CN217327391U - 三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统 - Google Patents

三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统 Download PDF

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武雪威
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肖群娥
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Abstract

三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，由三个串联的蓄电池和逆变装置组成，蓄电池的正极与逆变装置的B+极连接，蓄电池的负极与逆变装置的B‑极连接，逆变装置的输出端与作为应急风机的风机Ⅲ电连接，逆变装置与作为主风机的风机Ⅰ和作为副风机的风机Ⅱ的启动装置的矿用隔爆型双电源双局扇启动器和为矿用隔爆型双电源双局扇启动器供电的矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ通过PLC信号连接，通过PLC控制风机Ⅲ启、停状态。与现有技术相比，本实用新型基于脉宽调制逆变技术，采用PLC控制和蓄电池组—逆变器—滤波器—升压变压器组合方案，解决了矿用局部大功率通风机供电的连续无缝对接问题。

Description

三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统
技术领域
本实用新型涉及一种矿用局部通风机应急储能电源系统，尤其是一种三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统。适用于煤矿瓦斯、煤尘爆炸危险的恶劣环境中，实现矿井局部通风机应急供电的需求。
背景技术
自应急电源诞生以来，在电力、消防领域经历不断研究、改进，应急电源技术已较为成熟。但应急电源所带负荷为电动机等感性负载时，启动瞬间冲击电流很大，一般为额定电流的5-7倍，需要提高应急电源的容量来满足负载的供电需求，这无疑要增加投资成本，但也不一定能可靠解决，目前大多数应急电源还不能实现较大功率设备的供电要求，尤其是煤矿井下高瓦斯环境下矿用通风机的应急供电。当矿用通风机供电突然中断时，通风机会停运，一定时间内若不能恢复供电，将会造成瓦斯浓度升高、瓦斯积聚，甚至造成人员窒息、瓦斯燃烧、爆炸事故。虽然煤矿供电安全可靠性越来越高，但一旦发生通风机断电事故将会造成很严重的后果。在此背景下，需设计一种能适用于煤矿瓦斯、煤尘爆炸危险的恶劣环境中、实现矿井局部大功率通风机应急供电，避免矿井瓦斯事故的三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是：
三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，由三个串联的蓄电池和逆变装置组成，蓄电池的正极与逆变装置的B+极连接，蓄电池的负极与逆变装置的B-极连接，逆变装置的输出端与作为应急风机的风机Ⅲ电连接，其特征在于，逆变装置与作为主风机的风机Ⅰ和作为副风机的风机Ⅱ的启动装置的矿用隔爆型双电源双局扇启动器和为矿用隔爆型双电源双局扇启动器供电的矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ通过PLC信号连接，通过PLC控制风机Ⅲ启、停状态。正常情况下，矿用局部通风机应急储能电源系统处于热备用状态，当矿井巷道主、副通风机交流电中断后，矿用局部通风机应急储能电源系统自动启动，作为应急风机的风机Ⅲ运行，当矿井巷道主、副通风机交流电恢复供电时，矿用局部通风机应急储能电源系统自动断电停运，转入热备用状态。
作为本实用新型的一种优选方案，所述的矿用隔爆兼本安逆变装置由逆变器、滤波器、变压器和接触器构成，逆变器的P+、B+并联后通过熔断器FU1和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B+，逆变器的B-通过熔断器FU2和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B-，逆变器的R、S、T分别接滤波器的3个线圈的一端，滤波器的3个线圈的另一端分别接变压器的三根初级线圈的一端，接变压器的三根初级线圈的另一端并联，三角型连接的变压器的次级线圈的三个输出端分别接接触器的进线端，接触器的出线端接风机Ⅲ的进线端，从滤波器的3个线圈的另一端分别接一个电容，三个电容的另一端并联；变压器的次级线圈通过接触器接风机Ⅲ，接触器的线圈连接在交流220V的回路上，该回路上连接有中间继电器KM1，而中间继电器KM1的线圈连接在PLC的24+输出回路上，PLC的一个输入端从矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ的辅助触点采集交流电检测信号，PLC的另一个输出端向矿用隔爆型双电源双局扇启动器输出互锁控制信号。
1路供电正常供电时，矿用隔爆型启动器Ⅰ与矿用隔爆型启动器Ⅱ、PLC之间互锁，主风机正常工作。2路供电正常供电时，矿用隔爆型启动器Ⅱ与矿用隔爆型启动器Ⅰ、PLC之间互锁，副风机正常工作。当检测到1路供电和2路供电均不常时，PLC24+输出回路上中间继电器KM1的线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM线圈得电，接触器KM闭合，作为应急风机的风机Ⅲ运行。当1路或2路恢复供电时，PLC24+输出回路上中间继电器KM1线圈失电，中间继电器断开，接触器KM线圈失电，接触器KM断开，作为应急风机的风机Ⅲ停止运行，系统转入热备用状态。
作为本实用新型的一种优选方案，三个蓄电池之间通过防爆接线盒串联。
作为本实用新型的一种优选方案，所述的蓄电池为DXT 320/450矿用特种蓄电池；所述的逆变装置为NJ—100/1140（660）矿用隔爆兼本安逆变装置。NJ—100/1140（660）矿用隔爆兼本安逆变装置将320V直流电逐步逆变为210V交流电，经滤波器、升压变升压至660/1140V，实现通风机软启动，消除了通风机启动时对系统的冲击，有效解决了系统因冲击造成的启动失败，切实实现通风机应急供电，解决了矿井通风机因交流供电中断后停运造成瓦斯事故的问题。系统设欠压、过压、过流、短路、漏电闭锁、风电闭锁保护功能，安全性能高。
与现有技术相比，本实用新型基于逆变技术，采用PLC控制和蓄电池组—逆变器—滤波器—升压变压器组合方案，实现故障应急状态下通风机供电的连续无缝对接以及备用状态下的储能电池组理想充电，由于采用变频启动，消除了通风机启动时对系统的冲击，避免系统启动失败，切实实现大功率通风机应急供电，可靠性高；系统输出双电压，兼容性强，应用范围广；元器件集中放置于防爆机壳内，大大节省设备现场占用空间，投资成本低，且安装施工方便，将会引领煤矿大功率设备应急电源技术的变革。
具体的：
1.应急储能电源系统检测主、备通风机交流供电线路是否带电，当交流供电中断时，基于PLC控制技术，触发系统自动启动，变频启动第三通风机运行。系统采用防爆特殊型铅酸蓄电池、具有友好的人机交互界面及电池管理系统，能够实时检测交流供电电压、电池电压及容量、直流母线电压、输出电压、输出电流、频率、负载率、故障信息等，具有欠压、过压、过流、短路、漏电闭锁、风电闭锁等保护功能，性能可靠。
2.目前UPS不间断电源一般用于通信设备、计算机、交换机等设备市电中断后的应急供电，若UPS带交流电动机，交流电动机起动时电流一般为额定电流的5-7倍，起动瞬间对UPS冲击很大，会造成电压下降，当下降至UPS电压保护设置值时，UPS会自我保护停机，导致不能起到应急作用，若想提高可靠性需增大UPS容量，这无疑要增加成本，但也不一定能可靠解决。本实用新型采用脉宽调制逆变技术，通过改变脉冲列的周期及占空比调压调频，使输出电压、频率逐渐升至额定值，实现电动机软启动，避免因电动机启动时电源电压降幅大及冲击电流过大造成的系统停机故障，可靠性能高，采用先进的电池管理系统，可实时监测电池容量、电压，避免电池亏电。
3.应急储能电源系统的逆变器采用IGBT功率模块，高耐压，大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本，可带90kW大功率通风机连续运行至少2小时。
4.采用三电平技术，并在逆变器输出侧与升压变之间加装滤波装置，使输出电压为高度正弦波，消除过电压对电动机绝缘的危害，将对电网的污染减少到最少。
5.采用蓄电池组、逆变器、升压变组合方案，利用脉宽调制技术，将320V直流电逐步逆变为210V交流电，逆变过程中经滤波器、升压变逐步升压至660/1140V，变压器二次侧的a、b、c、x、y、z6组引线引至防爆端子上，用户可通过改变端子连片位置，方便的得到660V或1140V电压，满足两种电压使用要求，设备兼容性高，有利于用户节约成本，提高使用率。
6.应急储能电源系统使用于瓦斯、煤尘环境中，设计满足防爆要求，采用本安电源模块、本安键盘、光电隔离等措施，提高系统安全性能及抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型的方块原理图；
图2为本实用新型的电路图。
具体实施方式
如图1、图2所示，三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，由三个串联的蓄电池GB和逆变装置组成，蓄电池GB的正极与逆变装置的B+极连接，蓄电池GB的负极与逆变装置的B-极连接，逆变装置的输出端与作为应急风机的风机Ⅲ电连接，逆变装置与作为主风机的风机Ⅰ和作为副风机的风机Ⅱ的启动装置的矿用隔爆型双电源双局扇启动器和为矿用隔爆型双电源双局扇启动器供电的矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ通过PLC信号连接，通过PLC控制风机Ⅲ启、停状态。
所述的矿用隔爆兼本安逆变装置由逆变器、滤波器L1、变压器TM和接触器KM构成，逆变器的P+、B+并联后通过熔断器FU1和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B+，逆变器的B-通过熔断器FU2和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B-，逆变器的R、S、T分别接滤波器L1的3个线圈的一端，滤波器L1的3个线圈的另一端分别接变压器TM的三根初级线圈的一端，接变压器TM的三根初级线圈的另一端并联，三角型连接的变压器TM的次级线圈的三个输出端分别接接触器KM的进线端，接触器KM的出线端接风机Ⅲ的进线端，从滤波器L1的3个线圈的另一端分别接一个电容C，三个电容C的另一端并联；变压器TM的次级线圈通过接触器KM接风机Ⅲ，接触器KM的线圈连接在交流220V的回路上，该回路上连接有中间继电器KM1，而中间继电器KM1的线圈连接在PLC的24+输出回路上，PLC的一个输入端从矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ的辅助触点采集交流电检测信号，PLC的另一个输出端向矿用隔爆型双电源双局扇启动器输出互锁控制信号。
三个蓄电池之间通过防爆接线盒串联。
所述的蓄电池GB为DXT 320/450矿用特种蓄电池；所述的逆变装置为NJ—100/1140/660矿用隔爆兼本安逆变装置。

Claims (4)

1.三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，由三个串联的蓄电池（GB）和逆变装置组成，蓄电池（GB）的正极与逆变装置的B+极连接，蓄电池（GB）的负极与逆变装置的B-极连接，逆变装置的输出端与作为应急风机的风机Ⅲ电连接，其特征在于，逆变装置与作为主风机的风机Ⅰ和作为副风机的风机Ⅱ的启动装置的矿用隔爆型双电源双局扇启动器和为矿用隔爆型双电源双局扇启动器供电的矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ通过PLC信号连接，通过PLC控制风机Ⅲ启、停状态。
2.根据权利要求1所述的三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，其特征在于，所述的矿用隔爆兼本安逆变装置由逆变器、滤波器（L1）、变压器（TM）和接触器（KM）构成，逆变器的P+、B+并联后通过熔断器FU1和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B+，逆变器的B-通过熔断器FU2和隔离开关GL接矿用蓄电池装置的B-，逆变器的R、S、T分别接滤波器（L1）的3个线圈的一端，滤波器（L1）的3个线圈的另一端分别接变压器（TM）的三根初级线圈的一端，接变压器（TM）的三根初级线圈的另一端并联，三角型连接的变压器（TM）的次级线圈的三个输出端分别接接触器（KM）的进线端，接触器（KM）的出线端接风机Ⅲ的进线端，从滤波器（L1）的3个线圈的另一端分别接一个电容（C），三个电容（C）的另一端并联；变压器（TM）的次级线圈通过接触器（KM）接风机Ⅲ，接触器（KM）的线圈连接在交流220V的回路上，该回路上连接有中间继电器KM1，而中间继电器KM1的线圈连接在PLC的24+输出回路上，PLC的一个输入端从矿用隔爆型启动器Ⅰ和矿用隔爆型启动器Ⅱ的辅助触点采集交流电检测信号，PLC的另一个输出端向矿用隔爆型双电源双局扇启动器输出互锁控制信号。
3.根据权利要求1所述的三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，其特征在于，三个蓄电池之间通过防爆接线盒串联。
4.根据权利要求2所述的三蓄电池矿用局部通风机应急储能电源系统，其特征在于，所述的蓄电池（GB）为DXT 320/450矿用特种蓄电池；所述的逆变装置为NJ—100/1140（660）矿用隔爆兼本安逆变装置。
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