本發(fā)明涉及煤礦井下隔爆型開關(guān)柜控制和保護(hù)電源的供電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，特別涉及煤礦井下隔爆型開關(guān)柜采用兩路可自動(dòng)切換直流電源作為控制和保護(hù)電源的電路。

背景技術(shù)：

高低壓開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于電力配電線路中，是電力配電的關(guān)鍵設(shè)備。它的作用是控制電能的分配及電力傳輸?shù)耐〝啵⒕哂懈黝惐Ｗo(hù)功能。其廣泛應(yīng)用于各類地面變電站和煤礦井下變電硐室。

迄今為止，所有煤礦井下的隔爆型開關(guān)柜的控制和保護(hù)電源全部采用的是與系統(tǒng)電源同源的交流電源。請(qǐng)參閱圖1，其具體電路主要包括：電壓互感器PT、控制和保護(hù)元器件ZKB，其中，所述控制和保護(hù)元器件ZKB的電源是通過(guò)隔爆型開關(guān)柜內(nèi)電壓互感器PT二次線圈輸出的交流AC100V進(jìn)行供電。當(dāng)電力線路正常停電時(shí)，控制和保護(hù)元器件ZKB失電，將無(wú)法顯示、記錄設(shè)備信息和狀態(tài)；當(dāng)電力線路故障停電時(shí)，由于隔爆型開關(guān)柜沒(méi)有獨(dú)立的控保電源，控制和保護(hù)元器件ZKB失電，無(wú)法及時(shí)查找故障信息，延長(zhǎng)了井下停電時(shí)間，存在一定的安全隱患。

目前，煤礦井下隔爆型開關(guān)柜控制和保護(hù)電源采用電壓互感器輸出的交流電源供電最為嚴(yán)重的缺陷是；當(dāng)電力供電線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，連接在線路上的電壓互感器(PT)二次線圈輸出的交流電源電壓瞬時(shí)急速下降，導(dǎo)致控制和保護(hù)元器件ZKB工作電源失電而無(wú)法發(fā)出保護(hù)命令，造成故障線路隔爆型開關(guān)柜的斷路器無(wú)法及時(shí)分閘，從而引起上一級(jí)開關(guān)或井上變電所出現(xiàn)越級(jí)跳閘，引發(fā)大面積停電事故，而煤礦井下大面積停電對(duì)于煤礦的安全運(yùn)行的危害尤為嚴(yán)重。

2016年國(guó)家安全監(jiān)管總局規(guī)劃科技司發(fā)布《淘汰落后安全技術(shù)裝備目錄》(2016年第一批公示)，其中煤礦領(lǐng)域第九條就明確指出了煤礦井下隔爆型開關(guān)柜的供電安全性問(wèn)題，明確交流電源作為控制和保護(hù)電源的技術(shù)屬于落后淘汰技術(shù)，需要在五年內(nèi)進(jìn)行改造升級(jí)。為此，有必要設(shè)計(jì)一種能解決上述技術(shù)問(wèn)題的、采用兩路可切換直流電源作為隔爆型開關(guān)柜控制和保護(hù)電源的電路。

考慮到運(yùn)行的安全性，防止煤礦井下安全事故的發(fā)生，在采用兩路直流電源作為控制和保護(hù)電源的電路中，加入了防誤操作閉鎖元件FW，能夠切斷和閉鎖隔爆型直流電源箱向隔爆型開關(guān)柜的輸出，滿足煤礦井下多瓦斯環(huán)境中防爆設(shè)備開門斷電的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)缺陷。

為了方便述說(shuō)，我們對(duì)于由電壓互感器輸出的交流電源經(jīng)過(guò)調(diào)壓整流后輸出的直流電源簡(jiǎn)稱：內(nèi)供直流電源；對(duì)于隔爆型開關(guān)柜外部由隔爆型直流電源箱輸入的直流電源稱為：外供直流電源。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路，包括設(shè)于隔爆型開關(guān)柜內(nèi)部的電壓互感器、調(diào)壓整流切換模塊、以及設(shè)于隔爆型開關(guān)柜外部的隔爆型直流電源箱，所述電壓互感器的輸出端和隔爆型直流電源箱的輸入端均與調(diào)壓整流切換模塊連接；

所述調(diào)壓整流切換模塊包括交流輸入端子、直流輸入端子、直流輸出端子、調(diào)壓元件、整流元件、濾波元件、放電電阻、切換元件、保護(hù)元件、防誤操作閉鎖元件和防倒灌二極管。

所述電壓互感器二次線圈的輸出端通過(guò)調(diào)壓整流切換模塊的交流輸入端子與調(diào)壓元件的輸入端連接，所述調(diào)壓元件的輸出端與整流元件的交流輸入端連接，所述濾波元件及放電電阻并聯(lián)在整流元件的輸出端，所述整流元件的輸出端還與切換元件連接，所述切換元件的輸出端通過(guò)直流輸出端子與隔爆型開關(guān)柜中的控制和保護(hù)電路連接；

所述隔爆型直流電源箱經(jīng)過(guò)隔爆型開關(guān)柜的電纜引入裝置、接線腔穿墻端子，與調(diào)壓整流切換模塊的直流輸入端子連接，外供直流電源的正極經(jīng)過(guò)防倒灌二極管與切換元件連接。

進(jìn)一步地，所述切換元件為常開常閉轉(zhuǎn)換型繼電器，以下簡(jiǎn)稱繼電器；所述整流元件的輸出端的正負(fù)極分別與繼電器的正、負(fù)極常閉接點(diǎn)連接；所述外供直流電源的正極通過(guò)防倒灌二極管與繼電器的正極常開接點(diǎn)連接，所述外供直流電源的負(fù)極直接與繼電器負(fù)極常開接點(diǎn)的一端連接，繼電器的公共端作為輸出端。

進(jìn)一步地，兩路直流控制和保護(hù)電源不采用繼電器進(jìn)行切換，所述調(diào)壓整流切換模塊中整流元件的輸出內(nèi)供直流電源的正極與第二防倒灌二極管的正極連接；所述外供直流電源與第一防倒灌二極管的正極連接，兩個(gè)防倒灌二極管的負(fù)極并接在一起后與直流輸出端子的正極連接，兩路直流電源的負(fù)極直接并接在一起后與直流輸出端子負(fù)極的連接。

進(jìn)一步地，所述調(diào)壓元件為變壓器、單相交流固態(tài)調(diào)壓器或可控硅調(diào)壓器。

進(jìn)一步地，所述調(diào)壓元件、整流元件、濾波元件、放電電阻、切換元件、防誤操作閉鎖元件和防倒灌二極管等可為相互獨(dú)立分散安裝的元件，或?yàn)橐惑w式封裝的模塊。

進(jìn)一步地，所述繼電器的線圈并聯(lián)在外供直流電源的正負(fù)極上。

進(jìn)一步地，所述繼電器為電磁繼電器、固態(tài)繼電器、電子開關(guān)或者接觸器。

進(jìn)一步地，所述繼電器為常開常閉轉(zhuǎn)換型、常開型或常閉型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明創(chuàng)新的采用外供(常用)和內(nèi)供(備用)兩路直流電源為隔爆型開關(guān)柜控制和保護(hù)電路供電，外供直流電源由設(shè)于隔爆型開關(guān)柜外部為其提供直流電源的隔爆型直流電源箱提供，內(nèi)供直流電源由隔爆型開關(guān)柜內(nèi)部電壓互感器輸出的交流電源，經(jīng)過(guò)調(diào)壓整流濾波后輸出的直流電源提供。當(dāng)外部隔爆型直流電源箱需要停電檢修時(shí)，可以通過(guò)調(diào)壓整流切換模塊將外供直流電源自動(dòng)切換到內(nèi)供直流電源供電。此外，還可以把外供直流電源源作為備用電源，當(dāng)內(nèi)供直流電源出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換至外供直流電源源供電。兩路直流電源可以依據(jù)使用者的要求自由選擇常用或備用電源。

2、本發(fā)明通過(guò)防誤操作閉鎖元件實(shí)現(xiàn)外供直流電源的控制和閉鎖，當(dāng)開啟隔爆型開關(guān)柜設(shè)備腔門時(shí)，切斷隔爆型直流電源箱的輸出，保證井下維護(hù)檢修時(shí)的安全，大大降低安全事故的發(fā)生幾率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用交流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路原理框圖。

圖2是本發(fā)明所述采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路的原理框圖。

圖3是本發(fā)明所述采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路的一種電路原理圖。

圖4是本發(fā)明所述采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜的電路的另一種電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

實(shí)施例一

參閱圖2所示，本實(shí)施例提供一種采用兩路直流控制和保護(hù)電源的隔爆型開關(guān)柜GK的電路，包括設(shè)于隔爆型開關(guān)柜GK內(nèi)部的電壓互感器PT、調(diào)壓整流切換模塊TZQ、以及設(shè)于隔爆型開關(guān)柜GK外部的隔爆型直流電源箱DXJL，所述電壓互感器PT和隔爆型直流電源箱DXJL均與調(diào)壓整流切換模塊TZQ連接。

參閱圖3所示，所述調(diào)壓整流切換模塊TQZ包括交流輸入端子(L1、L2)、直流輸入端子(IN+、IN-)、直流輸出端子(OUT+、OUT-)、調(diào)壓元件TY、整流元件D、濾波元件C、放電電阻FR、切換元件K、防誤操作閉鎖元件FW、防倒灌二極管D1、D2、保護(hù)元件FU1；

所述電壓互感器PT二次線圈輸出端通過(guò)調(diào)壓整流切換模塊的交流輸入端子(L1、L2)與調(diào)壓元件TY的輸入端連接，所述調(diào)壓元件TY的輸出端與整流元件D的交流輸入端連接，所述整流元件D的正負(fù)極輸出端并聯(lián)有濾波元件C及放電電阻FR，同時(shí)，所述切換元件K的3腳和4腳分別連接在整流元件D的正負(fù)極輸出端，所述切換元件K的輸出端5、6腳(公共端)連接直流輸出端子，并通過(guò)直流輸出端子與控制和保護(hù)電路連接。

所述隔爆型直流電源箱DXJL通過(guò)隔爆型開關(guān)柜GK的電纜引入裝置、接線腔內(nèi)的穿墻端子將外供直流電源引入調(diào)壓整流切換模塊的直流輸入端子(IN+、IN-)，外供直流電源的正極與防倒灌二極管D1的正極連接，所述防倒灌二極管D1的負(fù)極與切換元件K的1腳連接。外供直流電源的負(fù)極直接和切換元件K的2腳連接。切換元件K的線圈并聯(lián)在外供直流電源的正負(fù)極上。

參閱圖3所示，所述切換元件K為繼電器，所述濾波元件C、放電電阻FR并聯(lián)在整流元件D的輸出端，繼電器K的3腳和4腳分別與整流元件D的正、負(fù)極輸出端連接；所述外供直流電源的正極經(jīng)過(guò)防倒灌二極管D1與繼電器K的1腳連接。外供直流電源的負(fù)極直接和2腳連接。

所述調(diào)壓元件TY為變壓器、單相交流固態(tài)調(diào)壓器或可控硅調(diào)壓器等。

所述調(diào)壓元件TY、整流元件D、濾波元件C、放電電阻FR、切換元件、防誤操作閉鎖元件FW和防倒灌二極管D1等既可以為相互獨(dú)立的分散安裝的元件，也可以加工為一整體封裝模塊，該封裝模塊可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔爆、調(diào)壓、整流、濾波、切換、閉鎖等功能。

本實(shí)施例中兩路直流控制和保護(hù)電源的自動(dòng)切換是通過(guò)繼電器K的觸頭動(dòng)作，接點(diǎn)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)外供直流電源輸入正常時(shí)，繼電器K的線圈帶電，觸頭動(dòng)作，常閉接點(diǎn)轉(zhuǎn)換為常開接點(diǎn)，內(nèi)供直流電源的輸出回路斷開，外供直流電源經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的常開接點(diǎn)(此時(shí)為閉合)輸出到直流輸出端子為隔爆型開關(guān)柜內(nèi)的控制和保護(hù)回路供電。

所述防倒灌二極管D1的作用是防止整流元件D輸出的直流電源反灌到隔爆型直流電源箱DXJL中。

本實(shí)施例在正常運(yùn)行時(shí)，外供直流電源為隔爆型開關(guān)柜GK內(nèi)部的控制和保護(hù)電路供電。外供直流電源經(jīng)過(guò)調(diào)壓整流切換模塊上的直流輸入端子(IN+、IN-)接入調(diào)壓整流切換模塊，再通過(guò)防倒灌二極管D1輸入到繼電器K的常開接點(diǎn)的1腳和2腳。由于繼電器K的線圈帶電，繼電器K的1-5腳和2-6腳閉合，外供直流電源經(jīng)過(guò)經(jīng)繼電器K的1-5腳和2-6腳輸出到直流輸出端子(OUT+、OUT-)。由于繼電器K的線圈帶電吸合，繼電器的3-5腳和4-6腳瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槌ｉ_狀態(tài)，內(nèi)供直流電源斷開，作為備用。

當(dāng)隔爆型直流電源箱DXJL需要停電檢修或輸出電壓大幅度降低時(shí)，繼電器K的線圈失電，繼電器K的接點(diǎn)動(dòng)作返回，繼電器3-5腳和4-6腳閉合導(dǎo)通，控制和保護(hù)電源切換到由內(nèi)供直流電源供電。

所述外供直流電源依次經(jīng)過(guò)隔爆型開關(guān)柜GK的電纜引入裝置(俗稱喇叭口)、接線腔隔爆穿墻端子、直流輸入端(IN+、IN-)接入調(diào)壓整流切換模塊TZQ，外供直流電源的正極與防倒灌二極管D1的正極連接，并通過(guò)D1的負(fù)極連接至繼電器K的1腳，外供直流電源的負(fù)極直接接至繼電器K的2腳。

作為優(yōu)選，所述繼電器K為電磁繼電器、固態(tài)繼電器、電子開關(guān)或者接觸器。

所述繼電器K為常開常閉轉(zhuǎn)換型、常開型或常閉型。

本實(shí)施例中，內(nèi)供直流電源與外供直流電源采用同一對(duì)直流輸出端子(OUT+、OUT-)輸出到控制和保護(hù)電路。

在本實(shí)施例中，濾波元件C的作用是：過(guò)濾直流電源中的交流成分，提高調(diào)壓整流切換模塊TZQ輸出的直流電源的質(zhì)量；電阻FR為放電電阻，它的作用是：在維修人員檢修前釋放該電容儲(chǔ)蓄的電能，防止維修人員觸電，同時(shí)能夠避免檢修時(shí)電容放電產(chǎn)生火花，保證煤礦井下用電安全。

在本實(shí)施例中，防誤操作閉鎖元件FW為磁控開關(guān)或光電開關(guān)。當(dāng)隔爆型開關(guān)柜設(shè)備腔防爆門關(guān)閉，磁控開關(guān)和光電開關(guān)能夠檢測(cè)到感應(yīng)源時(shí)，磁控開關(guān)和光電開關(guān)內(nèi)部常開接點(diǎn)閉合，隔爆型直流電源箱內(nèi)輸出回路接觸器JC的線圈帶電并吸合，外供直流電源的供電回路導(dǎo)通；在開啟隔爆型開關(guān)柜設(shè)備腔防爆門時(shí)，由于磁控開關(guān)或光電開關(guān)的感應(yīng)源撤出感應(yīng)范圍，磁控開關(guān)和光電開關(guān)內(nèi)部接點(diǎn)斷開，隔爆型直流電源箱內(nèi)輸出回路接觸器JC的線圈失電并斷開，外供直流電源的供電回路停止輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)開啟隔爆型開關(guān)柜設(shè)備腔防爆門時(shí)，防誤操作閉鎖元件FW對(duì)于外供直流電源的控制和閉鎖功能。

實(shí)施例二

參閱圖4所示，本實(shí)施例中沒(méi)有采用切換元件繼電器K，而是直接將內(nèi)供和外供兩路直流電源并聯(lián)在一起，依據(jù)直流電流由高電位流向低電位的原理及二極管的反向截止功能實(shí)現(xiàn)兩路直流電源的不間斷切換。

本實(shí)施例中所述整流元件D的正負(fù)極輸出端同樣并聯(lián)有濾波元件C、放電電阻FR，不同之處在于整流元件D輸出端沒(méi)有切換元件K,整流元件輸出端的正極直接與防倒灌二極管D2的正極連接，防倒灌二極管D2的負(fù)極與防倒灌二極管D1的負(fù)極相連接；所述隔爆型直流電源箱DXJL輸入的外供直流電源的正極連接防倒灌二極管D1的正極，因此，兩路直流電源的正極通過(guò)防倒灌二極管D1、D2后并聯(lián)在一起，內(nèi)供和外供兩路直流電源的負(fù)極直接并聯(lián)在一起。并聯(lián)之后的直流電源通過(guò)直流輸出端子(OUT+、OUT-)為控制和保護(hù)回路供電。

本實(shí)施例中兩路直流電源的自動(dòng)切換是通過(guò)調(diào)壓整流切換模塊TZQ中兩個(gè)防倒灌二極管D1和D2的反向截止功能，以及依據(jù)直流電流由高電位流向低電位的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際實(shí)施中，將內(nèi)供直流電源作為備用電源，將其輸出的電源電壓調(diào)整到比外供直流電源稍低，這樣，當(dāng)外供直流電源正常時(shí)，由于其電壓較高，控制和保護(hù)回路使用該路直流電源。外供直流電源由于防倒灌二極管的阻擋，無(wú)法通過(guò)防倒灌二極管D2。當(dāng)外供直流電源停電檢修或電壓降低時(shí)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部直流電源向控制和保護(hù)回路無(wú)間斷供電。由于防倒灌二極管D1的反向截止作用，內(nèi)供直流電源無(wú)法流入外部隔爆型直流電源箱DXJL內(nèi)部。

由于煤礦井下存在瓦斯等易燃易爆危險(xiǎn)氣體，一旦供用電設(shè)備運(yùn)行檢修中產(chǎn)生電火花將會(huì)引發(fā)瓦斯爆炸事故，為此《國(guó)家煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，所有井下供用電設(shè)備必須開門斷電檢修。本發(fā)明的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)在隔爆型開關(guān)柜外部為其提供控制和保護(hù)電源的隔爆型直流電源箱需要斷電檢修時(shí)，還可以自動(dòng)切換到由隔爆型開關(guān)柜內(nèi)部?jī)?nèi)供(備用)直流電源供電，保證了隔爆型開關(guān)柜的連續(xù)可靠運(yùn)行。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明專利隔爆型開關(guān)柜采用兩路可切換直流電源作為控制和保護(hù)電源的技術(shù)，徹底解決了當(dāng)前隔爆型開關(guān)柜采用交流控制和保護(hù)電源的種種弊端和缺陷，同時(shí)通過(guò)兩路直流電源的自動(dòng)切換，解決了煤礦井下電氣設(shè)備維修時(shí)必須開門斷電的安全規(guī)程要求，即，當(dāng)隔爆型開關(guān)柜外部隔爆型直流電源箱需要停電檢修又不能停止隔爆型開關(guān)柜的控制和保護(hù)電源時(shí)，可以切換到隔爆型開關(guān)柜內(nèi)部?jī)?nèi)供直流電源供電，保證了煤礦井下隔爆型開關(guān)柜的安全、可靠運(yùn)行，從而大大提高了煤礦井下變電運(yùn)行的可靠性和安全性。

同時(shí)，考慮到煤礦井下安全用電的重要性，在此電路中還設(shè)計(jì)有防誤操作閉鎖元件FW，當(dāng)隔爆型開關(guān)柜需要開啟防爆門檢修時(shí)，防誤操作閉鎖元件能夠自動(dòng)切斷和閉鎖隔爆型直流電源箱向隔爆型開關(guān)柜的供電。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過(guò)本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍，都應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。