專(zhuān)利名稱(chēng):井下低壓方向性漏電繼電器的制作方法
煤礦井下的機(jī)電設(shè)備大多屬于移動(dòng)式設(shè)備，連接有大量的電纜。由于井下濕度大，照明條件差，工作環(huán)境惡劣，機(jī)電設(shè)備和電纜容易發(fā)生漏電事故，造成人員觸電傷亡，甚至引起瓦斯爆炸和火災(zāi)。因此建立煤礦井下漏電保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)保證煤礦井下安全生產(chǎn)是十分重要的。
目前煤礦井下變壓器中性點(diǎn)不接地低壓供電系統(tǒng)使用的低壓漏電保護(hù)裝置無(wú)選擇性，只要供電系統(tǒng)的某一饋電線路上發(fā)生漏電，漏電保護(hù)裝置立即切斷整個(gè)系統(tǒng)的電源。這類(lèi)保護(hù)裝置的缺點(diǎn)是不能有選擇地切斷故障線路的電源，因而造成由于某一線路發(fā)生故障而影響整個(gè)供電系統(tǒng)的供電，且不易迅速查找故障和排除故障。
在變壓器中性點(diǎn)不接地的高壓供電系統(tǒng)中最近已研制出了高壓選擇性漏電保護(hù)裝置，但是，高壓選擇性漏電保護(hù)裝置不能直接用于低壓供電系統(tǒng)。因?yàn)槊旱V井下低壓供電線路單相漏電時(shí)的零序電流值極小，最小時(shí)僅幾個(gè)毫安，而高壓供電系統(tǒng)單相漏電時(shí)的零序電流至少為150毫安左右。要可靠地檢測(cè)出低壓供電線路單相漏電時(shí)的零序電流是非常困難的。因此，井下低壓方向性漏電保護(hù)裝置是目前國(guó)內(nèi)外煤礦井下變壓器中性點(diǎn)不接地低壓供電系統(tǒng)中急需解決的技術(shù)難題。
本發(fā)明提供了一種適合于煤礦井下變壓器中性點(diǎn)不接地的低壓供電系統(tǒng)的方向性漏電繼電器。
本發(fā)明針對(duì)井下低壓供電系統(tǒng)單相漏電時(shí)零序電流小，需要高靈敏度的電流檢測(cè)元件的特點(diǎn)，采用了一種導(dǎo)磁率在10000以上的高導(dǎo)磁率合金鋼材料作為電流檢測(cè)元件的磁芯，使得井下低壓供電系統(tǒng)零序電流的檢測(cè)成為可能。本發(fā)明還針對(duì)井下低壓電網(wǎng)的特點(diǎn)對(duì)零序電壓移相電路中的移相角作了深入的研究，采用了具有大移相范圍的由運(yùn)算放大器構(gòu)成的橋式移相電路，確定了移相電路的移相角為40°～60°，從而進(jìn)一步提高了方向性漏電保護(hù)的靈敏度。移相電路的移相角為48°～52°時(shí)，移相效果最佳。為了防止旁路接地保護(hù)部分誤動(dòng)作，必須在漏電保護(hù)和旁路接地保護(hù)兩部分線路之間加有封鎖信號(hào)。為了提高方向性漏電保護(hù)的可靠性，可以在邏輯門(mén)電路與出口電路之間加以積分電路，其積分時(shí)間為5～10毫秒。
本發(fā)明所提供的井下低壓方向性漏電繼電器的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)井下低壓電網(wǎng)的某一饋電線路上發(fā)生漏電時(shí)，只切斷發(fā)生漏電的線路，而其它線路不受任何影響，照常供電。另外，當(dāng)人觸及供電線路時(shí)，該繼電器采用旁路接地保護(hù)的方式，保證通過(guò)人身的電流與時(shí)間的乘積在30毫安·秒以下，確保人身觸電的安全；同時(shí)還免除了因切斷線路后電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)對(duì)人體電流的影響。此外，該繼電器還具有靈敏度高；抗干擾能力強(qiáng)；無(wú)時(shí)間死區(qū)；體積小，重量輕；維護(hù)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
圖1為漏電保護(hù)部分方框圖。
圖2為旁路接地保護(hù)部分方框圖。
圖3為井下低壓方向性漏電繼電器電路圖。
井下低壓方向性漏電繼電器由漏電保護(hù)和旁路接地保護(hù)兩部分組成。漏電保護(hù)部分采用零序方向原理，用與邏輯相位比較電路實(shí)現(xiàn)方向性保護(hù)。旁路接地保護(hù)部分采用電壓比較和波形鑒別原理，實(shí)現(xiàn)選相接地保護(hù)。為了防止旁路接地保護(hù)部分誤動(dòng)作，在漏電保護(hù)和旁路接地保護(hù)之間加有封鎖信號(hào)。
漏電保護(hù)部分由零序電流通道，零序電壓通道，邏輯門(mén)，積分電路和延時(shí)出口電路組成，如圖1所示。
零序電流通道由電流檢測(cè)元件，波形變換器等組成。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電或接地故障時(shí)，電流檢測(cè)元件將檢測(cè)出的零序電流信號(hào)直接加到波形變換器的輸入端，經(jīng)波形變換將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波。
零序電壓通道由電壓檢測(cè)元件，移相電路和波形變換器等組成。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電或接地故障時(shí)，電壓檢測(cè)元件將檢測(cè)出的零序電壓信號(hào)經(jīng)移相電路移相后加到波形變換器的輸入端，經(jīng)波形變換將移相后的正弦波轉(zhuǎn)換成方波。
邏輯門(mén)由三極管門(mén)電路組成。由零序電流通道輸出的電流方波和由零序電壓通道輸出的電壓方波分別加到邏輯門(mén)的電流門(mén)和電壓門(mén)。當(dāng)兩輸入方波同相時(shí)，由邏輯門(mén)輸出的方波最寬；當(dāng)兩輸入方波反相時(shí)，邏輯門(mén)的輸出為零。
積分電路將邏輯門(mén)輸出的方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為斜坡信號(hào)作用到延時(shí)出口電路。
延時(shí)出口電路由電子開(kāi)關(guān)，繼電器和延時(shí)電路等組成。當(dāng)積分電路輸出的斜坡信號(hào)的幅值高于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值時(shí)，電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)延時(shí)電路延時(shí)后，執(zhí)行繼電器釋放，使開(kāi)關(guān)跳閘，切斷故障線路。
旁路接地的作用是當(dāng)人觸及電網(wǎng)的一相時(shí)，旁路觸頭可在0.05秒之內(nèi)將人觸及的一相對(duì)地短接，從而使通過(guò)人體的電流與時(shí)間的乘積控制在30毫安·秒以下，保證了人身的安全。
旁路接地保護(hù)部分由移相電路，選相電路，積分電路和出口電路等組成，如圖2所示。
移相電路采用阻容移相將零序電壓移相45°后，與相電壓迭加送至選相電路。
選相電路由電壓比較器，積分電路等組成。當(dāng)人觸及電網(wǎng)的任一相時(shí)，移相后的零序電壓與相電壓的矢量和的幅值在電網(wǎng)對(duì)地電容從0.1～1微法范圍內(nèi)變化時(shí)以故障相為最低。因此，當(dāng)移相電路輸出信號(hào)的幅值低于基準(zhǔn)值時(shí)，將使電壓比較器翻轉(zhuǎn)，經(jīng)積分后作用到出口電路，使故障相旁路接地，而非故障相不接地，從而達(dá)到了選相旁路接地的目的。
出口電路由功率放大器，繼電器等組成。當(dāng)從選相電路輸出的斜坡信號(hào)幅值超過(guò)穩(wěn)壓管的擊穿值時(shí)，功率放大器有信號(hào)輸出，推動(dòng)繼電器將故障相旁路接地。
本裝置電源由三相變壓器供給，三相變壓器的一次既作為產(chǎn)生零序電壓的三相電抗器，又作為變壓器的原邊。變壓器的付邊共有三組繞組，Ⅰ組繞組輸出13伏三相電壓經(jīng)三相半波整流后供給固定式三端穩(wěn)壓器，以獲得±12伏直流電壓，作為本裝置的工作電壓，Ⅱ組繞組作為基準(zhǔn)電壓的電源。Ⅲ組繞組作為旁路接地保護(hù)部分的移相信號(hào)綜合電源。
本繼電器的電路圖如圖3所示。
本繼電器可與饋電開(kāi)關(guān)或磁力起動(dòng)器配合使用，但與磁力起動(dòng)器配合使用時(shí)必須用繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種由漏電保護(hù)和旁路接地保護(hù)兩部分組成的井下低壓方向性漏電繼電器，漏電保護(hù)部分由零序電流與零序電壓通道、邏輯門(mén)和延時(shí)出口電路組成，實(shí)現(xiàn)方向性漏電保護(hù)；旁路接地保護(hù)部分由移相選相和出口電路組成，實(shí)現(xiàn)選相接地保護(hù)，其特征在于零序電流檢測(cè)元件的磁芯采用了一種高導(dǎo)磁率合金鋼，其導(dǎo)磁率在10000以上；零序電壓移相電路采用由運(yùn)算放大器構(gòu)成的橋式移相電路，其移相角為40°～60°；漏電保護(hù)與旁路接地保護(hù)之間加有封鎖信號(hào)。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的井下低壓方向性漏電繼電器，其特征在于零序電壓移相電路的最佳移相角為48°～52°。
3.一種如權(quán)利要求
1或2所述的井下低壓方向性漏電繼電器，其特征在于在邏輯門(mén)電路與出口電路之間加有積分電路，其積分時(shí)間為5～10毫秒。
專(zhuān)利摘要
井下低壓方向性漏電繼電器適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井中配合饋電開(kāi)關(guān)或磁力起動(dòng)器作為660伏變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)的方向(選擇)性漏電保護(hù)。其主要技術(shù)特征是當(dāng)發(fā)生單相漏電或接地時(shí)，只切斷故障線路，其它線路不停電照常工作；當(dāng)人觸及某一相時(shí)，保證通過(guò)人身的電流與時(shí)間的乘積在30毫安·秒以下，確保人身安全；免除在切斷線路后電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)對(duì)人體電流的影響；靈敏度高；抗干擾能力強(qiáng)；體積小，重量輕；維護(hù)和使用方便。
文檔編號(hào)H02H5/12GK85203103SQ85203103
公開(kāi)日1986年4月30日 申請(qǐng)日期1985年7月29日
發(fā)明者吳學(xué)勝, 付家才, 徐化倫, 馬之駿 申請(qǐng)人:黑龍江礦業(yè)學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan