CN103134976A - 基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法，将三台单相变压器的初级线圈的起始端分别连接三相交流电源的三条相线，三台单相变压器的初级线圈的终止端互相短接，每台单相变压器的次级线圈分别串接整流二极管、发光二极管、限流电阻和一个稳压二极管，其实现方法包括a)通过调节稳压二极管V1、V2、V3的值，来调节低电压指示的“门槛点”即整定测试值；b)当一相线断路，回路中的发光二极管不发光；c)通过单相变压器次级回路发光二极管的状态来指示配电线路是否带电、缺相或欠压，装置可在粉尘污染，爆炸性气体的环境条件中提供了安全可靠的中高压带电指示，由于采用磁路阻断技术，指示相序准确，具有实用和推广价值。

Description

基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法

技术领域

本发明涉及煤矿井下配电线路监测技术领域 ，特别涉及基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法，适用于煤矿井下有煤尘及爆炸性气体的环境，用于指示配电线路是否带电，缺相，欠压指示。 

背景技术

现有技术中，实现矿用配电线路带电指示的方法一般有两种：一种为单向或通用三相互感器直接输出指示灯的带电指示，这种方式有一定的缺点，由于此种指示方式采用单相指示，为采集固定三相电路中的某一相电压，当电源缺相故障不发生在所采集的相位时，此种带点指示装置不能正确的做出指示。采用三相互感器直接输出指示灯的方案，虽然能够同时采集三相电源，但是当其中一相缺相，或者断相时，由于磁路互通，相对于断相的相序中仍然有电压存在，指示灯不能够正确指示。其对于断相指示不完整，而且一般设计功率较大，不节能；另一种为采用DSP加三相互感器计算相位，并通过通信方式给人机接口的带电指示方式，这种方式虽然指示较全但成本较高，且故障率也较高，不适合在煤矿井下配电线路中作为带电指示装置普及使用。

根据上述原因，现有技术的两种矿用线路带电指示方式均存在不足之处，因此，需要采用新的技术方案，设计一种全新结构的矿用配电线路带电指示的指示装置，以求使的矿用线路带电指示装置的指示全、成本低，故障率低、适用面广、普及率高，弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法，装置采用变压器组为主要元件构成，用三台独立单相变压器通过初级星形连接法连接，基于磁阻断技术实现矿用线路带电指示，当有矿用配电线路的三相电中任意一相断电；或者被测电压低于整定测试值时，通过次级输出及调整电路给出相应的指示，以供操作人员快速定位故障点，这种方式简单可靠，成本低廉。

   本发明是通过这样的技术方案实现的：基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置，其特征在于，装置包括三台单相变压器T1、T2、T3 ，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈采用相同相位，线圈绕线的方向、匝数及线径相同,初级线圈用0.015mm2漆包线绕制25000匝，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈的起始端分别连接到被测带电设备的三相交流电源输入的三条相线A 、B、 C 端，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈的终止端互相短接；

三台单相变压器T1、T2、T3的次级线圈之间相互独立，每台单相变压器的次级线圈分别串联接入一个用于半波整流的整流二极管、一个发光二极管、一个限流电阻和一个稳压二极管组成次级回路；

单相变压器T1次级回路依次串接整流二极管D4、发光二极管D1、限流电阻R1和稳压二极管V1；

单相变压器T2次级回路依次串接整流二极管D5、发光二极管D2、限流电阻R2和稳压二极管V2；

单相变压器T3次级回路依次串接整流二极管D6、发光二极管D3、限流电阻R3和稳压二极管V3；

三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈分别连接380V交流电源的三条相线中的一条相线，当各单相变压器初级线圈中均有交流电流流过时，在各单相变压器铁芯中产生交变磁通Φ，由于单相变压器铁芯的导磁特性，在初级线圈、次级线圈中均产生感应电势E1、E2，根据电磁感应定律，其电势分别为：

E1=4.44×f×N1×Φ×10^-8    E2=4.44×f×N2×Φ×10^-8

U1/U2≈E1/E2=K， 

当N1/N2为常数，则U2电压能够真实反映出U1电压即：

U1= K ×U2

式中：f为 电网频率，N1为初级线圈匝数，N2为次级线圈匝数，U1为输入侧电源电压，U2为 输出电压， E1为输入侧感应电动势，E2为输出侧感应电动势，K =U1/U2为常数；

当380V交流电源的相线A 、相线B或相线C之中有一相断开或者电压低，其对应连接的单相变压器T1、单相变压器T2或单相变压器T3的初级线圈中无磁通产生，或者磁通变弱，从而次级线圈中则无电压，或者电压变低，发光二极管“灭”，利用此原理指示出对应相断相或者缺相，其中的用发光二极管，作为指示之用，在发光二极管回路里，串联接入限流电阻，用来保护发光二极管以及稳压二极管不被过电流烧坏。

基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置，其实现方法包括如下次序步骤：

a)通过调节、改变稳压二极管V1、V2、V3的参数值，用来调节低电压指示的“门槛点”即整定测试值，当380V交流电源的电压在0~150%额定范围变化时，三台单相变压器T1、T2、T3的次级输出电压随着初级输入电压升高而升高，电压变化呈直线型变化关系，通过正比例关系，次级输出电压值可以真实的反映初级输入电压的电压值，当其中一台单相变压器的次级输出电压达到“门槛点”时，对应次级回路中的稳压管反向击穿，电路导通，发光二极管“亮”，当输入电压低于“门槛点”时，稳压二极管阻断，电路断开，发光二极管“灭”，此时发光二极管状态表示“低电压”或者“缺相”，通过调整稳压二极管的反向击穿电压的电压值可对整定测试值进行设置；

b)当380V交流电源有一相线断路，则与该相线连接的单相变压器初级线圈中电流为“零”，次级线圈中无感应电动势，次级线圈中无电流流动，回路中的发光二极管不发光；

c)通过单相变压器T1、T2、T3次级回路的发光二极管的状态，来指示配电线路是否带电、缺相或欠压，当矿用配电线路的三相电中任意一相断电或者被测电压低于整定测试值时，通过对应次级回路的发光二极管给出相应的指示。

    本发明的有益效果是：基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法，为矿用中高压设备专用的带电指示产品的研发制造提供了一种新的解决思路，其指示电压准确，可靠，能够在具有爆炸性粉尘污染，爆炸性气体的环境中，提供了安全可靠的中高压带电指示，由于采用磁路阻断技术，指示相序准确，符合现场具体工况使用习惯，具有实用和推广价值。

附图说明

图1、基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置电路结构图；

图2、磁路原理图。

具体实施方式

    为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

    如图1所示，基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置，装置包括三台单相变压器T1、T2、T3 ，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈采用相同相位，线圈绕线的方向、匝数及线径相同,其中初级线圈用0.015mm2漆包线绕制25000匝，三台单相变压器T1、T2、T3初级线圈的起始端分别连接到被测带电设备的交流三相电源输入的三条相线A 、B、 C 端，三台单相变压器T1、T2、T3初级线圈的终止端互相短接；

三台单相变压器T1、T2、T3的次级线圈之间相互独立，每台单相变压器次级线圈分别串联接入一个用于半波整流的整流二极管、一个发光二极管、一个限流电阻和一个稳压二极管组成次级回路；

单相变压器T1次级回路依次串接整流二极管D4、发光二极管D1、限流电阻R1和稳压二极管V1；

单相变压器T2次级回路依次串接整流二极管D5、发光二极管D2、限流电阻R2和稳压二极管V2；

单相变压器T3次级回路依次串接整流二极管D6、发光二极管D3、限流电阻R3和稳压二极管V3；

 每个变压器初级线圈的一端与电网电源相连接，这一端作为电网电压检测输入端功能接口。每个变压器初级线圈的另外一端互相连接，构成三个变压器的Y型连接并联运行方式。每个变压器次级线圈由二极管与发光二极管组成半波整流电路，并且串联接入电阻作为限流、分压，用来保护二极管以及发光二极管。

当电源发生断相故障的时候，所对应的变压铁芯中磁场强度为零。变压器次级线圈中无电流产生。所对应的发光二极管灭。从而达到了真实反映出高压侧电源的，缺相，掉电等故障。使现场能够快速定位电源故障点。

如图2所示，磁路原理：

当三台单相变压器T1、T2、T3初级线圈分别连接380V交流电源的三条相线时，在各单相变压器初级线圈中均有交流电流流过，并且在各单相变压器铁芯中产生交变磁通Φ，由于单相变压器铁芯的导磁特性，在初级线圈、次级线圈中均产生感应电势E1、E2，根据电磁感应定律，其电势分别为：

E1=4.44×f×N1×Φ×10^-8    E2=4.44×f×N2×Φ×10^-8

U1/U2≈E1/E2=K（常数）

当N1/N2为常数，则U2电压能够真实反映出U1电压即：

U1= K ×U2

式中：f为 电网频率，N1为初级线圈匝数，N2为次级线圈匝数；U1为输入侧电源电压，U2为输出电压，K为输入、输出匝数比，E1为输入侧感应电动势，E2为输出侧感应电动势；

    本发明设计的矿用线路带电指示装置，三台单相变压器T1、T2、T3分别对应的三相磁路分别为单独磁路，每相磁路之间互相阻断，互不干扰。对应的单相变压器能够正确反映相应的电源侧的相序问题，如缺相、欠压，能够准确指示电源的状态。

    由于各单独磁路的磁通Φ都有自己的通路，彼此无关，当三条相线有电，并且达到一定电压值时，相对应的指示灯“亮”。当其中有一相断开，则相对应得变压器初、次线圈内均无电流流动，变压器中的励磁阻断，对应的发光二极管“灭”，而不会影响其他回路正常指示。

    根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置，其特征在于，装置包括三台单相变压器T1、T2、T3 ，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈采用相同相位，线圈绕线的方向、匝数及线径相同,初级线圈用0.015mm2漆包线绕制25000匝，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈的起始端分别连接到被测带电设备的三相交流电源输入的三条相线A 、B、 C 端，三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈的终止端互相短接；

三台单相变压器T1、T2、T3的次级线圈之间相互独立，每台单相变压器的次级线圈分别串联接入一个用于半波整流的整流二极管、一个发光二极管、一个限流电阻和一个稳压二极管组成次级回路；

单相变压器T1次级回路依次串接整流二极管D4、发光二极管D1、限流电阻R1和稳压二极管V1；

单相变压器T2次级回路依次串接整流二极管D5、发光二极管D2、限流电阻R2和稳压二极管V2；

单相变压器T3次级回路依次串接整流二极管D6、发光二极管D3、限流电阻R3和稳压二极管V3；

三台单相变压器T1、T2、T3的初级线圈分别连接380V交流电源的三条相线中的一条相线，当各单相变压器初级线圈中均有交流电流流过时，在各单相变压器铁芯中产生交变磁通Φ，由于单相变压器铁芯的导磁特性，在初级线圈、次级线圈中均产生感应电势E1、E2，根据电磁感应定律，其电势分别为：

E1=4.44×f×N1×Φ×10^-8    E2=4.44×f×N2×Φ×10^-8

U1/U2≈E1/E2=K， 

当N1/N2为常数，则U2电压能够真实反映出U1电压即：

U1= K ×U2

式中：f为 电网频率，N1为初级线圈匝数，N2为次级线圈匝数，U1为输入侧电源电压，U2为 输出电压， E1为输入侧感应电动势，E2为输出侧感应电动势，K =U1/U2为常数；

当380V交流电源的相线A 、相线B或相线C之中有一相断开或者电压低，其对应连接的单相变压器T1、单相变压器T2或单相变压器T3的初级线圈中无磁通产生，或者磁通变弱，从而次级线圈中则无电压，或者电压变低，发光二极管“灭”，利用此原理指示出对应相断相或者缺相，其中的用发光二极管，作为指示之用，在发光二极管回路里，串联接入限流电阻，用来保护发光二极管以及稳压二极管不被过电流烧坏。

2.根据权利要求1所述的基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置，其特征在于，其实现方法包括如下次序步骤：

a)通过调节、改变稳压二极管V1、V2、V3的参数值，用来调节低电压指示的“门槛点”即整定测试值，当380V交流电源的电压在0~150%额定范围变化时，三台单相变压器T1、T2、T3的次级输出电压随着初级输入电压升高而升高，电压变化呈直线型变化关系，通过正比例关系，次级输出电压值可以真实的反映初级输入电压的电压值，当其中一台单相变压器的次级输出电压达到“门槛点”时，对应次级回路中的稳压管反向击穿，电路导通，发光二极管“亮”，当输入电压低于“门槛点”时，稳压二极管阻断，电路断开，发光二极管“灭”，此时发光二极管状态表示“低电压”或者“缺相”，通过调整稳压二极管的反向击穿电压的电压值可对整定测试值进行设置；

b)当380V交流电源有一相线断路，则与该相线连接的单相变压器初级线圈中电流为“零”，次级线圈中无感应电动势，次级线圈中无电流流动，回路中的发光二极管不发光；

c)通过单相变压器T1、T2、T3次级回路的发光二极管的状态，来指示配电线路是否带电、缺相或欠压，当矿用配电线路的三相电中任意一相断电或者被测电压低于整定测试值时，通过对应次级回路的发光二极管给出相应的指示。

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