移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置的制作方法

专利名称：移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及煤矿井下移动变电站的综合保护和执行装置。
二背景技术：
移动变电站(简称移变)是煤矿井下综合机械化开采工作面供电系统中的一个重要环节。它是将井下变电所输出的高压电变换成用电设备的额定电压，并能对这一环节实施安全监测及控制的设备。“移变”由高压配电装置、变压器、低压保护箱三部分组成。以往的“移变”，其高压配电装置是由手动隔离开关为执行机构，在变压器无载运行时，切断高压侧电源，将高压供电系统与变压器隔开，以便对变压器或低压侧电路检查、维护。其低压保护箱是由自动断路器为执行机构，对有载运行设备进行切断控制。即将变压器低压侧输出电与用电设备隔开，以便对用电设备进行检查、维护。由于低压自动断路器是在有载运行下切断电路，在切断的瞬间，断路器的触头会产生电弧、电磁吸力，因此，电弧能将绝缘击穿、烧坏或烧结，使断路器失去断电功能。断路器控制的电流越大，产生的电弧越强，破坏性越大，所以断路器的容量和分断能力受到了限制，从而，移动变电站的容量也就受到了限制。另一方面，随着煤碳生产的发展和科学技术的进步，综采设备装机容量不断增大，移动变电站的容量必须随之增大，这就给配套的保护装置带来了难题。要想提高低压断路器的容量是十分困难的，不但与低压断路器的设计、制造水平有关，而且大容量触头的材料在国内尚属空白，因此，目前尚无大容量低压断路器产品。经检索，从所得文献可知，国外“移变”技术先进的国家有英国、德国和波兰，相关文件“防爆变压器”Min.Technol。1994，76(5)154-156中，介绍了英国Brush公司生产的3KV防爆移动变电站，由干式矿用防爆变压器，高压开关箱和低压开关箱三部分组成。高压侧有欠压、短路、反时过载保护。法国的“移变”有THEB型(6KV)、AEG型(6KV)、西门子(6KV)。相关文件“单片机应用于移动变电站低压馈电开关的探讨”，煤炭科研参考资料1994(5/6)57-59，介绍了单片机及其外围接口电路应用于隔爆型低压馈电开关，配以相应的软件，可实现其控制和保护功能。在检索范围内，未发现与本实用新型相同的额定电压10KV、额定工作电流200A，单片机保护，低压侧故障跳高压侧高压真空配电装置的煤矿井下移动变电站的文献报道。由于现有“移变”受其低压保护箱的影响，存在着容量小(＜2000KVA)、综合保护性能差，使用寿命短等缺点，因此，不能满足生产发展的需要。
三
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，使得移动变电站的容量增大(≥2000KVA)，满足生产发展的需要，并使其可靠性、寿命提高。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的。一种移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，包括变压器，含有高压隔离开关、控制变压器和保护电路的高压侧电路，以及含有单片机的低压侧电路。其特征在于所述的高压侧电路是在高压隔离开关下面连接有高压真空断路器，高压真空断路器由控制回路的无压释放线圈和电磁分励脱扣线圈驱动其主触头断合，并通过控制回路与高压电网综合保护器的控制端连接。所述的低压侧电路是由低压电网综合保护器和低压保护电路组成，其工作电源通过接线端子与主回路和高压电网综合保护器连接，低压保护电路的反馈信号通过接线端子与高压电网综合保护器连接。
所述的高压真空断路器的控制回路，是从控制变压器输入100V电源，经熔断保险至整流器变换成直流电，无压释放线圈串接在熔断保险后，并与高压电网综合保护器的端口连接，电磁分励脱扣线圈的一端连接整流器的正端，另一端接入高压电网保护器的端口，整流器的负端接入高压电网保护器的端口；回路上还设有二极管逆向器、限流电阻、滤波电容、谐波电容。
所述的高压电网综合保护器，是包含单片机的高压控制电路，从控制变压器经熔断保险接入工作电源(100V)，高压侧接地保护、过载保护、断相保护、绝缘保护电路信号分别由不同的输入端接入，设有低压反馈信号的输入端口，高压断路器控制线圈的控制信号输入端口，断路器自保信号输入端口，以及复位电路高压保护器接地端口。
所述的低压电网综合保护器，是包含单片机的低压控制电路，其工作电源经组合开关、熔断保险从电源输入端口接入，漏电和漏电闭锁信号、低压回路的过流保护信号分别由不同的输入端口接入，设有低压保护控制信号的输出端口，以及低压侧电压指示、低压保护器接地端口。
本实用新型与现有技术相比，有以下优点和有益效果由于在相同容量的情况下，高压侧回路电流小，低压侧回路电流大，高压侧回路电流仅为低压侧回路电流的1/n倍。n为变压器的变压比，井下综采工作面的“移变”变压比n一般为2-3，所以在原有设计技术、原材料和原断路器分断能力不变的条件下，“移变”的容量就可扩容2-3倍。根据以上变压器特性，本实用新型提出了由低压侧采集故障信号，反馈至高压侧自动断路器执行的技术方案，即可开创大容量(≥2000KVA)领域，实现“移变”的安全保护功能，不但可满足生产发展的需要，而且大大提高了保护装置的寿命。由于高压真空断路器及其控制回路设计合理，在无压释放器和电磁分励脱扣器的共同作用下，使高压断路器动作可靠，达到了断开和闭合高压主电路的目的。由于高压电网综合保护器采用先进的单片机及其控制电路，因此可准确分析判断高、低压故障及安全检测采样信号，及时输出驱动断路器信号，确保了保护装置的可靠性。由于低压电网综合保护器采用的单片机及其控制电路，及时采样低压回路的安全及故障信号，准确反馈至高压电网综合保护器，从而实现了由低压反馈高压执行的保护功能。总之，本实用新型较现有技术有显著的进步和积极的效果。
四

图1是本实用新型的电气原理方框图，图中GD表示高压真空断路器，SQ表示无压释放器，TQ表示电磁分励脱扣器，GZBD-1表示高压电网综合保护器，DZBD-1表示低压电网综合保护器。
图2是一种移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置的电路图。
五具体实施方式
下面通过一个实施例结合附图作进一步说明。
如图1、2所示，一种移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，其电路主要由变压器KBSGZY、高压侧电路、低压侧电路三部分组成。图2中以变压器为界，左侧为高压侧电路，右侧为低压侧电路。
1、高压侧电路由井下输入到“移变”的高压电源为三相电A、B、C，电压为10KV，首先被接入到高压隔离开关GK上，高压隔离开关是“移变”的总开关，为检修“移变”而设置的，它为手动开关，不作为有载的关断用。高压隔离开关GK下面的电路分为两路，一路向右侧输出至控制变电器PT，将10KV高压降压变换成100V的低压，作为控制电路的电源；另一路主电路至高压真空断路器GD上，它是控制主电路的断合的，即给变压器正常供电、断电和对变压器与低压供电回路故障情况下的有载断电。高压真空断路器的触头由控制回路的无压释放线圈SQ和电磁分励脱扣线圈TQ的驱动而进行断合的。高压真空断路器GD的控制回路，100V电源由DQ8和DQ18输入，经熔断保险RD2到整流器Q1变换直流电，无压释放线圈SQ串接在熔断保险RD2后，并与高压电网综合保护器GZBD-1的端口ZB9连接，电磁分励脱扣线圈TQ的一端连接整流器Q1的正端，另一端接入高压电网保护器GZBD-1的端口ZB20，整流器Q1的负端接入高压保护器GZBD-1的端口ZB10，回路上还设有二极管逆向器D1、限流电阻R2、滤波电容C2、谐波电容C1。高压真空断路器GD下面的电路RY1-3是保护压敏电阻电路，用来消除主电路中的瞬间高压；CT1、CT2、CT3表示高压侧过流、短路、断相保护的传感线圈，根据变压器原理，变换成电流、电压信号、接入高压电网综合保护器GZBD-1的ZB7、ZB17、ZB16、ZB6取样信号输入端，进行比较、判断，发出驱动信号驱动断路器GD；OLH是功率方向性选择接地保护电路中的一部分，另一部分为ZB15电路，它们是根据电磁原理和三相电特性设计，当三相电正常时，取样部分不输出信号，当有一相接地时，便有零序电流，取样部分立即有信号输出至GZBD-1的ZB5、或ZB15，控制电路便执行漏电保护功能；UGSP是高压电缆绝缘监视线保护电路，当电缆中各电线间绝缘损坏或绝缘值降低后，UGSP便有监视信号，由ZB12输入GZBD-1，驱动控制电路执行绝缘下降的保护。
高压电网综合保护器GZBD-1，是包含单片机的高压控制电路，控制变压器PT输出的控制电压100V经熔断保险RD1，由ZB6、ZB18接入；ZB5、ZB15为高压侧的接地保护电路信号的输入端；ZB7、ZB17、ZB16、ZB6为高压侧的过载、短路、断相保护电路信号的输入端；ZB12为绝缘保护输入端；ZB11、ZB14是接收低压反馈信号的输入端；ZB3、ZB13为断路自保信号输入端；ZB10、ZB20、ZB9为断路器控制线圈的控制端；ZB2、ZB4为模拟测试电路输入端；ZB1为GZBD-1的接地端。
2、低压侧电路主电路由变压器KBSGZY二次侧输出至低压侧出线腔，如图2中三相1140电压输出。LDA、R3组成漏电检测电路；SK、BK、EK、D2、C2、C4组成漏电保护电路，其电信号接入低压电网综合保护器DZBD-1的ZB5输入端；CT1、CT2、CT3为低压回路过流保护传感器，根据变压器原理，变换成电信号，由低压电网保护器DZBD-1的输入端ZB15、ZB16、ZB17接入；TB1为电压指示电路的变压器接入DZBD-1的ZB3端。
低压电网综合保护器DZBD-1，是包含单片机的低压控制电路，其100V工作电源经组合开关ZK、熔断保险RD3与电源输入端ZB6、ZB18连接；设有漏电和漏电闭锁信号的输入端ZB5，低压过流保护信号输入端ZB17、ZB16、ZB15，低压侧电压指示电路输入端ZB3，低压保护器电路的接地端ZB1；低压保护的反馈信号由其输出端ZB11、ZB14经接线端子3和4与高压电网综合保护器GZBD-1的相应输入端ZB11、ZB14连接。另外，高压侧接线端子1和2，用连线连至低压侧接线端子1和2上，再上1和2送至低压电网综合保护器，提供工作电源。在高压侧与低压侧的连接线路上还接有温度控制传感器JT和R3组成的变压器温度监控电路。
本实用新型的工作原理当电路正常，断路器GD闭合，主回路开始供电。假设用电设备过载，低压侧过载检测电路，如图2中ZB15部分便会检测到过载信号，并将其信号输入到低压电网综合保护器DZBD-1，经分析、比较和判断后，再将其执行信号由ZB11和ZB14反馈至高压电网综合保护器GZBD-1中，高压电网综合保护器立即发出执行信号，并由ZB9和ZB20输出，断路器GD接到信号后便立即断电，完成保护作用，并做相应的故障显示(为了简要，显示部分图中未画出)。
权利要求1.一种移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，包括变压器(KBSGZY)、含有高压隔离开关(GK)、控制变压器(PT)和保护电路的高压侧电路，含有保护电路的低压侧电路，其特征在于所述的高压侧电路在隔离开关(GK)后连接有高压真空断路器(GD)，高压真空断路器由控制回路的无压释放线圈(SQ)和电磁分励脱扣线圈(TQ)驱动主触头断合，并通过控制回路与高压电网综合保护器(GZBD-1)的控制端连接；所述的低压侧电路，是由低压电网综合保护器(DZBD-1)和低压保护电路组成，其工作电源通过接线端子(1和2)与主回路和高压电网综合保护器(GZBD-1)连接，低压保护电路的反馈信号通过接线端子(3和4)与高压电网综合保护器连接。
2.按照权利要求1所述的移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，其特征在于所述的高压真空断路器(GD)的控制回路，是从控制变压器(PT)输入100V.电源，经熔断保险(RD2)至整流器(Q1)，无压释放线圈(SQ)串接在熔断保险后，并与高压电网综合保护器的端口(ZB9)连接，电磁分励脱机线圈(TQ)的一端连接整流器的正端，另一端接入高压电网保护器的端口(ZB20)，整流器的负端接入高压电网保护器的端口(ZB10)；回路上还设有二极管逆向器(D1)、限流电阻(R2)、滤波电容(C2)、谐波电容(C1)。
3.按照权利要求1所述的移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，其特征在于所述的高压电网综合保护器(GZBD-1)，是包含单片机的高压控制电路，从控制变压器(PT)经熔断保险(RD1)由端口(ZB6、ZB18)接入，设有高压侧接地保护电路信号输入端(ZB5、ZB15)，高压侧过载、短路、断相保护电路信号输入端(ZB7、ZB17、ZB16、ZB6)，绝缘保护输入端(ZB12)，接收低压反馈信号的输入端(ZB11、ZB14)，断路自保信号输入端(ZB3、ZB13)，断路器控制线圈的控制端(ZB10、ZB20、ZB9)，模拟测试电路输入端(ZB2、ZB4)，保护器接地端(ZB1)。
4.按照权利要求1所述的移动变电站由低压反馈高压执行的保护装置，其特征在于所述的低压电网综合保护器(DZBD-1)，是包含单片机的低压控制电路，其工作电源经组合开关(ZK)、熔断保险(RD3)与电源输入端(ZB6、ZB18)连接，设有漏电和漏电闭锁信号的输入端(ZB5)，低压过流保护信号输入端(ZB17、ZB16、ZB15)，低压侧电压指示电路输入端(ZB3)，低压保护器电路的接地端(ZB1)，低压保护的反馈信号由输出端(ZB11、ZB14)经接线端子(3和4)与高压电网综合保护器(GZBD-1)的输入端(ZB11、ZB14)连接。
专利摘要移动变电站由低压反馈、高压执行的保护装置，涉及煤矿井下移动变电站的综合保护设备。以往的“移变”由高压配电装置、变压器、低压保护箱组成，高压配电以手动隔离开关为无载执行机构，低压保护由自动断路器为有载执行机构。低压断路器在切断瞬间，触头会产生电弧击穿绝缘，因此“移变”的容量受到限制。为了开发大容量“移变”，提高综合保护性能和使用寿命，本实用新型提出了由低压侧采集故障信号，反馈至高压侧自动断路的技术方案，从而实现安全保护功能。由于在高压侧设置了高压真空断路器及含有单片机的高压电网综合保护器；低压侧设有包含单片机的低压电网综合保护器，因此，故障检测电路会将故障信号输入到低压保护器中，经分析、判断反馈至高压保护器，发出执行信号，使断路器断电。
文档编号H02H3/00GK2523089SQ0126024
公开日2002年11月27日 申请日期2001年9月26日 优先权日2001年9月26日
发明者朱晓喜, 刘西成, 金智新, 杨彦峰, 张跃, 黄远平, 刘大同, 李广元 申请人:大同煤矿集团有限责任公司技术中心