失電，其串接于控制跳閘回路的常開接點(diǎn)BJ1打開，開關(guān)無法合閘；而另一對(duì)常閉接點(diǎn)BJ2閉合，點(diǎn)亮漏電閉鎖指示燈，指示有漏電事故發(fā)生。如果沒有漏電故障發(fā)生，則BJ的常閉接點(diǎn)BJ2打開，漏電顯示消失，常開接點(diǎn)BJ1閉合，可以合閘運(yùn)行。
圖5是總開關(guān)漏電保護(hù)原理圖。總開關(guān)的漏電保護(hù)電路主要包括零序電壓取樣電路，附加直流檢測(cè)電路，縱向開關(guān)聯(lián)動(dòng)電路、電壓波動(dòng)檢測(cè)電路和雙T濾波、加速電路、電網(wǎng)耦合電路等。
為了與高壓配電裝置配合使用，保證總開關(guān)與高壓配電裝置之間縱向漏電保護(hù)的選擇性，總開關(guān)中設(shè)計(jì)了高壓配電裝置聯(lián)動(dòng)電路，該電路由充放電延時(shí)電路D4、R13、C1、電壓比較器Ⅰ3、聯(lián)動(dòng)繼電器J1及其接點(diǎn)J11、J12、和續(xù)流二極管D3組成，同時(shí)為保證總開關(guān)與分開關(guān)之間的漏電縱向選擇性，總開關(guān)中設(shè)計(jì)了另一充放電延時(shí)電路R10、C2，在分開關(guān)漏電拒動(dòng)時(shí)，總開關(guān)的延時(shí)電路與高壓聯(lián)動(dòng)電路的延時(shí)電路同時(shí)起動(dòng)，只是后者較前者的時(shí)間常數(shù)大。當(dāng)總開關(guān)同樣產(chǎn)生拒動(dòng)后，充電時(shí)間一到，電壓比較器Ⅰ3翻轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)繼電器J1失電，其接點(diǎn)J11和J12同時(shí)斷開，使高壓配電裝置跳閘。
為了防止由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成動(dòng)作電阻值的變化，總開關(guān)中還設(shè)計(jì)了電壓波動(dòng)檢測(cè)電路。該電路的組成及接線是電壓比較器Ⅰ4的輸入端由串聯(lián)電阻R14、R15的中間提取信號(hào)，電阻R14、R15串聯(lián)后與相串聯(lián)的穩(wěn)壓管W4、電容C7并聯(lián)，動(dòng)作電阻值調(diào)節(jié)器Jv和續(xù)流二極管D6并聯(lián)后串于R14電路中，該電路中還包括接控制變壓器二次繞組的電壓波動(dòng)檢測(cè)的兩個(gè)二極管。當(dāng)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，電壓比較器Ⅰ4翻轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)繼電器Jv有電，其常開接點(diǎn)短接加速電路中的穩(wěn)壓管W3，以保證漏電保護(hù)動(dòng)作電阻值在合適的范圍內(nèi)。
零序電壓取樣電路(ZU0)如圖9所示，它由電容C1、C2、C3、C4、C5，穩(wěn)壓管W1、W2，電阻R12、R16所組成，C1、C2、C3的一端分別接入三相電網(wǎng)，另一端相并后與C5相串再由C5的一端接輔助接地FD，C4與R12相串后一端接入C1、C2、C3的并聯(lián)點(diǎn)，另一端與J01、R16、W1、W2的并聯(lián)電路相接輸入零序電壓信號(hào)。
針對(duì)電網(wǎng)非漏電情況下暫態(tài)過程產(chǎn)生的零序電壓造成的電源中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)的誤動(dòng)作問題，在總開關(guān)漏電保護(hù)電路中設(shè)計(jì)了附加直流檢測(cè)電路ZJC(見圖10)。該電路由附加直流電源(LDDC)、電網(wǎng)耦合電路(SK)、雙T濾波電路、加速電路、動(dòng)作值整定電位器(W2)、絕緣監(jiān)視千歐表(KΩ)、防歐姆表沖擊電容(C7)、漏電鑒別比較電路Ⅰ1、漏電鑒別執(zhí)行繼電器J0和閉鎖選擇性漏電保護(hù)環(huán)節(jié)的漏電鑒別繼電器出口接點(diǎn)J01、J02組成。其連接順序是三相電源經(jīng)電網(wǎng)耦合電路(SK)分別接雙T濾波電路和加速電路，附加直流電源(LDDC)輸入濾波信號(hào)，其輸出端串接歐姆表(KΩ)、電容C7與電位器(W2)并聯(lián)后接地，整定電位器輸出信號(hào)接入總開關(guān)漏電保護(hù)插件ZLD。按照附加直流電源檢測(cè)電網(wǎng)漏電的原理，以不大于20ms的漏電鑒別繼電器的接點(diǎn)J01和J02對(duì)進(jìn)行選擇性全波相位比較的零序電壓進(jìn)行閉鎖，即只有電網(wǎng)漏電時(shí)才允許零序電壓和零序電流進(jìn)行全波相位比較。在沒有發(fā)生漏電的情況下，電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻很大，不能起動(dòng)漏電鑒別繼電器J0，即非漏電時(shí)電網(wǎng)任何操作暫態(tài)過程，因零序電壓被閉鎖均不會(huì)使分開關(guān)的選擇性漏電保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電時(shí)漏電鑒別比較電路Ⅰ1將使閉鎖繼電器J0失電，這樣其兩對(duì)常開接點(diǎn)J01、J02將被打開，解除零序電壓信號(hào)的閉鎖。此時(shí)，分開關(guān)的全波相位比較電路可正常工作，同時(shí)，總開關(guān)的漏電比較鑒別電路也起動(dòng)了保證漏電縱向選擇性的延時(shí)電路。若分支漏電故障被解除，則延時(shí)電路同時(shí)被閉鎖線(t)解除，漏電鑒別比較電路又投入正常工作。如果分開關(guān)產(chǎn)生拒動(dòng)，則總開關(guān)的漏電延時(shí)一到，便發(fā)出跳總開關(guān)的執(zhí)行信號(hào)，從而使整個(gè)供電系統(tǒng)停電。
本實(shí)用新型的總開關(guān)與分開關(guān)的過流保護(hù)板具有互換性。過流保護(hù)電路如圖7所示。該電路主要由過載保護(hù)、近端短路和遠(yuǎn)端短路的保護(hù)電路組成。過載保護(hù)電路由四級(jí)電壓比較器Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4；四級(jí)電壓比較電路R19、R22，R2、R3，R6、R7，R10、R11；四級(jí)充電延時(shí)電路R20、C2、R4、C3、R6、C4、R12、C5；四或門電路D2、D3、D4、D5；出口執(zhí)行電路Ⅱ1、R14、R15；保護(hù)穩(wěn)壓管W4、W1和輸入電阻R1組成。四級(jí)延時(shí)電路的時(shí)間常數(shù)是嚴(yán)格依據(jù)過載保護(hù)反時(shí)限特性確定的，其過載保護(hù)整定范圍較廣，從130A到400A，過載信號(hào)同時(shí)加到四級(jí)電壓比較器的輸入端，但是由于各級(jí)比較電壓和充電延時(shí)時(shí)間常數(shù)不同，所得到的延時(shí)時(shí)間亦不同。但不論那級(jí)延時(shí)時(shí)間到，都會(huì)經(jīng)過或門電路使出口電路Ⅱ1翻轉(zhuǎn)，發(fā)出過載跳閘信號(hào)。
開關(guān)的短路保護(hù)分近端短路和遠(yuǎn)端短路，即主保護(hù)區(qū)短路瞬動(dòng)保護(hù)和后備短路延時(shí)過流保護(hù)。主保護(hù)區(qū)短路瞬動(dòng)保護(hù)電路由電壓比較器Ⅱ4，輸入電阻R18、穩(wěn)壓管W3和電壓比較電路R14、R15組成。后備短路延時(shí)過流保護(hù)電路由電壓比較器Ⅱ2、Ⅱ3，充電短路延時(shí)電路R17、C6，輸入電阻R16、穩(wěn)壓管W2和電壓比較電路R14、R15組成。
各主保護(hù)區(qū)均有瞬動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)，以保證實(shí)現(xiàn)短路過流保護(hù)可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)有限的縱向選擇性，即由于短路電流計(jì)算誤差和整定電流整定誤差，對(duì)兩相短路故障保護(hù)范圍選擇性界線不是準(zhǔn)確的，所以只能實(shí)現(xiàn)有限的縱向選擇性，對(duì)于三相短路則更是如此，如果為提高選擇性的準(zhǔn)確性而過分提高瞬態(tài)整定值，將會(huì)出現(xiàn)瞬動(dòng)保護(hù)死區(qū)，對(duì)井下安全不利。
圖8給出了直流檢測(cè)電源、漏電閉鎖電源和保護(hù)繼電器電路接線圖(DY)。該電路作為總開關(guān)和分開關(guān)的電源板，具有通用性。該電源板負(fù)責(zé)供給所有電路的直流工作電源，它由直流工作電源整流濾波穩(wěn)壓電路、附加直流檢測(cè)電源，各級(jí)故障跳閘繼電器回路和漏電跳閘閉鎖繼電器回路組成。
直流工作電源整流濾波穩(wěn)壓電路由整流橋Z1、濾波電容C1、C2，集成三端穩(wěn)壓器7812、7912和電容C3、C4組成。附加直流檢測(cè)電源由整流橋Z2，限流電阻R6、穩(wěn)壓管W1、W2、W6，集成三端穩(wěn)壓器7824以及電容C6組成。繼電器控制電路包括漏電跳閘繼電器LJ，續(xù)流二極管D4，漏電顯示限流電阻R4，過載跳閘繼電器GJ、續(xù)流二極管D1、過載顯示限流電阻R1、近端短路瞬動(dòng)跳閘繼電器JJ，續(xù)流二極管D2，近端短路顯示限流電阻R2，遠(yuǎn)端短路短延時(shí)跳閘繼電器YJ、續(xù)流二極管D3、遠(yuǎn)端短路顯示限流電阻R3組成。這些控制用繼電器均為磁保持繼電器，具有事故類型記憶和故障信號(hào)顯示記憶功能。繼電器GJ、JJ、YJ、LJ、KJ的常閉接點(diǎn)GJ1、JJ1、YJ1、LJ1、KJ1相互串接于合閘線圈的控制回路中，不論哪種故障發(fā)生，其相應(yīng)的繼電器有電，常閉接點(diǎn)斷開，從而使合閘線圈失電，開關(guān)跳閘。GJ、JJ、YJ、LJ、的另一對(duì)常開接點(diǎn)GJ2、JJ2、YJ2、LJ2分別接于各自的故障顯示電路中，在開關(guān)因故障跳閘的同時(shí)，其對(duì)應(yīng)的繼電器常開接點(diǎn)將顯示燈點(diǎn)亮，從而可直觀的判斷故障類型。
為防止分開關(guān)因漏電跳閘過程產(chǎn)生的誤動(dòng)作，在電源板上設(shè)計(jì)有漏電跳閘過程防誤動(dòng)閉鎖電路，它由繼電器TJ、充放電延時(shí)回路C5、R5和LJ的常開接點(diǎn)LJ2組成。當(dāng)線路發(fā)生漏電時(shí)，LJ繼電器有電，其串接于控制回路中的常閉接點(diǎn)LJ1斷開，使合閘線圈失電跳閘，同時(shí)另一對(duì)常開接點(diǎn)LJ2一邊接通漏電顯示電路，一邊接通選擇性漏電板中的漏電跳閘過程防誤動(dòng)閉鎖繼電器Jx，由于Jx是一充電回路，只能短時(shí)帶電，從而使零序電壓UOH和UOL分別短時(shí)為高電平和低電平，閉鎖了其它非漏電支路。與此同時(shí)，總開關(guān)的漏電執(zhí)行回路也開始啟動(dòng)，為防止其越級(jí)跳閘，當(dāng)分開關(guān)因漏電跳閘時(shí)，其常開接點(diǎn)LJ2同時(shí)接通了繼電器TJ的充電回路，使得TJ短時(shí)有電，其常開接點(diǎn)TJ1短時(shí)短接了起動(dòng)總開關(guān)漏電執(zhí)行回路的延時(shí)充電電容C2，從而既保證了橫向選擇性漏電保護(hù)，又保證了縱向漏電保護(hù)的選擇性。
為適應(yīng)煤礦現(xiàn)代化管理的需要，電路中設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)方監(jiān)控電路，該電路由繼電器KJ、二極管D6和常閉接點(diǎn)KJ1組成，常閉接點(diǎn)KJ1串接于跳閘的控制回路中。
在開關(guān)電源板上還有一個(gè)復(fù)位電路，它由各控制繼電器的復(fù)位繞組、復(fù)位按鈕(FA見圖11)、和二極管D5組成。按動(dòng)復(fù)位按鈕FA后，各繼電器的復(fù)位繞組有電，使繼電器恢復(fù)原始狀態(tài)。復(fù)位后，所有的故障顯示均消失，串接于控制回路的各常閉接點(diǎn)閉合，這時(shí)又可以重新合閘。
過流保護(hù)整定、漏電試驗(yàn)、過流試驗(yàn)和復(fù)位電路見圖11。為了對(duì)漏電保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)，總開關(guān)和分開關(guān)都設(shè)計(jì)了漏電保護(hù)試驗(yàn)電路。該電路由漏電試驗(yàn)按鈕(SL)，試驗(yàn)電阻R2、R3和輔助接地FD組成，當(dāng)電源電壓為660V時(shí)，用R2，380V時(shí)，用R3。過流保護(hù)試驗(yàn)電路由模擬短路的交流127V信號(hào)源，試驗(yàn)按鈕(SG)和整流二極管D6組成。
過流保護(hù)的整定值是由整定電路完成的。該電路包括過載整定電路、遠(yuǎn)端短路短延時(shí)整定電路和近端短路瞬時(shí)動(dòng)作整定電路，過載整定電路由電阻R6、R9和可調(diào)電位器GZ相串聯(lián)組成，通過旋轉(zhuǎn)電位器GZ改變線路的過載整定值。遠(yuǎn)端短路短延時(shí)整定電路由電阻R4、R5和可調(diào)電位器YZ相串聯(lián)組成，通過旋轉(zhuǎn)電位器YZ可以改變線路后備短路保護(hù)的動(dòng)作值。近端短路瞬時(shí)動(dòng)作整定電路由電阻R6、R7和可調(diào)電位器JZ相串聯(lián)組成，通過旋轉(zhuǎn)電位器JZ可以改變線路主保護(hù)短路瞬動(dòng)的整定值。
權(quán)利要求1.一種礦用隔爆真空饋電開關(guān)，包括開關(guān)外殼、底座、進(jìn)出線喇叭口、按鈕、顯示窗等機(jī)構(gòu)和各種電路，其總開關(guān)和多臺(tái)分開關(guān)組成完整的供電系統(tǒng)，開關(guān)電路由選擇性漏電保護(hù)電路、漏電閉鎖電路、過流保護(hù)電路、遠(yuǎn)方監(jiān)控電路、故障信號(hào)顯示電路和電磁真空斷路器等組成，其特征是A、總開關(guān)主要由零序電壓取樣電路(ZU0)，附加直流檢測(cè)電路(ZJC)，漏電保護(hù)電路(ZLD)，故障及開關(guān)狀態(tài)顯示電路(ZGX)，過流保護(hù)電路(GL)，過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路(GZ)和直流檢測(cè)、保護(hù)電路電源及繼電器電路(DY)等組成；三相電源接入真空斷路器主觸頭(QAC)，經(jīng)電流互感器(LH)接入負(fù)載；同時(shí)又經(jīng)閉鎖按鈕(ZBA)接控制電源變壓器(YB)和跳合閘控制電路(THK)；由(YB)直接向電路(DY)供電并向電路(ZLD)和過流試驗(yàn)電路(SG)提供信號(hào)；電路(DY)分別與電路(THK)、(ZGX)、(FA)和(ZLD)連接，在電路(ZLD)上引出四條信號(hào)線t、PB、UOH、UOL；電路(SG)與(GL)連接，而電路(GL)分別和電流互感器(LH)及電路(GZ)連接，零序電壓取樣電路(ZUO)和附加直流檢測(cè)電路(ZJC)均經(jīng)閉鎖按鈕(ZBA)取得電源后接入電路(ZLD)；B、分開關(guān)主要由零序電流變換器(LB)、漏電閉鎖電路(LDB)、漏電閉鎖、保護(hù)電路電源及繼電器電路(DY)、漏電保護(hù)電路(FLD)、過流保護(hù)電路(GL)、過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路(GZ)等組成；三相電源接真空斷路器主觸頭(QAC)，經(jīng)變換器(LB)和電流互感器(LH)接入負(fù)載；電路(LDB)電源也由主回路提供，同時(shí)三相電源經(jīng)閉鎖按鈕(BA)接控制電源變壓器(YB)和跳合閘控制回路(THK)，由變壓器(YB)直接向電路(DY)供電，并向電路(SG)提供信號(hào)；電路(DY)分別接入電路(THK)、(FGX)、(FA)、(LDB)，并經(jīng)聯(lián)鎖電路(LD)接電路(FLD)；由(DY)上引出兩條信號(hào)線k、t；電路(FLD)分別與變換器(LB)和電路(GL)連接，并引出信號(hào)線UOH、UOL；電路(GL)又分別同電路(SG)、(GZ)和互感器(LH)連接；C、總開關(guān)和分開關(guān)的主回路負(fù)載側(cè)連接著漏電試驗(yàn)電路(SL)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征在于分開關(guān)選擇性漏電保護(hù)的零序電流檢測(cè)采用零序電流變換器(LB)直接套在開關(guān)的三相電路上，并利用電容與正、反向二極管并聯(lián)作為(LB)的二次負(fù)載；在(FLD)電路中的相位比較電路采用全波比較，該全波相位比較電路包括零序電壓整形、零序電流整形和相位比較與門電路，零序電壓整形電路采用鋸齒波和小方波形成電路，其中鋸齒波形成電路由電壓比較器Ⅰ1、Ⅰ3、積分電路R8、C2、R11、C3，比較電壓電路R2、R4以及保護(hù)電路D5、D6和電阻R3組成；小方波形成電路由電壓比較器Ⅰ2、Ⅰ4，比較電壓電路R9、R6，耦合電阻R7、R10組成；零序電流整形電路采用矩形波形成電路，由電壓比較器Ⅱ1、Ⅱ2，電阻R12組成；相位比較與門電路由電壓比較器Ⅰ4、Ⅱ1、Ⅰ2、Ⅱ2，電阻R13、R14組成；或門電路則由二極管D2、D3，電阻R16組成；漏電閉鎖電路包括電壓比較器Ⅰ4，信號(hào)電位器W，相串聯(lián)的電阻R20、R18、電容C5、閉鎖繼電器BJ，以及與BJ并聯(lián)的二極管D4和電阻R19、R15、R17組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征是在(DY)電路中，漏電繼電器LJ、漏電閉鎖繼電器BJ、過流繼電器GJ、YJ、JJ、遠(yuǎn)方監(jiān)控繼電器KJ的常閉接點(diǎn)相互串接于控制真空斷路器合閘線圈的控制電路中，漏電繼電器LJ和過流繼電器GJ、YJ、JJ的另一對(duì)常開接點(diǎn)分別控制各自對(duì)應(yīng)的故障顯示電路，LJ、GJ、YJ、JJ均采用磁保持繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征在于總開關(guān)中的附加直流檢測(cè)電路(ZJC)由附加直流電源(LDDC)、三相電抗器(SK)、雙T濾波電路、加速電路、動(dòng)作值整定電位器W2，并聯(lián)在電路中的電容C7，千歐表以及在電路(ZLD)中的漏電鑒別比較電路Ⅰ1、漏電鑒別執(zhí)行繼電器J0所組成，其連接順序是三相電抗器(SK)分別接雙T濾波電路和加速電路，附加直流電源(LDDC)輸入濾波信號(hào)，其輸出端串接千歐表，電容C7與電位器W2并聯(lián)后接(FD)，整定電位器Wz的輸出信號(hào)接入總開關(guān)漏電保護(hù)插件(ZLD)；在電路(ZLD)中的高壓配電裝置聯(lián)動(dòng)電路由充放電延時(shí)電路D5、R13、C1，電壓比較器Ⅰ3、與D5并聯(lián)的聯(lián)動(dòng)繼電器J1續(xù)流二極管D3組成；在電路(ZLD)中的電壓波動(dòng)檢測(cè)電路由電壓比較器Ⅰ4、電容C7、穩(wěn)壓管W4、電阻R15、反饋電阻R14、動(dòng)作電阻值調(diào)節(jié)器Jv、二極管D6組成，輸入信號(hào)經(jīng)W4、R15接電壓比較器Ⅰ4，Ⅰ4的輸入和輸出端接反饋電阻R14，再與調(diào)節(jié)器Jv連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征是過流保護(hù)電路(GL)由過載保護(hù)電路、近端短路和遠(yuǎn)端短路保護(hù)電路組成，其中過載保護(hù)電路由四級(jí)電壓比較器Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4，四級(jí)電壓比較電路，四級(jí)充放電延時(shí)電路、四或門電路、出口執(zhí)行電路和穩(wěn)壓管、電阻等組成；近端短路保護(hù)電路由電壓比較器Ⅱ4、輸入電阻、電壓比較電路、穩(wěn)壓管等組成；遠(yuǎn)端短路保護(hù)電路由電壓比較器Ⅱ2、Ⅱ3、充放電延時(shí)電路、輸入電阻、電壓比較電路、穩(wěn)壓管等組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征是過流保護(hù)動(dòng)作值整定電路包括過載整定、遠(yuǎn)端短路短延時(shí)整定和近端短路瞬時(shí)動(dòng)作整定電路，分別由電阻和可調(diào)電位器GZ、YZ、JZ組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其零序電壓取樣電路(ZU0)由電容、電阻和穩(wěn)壓管組成，其特征是電容C1、C2、C3的一端分別接入三相電網(wǎng)，另一端相并后與C5相串聯(lián)后接輔助接地FD，C4與R12相串后一端接入C1、C2、C3的并聯(lián)點(diǎn)，另一端與J01、R16、W1、W2的并聯(lián)電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征在于總開關(guān)和分開關(guān)中設(shè)計(jì)的電源板(DY)采用集成三端穩(wěn)壓器，其漏電跳閘過程防誤動(dòng)閉鎖電路由繼電器(TJ)，充放電延時(shí)回路和接點(diǎn)LJ2組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空饋電開關(guān)，其特征在于電路(DY)中的遠(yuǎn)方監(jiān)控控制電路由繼電器KJ、二極管組成，繼電器KJ的常閉接點(diǎn)KJ1串接于跳閘的控制回路中。
專利摘要一種礦用隔爆真空饋電開關(guān)，包括開關(guān)外殼、底座、進(jìn)出線喇叭口、按鈕、顯示窗等機(jī)構(gòu)和各種電路，其總開關(guān)和多臺(tái)分開關(guān)組成完整的供電系流，開關(guān)電路由選擇性漏電保護(hù)電路、漏電閉鎖電路、過流保護(hù)電路、遠(yuǎn)方監(jiān)控電路、故障信號(hào)顯示電路和電磁真空斷路器等組成。選擇性漏電保護(hù)是以附加直流閉鎖的高靈敏的零序功率方向原理實(shí)現(xiàn)的。本開關(guān)的保護(hù)功能多，并能實(shí)現(xiàn)兩級(jí)選擇性漏電保護(hù)，而且有遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。開關(guān)的動(dòng)作速度快，在人身觸電情況下的動(dòng)作時(shí)間不大于30ms，而且事故停電范圍小，可縮短漏電故障的處理時(shí)間。
文檔編號(hào)H02H3/32GK2079375SQ9022633
公開日1991年6月19日 申請(qǐng)日期1990年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月17日
發(fā)明者聶文龍, 范筠, 宋建成, 耿太榮 申請(qǐng)人:山西礦業(yè)學(xué)院