CN2155650Y - 千伏级煤矿照明信号综合保护装置 - Google Patents

Abstract

一种千伏级煤矿照明信号综合保护装置，用于煤 矿井下含爆炸性气体和粉尘的环境，属于电气领域， 主要使用在1140V和660V交流供电系统中对127V 白炽灯、放电灯、信号以及中小型电器进行供电、控制 和保护。它的主电路、控制电路、保护电路置于电气 芯子上，放在隔爆腔里。机芯、电子组件均设插接件， 可整体推进和抽出，主腔盖有旋转快开门电气机械联 锁功能，具有漏电闭锁，漏电跳闸自锁、照明信号短路 保护、故障自检、记忆、显示等功能。

Description

一种千伏级煤矿照明信号综合保护装置，可用于含爆炸性气体和粉尘的环境中，使用在1140V和660V的交流供电系统中。对127V白炽灯、信号、放电灯、以及中小型电器进行供电、控制和保护，属于电气领域。

目前，在煤矿井下千伏级供电系统中，照明信号供电主要有两种形式：一种是使用KSG2－4／1140矿用隔爆型电钻变压器装置（主要功能是控制两台1.2千瓦煤电钻）内的一个独立小容量绕组，对照明信号进行供电。另一种是使用千伏级干式变压器、手动开关或磁力起动器、检漏继电器等三台设备组成照明信号供电控制系统。

现有技术的不足之处在于：前者存在着容量小，价格贵，后者存在着设备台数多、体积大、、重量重、维修量大、使用不方便的缺陷。它们采用熔断器作为短路保护元件，由于井下照明信号电缆线径比较细，短路电流比较小，从而限制短路保护距离，不能满足井下照明容量越来越大，供电距离越来越长的要求。又由于它们存在合闸前不能对漏电故障进行识别、记忆和闭锁，可能导致人身触电和引起瓦斯爆炸。

本实用新型的目的是：提出一种千伏级的煤矿照明信号综合保护装置，它集千伏级干式变压器、手动开关或磁力起动器、检漏继电器为一体，具有容量大、短路保护距离远特点，同时还具有漏电闭锁、漏电跳闸自锁、照明信号短路保护、故障自检、记忆、显示等功能。

本实用新型的技术方案是：装置由接线腔1和主腔2两个独立腔体组成。其结构如图1、图2所示。接线腔1左右两侧有电缆引入装置3，有关电缆均从此接入装置内。接线腔1位于主腔2的上方，主腔2内设有电气芯子4和主变压器5。本装置主电路、控制电路、照明信号短路保护电路、漏电保护电路均置于电气芯子4上，主腔2和接线腔1置于滑撬6上。本装置电气原理图如图3所示，由主电路、控制电路、保护电路三部分组成。主电路由隔离开关、熔断器、主变压器、交流接触器组成，其作用将1140V、660V电源变换成127V照明信号电源，并通过CJ交流接触器控制127V照明信号负载的通断。控制电路由控制变压器、停止试验按钮、起动按钮、交流接触器线圈和继电器常开触头所组成。电子保护电路则由直流稳压电源、照明短路保护、信号短路保护、漏电保护四个电路组成。直流稳压电源电路：由控制变压器28V绕组、整流桥、电容、稳压集成块、电阻、稳压管组成，其作用为保护回路及故障显示回路提供直流稳压电源。照明短路保护电路：它又由三个小电路组成：（1）照明短路信号取样电路（由LH1、LH2、电流互感器构成）；（2）电流电压信号变换电路（由电阻、二极管、电容、拨动开关构成）；（3）短路识别、放大、记忆、显示电路（由运放IC3－4、电阻、电容、二极管和发光二极管构成）。信号短路保护电路：也是由三个小电路组成：（1）信号取样电路（LH3）；电流电压变换电路（由电阻、二极管、电容、拨动开关构成）；（3）短路识别、放大、记忆、显示电路，（由运放IC3－3、电阻、电容、二极管和发光二极组成）。漏电保护电路：由二个小电路组成：漏电取样电路（由24V直流电源、电位器、电阻、电容、二极管组成）；漏电故障识别、放大、记忆、显示和绝缘告警电路（由运放IC3－1、IC3－2、电阻、电容、二极管和发光二极管组成）。

本实用新型发明的特征在于：隔爆箱体由接线腔1和主腔2两个独立腔体所组成并座落在底部的滑撬6上，电缆引入装置3分布在接线腔1的左右两侧，接线端子贯通接线腔1和主腔2，主腔2门盖为平面止口式旋转块开门机构。主腔2内设有电气芯子4和主变压器5，千伏级和127V主电路、控制电路、照明信号短路保护电路、漏电保护电路均置于电气芯子4上。主电路由隔离开关，熔断器、主变压器、交流接触器组成；控制电路由控制变压器、停止试验按钮、起动按钮、交流接触器线圈和继电器常开触头组成；保护电路则由直流稳压电源电路、照明信号短路保护电路、漏电保护电路组成。电气芯子和电子组件可以整体推进和抽出。

图1为本实用新型外形结构图；

图2为图1侧视图；

图3为电气芯子上的电路图。

下面结合实施例对本实用新型进一步加以详叙：本实用新型采用A3钢板制成隔爆外壳，其隔爆腔由接线腔1和主腔2两个独立的腔体构成。接线腔1在主腔2的上方，两个腔体迭加，座落在底部的滑撬6上。主腔2的前门盖正前方有窥视窗，透过玻璃里的发光二极管可以观察装置内部电气运行情况，由电气芯子4和主变压器5置于主腔2内，电子保护组件与电气芯子4、电气芯子4与主变压器5及接线端子用插接件联接，可整体推进和抽出。1140V或660V电源从电缆引入装置3上，经隔爆接线端子引入主腔2内的主变压器5上，主变压器5副边输出127V交流电压供照明信号用。

实用新型电气芯子4上的电路是这样的：主电路由千伏级主电路7和127V主电路10组成。电路由7插接件、隔离开关GK（型号：E174空气隔离开关）、熔断器1RD（型号：RL5－16／11）、主变压器B原边构成；输入额定电压1140V时，主变压器Y／Y接法；输入额定电压660V时，主变压器△／Y接法，控制变压器原边电压始终不变。电路10由变压器B副边、熔断器2RD、交流接触器CJ、插接件构成。此时1140V或660V电压经变压后为127V电压。控制电路8，是由控制变压器KB副边127V绕组、熔断器3RD（型号：RL5－16／06）、停止试验按钮TSA、起动按钮QA、交流接触器CJ线圈、继电器J常开触头所 组成。各保护线路功能信号通过继电器J传递到控制电路，起到保护线路的作用。本实用新型的电子保护电路9由以信号取样电流电压变换电路，运放IC3－1、IC3－2、IC3－3、IC3－4为中心组成的故障识别、放大、记忆、显示电路共同完成照明短路保护、信号回路短路保护、漏电保护功能。

照明短路保护电路：取样电路（LH1、LH2电流互感器组成的）联到电流电压变换电路（二极管D18、D19、电容C10、C11、电阻R35～R40、稳压管DW1、开关K2），然后联到故障识别、放大、记忆，显示电路（运放IC3－4、二极管D15～17、电容C8、C9、电阻R28～R33组成）。当照明供电正常时，电流互感器上的电流信号，经二极管D18、D19整流，整流后的直流电压不足以使IC3－4运放翻转，IC3－4运放输出端14保持低电位，继电器J不动作。当照明回路发生短路故障时，电流互感器LH1、LH2输出正比于短路电流的故障信号，经二极管D18、或D19整流，电容C10或C11滤波后，直流电压足使IC3－4运放翻转。IC3－4运放输出端14由低电位跳变成高电位，三极管T1基极正偏，输出低电位，三极管T2基极反偏，继电器J线圈失电。串在控制电路内的J常开触头释放，127V控制回路8断电，CJ交流接触器断电跳闸，127V主回路10断电，同时4LED发光二极管亮，显示照明短路故障。IC3－4运放对故障进行永久记忆，只有断开隔离开关GK，重新合闸，电路才能清除记忆，恢复正常。信号回路短路保护电路：取样电路（LH3电流互感器）的信号经电流电压变换后（二极管D20、R41－43、C12、稳压管DW2、开关K1组成电流电压变换电路）联到故障识别、放大、记忆显示电路（由IC3－3运放，二极管D10、D11，电容C6、C7，电阻R19～R24，发光二极管3LED组成）。信号回路供电正常时，电流互感器LH3上的电流信号经D20整流、电容C12滤波后的直流电压不足以使IC3－3运放翻转，继电器J不动作。当信号供电回路发生短路时，经取样、整流、正比于短路电流的直流电平足以使IC3－3运放翻转，在其运放输出端8由低电位跳变为高电位，三极管T1基极正偏输出低电位，三极管T2基极反偏，继电器线圈失电，串在控制回路内J常开触头释放，127V控制电路断电，交流接触器跳闸，127V主回路断电，发光二极管显示信号短路故障，IC3－3对信号短路故障进行记忆。漏电保护电路：本漏电保护电路由24V电源和IC3－1、IC3－2运放，二极管D2～D9，电容C3～C5，电阻R2～R18，电位器RW，发光二极管1LED、2LED，CJ2常闭触头，停止试验按钮TSA等元件组成。在照明电源没有送电情况下，网路存在漏电故障时，漏电保护电路可实现漏电闭锁。其动作回路是：24V正电源→CJ2常闭触头→大地→绝缘电阻→电缆X6或X5、X4二极管D7或D8、D9→电阻R16或R17、R18→电阻R8→电阻R3→电阻R4→负电源。流经电阻R4上的漏电信号转换成电压高于IC3－2运放输入端5的门坎电压，IC3－2运放翻转，输出端7由低电位跳变为高电位，三极管T1正偏，T2反偏，继电器J动作，常开触头释放与之联接的控制回路失电，127V主回路跳闸断电。2LED二极管亮，显示漏电闭锁故障。同时IC3－2对漏电闭锁故障进行永久记忆。在照明正常运行状态下（以及送电情况下），若发生漏电故障，其检测回路：127V交流电源→X6或X5、X4→二极管D7或D8、D9→电阻R16或R17、R18→R8→R3→R4→电位器RW→二极管D2→大地→绝缘电阻→电缆X6或X5、X4→127V交流电源。电阻R4上漏电信号电压高于IC3－2输入端5的门坎电压，IC3－2运放输出端7由低电位跳变为高电位，T1基极正偏，T2基极反偏输出高电位，继电器动作，常开触头释放，127V控制回路失电，主回路断电。发光二极管2LED亮，显示漏电故障，同时IC3－2运放对漏电跳闸进行永久记忆和自锁，除非隔离开关断电后再合闸，才能清除记忆恢复正常。绝缘告警检测回路同上，当照明线路上绝缘电阻低于15千欧时，电阻R3、R4上的漏电信号电压使IC3－1运放翻转，IC3－1运放输出端1由低电位跳变成高电位，1LED发光二极管亮显示绝缘告警，当绝缘电阻高于15千欧时，1LED发光二极管自动熄灭。

本实用新型是煤矿当前急需而没有开发的新产品，与现有技术相比较具有“三合一”特点，体积小，重量轻，电子保护组件、电气芯子均可整体推进和抽出，使用维修方便，电子线路简单、元件少、价格低廉、功能齐全、可靠。是煤矿井下新一代照明信号电子综合保护装置。

图3为说明书摘要附图。

Claims (7)

1、一种千伏级煤矿照明信号综合保护装置，由隔爆腔体、电缆引入装置、主变压器、电气芯子、滑撬组成，其特征在于：主变压器、电气芯子在隔爆腔体内，电气芯子上的电路由主回路、控制回路、电子保护回路组成；主回路又由千伏级主回路和127V回路组成，千伏级主回路：隔离开关与熔断器联接，再与主变压器原边联接；127V主回路：变压器副边与熔断器联接，再与交流接触器联接；控制电路：控制变压器127V副边与停止试验按钮联接，再与起动按钮、继电器常开触头联接；电子保护电路则由稳压电源电路、信号取样电路、电压电流变换电路、故障识别、放大、记忆、显示执行电路组成，它们分别是：稳压电源电路：控制变压器28V绕组经Z1整流、C1、C2滤波，IC1、IC2稳压；照明短路保护电路：电流互感器LH1、LH2联接由二极管D18、D19、C10、C11、电阻R35～R40、稳压管DW1、拨动开关K2组成的信号取样、电流电压变换电路，再加到由运放IC3-4为中心和D15～D17，电容C8、C9、电阻R28～R33、4LED所组成的故障识别、放大、记忆显示电路；信号短路保护电路：电流互感器LH3经二极管D20、电阻R41～R43、电容C12、稳压管DW2、拨动开关K1组成信号取样、电流电压变换电路再加到IC3-3运放为中心和二极管D10D11、电容C6C7、电阻R19～R24、3LE8D所组成的故障识别、放大、记忆显示电路；漏电保护电路：由漏电闭锁电路和漏电跳闸自锁电路、告警电路组成，其中漏电闭锁电路按这样的顺序联接：24V直流电源，CJ2常闭触头、大地、绝缘电阻、线路X4、X5、X6的接线端子、二极管D7～D9、电阻R16～R18、电阻R8R3、一路经R11接IC3-2的5脚、一路接R4到负电源；漏电跳闸自锁电路联接顺序：三相127V电源、二极管D7～D9、R16～R18、R8、R3、一路经R11到IC3-2的5脚、一路到R4、RW、D2、大地绝缘电阻、线路X4、X5、X6接线端子；绝缘告警电路：从a点取出的信号电压经电阻R7到IC3-1的3脚。

2、根据权利要求1所述的千伏级煤矿照明信号综合保护装置，其特征在于：电子组件、机芯设有插接件。

3、根据权利要求1所述的千伏级煤矿照明信号综合保护装置，其特征在于：控制变压器的原边始终接在主变压器的原边一组绕组上。

4、根据权利要求1所述的千伏级煤矿照明信号综合保护装置，其特征在于：千伏级主回路里的隔离开关采用E174空气隔离开关。

5、根据权利要求1所述的千伏级煤照明信号综合保护装置，其特征在于：千伏级主回路的熔断器采用RL5－16／11熔断器。

6、根据权利要求1所述的千伏级煤矿照明信号综合保护装置，其特征在于：660V控制变压器的原边所接熔断器型号为RL5－16／06。

7、根据权利要求1所述的千伏级煤矿照明信号综合保护装置，其特征在于：电子保护电路以LM324N集成块为中心组成的故障识别、放大、记忆、显示电路。

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