专利名称:井下低压方向性漏电继电器的制作方法
煤矿井下的机电设备大多属于移动式设备，连接有大量的电缆。由于井下湿度大，照明条件差，工作环境恶劣，机电设备和电缆容易发生漏电事故，造成人员触电伤亡，甚至引起瓦斯爆炸和火灾。因此建立煤矿井下漏电保护系统，对保证煤矿井下安全生产是十分重要的。
目前煤矿井下变压器中性点不接地低压供电系统使用的低压漏电保护装置无选择性，只要供电系统的某一馈电线路上发生漏电，漏电保护装置立即切断整个系统的电源。这类保护装置的缺点是不能有选择地切断故障线路的电源，因而造成由于某一线路发生故障而影响整个供电系统的供电，且不易迅速查找故障和排除故障。
在变压器中性点不接地的高压供电系统中最近已研制出了高压选择性漏电保护装置，但是，高压选择性漏电保护装置不能直接用于低压供电系统。因为煤矿井下低压供电线路单相漏电时的零序电流值极小，最小时仅几个毫安，而高压供电系统单相漏电时的零序电流至少为150毫安左右。要可靠地检测出低压供电线路单相漏电时的零序电流是非常困难的。因此，井下低压方向性漏电保护装置是目前国内外煤矿井下变压器中性点不接地低压供电系统中急需解决的技术难题。
本发明提供了一种适合于煤矿井下变压器中性点不接地的低压供电系统的方向性漏电继电器。
本发明针对井下低压供电系统单相漏电时零序电流小，需要高灵敏度的电流检测元件的特点，采用了一种导磁率在10000以上的高导磁率合金钢材料作为电流检测元件的磁芯，使得井下低压供电系统零序电流的检测成为可能。本发明还针对井下低压电网的特点对零序电压移相电路中的移相角作了深入的研究，采用了具有大移相范围的由运算放大器构成的桥式移相电路，确定了移相电路的移相角为40°～60°，从而进一步提高了方向性漏电保护的灵敏度。移相电路的移相角为48°～52°时，移相效果最佳。为了防止旁路接地保护部分误动作，必须在漏电保护和旁路接地保护两部分线路之间加有封锁信号。为了提高方向性漏电保护的可靠性，可以在逻辑门电路与出口电路之间加以积分电路，其积分时间为5～10毫秒。
本发明所提供的井下低压方向性漏电继电器的优点是当井下低压电网的某一馈电线路上发生漏电时，只切断发生漏电的线路，而其它线路不受任何影响，照常供电。另外，当人触及供电线路时，该继电器采用旁路接地保护的方式，保证通过人身的电流与时间的乘积在30毫安·秒以下，确保人身触电的安全；同时还免除了因切断线路后电动机反电势对人体电流的影响。此外，该继电器还具有灵敏度高；抗干扰能力强；无时间死区；体积小，重量轻；维护和使用方便等优点。
图1为漏电保护部分方框图。
图2为旁路接地保护部分方框图。
图3为井下低压方向性漏电继电器电路图。
井下低压方向性漏电继电器由漏电保护和旁路接地保护两部分组成。漏电保护部分采用零序方向原理，用与逻辑相位比较电路实现方向性保护。旁路接地保护部分采用电压比较和波形鉴别原理，实现选相接地保护。为了防止旁路接地保护部分误动作，在漏电保护和旁路接地保护之间加有封锁信号。
漏电保护部分由零序电流通道，零序电压通道，逻辑门，积分电路和延时出口电路组成，如图1所示。
零序电流通道由电流检测元件，波形变换器等组成。当电网发生漏电或接地故障时，电流检测元件将检测出的零序电流信号直接加到波形变换器的输入端，经波形变换将输入的正弦波转换成方波。
零序电压通道由电压检测元件，移相电路和波形变换器等组成。当电网发生漏电或接地故障时，电压检测元件将检测出的零序电压信号经移相电路移相后加到波形变换器的输入端，经波形变换将移相后的正弦波转换成方波。
逻辑门由三极管门电路组成。由零序电流通道输出的电流方波和由零序电压通道输出的电压方波分别加到逻辑门的电流门和电压门。当两输入方波同相时，由逻辑门输出的方波最宽；当两输入方波反相时，逻辑门的输出为零。
积分电路将逻辑门输出的方波信号转换为斜坡信号作用到延时出口电路。
延时出口电路由电子开关，继电器和延时电路等组成。当积分电路输出的斜坡信号的幅值高于稳压管的稳压值时，电子开关导通，经延时电路延时后，执行继电器释放，使开关跳闸，切断故障线路。
旁路接地的作用是当人触及电网的一相时，旁路触头可在0.05秒之内将人触及的一相对地短接，从而使通过人体的电流与时间的乘积控制在30毫安·秒以下，保证了人身的安全。
旁路接地保护部分由移相电路，选相电路，积分电路和出口电路等组成，如图2所示。
移相电路采用阻容移相将零序电压移相45°后，与相电压迭加送至选相电路。
选相电路由电压比较器，积分电路等组成。当人触及电网的任一相时，移相后的零序电压与相电压的矢量和的幅值在电网对地电容从0.1～1微法范围内变化时以故障相为最低。因此，当移相电路输出信号的幅值低于基准值时，将使电压比较器翻转，经积分后作用到出口电路，使故障相旁路接地，而非故障相不接地，从而达到了选相旁路接地的目的。
出口电路由功率放大器，继电器等组成。当从选相电路输出的斜坡信号幅值超过稳压管的击穿值时，功率放大器有信号输出，推动继电器将故障相旁路接地。
本装置电源由三相变压器供给，三相变压器的一次既作为产生零序电压的三相电抗器，又作为变压器的原边。变压器的付边共有三组绕组，Ⅰ组绕组输出13伏三相电压经三相半波整流后供给固定式三端稳压器，以获得±12伏直流电压，作为本装置的工作电压，Ⅱ组绕组作为基准电压的电源。Ⅲ组绕组作为旁路接地保护部分的移相信号综合电源。
本继电器的电路图如图3所示。
本继电器可与馈电开关或磁力起动器配合使用，但与磁力起动器配合使用时必须用继电器的常开接点。
权利要求
1.一种由漏电保护和旁路接地保护两部分组成的井下低压方向性漏电继电器，漏电保护部分由零序电流与零序电压通道、逻辑门和延时出口电路组成，实现方向性漏电保护；旁路接地保护部分由移相选相和出口电路组成，实现选相接地保护，其特征在于零序电流检测元件的磁芯采用了一种高导磁率合金钢，其导磁率在10000以上；零序电压移相电路采用由运算放大器构成的桥式移相电路，其移相角为40°～60°；漏电保护与旁路接地保护之间加有封锁信号。
2.一种如权利要求
1所述的井下低压方向性漏电继电器，其特征在于零序电压移相电路的最佳移相角为48°～52°。
3.一种如权利要求
1或2所述的井下低压方向性漏电继电器，其特征在于在逻辑门电路与出口电路之间加有积分电路，其积分时间为5～10毫秒。
专利摘要
井下低压方向性漏电继电器适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中配合馈电开关或磁力起动器作为660伏变压器中性点不接地的供电系统的方向(选择)性漏电保护。其主要技术特征是当发生单相漏电或接地时，只切断故障线路，其它线路不停电照常工作；当人触及某一相时，保证通过人身的电流与时间的乘积在30毫安·秒以下，确保人身安全；免除在切断线路后电动机反电势对人体电流的影响；灵敏度高；抗干扰能力强；体积小，重量轻；维护和使用方便。
文档编号H02H5/12GK85203103SQ85203103
公开日1986年4月30日 申请日期1985年7月29日
发明者吴学胜, 付家才, 徐化伦, 马之骏 申请人:黑龙江矿业学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan