專利名稱：礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置 技術(shù)領(lǐng)域 本實(shí)用新型涉及一種礦用照明信號綜合保護(hù)裝置，尤其是一種能識別電網(wǎng)末端正常或短 路狀態(tài)的礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置。
技術(shù)背景 目前，礦用照明綜合保護(hù)裝置的短路保護(hù)是通過檢測電網(wǎng)中電流變化程度來判斷短路故 障的，即在電網(wǎng)首端電源出口位置接入電流互感器作為檢測元件，來實(shí)現(xiàn)對正常或故障信號 的采樣，釆樣信號經(jīng)電子電路鑒別后，控制電磁繼電器的接通與斷開。此方式存在以下兩個(gè) 問題 1、由于負(fù)載額定電流是按供電變壓器容量確定的，供電變壓器容量越大，負(fù)載額定電流 越大，短路電流整定值隨之增大。當(dāng)供電距離較遠(yuǎn)，線路損耗增大，末端負(fù)載發(fā)生短路時(shí)， 故障電流小于短路電流整定值，保護(hù)裝置失靈。 2、由于接通或分段主電路的開關(guān)元件普遍采用交流接觸器，其機(jī)械觸頭壽命短，易損壞， 更換頻繁，使用不便。 因此，無法將上述的短路保護(hù)電路直接用于礦用遠(yuǎn)距離照明綜合保護(hù)裝置中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種帶末端失壓無觸點(diǎn)短路保護(hù)電路的綜合保護(hù)裝置。該裝置增加了新 的功能，不僅能檢測到電網(wǎng)首端電源出口處是否有短路故障，而且能檢測到電網(wǎng)末端負(fù)載發(fā) 生的短路故障。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù) 裝置，在原有照明信號綜合保護(hù)裝置中的電子線路插件板上加入載波信號接收電路，實(shí)現(xiàn)"遠(yuǎn) 距離"短路保護(hù)信號的采樣；而將載波發(fā)生裝置設(shè)置在電網(wǎng)末端，以三相電網(wǎng)進(jìn)行信號傳遞， 實(shí)現(xiàn)"遠(yuǎn)距離"短路保護(hù)信號發(fā)送；將原主電路中交流接觸器替換成三相交流固態(tài)繼電器， 實(shí)現(xiàn)對主電路的"無觸點(diǎn)"接通或分?jǐn)?。若載波接收電路能接收到載波信號，則判斷三相電 網(wǎng)無短路故障；若載波接收電路不能接收到載波信號，則判斷三相電網(wǎng)有短路故障。 所述的載波發(fā)生裝置包括由三極管BG1、三個(gè)電阻R54、 R55、 R56、 二個(gè)電容C22、 C23、 二個(gè)隔離電容C24、 C25和電感T組成的載波信號發(fā)射電路，用于產(chǎn)生某一固定頻率的載波 信號，經(jīng)電感T輸出端與三相電網(wǎng)耦合；還包括由依次聯(lián)接的三相降壓電容器Ca、 Cb和Cc， 電壓互感器La、 Lb和Lc，整流橋Q1、 Q2禾BQ3，隔離二極管D32、 D34和D36，穩(wěn)壓二極 管D31，電容C21組成的發(fā)射電路電源；由二極管D33、 D35和D37的正極相連，負(fù)極分別 與電阻R51、 R52和R53相連至電源負(fù)極組成或門電路。
所述的載波接收電路由電容Cll、電感L1、電感L2、電容C7、 C8、 C9、 二極管D9、 電阻R22和三極管BG2構(gòu)成；經(jīng)電感L2、電容C8、 C9采樣，電感L1、電容C11槽路選頻， 再經(jīng)三極管BG2放大后，作為鑒別回路的取樣信號。
本實(shí)用新型的有益效果是-
1. 增加了遠(yuǎn)距離短路保護(hù)的功能，不受供電變壓器容量和輸電線纜長度及截面的限制；
2. 短路檢測回路獨(dú)立于其他檢測回路，避免了交叉誤動(dòng)作現(xiàn)象，更適合礦用安全生產(chǎn)。
3. 主電路中采用固態(tài)繼電器替換原交流接觸器，無觸點(diǎn)通斷，避免了由于接觸器損壞而 頻繁停電更換的弊端。


圖1是礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置的電氣原理圖； 圖2是圖1中載波發(fā)生裝置的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
參照圖1，本實(shí)用新型的綜合保護(hù)裝置主要由主電路、控制電路、顯示電路和保護(hù)電路 等組成。其中
(一) 主電路
由依次聯(lián)接的隔離開關(guān)1K， 一次熔斷器1RD、 2RD，主變壓器ZB, 二次熔斷器3RD、 4RD，固態(tài)繼電器SSR，取樣互感器LH1 LH3，載波發(fā)生裝置等組成。
(二) 控制電路
由繼電器線圈J及其輔助觸點(diǎn)J！ J4，光電耦合器GD及其連接器件組成。
(三) 顯示電路
由發(fā)光二極管LED1 LED5組成。
(四) 穩(wěn)壓電路
由控制變壓器KB，整流橋QSZ，濾波器C1、 Rl、 C3和三端集成穩(wěn)壓器W組成。控制 變壓器KB (127V/20V、 10V)的付邊20V經(jīng)整流濾波，集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，輸出15V直流 電壓，作為短路保護(hù)電路和直流繼電器J及顯示電路的工作電源。
(五) 停送電電路(在127V無漏電情況下)
① 啟動(dòng)按合QA， QA1接通以下回路10V交流電源一QA1—C相一R25—D10—R2 4 —GD腳1—GD內(nèi)部一GD腳2 —IOV交流電源，GD導(dǎo)通，其腳5由高電平變?yōu)榈碗娖剑?繼電器J得電吸合，Jl閉合，固態(tài)繼電器SSR控制極通電導(dǎo)通，接通主電路。
② 維持繼電器J吸合后，其常開接點(diǎn)J3閉合，當(dāng)QA1松開后J3自保，維持啟動(dòng)回路電流通路。
③停電按下TA ， TA3斷開GD輸入回路，J釋放，斷開主電路。同時(shí)J3釋放，斷開 啟動(dòng)回路。
(六)保護(hù)電路 (1)短路保護(hù)
在127V送電狀態(tài)下，短路采用載波檢測保護(hù)方式，其原理是電網(wǎng)送電后，其上始終通 有某一頻率的載波信號。 一旦電纜出現(xiàn)短路，則首先將末端載波發(fā)生裝置電源短接，載波接 收裝置通過檢測電路判斷載波信號的消失，立即發(fā)出切斷電源指令。具體過程如下
在發(fā)射端(如圖2所示)
在三相電網(wǎng)無電時(shí)，載波發(fā)生裝置無供電電源，無載波信號輸出，接收控制電路中繼電 器接點(diǎn)J4斷開檢測回路；三相電網(wǎng)有電時(shí)，三相交流經(jīng)電容Ca、 Cb禾BCc降壓，電感La、 Lb和Lc隔離，整流橋Q1、 Q2和Q3橋式整流后，分別輸出三組直流，再經(jīng)二極管D32、 D34和D36為電容C21充電，由D31穩(wěn)壓后得到+15V直流電源。
三相電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，由三極管BG1、電阻R54 R56、電容C22、 C23和電感T組成的 電感三點(diǎn)式振蕩器，產(chǎn)生某一固定頻率的載波信號，經(jīng)電感T輸出端與三相電網(wǎng)耦合，C24 和C25為隔離電容。
當(dāng)三相電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，整流橋Q1、 Q2和Q3至少有一個(gè)輸出為零。假定Za與Zc相 發(fā)生短路，則Q3輸出為零，D37導(dǎo)通,將電阻R53與R55并聯(lián)，降低了 BG1基極電位，導(dǎo) 致振蕩器停振，無法向電網(wǎng)發(fā)送載波信號。
在接收端(如圖1所示)，經(jīng)電感L2、電容C8、 C9采樣，Ll、 Cll槽路選頻，再經(jīng)三 極管BG2放大后，作為鑒別回路的取樣信號。
在正常情況下，網(wǎng)絡(luò)阻抗很高，對載波發(fā)生裝置傳來的信號衰減很小，載波接收電路有 輸入信號，BG2工作，其輸出端在R33上的壓降很低，T2腳2、 6輸入低電平，腳5輸出高 電平，允許GD工作。
當(dāng)127V網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路時(shí)，載波接收電路輸入為0V， BG2截止，其輸出信號在R33 上之壓降使T2腳2、 6由低電平升為高電平，且大于腳3基準(zhǔn)電位，其腳5由高電平跳變 為低電平，通過D18將GD腳6接低電平，將GD關(guān)閉，停送電電路不能工作。此時(shí)LED4 發(fā)光給出紅色短路信號指示。 (2)過流保護(hù)
照明、信號過流保護(hù)原理是當(dāng)負(fù)載電流超過整定值后，裝置立即切斷電源，從而實(shí)現(xiàn)過
流保護(hù)。
① 照明過流保護(hù)
正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器LH1、 LH2的輸出信號在電阻R32、 R33上形成之壓降，經(jīng)過 或門二極管D13、 D14加于T2腳2、 6，此壓降低于T2腳3的基準(zhǔn)電位，T2腳5輸出為高 電平，GD正常工作，允許裝置向負(fù)載供電。
當(dāng)照明負(fù)載發(fā)生過流故障時(shí)，LH1、 LH2加于T2腳2、 6之電位高于T2腳3基準(zhǔn)電位， T2腳5由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，將GD腳6經(jīng)D18接低電平，GD被關(guān)閉，其腳5由低電 平變?yōu)楦唠娖?，J釋放，SSR關(guān)斷切斷主電路。同時(shí)LED4發(fā)光給出紅色照明過流信號指示。
② 信號過流保護(hù)
正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器LH3輸出信號在R42上產(chǎn)生之壓降加至T2腳8、 12，此壓降 小于T2腳ll基準(zhǔn)電位，T2腳9輸出高電平，GD正常工作，允許裝置向負(fù)載供電。
當(dāng)信號負(fù)載發(fā)生過流故障時(shí)，LH3輸出信號在R42上產(chǎn)生之壓降大于T2腳11基準(zhǔn)電位， T2腳9由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，GD腳6通過D18接低電平，GD被關(guān)閉，其腳5由低電 平變?yōu)楦唠娖?，J釋放，SSR關(guān)斷切斷主電路，同時(shí)LED5發(fā)光給出綠色信號過流信號指示。
由于信號回路具備聲光指示，又因白熾燈燈絲由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時(shí)，其電阻值相差甚大， 在啟動(dòng)瞬間電流相當(dāng)于過流電流。此時(shí)有可能產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以過流保護(hù)設(shè)置了 R41、 C17 延時(shí)環(huán)節(jié)。
在信號打點(diǎn)瞬間，由于電流互感器LH3信號電壓使C 1 8兩端電壓大于C 1 7兩端電壓， 此時(shí)BT截止。打點(diǎn)間歇時(shí)BT導(dǎo)通，將C17兩端電壓迅速放掉。防止接連打信號時(shí)，C17 兩端積累電壓大于T2腳ll基準(zhǔn)電壓，保護(hù)電路誤動(dòng)作。 (3)漏電保護(hù)
在127V未送電狀態(tài)下，采用直流電源檢測，如網(wǎng)路存在漏電故障，電路可實(shí)現(xiàn)閉鎖。 其檢測回路為+Vcl—Dl—CJ4—接地極一127V網(wǎng)路漏地點(diǎn)一Za(設(shè)a相接地)一R13 —D4— R12—R10—R9—電源負(fù)極。檢測電流在R9上產(chǎn)生的壓降，使T1腳8、 12由低電平升至高 電平，且大于腳11基準(zhǔn)電位，Tl腳9由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，通過D3將GD腳6接低電平， 將GD關(guān)閉，自動(dòng)停送電電路不能工作，同時(shí)LED2發(fā)光給出紅色漏電信號指示。
在127V送電狀態(tài)下，采用127V三相電源檢測，若網(wǎng)路出現(xiàn)漏電故障，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作跳閘 并自鎖。其檢測回路為Zb (Zc) —R13— (R15) —D4 (D6) —R12—RIO—R9—電源負(fù)極 —D3—R4—D2—接地極一127V網(wǎng)路漏地處一Za(設(shè)a相漏地)。檢測回路電流在R9上產(chǎn)生之 壓降使Tl腳8、 12由低電平升至高電平，且大于腳11基準(zhǔn)電位，Tl腳9由高電平跳變?yōu)榈?電平，通過D3將GD腳6接低電平，將GD關(guān)閉。停止自動(dòng)停送電電路工作，J釋放，SSR
關(guān)斷，切斷主電路。同時(shí)LED2發(fā)光給出紅色漏電信號指示。
(4) 絕緣降低危險(xiǎn)指示
其檢測回路同漏電檢測回路。當(dāng)127V對地絕緣阻值小于13kQ時(shí)，漏電信號在C7上的 壓降使Tl腳2電位高于腳3基準(zhǔn)電位，Tl腳5由高電平變?yōu)榈碗娖?。LED1給出黃色絕緣 降低信號指示。當(dāng)電網(wǎng)絕緣電阻恢復(fù)至大于13kQ時(shí)，Tl腳5由低電平恢復(fù)為高電平，LED1 熄滅，撤消危險(xiǎn)指示。
(5) 動(dòng)作試驗(yàn)(在127V未送電狀態(tài)下進(jìn)行) 試驗(yàn)按鈕為QA，位置在按鈕盒下部。
① 短路試驗(yàn)
按合TA， TA4將+15V電源接入短路檢測回路，T2腳5、 9由髙電平跳變?yōu)榈碗娖剑瑢?GD關(guān)閉，控制電路不能啟動(dòng)，同時(shí)LED4、 LED5分別發(fā)紅色、綠色光，給出照明、信號短 路指示。
② 漏地試驗(yàn)
按下TA， TA2將接地電阻R0接至C相，接通漏地檢測回路，T2腳9由高電平跳變?yōu)?低電平，將GD關(guān)閉，自動(dòng)停送電路不能工作。同時(shí)LED2給出紅色漏電信號指示。 主要元件的作用
1、 隔離開關(guān)1K:正常情況下僅作隔離電源之用，不允許帶負(fù)荷操作。在故障狀態(tài)下可 分?jǐn)嘀髯儔浩鞯?倍額定電流3次；
2、 一次熔斷器1RD、 2RD:對主變壓器作短路保護(hù)；
3、 二次熔斷器3RD、 4RD:對127V系統(tǒng)短路的后備保護(hù)；
4、 熔斷器5RD:保護(hù)控制變壓器；
5、 固態(tài)繼電器SSR:控制127V負(fù)荷通斷；
6、 電流互感器LH1、 LH2:用于127V照明過流信號的取樣；
7、 電流互感器LH3:用于127V信號過流的取樣；
8、 主變壓器ZB: 127V動(dòng)力電源；
9、 控制變壓器KB:綜合保護(hù)電路的低壓電源；
10、 電子線路板插件(圖1中虛線框部分)完成各項(xiàng)控制及保護(hù)功能；
11、 按鈕QA、 TA:檢驗(yàn)保護(hù)電路是否能正常動(dòng)作及照明信號狀態(tài)時(shí)的停送電；
12、 發(fā)光二極管LED1 LED5:電路的電源顯示及保護(hù)電路動(dòng)作顯示；
13、 直流繼電器J:控制和保護(hù)電路的終端執(zhí)行元件。
權(quán)利要求1、一種礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置，其特征在于，在原有照明信號綜合保護(hù)裝置中電子線路插件板上加入載波信號接收電路，用于短路保護(hù)信號的采樣；將載波發(fā)生裝置設(shè)置在電網(wǎng)末端，以三相電網(wǎng)進(jìn)行信號傳遞，用于短路保護(hù)信號發(fā)送；將原主電路中交流接觸器替換成三相交流固態(tài)繼電器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置，其特征在于，所述的載 波發(fā)生裝置包括由三極管(BG1)、三個(gè)電阻(R54、 R55、 R56)、 二個(gè)電容(C22、 C23)、 二個(gè)隔離電容(C24、 C25)和電感(T)組成的載波信號發(fā)射電路，用于產(chǎn)生某一固定頻率 的載波信號，經(jīng)電感T輸出端與三相電網(wǎng)耦合；還包括由依次聯(lián)接的三相降壓電容器(Ca、 Cb禾BCc),電壓互感器(La、 Lb和Lc)，整流橋(Ql、 Q2禾卩Q3)，隔離二極管(D32、 D34 和D36)，穩(wěn)壓二極管(D31)，濾波電容器(C21)組成的發(fā)射電路電源；由二極管(D33、 D35和D37)的正極相連，負(fù)極分別與電阻(R51、 R52禾口R53)相連至電源負(fù)極組成或門電 路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置，其特征在于，所述 的載波接收電路由電容(Cll)、電感(Ll)、電感(L2)、電容(C7、 C8、 C9)、 二極管(D9)、 電阻(R22)和三極管(BG2)構(gòu)成；經(jīng)電感(L2)、電容(C8、 C9)采樣，電感(Ll)、電 容(C11)槽路選頻，再經(jīng)三極管(BG2)放大后，作為鑒別回路的取樣信號。
專利摘要一種礦用遠(yuǎn)距離照明無觸點(diǎn)綜合保護(hù)裝置，在原有照明信號綜合保護(hù)裝置中電子線路插件板上加入載波信號接收電路，用于短路保護(hù)信號的采樣；將載波發(fā)生裝置設(shè)置在電網(wǎng)末端，以三相電網(wǎng)進(jìn)行信號傳遞，用于短路保護(hù)信號發(fā)送；將原主電路中交流接觸器替換成三相交流固態(tài)繼電器。若載波接收電路能接收到載波信號，則判斷三相電網(wǎng)無短路故障；若載波接收電路不能接收到載波信號，則判斷三相電網(wǎng)有短路故障。本實(shí)用新型增加了遠(yuǎn)距離短路保護(hù)的功能，并且短路檢測回路獨(dú)立于其他檢測回路，避免了交叉誤動(dòng)作現(xiàn)象；主電路中無接觸器觸點(diǎn)，避免了由于接觸器損壞而頻繁停電檢修的弊端，更適合礦用安全生產(chǎn)。
文檔編號H05B37/03GK201178515SQ20082010859
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者波 蘆 申請人:北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院