CN1033499A - 载频预检短路保护电路 - Google Patents

Abstract

一种载频预检短路保护电路，主要由振荡器、检 测回路、鉴别回路、闭锁回路、自动投检电路和电动合 闸电路组成，送电前，振荡器产生的载频信号送入电 网做阻抗的检测信号源，根据通过检测网络电网检测 阻抗的变化，来判定是否短路。当电网发生短路时， 输入阻抗大降，闭锁回路将电路闭锁，直到短路点解 除才能送上电；当线路是正常状态时，电动合闸电路 驱动断路器闭合。该电路保护距离长、安全可靠，适 用于矿井供电网路的短路保护。

Description

本发明是一种关于交流供电网路无电载频予检短路保护方面的电路。

对于矿井及含有爆炸气体环境中的供电网路，电缆的短路故障给安全造成很大威协。目前，虽然出现了许多短路保护方法，其效果和可靠性尚有不足之处，不能满足供电安全的需要，如英国专利文献GB2065394给出的一种相敏短路保护电路，根据短路电流与电机启动电流的相位不同来区分的，然后对短路线路进行分断。其缺点是分断时间长，由此造成短路点的温度上升而发生明火事故。另外可造成短路故障未消除而二次送电的危险。又如煤炭工业出版社出版的《电煤钻综合保护》第74页给出的ZB12-Ⅱ型隔爆煤电钻变压器综合保护装置，这是把高频信号送入电网做检测阻抗的信号，根据阻抗变化来判断网路状态。当网路发生短路时，输入阻抗下降，执行电路收到短路信号，切断电源。该保护电路的缺点是：采用高频振荡器，输出25千赫频率，这种高频信号输入到长距离的供电网路做检测阻抗的信号，在线路上则会产生反射波，使网路状态分辨不清，即分辨系数很低。因此，这种短路保护电路只适用于电压127伏、线路小于300米的电煤钻供电线路的保护。

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，而提出一种适用矿井中各种不同电压的供电网路的短路保护，短路保护距离长，检测到短路故障自动闭锁，网路正常时可自动投送电。

本发明的任务是通过以下方案来完成的：

电感电容振荡器产生的电压信号，作为电网阻抗状态检测源，由电感线圈和电容并联槽路组成的检测回路，其中的A′、B′、C′三点分别通过中间继电器的三个触头与负荷主线路三相连接。当线路正常时，检测回路输出的信号经二极管检波，加于比较器的正相输入端，由于该信号高于电位器提供的整定信号，则比较器输出高电位信号，三极管基极得高电位饱和导通，继电器J1吸合，自动投送电路的开关磁力线圈吸合，主线路上的断路器合闸、达到自动向网路送电。在断路器合闸之前，中间继电器ZJ释放，A′、B′、C′三点与网路断开。

当网路出现短路故障时，检测回路中电感线圈L4或L6的输入信号被短接，鉴别回路电感线圈L5、L6输出信号大幅度下降，这时比较器反相输入端信号将高于正相输入端信号，比较器输出低电位，三极管基极得低电位截止，继电器J1不吸合，同时在短路自锁电路的作用下，短路信号一直维持到短路点解除，二次送电才能进行。

本发明的优点有：

（1）检测范围广泛，适用于不同的低压供电网络。

（2）检测距离长，能够满足矿井供电网路的需要。

（3）安全可靠，因为是在送电前的无电状态下进行的检测，同时又有自锁电路，只要有短路点，主线上的断路器就无法闭合，避免了强行送电的危险。

（4）可以实现自动投送电。

附图1是本发明的载频予检电路原理图。

附图2是本发明的自动投送电路原理图。

由电阻R1、R2、R3、电容C₁、C₂、C₃、三极管BG₁和电感线圈组成的振荡器1，产生的载频信号送入网路、作为阻抗状态检测电源，电感线圈的电感量为10～20毫亨、振荡频率为0.1～8千赫，R1、R2为振荡三极管提供基极偏流，电容C₁与T₁中的L₁组成谐振回路，T1中的L2为反馈线圈。

由电感线圈L3、L4、L6和负载电阻R4、电容C₄、C₅、C₆、C₇、C₈组成检测回路2，检测电网阻抗、幅值缤Ｊ保杩垢?网路相间短路时，阻抗低。该回路相当于L4或L6被短路后的低阻抗短路，T1、T2的次级电压大大降低。电路中的A′、B′、C′三点通过中间继电器ZJ的三个触头分别与主线路的三相连接。

鉴别回路3是由比较器Ic1、Ic2、稳压管DW1、DW2、电位器W1、W2二极管D1、D2、电阻R5、R6、电容C₉、C₁₀、电感线圈L5、L7组成。当网路无短路故障时，检测回路输出正弦信号，经D1、D2检波，Ic1、Ic2正向输入端得到高电位，由于该信号高于W1、W2提供的整定信号，则Ic1、Ic2输出高电位。

当网路有相间短路时，如A、B两相短路，则L4被短接，L5输出降低，Ic1正相输入信号电压低于反相输入电压，Ic1输出低电位，三极管基极得低电位截止。

自锁回路4、是由比较器Ic3、二极管D4、D5及电阻R₇、R₉、R₁₀、电容C11、C12组成，当网路任何两相短路时，Ic1或Ic2将输出低电位，由二极管D3和电阻R8组成的与门钳制在低电位，二极管D4和比较器Ic3组成的自锁电路将其低电位锁住，直到电源变压器开关GK断开，才能将自锁解除。电阻R₇、R₉、电容C₁₁充电回路主要作用是防止自锁电路在GK开关合闸瞬间的误动作。

电源变压器6、是振荡器、自动投送回路及断路器ZDL提供不同电压的电源，变压器6的一次侧通过开关GK与主线路电源侧连接。

当GK闭合，电源变压器6有电、27伏交流经QL₃整流、集成稳压块Ic4稳压、输出直流24伏供给振荡器回路、鉴别回路、自动投送回路电源QL₂输出18伏直流电供给J1继电器;交流151伏经ZDL1常闭辅助接点、经QL1整流后供给真空断路器的吸合线圈ZDL作为合闸用、ZDL吸合，其常开辅助接点ZDL₂闭合、将QL₁的电源换为24伏，供ZDL常期吸合。ZDL和ZJ继电器两常闭接点ZDL₃和ZJ1互为控制，一个吸合，则另一个断开。

当集成稳压块Ic4输出24伏直流电压后，其正极通过R13向C17充电，充电期间比较器Ic5输出高电位向C₁₈充电，充电期间IC6输出高电位，当Ic6的反相输入端高于正相输入端时，Ic6输出低电位，继电器J2吸合，J2-1接点接通ZJ继电器线圈、ZJ触点吸合，检测回路投入网路检测。

当检测网路无短路故障，一旦R13向C₁₇充电过程结束，Ic5反相输入端升到大于正相输入端信号时，Ic5输出低电位，Ic6输出高电位，J2释放，ZJ释放，Ic6输出的高电位经R₂₂向C₁₉充电，使Ic7输出低电位。当C₁₉正极电位充至高于Ic7反相输入端电位时，Ic7才能输出高电位，三极管BG₂基极的低电位封锁，才能解除，BG₂才能得高电位而饱和导通，继电器J₁才能吸合，ZDL断路器吸合，开始向网路送电。

当交变信号在远距离有限非均匀传输线上传输时，线路上产生的反射波严重影响线路输入阻抗，使短路与正常状态的阻抗分辨不清，为了提高短路与正常状态的阻抗幅值分辨系数，必须避开由反射波形成的驻波影响。

网路的正常与短路状态分辨系数与振荡器的频率有关、与线路的长度有关。

一个电缆总长度为2661米，供电最远距离1972米的供电网路，其中：35平方厘米电缆375米、25平方厘米电缆416米，10平方厘米电缆1147米、6平方厘米电缆689米。该电网中有QC83-80型磁力开关25台;2.5KVA干式变压器10台，QC81-60启动器7台。

振荡器的感应线圈T₁的磁感应量为14毫亨、振荡器的振荡频率为3KC，此时、电网的正常状态阻抗为85欧;短路状态的阻抗为5.1欧，分辨系数为17，（分辨系数大于1.8即可分辨清楚线路状态）。

Claims (3)

1、一种载频预检短路保护电路，主要由振荡器1、检测回路2、鉴别回路3、自锁回路4、自动投送回路5和电源变压器组成，其特征在于由电感线圈T₁、三极管BG₁、电阻R₁、R₂、R₃、电容C₁、C₂、C₃构成地振荡器、向检测回路2输出0·1-8千赫任一种对应频率的正弦交流信号、通过中间继电器ZJ的三龃ネ芳佑谥飨呗犯汉刹唷?

2、权利要求1所述的载频预检短路保护电路，其特征在于对检测信号进行鉴别的鉴别回路3主要由比较器构成。

3、根据权利要求1所述的载频预检短路保护电路，其特征在于中间继电器ZJ的吸合线圈、J₂继电器J₂-1常开接点、ZDL₃常闭辅助接点构成串联回路;由ZJ继电器常闭辅助接点ZJ₁、J1继电路常开接点JH、ZDL及合线圈组成串联回路。