一种基于固态断路器的快速断电装置制造方法
【专利摘要】一种基于固态断路器的快速断电装置，该装置包括：电源装置、单相整流桥调理装置、检测装置、控制电路和断路器。电源装置与单相整流桥调理装置、检测装置、控制电路分别电连接；控制电路与单相整流桥调理装置、检测装置分别电连接。采用本实用新型所提供的装置，在煤矿井下紧急避险设施(避难硐室或者救生舱)供电系统发生短路故障、漏电故障、绝缘下降故障时，能够主动快速切断电源电路，使紧急避险设施在3ms内脱离原供电系统，避免因设施外部故障而造成其损坏，从而可避免事故波及紧急避险设施，为煤矿井下紧急避险人员提供可靠的安全保障。
【专利说明】—种基于固态断路器的快速断电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种快速断电装置，更具体是涉及一种用于煤矿井下紧急避险设施(避难硐室或者救生舱)的快速断电装置。
【背景技术】
[0002]煤矿井下一般采用普通电源和地面钻孔电缆双回路供电方式，正常生产情况下由井下变压器供电，维持避难硐室和救生舱内部环境条件；发生煤矿事故时，为保证避难硐室或者救生舱的供电系统在电源切换过程中产生的电弧、电火花不能引起瓦斯爆炸，必须保证足够小的全断电时间(小于3ms)。
[0003]普通机械式断路器的动作时间较长，一般为80?140ms，一般的无触点快速断电装置全断电时间在5?7ms之间，无法满足快速断电时间的要求。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有技术中的快速断电装置全关断时间长(大于3ms)的缺点，提供一种无触点的快速断电装置。并根据煤矿井下供电系统的特点，使用两相开关控制三相线路的开断，在缩短供电系统断电时间的同时，简化了快速断电装置，进一步提高了装置可靠性。
[0005]本实用新型所提供的一种快速断电装置，包括:电源装置、单相整流调理装置、检测装置(包括三相电流快速检测装置、零序电压电流快速检测装置和绝缘在线监测装置)、控制电路以及断路器。电源装置与单相整流调理装置、三相电流快速检测装置、零序电压电流快速检测装置、控制电路分别电连接；控制电路与单相整流调理装置、三相电流快速检测装置、零序电压电流快速检测装置分别电连接。
[0006]电源装置为多抽头交流输入，多抽头交流和多电压等级直流输出。
[0007]单相整流调理装置在结构上由缓冲电路、单相整流桥、晶闸管驱动电路、IGBT驱动电路以及装置执行机构IGBT组成。缓冲电路、单相整流桥和装置执行机构IGBT三者并联。其中缓冲电路由电阻R、电容C和晶闸管串联组成。
[0008]检测装置包括绝缘在线监测装置、零序电流电压快速检测装置和三相电流快速检测装置。检测装置中包含数据采集电路和信号处理电路。三相电流快速检测装置和零序电压电流快速检测装置所用互感器均为罗氏线圈。信号处理电路对检测数据进行分析处理后，将分析结果上传给控制电路，控制电路根据系统设定进行逻辑判断并发出指令。
[0009]断路器作为装置的后备保护，其自身具有过电压过电流保护功能，且受控制电路的控制，是装置和装置所在供电系统支路的最后安全保障。
[0010]本实用新型具有的有益效果是:高速的零序电压电流检测装置和三相电流检测装置实时采集处理电压电流信号，故障信号从被检测到至被信号处理电路处理结束的时间不超过2ms ;从控制电路识别故障信号处理结果并进行逻辑判断、发出指令，到装置所在系统支路完全断电，时间不超过1ms。整个装置的全断电时间最长为3ms，较普通的无触点快速断电装置时间减少一倍，大大提高了断电系统的反应速度，对于保障煤矿井下安全生产具有较高的现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图。
[0012]图2为单相整流调理装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图作进一步的说明。
[0014]如图1所示，本实用新型所提供的一种快速断电装置，包括:电源装置1、单相整流调理装置2、三相电流快速检测装置3、零序电压电流快速检测装置4、绝缘在线监测装置5、控制电路6和断路器7。
[0015]如图2所示为单相整流调理装置2。其中包括由二极管T1、T2、T3、T4组成的单相整流桥8，电阻R、电容C和晶闸管串联组成的缓冲电路9，晶闸管驱动电路10，IGBT驱动电路11，以及装置执行机构IGBT12。单相整流桥8、缓冲电路9和IGBT12三部分并联。晶闸管驱动电路10和IGBT驱动电路11接收来自控制电路6的指令，并按照指令要求分别控制晶闸管和IGBT的开断。
[0016]电源装置I为装置2?7提供满足其各自需要的电压等级，输入端连接供电线路，输出端分别连接单相整流调理装置2、三相电流快速检测装置3、零序电压电流快速检测装置4、绝缘在线监测装置5和控制电路6。
[0017]针对煤矿供电系统为三相三线制供电系统的特点，本实用新型提出的快速断电装置只将两相线路依次连接电源装置1、断路器7、三相电流快速检测装置3、零序电压电流快速检测装置4、绝缘在线监测装置5，实现控制三相线路通断的目的。
[0018]三相电流快速检测装置3、零序电压电流快速检测装置4、绝缘在线监测装置5分别用于供电系统短路电流数据检测和处理、漏电电流数据检测和处理、绝缘数据检测和处理。
[0019]根据本实用新型装置所服务供电系统线路的短路电流整定值、漏电故障整定值和系统的绝缘情况，设定控制电路6的短路电流整定值、漏电故障整定值和绝缘整定值。
[0020]控制电路6将三相电流快速检测装置3处理后的实时数据与自身设定的短路电流整定值比较，判断供电系统是否发生短路故障。如果三相电流快速检测装置3上传数据小于控制电路6中设定的短路电流整定值，则断定供电系统没有发生短路故障；否则，断定系统发生短路故障。
[0021 ] 控制电路6将零序电压电流快速检测装置4处理后的实时数据与自身设定的漏电故障整定值比较，判断供电系统是否发生漏电故障。如果零序电压电流快速检测装置4上传数据小于控制电路6中设定的漏电故障整定值，则断定供电系统没有发生漏电故障；否则断定系统发生漏电故障。
[0022]控制电路6将零序电压电流快速检测装置4处理后的实时数据与自身设定的漏电故障整定值比较，判断供电系统是否发生绝缘下降故障。如果绝缘在线监测装置5上传数据小于控制电路6中设定的绝缘整定值，则断定供电系统没有发生绝缘下降故障；否则断定系统发生绝缘下降故障。
[0023]如果控制电路6判断供电系统没有发生短路故障、漏电故障和绝缘下降故障，则断定供电系统运行正常。系统正常运行时，控制电路6向IGBT驱动电路11和晶闸管驱动电路10分别发出指令，使IGBT导通、晶闸管关断，线路电流流经如图2中T2-1GBT-T3或T4-1GBT-T1，与负载形成回路，维持系统正常工作。
[0024]如果控制电路6判断供电系统发生短路故障，或漏电故障，或绝缘下降故障，则断定供电系统发生故障。控制电路6将向IGBT驱动电路11发出关断指令,并向晶闸管驱动10发出导通指令。IGBT关断，单相整流桥两端电势相等，线路断开，供电中止。关断IGBT后导通晶闸管是为了释放IGBT关断时产生的过电压和过电流，使缓冲电路吸收其消耗其能量，防止IGBT被烧坏。
[0025]三相电流快速检测装置3、零序电压电流快速检测装置4和绝缘在线监测装置5三个检测装置分别进行数据采集、处理后，只将处理结果上传控制电路6进一步处理，这将大大减少控制电路的负担，也能最大程度压缩装置数据处理时间，极大程度上缩短了装置的全关断时间。如果单相整流调理装置2关断失灵，控制电路6将控制断路器7使线路断开，作为后备保护保障装置和供电线路的安全。
【权利要求】
1.一种基于固态断路器的快速断电装置，其特征在于，该装置包括:电源装置(I)、单相整流调理装置(2)、三相电流快速检测装置(3)、零序电压电流快速检测装置(4)、绝缘在线监测装置(5)、控制电路(6)和断路器(7);电源装置(I)与单相整流调理装置(2)、三相电流快速检测装置⑶、零序电压电流快速检测装置⑷、控制电路(6)分别电连接；控制电路(6)与单相整流调理装置(2)、三相电流快速检测装置(3)、零序电压电流快速检测装置(4)分别电连接。
2.根据权利要求1所述的快速断电装置，其特征在于，三相三线制供电系统线路只将两相线路依次连接电源装置(I)、断路器(7)、三相电流快速检测装置(3)、零序电压电流快速检测装置(4)、绝缘在线监测装置(5)。
3.根据权利要求1所述的快速断电装置，其特征在于，其中单相整流调理装置(2)结构上由缓冲电路、单相整流桥、晶闸管驱动电路、IGBT驱动电路以及装置执行机构IGBT组成。
4.根据权利要求3所述的单相整流调理装置(2)，其特征在于，缓冲电路由电阻R、电容C和晶闸管串联组成。
5.根据权利要求3所述的单相整流调理装置(2)，其特征在于，缓冲电路、单相整流桥和装置执行机构IGBT三者并联。
6.根据权利要求1所述的快速断电装置，其特征在于，其中三相电流快速检测装置(3)和零序电压电流快速检测装置(4)，两者所用互感器均为罗氏线圈。
【文档编号】H02H7/22GK203983971SQ201420330593
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】王彦文, 高峰, 王寅生, 高彦 申请人:中国矿业大学(北京)