專利名稱：一種礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護電路，應(yīng)用于智能礦用隔爆移動變電站低壓供電系統(tǒng)的短路保護，也可應(yīng)用于其它低壓保護系統(tǒng)的短路保護。
背景技術(shù)：
在煤礦供電中，由于井下電氣設(shè)備所處的環(huán)境惡劣，設(shè)備易受潮、絕緣自然老化、 機械損傷及過電壓擊穿、人為的誤操作等原因，都極易引起供電線路及設(shè)備缺相或短路，如不及時切除故障線路或設(shè)備，往往造成嚴(yán)重事故。因此，在出現(xiàn)短路及斷相事故時，應(yīng)立即切除故障線路及設(shè)備，以防事故蔓延?，F(xiàn)有的短路保護方法有(1)采用短路電流流經(jīng)熔斷器，熔斷器因過熱熔斷，從而斷開故障線路的熔斷器保護，其缺陷是切除故障時間較長，僅適用于要求不高的場合。(2) 采用短路電流大于脫扣器動作電流使得脫扣器脫扣從而斷開故障線路的脫扣器保護，可以迅速切除故障，調(diào)整動作電流，但動作時間無法調(diào)整。(3)采用短路電流大于繼電器動作電流使得開關(guān)跳閘從而斷開故障線路的繼電器保護，動作迅速，可以調(diào)整動作時間，但在有直流電源的場所經(jīng)常采用。采用短路時故障支路的功率因數(shù)變化來判斷故障支路從而切除的相敏短路保護，無需考慮啟動電流的大小，可解決煤礦井下遠(yuǎn)距離供電中大電流作為短路信號、短路保護難以滿足要求的問題，但僅適用于三相對稱用電設(shè)備。(5)采用在電力線路上施加高頻信號電壓，短路時因回路阻抗變小，高頻信號電流增加，信號電壓減小甚至消失，從而使開關(guān)跳閘切除故障的載頻短路保護，經(jīng)常應(yīng)用于煤電鉆短路保護中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護裝置，使保護效果更為理想。本發(fā)明同時還提供該選擇性短路保護裝置的保護方法，將鑒幅式保護和鑒相式保護相結(jié)合起來，提高靈敏度、快速性和可靠性。本發(fā)明礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護裝置采用的技術(shù)方案是移動變壓器的輸出串接總饋電開關(guān)，總饋電開關(guān)的輸出并接2個延時真空斷路器，2個延時真空斷路器的輸出均并接2路，該2路均分別連接真空接觸器，真空接觸器的輸出均分別串接真空斷路器；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器中均分別設(shè)有短路保護檢測單元，真空斷路器分別通過開關(guān)連接電纜接地裝置；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器并接比較器。本發(fā)明礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護方法采用的技術(shù)方案是具有如下步驟當(dāng)延時真空斷路器輸出線上的故障端點出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的短路保護檢測單元分別檢測到短路故障，若其余的短路保護檢測單元也檢測到短路故障，則斷開總饋電開關(guān)；若其余的短路保護檢測單元沒有檢測到短路故障；比較器通過對總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的延時真空斷路器所在線路為故障線路，則斷開該延時真空斷路器，其他裝置不動作；2)當(dāng)出現(xiàn)三相不對稱短路故障時，相應(yīng)的短路保護檢測單元分別檢測到短路故障；若其余的短路保護檢測單元也檢測到短路故障，則斷開總饋電開關(guān)；若其余的短路保護檢測單元沒有檢測到短路故障，比較器通過對總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的真空斷路器所在線路為故障線路，則斷開該真空斷路器，相應(yīng)的真空接觸器發(fā)出閉合信號給開關(guān)，其他裝置不動作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于
1、以往單一鑒幅式短路電流保護無法區(qū)分啟動電流和短路電流，動作值較難整定，容易誤動、拒動，單一鑒相式短路保護也容易誤動、拒動，可靠性差，本發(fā)明采用鑒幅鑒相混合式短路保護將鑒幅和鑒相結(jié)合起來，提高了靈敏度，保護效果較為理想。2、由于鑒相式短路保護監(jiān)測的是功率因數(shù)的變化，又由于是可移動的變電站，所以不存在保護距離不夠的問題。3、單一的相敏保護只能應(yīng)用于三相對稱短路故障中，采用負(fù)序電流、負(fù)序電壓的比幅比相法則解決了這一問題，使得不對稱短路故障也得到保護。4、采用負(fù)序電流、負(fù)序電壓的比幅比相法可以實現(xiàn)選擇性的短路保護，有選擇性地分?jǐn)喙收暇€路，既分?jǐn)嗔斯收暇€路，又保證了其它非故障線路的安全正常運行。5、以往的空氣式開關(guān)息弧時間長，采用真空斷路器和真空接觸器的熄弧時間短， 有利于提高短路保護的快速性，對保護設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。6、發(fā)生故障時，電纜容易產(chǎn)生火花，經(jīng)常燒毀，屏蔽電纜很好地防止了短路電弧外泄，也提高了低壓供電系統(tǒng)的整體防爆性。


圖1是本發(fā)明的選擇性短路保護裝置的原理圖中T.移動變壓器；A.總饋電開關(guān)；B1、B2.延時真空斷路器；C1、C2、C3、C4.真空接觸器；D1、D2、D3、D4.真空斷路器；E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7.短路保護檢測單元；F1、F2.比較器；G.電纜接地裝置；K1、K2.故障端。
具體實施例方式參見圖1，移動變壓器T的輸出串接總饋電開關(guān)Α，總饋電開關(guān)A的輸出并接2個延時真空斷路器Bl、Β2，延時真空斷路器Bl的輸出并接2路，一路接真空接觸器Cl，真空接觸器Cl的輸出串接真空斷路器D1，另一路接真空接觸器C2，真空接觸器C2的輸出連接真空斷路器D2。真空斷路器Β2的輸出并接2路，一路接真空接觸器C3，真空接觸器C3的輸出串接真空斷路器D3，另一路接真空接觸器C4，真空接觸器C4的輸出串接真空斷路器D4?？傪侂婇_關(guān)Α，延時真空斷路器Β1、Β2，真空斷路器D1、D2、D3、D4中分別設(shè)有短路保護檢測單元El、E2、E3、E4、E5、E6、E7。真空斷路器Dl、D2、D3、D4分別串接真空接觸器 Cl、C2、C3、C4。真空斷路器Dl、D2、D3、D4分別通過開關(guān)Jl、J2、J3、J4連接電纜接地裝置 G。真空斷路器Dl、D2、D3、D4后面的輸電線路材料都采用電纜材料，電纜接地裝置G由真空接觸器Cl、C2、C3、C4控制開關(guān)Jl、J2、J3、J4的閉合?？傪侂婇_關(guān)A、延時真空斷路器Bi、真空斷路器Dl和真空斷路器D2并接比較器 Fl,總饋電開關(guān)A、延時真空斷路器B2、真空斷路器D3和真空斷路器D4并接比較器F2。當(dāng)延時真空斷路器輸出線上的故障端點出現(xiàn)故障時，例如，延時真空斷路器B2輸出線上的故障端Kl點出現(xiàn)故障，總饋電開關(guān)A、延時真空斷路器B2、真空斷路器D3、真空斷路器D4上的相應(yīng)的短路保護檢測單元E1、E3、E6、E7分別檢測到短路故障。若其余的延時真空斷路器Bi、真空斷路器D1、真空斷路器D2的短路保護檢測單元E2、E4、E5也檢測到短路故障，則迅速斷開總饋電開關(guān)A，防止燒毀變壓器T ；若其余的延時真空斷路器Bi、真空斷路器D1、真空斷路器D2的短路保護檢測單元E2、E4、E5沒有檢測到短路故障，比較器F2通過對總饋電開關(guān)A、延時真空斷路器B2、真空斷路器D3、真空斷路器D4線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的延時真空斷路器B2所在線路為故障線路，則迅速斷開延時真空斷路器B2，其他裝置不動作。 當(dāng)出現(xiàn)三相不對稱短路故障時，例如真空斷路器D4輸出線上的故障端K2點出現(xiàn)故障時，總饋電開關(guān)A、延時真空斷路器B2、真空斷路器D3、真空斷路器D4上的相應(yīng)的短路保護檢測單元E1、E3、E6、E7分別檢測到短路故障。若其余的延時真空斷路器Bi、真空斷路器D1、真空斷路器D2的短路保護檢測單元E2、E4、E5也檢測到短路故障，則迅速斷開總饋電開關(guān)A，防止燒毀移動變壓器T。若其余的延時真空斷路器Bi、真空斷路器D1、真空斷路器D2的短路保護檢測單元E2、E4、E5沒有檢測到短路故障，比較器F2通過對總饋電開關(guān) A、延時真空斷路器B2、真空斷路器D3、真空斷路器D4線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的該真空斷路器D4所在線路為故障線路，則迅速斷開真空斷路器D4，真空接觸器C4發(fā)出閉合信號給開關(guān)，完成該電纜線路的保護接地，其他裝置不動作。通過短路保護檢測單元對負(fù)序電流的檢測，切斷故障回路，有效地彌補了“相敏”保護只能在三相對稱短路故障中起作用的遺憾。 采用電流電壓比相法，通過對負(fù)序電流和負(fù)序電壓相位的比較，即可判別故障線路和非故障線路，從而在橫向和縱向上有選擇性切除故障線路，而不影響其它正常線路的安全運行。
權(quán)利要求
1.一種礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護裝置，移動變壓器的輸出串接總饋電開關(guān)，其特征是總饋電開關(guān)的輸出并接2個延時真空斷路器，2個延時真空斷路器的輸出均并接2路，該2路均分別連接真空接觸器，真空接觸器的輸出均分別串接真空斷路器；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器中均分別設(shè)有短路保護檢測單元，真空斷路器分別通過開關(guān)連接電纜接地裝置；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器并接比較器。
2.一種如權(quán)利要求1所述裝置的選擇性短路保護方法，其特征是具有如下步驟1)當(dāng)延時真空斷路器輸出線上的故障端點出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的短路保護檢測單元分別檢測到短路故障，若其余的短路保護檢測單元也檢測到短路故障，則斷開總饋電開關(guān)；若其余的短路保護檢測單元沒有檢測到短路故障；比較器通過對總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的延時真空斷路器所在線路為故障線路，則斷開該延時真空斷路器，其他裝置不動作；2)當(dāng)出現(xiàn)三相不對稱短路故障時，相應(yīng)的短路保護檢測單元分別檢測到短路故障；若其余的短路保護檢測單元也檢測到短路故障，則斷開總饋電開關(guān)；若其余的短路保護檢測單元沒有檢測到短路故障，比較器通過對總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的真空斷路器所在線路為故障線路，則斷開該真空斷路器，相應(yīng)的真空接觸器發(fā)出閉合信號給開關(guān)，其他裝置不動作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種礦井低壓供電系統(tǒng)的選擇性短路保護裝置及方法，總饋電開關(guān)輸出并接2個延時真空斷路器，2個延時真空斷路器的輸出均并接2路，該2路均分別連接真空接觸器，真空接觸器均分別串接真空斷路器；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空接觸器中均分別設(shè)有短路保護檢測單元；總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器并接比較器；短路保護檢測單元分別檢測到短路故障，斷開總饋電開關(guān)；若其余的沒有檢測到，比較器通過對總饋電開關(guān)、延時真空斷路器和真空斷路器線路上參數(shù)的比較確定相應(yīng)的真空斷路器所在線路為故障線路，相應(yīng)的真空接觸器發(fā)出閉合信號給開關(guān)；采用鑒幅鑒相混合式短路保護，提高了靈敏度。
文檔編號H02H7/26GK102185295SQ201110107060
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者盧之芹, 周超, 孫玉坤, 張婷婷, 朱熀秋, 金承祥, 陸廷秀, 魏杰 申請人:江蘇大學(xué)