专利名称：变频调速装置用漏电保护设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿井下供电系统的漏电保护，具体是ー种变频调速装置用漏电保护设备，用于对井下采掘设备牵引用变频调速装置实施漏电保护。
背景技术：
在煤矿井下供电系统中，当带电体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度时，使经该阻抗流入大地的电流増大到一定值时，就认为该供电系统发生了漏电故障。煤矿井下供电系统发生漏电，不仅会引起人身触电，而且还可能导致瓦斯、煤尘爆炸，甚至使电气雷管提前引爆。对煤矿井下供电系统实施有效的漏电保护，能在电网发生漏电故障时快速切断电源，防止人身触电和避免漏电电流引起瓦斯煤尘爆炸事故发生。选择性漏电保护是指当电 网发生漏电故障时，能够有选择性地发出故障信号或切断故障支路电源。它可以保证只切除漏电故障线路和设备，非故障线路和设备继续工作，减小故障停电范围，而且便于寻找漏电故障，缩短漏电停电时间，提高供电的可靠性。现有漏电保护装置种类有很多，根据检测物理量的不同，漏电保护装置依据的漏电保护原理亦不相同，从适用于井下低压电网的漏电保护原理来看，主要有以下几种附加直流电源的保护原理、零序电流方向的保护原理、零序电流的保护原理、旁路接地保护原理等，目前在煤矿井下使用的漏电保护装置主要采用前两种保护原理。但是煤矿井下采掘设备牵引用1140V变频调速装置在对采掘设备电机实施调速时，其输出频率和电压在不断的变化，漏电动作指标不能因为其而改变，因此以上漏电保护原理不适用于变频调速装置，基于以上漏电保护原理实现的漏电保护装置不能对变频调速装置实现有效漏电保护。此外，井下采掘设备牵引用1140V变频调速装置主回路如图I所示，1140V三相电压输入后经三相整流桥整流、电容平波后分别输入给两逆变装置，虚线左边为变频调速装置，右边为变频后的三相电源分别经动カ电缆传输给变频电机，即采掘设备两行走电机的供电电源是由三相电源经过整流和逆变转换后提供的。而变频调速装置和两行走电机安装在连续采煤机上，变频调速装置对行走电机通过橡套电缆供电，供电距离约为5米。当行走电机或者供电电缆发生漏电时，井下采区变电所移变上的漏电保护已经不能对变频器输出电缆和电机实施有效保护。
发明内容
本发明为了能对井下采掘设备牵引用变频调速装置实施有效的选择性漏电保护，提供了ー种变频调速装置用漏电保护设备。本发明是采用如下技术方案实现的变频调速装置用漏电保护设备，包括方波发生器、三相电容器、限流电阻R1、带通滤波电路、有源移相电路、相位比较整形电路、限流电阻R2，三相电容器的人为中性点经限流电阻R1与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出端与有源移相电路的输入端相连，有源移相电路的输出端、方波发生器的第一输出端分别与相位比较整形电路的两输入端相连，方波发生器的第二输出端经限流电阻R2接地，相位比较整形电路输出端为漏电检测信号输出端。其中，方波发生器、带通滤波电路、有源移相电路、相位比较整形电路是公知技木。具体使用时，在井下采掘设备牵引用的每路变频调速装置输出侧安装本发明所述漏电保护装置，将三相电容器与变频调速装置输出侧A、B、C三相连接，漏电检测信号输出端与变频调速装置控制单片机的检测信号输入端连接，调整带通滤波电路的中心频率，使其与方波发生器输出方波的频率一致。工作过程如下由方波发生器输出两路幅值相同、初始相位相同、频率相同的高频方波信号，一路信号作为基准方波ち输入相位比较整形电路，当行走电机或者供电电缆发生漏电时，另一路信号f3经限流电阻R2到大地PE和漏电电阻も，再到三相电容器、限流电阻R1、带通滤波电路，最后经有源移相电路进行适当的相位移动后，得到信号も，输入相位比较整形电路与基准方波f2进行相位比较，相位比较整形电路对两路信号的波形进行相位“或”后，整形输出信号も至变频调速装置控制单片机的检测信号输入端，信号も与基准方波f2不一致，则变频调速装置控制单片机判断变频调速装置的负荷发生漏电，进而可以及时控制变频调速装置的IGBT关断，使变频调速装置停止工作。反之，行走电机、供电电缆未 发生漏电时，相位比较整形电路输出的信号も与基准方波f2 —致，则变频调速装置控制单片机判断变频调速装置的负荷未发生漏电，变频调速装置正常运行。工作过程中各信号的波形变化如图3所示。另外，相位比较整形电路也可以对两路信号的波形进行相位“与”后获得信号ち，用于变频调速装置控制单片机进行漏电与否的判断，当然判断依据会有不同。考虑到，漏电保护是在电网带电情况下对电缆及电机的绝缘进行检测，为防止变频器的高电压、三相电网中及经变频调速装置变化后存在的各种频率信号窜入本发明所述漏电保护设备，导致漏电保护误动作。本发明中三相电容器把三相电网的高压与附加检测回路隔离，并给检测信号提供通路。带通滤波器中心频率为IOkHZ,允许IOkHZ频率通过而抑制其它频率，滤除不需要的频率信号。本发明采用了附加高频方波信号的检测原理，有效地解决了 1140V变频调速装置的选择性漏电保护。
图I为井下采掘设备牵引用1140V变频调速装置主回路的电路原理图2为本发明使用时的原理方框图3为本发明使用时各信号波形变化的对比图中a为方波发生器输出的方波信号f2的波形图，b为方波发生器输出的方波信号f3的波形图，c为电缆对地绝缘较大时信号も的波形图，d为电缆对地绝缘较大时信号も的波形图，g为电缆对地绝缘较低时信号も的的波形图，h为电缆对地绝缘较低时信号ち的波形图。
具体实施例方式如图2所示，变频调速装置用漏电保护设备，包括方波发生器、三相电容器、限流电阻R1、带通滤波电路、有源移相电路、相位比较整形电路、限流电阻R2，三相电容器的人为中性点经限流电阻R1与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出端与有源移相电路的输入端相连，有源移相电路的输出端、方波发生器的第一输出端分别与相位比较整形电路的两输入端相 连，方波发生器的第二输出端经限流电阻R2接地，相位比较整形电路输出端为漏电检测信号输出端。
权利要求
1.ー种变频调速装置用漏电保护设备，其特征在于包括方波发生器、三相电容器、限流电阻R1、带通滤波电 路、有源移相电路、相位比较整形电路、限流电阻R2，三相电容器的人为中性点经限流电阻R1与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出端与有源移相电路的输入端相连，有源移相电路的输出端、方波发生器的第一输出端分别与相位比较整形电路的两输入端相连，方波发生器的第二输出端经限流电阻R2接地，相位比较整形电路输出端为漏电检测信号输出端。
全文摘要
本发明涉及煤矿井下供电系统的漏电保护，具体是一种变频调速装置用漏电保护设备。能对井下采掘设备牵引用变频调速装置实施有效的选择性漏电保护。包括方波发生器、三相电容器、限流电阻R1、带通滤波电路、有源移相电路、相位比较整形电路、限流电阻R2，三相电容器的人为中性点经限流电阻R1与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出端与有源移相电路的输入端相连，有源移相电路的输出端、方波发生器的第一输出端分别与相位比较整形电路的两输入端相连，方波发生器的第二输出端经限流电阻R2接地，相位比较整形电路输出端为漏电检测信号输出端。采用了附加高频方波信号的检测原理，有效地解决了1140V变频调速装置的选择性漏电保护。
文档编号H02H3/34GK102832594SQ201210314920
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者呼守信, 张小刚, 毛金良, 贾运红, 石博, 唐会成, 曹建文, 高旭彬, 程凤霞, 孟镭 申请人:中国煤炭科工集团太原研究院, 山西天地煤机装备有限公司