一種基于sscb的煤礦電網(wǎng)快速故障限流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于供電領(lǐng)域，具體涉及一種用以限制故障電流水平、提高故障時煤礦電網(wǎng)母線殘壓水平的基于SSCB的煤礦電網(wǎng)快速故障限流器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國煤礦多采用電力作為井下生產(chǎn)機械的動力來源，因此煤礦供電網(wǎng)絡擔負著為井下各生產(chǎn)設(shè)備提供能源的重任，煤礦供電網(wǎng)絡的運行狀態(tài)直接關(guān)系到煤礦的正常生產(chǎn)，對礦山的安全有著重要的作用。煤礦井下空間狹小，負荷集中，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，煤礦供電網(wǎng)絡處于惡劣的工作環(huán)境中極易發(fā)生短路、漏電等各種故障。當電網(wǎng)中發(fā)生小故障后，又由于處理不及時、設(shè)備自身問題等引起其他連鎖反應，使得故障影響范圍擴大。
[0003]短路電流嚴重影響了煤礦的生產(chǎn)安全，需要采取有力的故障限流措施，來限制短路電流對煤礦電網(wǎng)造成的影響。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下電力網(wǎng)的短路電流不得超過其控制用的斷路器在井下使用的開斷能力，所以在一些舊的煤礦中地面變電所高壓下井電纜上串聯(lián)限流電抗器來限制短路容量。
[0004]通過對限流電抗器耗電量的計算統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，如果直接將限流電抗器串接在高壓下井電纜上，運行過程會消耗大量的電能，使煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟性變差，所以需要采用新的故障限流方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種通過在故障時降低短路電流水平來提高煤礦電網(wǎng)故障時母線殘壓水平進而保證該母線上所連其它條線路的正常供電的基于SSCB的煤礦電網(wǎng)快速故障限流器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種基于SSCB的煤礦電網(wǎng)用快速故障限流器，主要作為煤礦供電網(wǎng)絡限流使用，所述快速故障限流器串聯(lián)在煤礦電網(wǎng)供電線路上，用以限制煤礦電網(wǎng)短路電流，電網(wǎng)正常時，該故障限流器呈現(xiàn)出低阻抗狀態(tài)，限流器阻抗很低，兩端壓降及電能損耗均很低，不影響供電系統(tǒng)的正常運行；所述快速故障限流器包括正常通流回路、故障限流回路及故障判斷部分，所述正常通流回路包括主關(guān)斷回路和輔助關(guān)斷回路，所述主關(guān)斷回路采用了二極管橋型整流電路，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鬟M行控制，由I個絕緣柵雙極型晶體管實現(xiàn)直流回路部分通斷控制，所述輔助關(guān)斷回路主要由電阻、電容、門極可關(guān)斷晶閘管組成快速關(guān)斷輔助回路，用于實現(xiàn)正常通流回路的快速關(guān)斷。
[0007]在煤礦電網(wǎng)三相線路中，每相上均安裝故障限流器，運行時采取“兩用一備”的方法，選擇三相中兩相FCL投入系統(tǒng)，一相FCL進行維護檢修。
[0008]所述故障判斷部分由硬件電路和軟件兩部分組成，硬件部分主要由DSP和復雜可編程邏輯陣列CPLD組成，編制相應的控制、計算程序，實現(xiàn)電流信號快速采集與處理，可以實時監(jiān)測母線上各條出線的電流，同時給快速故障限流器中IGBT、GTO提供脈沖控制信號，實現(xiàn)快速通斷功能；所述故障判斷部分，還包括IGBT過電流保護，用以控制其正常開斷，能實現(xiàn)IGBT的過電流保護功能。
[0009]所述故障限流器(FCL)串聯(lián)在輸電線路中，供電系統(tǒng)正常時其阻抗很小，幾乎為零；當系統(tǒng)發(fā)生短路時，F(xiàn)CL在極短的瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦杩?，這樣系統(tǒng)總的短路阻抗增加，相應短路電流變小，達到限制短路電流的目的。
[0010]正常通流回路由固態(tài)斷路器構(gòu)成，與故障限流回路并聯(lián)，供電系統(tǒng)正常時固態(tài)斷路器閉合，其阻抗很小，電流流過正常通流回路，因此FCL兩端壓降和電能損耗較??；在短路故障發(fā)生時固態(tài)斷路器將迅速斷開，正常同流回路退出系統(tǒng)，故障限流回路就可以接入供電系統(tǒng)。故障限流回路由空心電抗器構(gòu)成，也稱限流電抗器，空心電抗器流過交變電流時，表現(xiàn)出較大的感抗，可以阻礙電流變化。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下:短路故障發(fā)生后，供電系統(tǒng)的電流電壓都要發(fā)生變化，故障檢測部分根據(jù)檢測的電流電壓變化情況，判斷是否是短路發(fā)生，確定故障后給正常通流回路發(fā)出動作信號，控制固態(tài)斷路器斷開退出系統(tǒng)，限流回路接入系統(tǒng)，完成FCL由低阻抗正常狀態(tài)到高阻抗限流狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。
[0012]另外，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
1.故障限流器能夠有效地降低電網(wǎng)的短路電流水平，保證斷路器等各種開關(guān)設(shè)備的正常開合，保證其動作可靠性，提高電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，延長使用壽命。
[0013]2.由于降低了短路電流，可以降低變壓器、斷路器、互感器等各種電氣設(shè)備的參數(shù)選擇要求，提高電網(wǎng)的傳輸容量，節(jié)省設(shè)備投資。
[0014]3.安裝故障限流器后，可以降低線路正常工作時的電壓降落，減小因裝設(shè)線路電抗器產(chǎn)生的電能損耗。
[0015]4.安裝故障限流器后，可以減小限流電抗器消電能損耗，降低煤礦的生產(chǎn)成本，提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明快速故障限流器原理圖。
[0017]圖2為本發(fā)明快速故障限流器單相電路拓撲結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為本發(fā)明故障判斷部分硬件組成原理圖。
[0019]圖4為本發(fā)明快速故障限流器在礦井高壓電網(wǎng)安裝方式示意圖。
【具體實施方式】
[0020]一種基于SSCB的煤礦電網(wǎng)用快速故障限流器，如圖1、2、3、4所示，主要作為煤礦供電網(wǎng)絡限流使用，所述快速故障限流器串聯(lián)在煤礦電網(wǎng)供電線路上，用以限制煤礦電網(wǎng)短路電流，電網(wǎng)正常時，該故障限流器呈現(xiàn)出低阻抗狀態(tài)，限流器阻抗很低，兩端壓降及電能損耗均很低，不影響供電系統(tǒng)的正常運行；所述快速故障限流器包括正常通流回路、故障限流回路及故障判斷部分，所述正常通流回路包括主關(guān)斷回路和輔助關(guān)斷回路，所述主關(guān)斷回路采用了二極管橋型整流電路，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鬟M行控制，由I個絕緣柵雙極型晶體管實現(xiàn)直流回路部分通斷控制，所述輔助關(guān)斷回路主要由電阻、電容、門極可關(guān)斷晶閘管組成快速關(guān)斷輔助回路，用于實現(xiàn)正常通流回路的快速關(guān)斷。
[0021]圖2中是一相電路的結(jié)構(gòu)圖，虛線框中部分為煤礦快速故障限流器(FCL)。在該故障限流器結(jié)構(gòu)中，選用限流電抗器Lx作為限流元件。二極管整流橋Dl?D4將交流電整流為直流，由Tl作為正常狀態(tài)下電流回路。T2、電阻R0、電容CO是快速關(guān)斷續(xù)流回路。
[0022]另外所述短路故障檢測部分由故障檢測判斷部分控制。
[0023]該故障限流器中Tl采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為主元件，構(gòu)成固態(tài)斷路器(SSCB)作為正常通流回路中開關(guān)元件，采用橋式整流結(jié)構(gòu)將交流轉(zhuǎn)化為直流進行控制，其優(yōu)點是關(guān)斷時間短、需要控制的元件少，控制電路簡單；缺點是線路所用的元件較多、要求IGBT的通態(tài)電流大等。T2選用門極可關(guān)斷晶閘管GT0，經(jīng)濟可靠。
[0024]故障限流元件由空心電抗器構(gòu)成，也稱限流電抗器，空心電抗器是沒有鐵心的電感線圈，流過交變電流時，依靠自身的感抗，阻礙電流變化。故障限流器串聯(lián)在輸電線路中。供電系統(tǒng)正常時，電流流過正常通流回路，阻抗很小，因此FFCL上壓降和電能損耗較小；正常通流回路