一种本安电源的供电方法及本安电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种本安电源的供电方法及本安电源系统，涉及井下供电技术，所述方法包括：在井下供电系统的开关或电缆接线盒的电源供给侧经由电源支线引出支线电源；对所述引出的支线电源进行安全及功率限制处理，得到用于为本安负荷供电的本安电源；利用本安输出口，将所述本安电源提供给相应的本安负荷。本发明专利技术能够提高本安电源供电的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及井下供电技术，特别涉及一种本安电源的供电方法及本安电源系统。
技术介绍
图1是现有技术提供的井下在用供电系统示意图，如图1所示，三相供电总开关10位于巷道口,控制该巷道供电电源进线1,负荷开关30位于工作面,给电动机负荷40供电,总开关10与负荷开关40之间通常相距几百米到几千米，中间有多个接线盒14连接电缆。三相供电电源进线1的电压在127V～10KV范围，127V～10KV电源进线1由电缆引入装置4引入总开关10后，依次供给连接绞车开关11的绞车、连接水泵开关13的水泵、连接负荷开关30的电动机40。瓦斯监控等系统专用本安电源2从变电所拉几千米进入工作面，给瓦斯探头3供电。煤矿井下三相供电电源电压在127V～10KV范围，单相电压是36V，都不是本质安全系统。所谓本质安全系统(以下简称本安系统)是指用于爆炸性环境的电路或部分电路是本质安全电路的电器设备互连部分的组合，即系统中互连的电气设备采用本质安全电路，使系统可以用于爆炸性环境。本质安全型是一种防爆型式，它将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能点燃的水平。对于无感电路，电火花点燃瓦斯的水平是50瓦，本安电路在任何情况下都不能点燃瓦斯，因此本安电路的输出功率较小，具体地说，输出功率应小于50瓦。当前井下监测、监控、物联网等应用都要求本安电源供电，这样小功率的本安电源远远不能满足要求。另外，地面民用电源可以到处安装插座，可用插座方便地引出电源。但井下本安供电系统中从没有本安电源座。有些开关自带本安电源200输出，给启停按钮等负荷(202)供电，也没有插座，且设置在开关负荷侧，隔离开关断开后，设置在开关负荷侧的本安电源没有输出，此时由本安电源供电的仪器、仪表、传感器等均不能工作，显然不能满足需求。井下巷道距离长，需要几千米本安电源线，本安电源输出功率不小于50瓦，由于本安电源一般不允许并联使用，因此在给很多仪器、仪表、传感器供电时必须拉很长的、很多的线路，不便于多台本安电源分别工作，制约了物联网、大数据传输及信息技术在井下的推广应用。如果本安电源取自负荷开关的负荷侧，如图1所示，负荷开关30中的开关自带本安电源200，隔离开关断开后，本安电源200没有输出，但隔离开关的电源供给侧有电。如果从电源供给侧引出本安电源，就能够较稳定地给本安负荷供电，而不受隔离开关开合的影响。但是，目前国内外在井下供电系统负荷开关的电源供给侧都没有通过控制线接线嘴5引出本安电源的先例。主要原因如下：一、供电干线的负荷功率很大，电缆截面一般是25mm2～95mm2,电压是380V、660V或1140V，本安电源功率小于50瓦，给其供电的支线截面如果不考虑机械强度，一般采用1.5mm2信号线就足够了。例如，总开关10的短路保护整定值以d1点发生短路进行计算验证，确保d1点短路时能可靠动作切断电源，如果从负荷开关30的电源侧，通过控制线接线嘴引出一条截面1.5mm2的支线，假如仅1米长，按等效电阻计算，相当于63米长截面为95mm2的电缆，或约相当于38米长截面为35mm2的电缆。显然这么长的电缆不在短路保护设计范围内，支线电缆末端如果发生短路，短路保护就可能不动作，而引发瓦斯煤尘爆炸。二、实际使用中，小截面信号电缆的耐压等级也都较低，不能接入380V、660V或1140V供电系统。三、从负荷开关电源供给侧d1点引出的支线不受负荷开关控制，负荷开关停电时，支线电缆还有电，且在没有短路保护时，很容易造成事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种本安电源的供电方法及本安电源系统，能更好地提高本安电源供电的稳定性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种本安电源的供电方法，包括：在井下供电系统的开关或电缆接线盒的电源供给侧经由电源支线引出支线电源；对所述引出的支线电源进行安全及功率限制处理，得到用于为本安负荷供电的本安电源；利用本安输出口，将所述本安电源提供给相应的本安负荷。优选地，利用功率限制装置，对所述支线电源进行安全及功率限制处理。优选地，还包括：将所述功率限制装置与所述电源支线、所述本安输出口集成在一起，并在外部用绝缘材料或安全外壳封装，形成安全型的本安电源座。优选地，所述安全型的本安电源座安装在开关、电机、电缆接线盒或其它设备的壳体内外表面、中承板、接线空腔。优选地，所述功率限制装置包括：引入电路，用于将所述引出的支线电源进行降压及交直流转换处理；逆变升频电路，用于将所述引入电路输出进行升频处理，得到高频电；降压隔离电路，用于对所述高频电进行降压隔离处理；整流限能电路，用于对所述降压隔离处理得到的直流电进行整流限能处理，得到输出功率小于50瓦的本安电源。优选地，所述引入电路是单相桥式整流电路或单相互感器电路。优选地，所述引入电路是双向可控硅电路或三相桥式整流电路或三相阻容整流电路。根据本专利技术的另一方面，提供了一种本安电源系统，包括：电源支线，用于在井下供电系统的开关或电缆接线盒的电源供给侧引出支线电源；功率限制装置，用于对所述引出的支线电源进行安全及功率限制处理，得到用于为本安负荷供电的本安电源；本安输出口，用于将所述本安电源提供给相应的本安负荷。优选地，所述功率限制装置与所述电源支线、所述本安输出口集成在一起，且外部用绝缘材料或安全外壳封装，形成安全型的本安电源座。优选地，所述安全型的本安电源座安装在开关、电机、电缆接线盒或其它设备的壳体内外表面、中承板、接线空腔。与现有技术相比较，本专利技术实施例的有益效果在于：本专利技术实施例从开关、电缆接线盒或其它设备取出小于50瓦的本安电源为不同的本安负荷供电，当该开关负荷侧停电时，本安电源仍能正常供电，保证本安负荷得到稳定的本安电源供应，提高了本安供电的稳定性。附图说明图1是现有技术提供的井下在用供电系统示意图；图2是本专利技术实施例提供的本安电源的供电方法框图；图3是本专利技术的本安电源的结构框图；图4是本专利技术实施例提供的基于井下在用供电线路的本安电源座安装位置示意图；图5是本专利技术实施例提供的本安电源座的结构示意图；图6是图5所示电源支线的主视图；图7是图5所示引入电路的第一结构图；图8是图5所示引入电路的第二结构图；图9是图5所示引入电路的第三结构图；图10是图5所示引入电路的第四结构图；图11是图5所示引入电路的第五结构图；图12是本专利技术实施例提供的本安电源座的电路示意图；图13是本专利技术实施例提供的本安电源座与电缆封装为一体的示意图；附图标记说明：1-127V～10KV电源进线；2-专用本安电源；3-瓦斯探头；4-电缆引入装置；5-控制线接线嘴；10-总开关；11-绞车开关；13-水泵开关；14-电缆接线盒；d1-短路点；30-负荷开关；40-电动机；41-安装在负荷电机外壳外面的本安电源座；42-开关负荷侧；50-不受负荷开关30控制的电源供给侧；52-安装在负荷开关30外壳外面的本安电源座；56-安装在电缆接线盒14里与电源支线电缆浇铸为一体的本安电源座；70-安装在总开关10的隔爆外壳里中承板的本安电源座；74-不受总开关10控制的电源供给侧；80-本安电源座的出线；81-本安负荷；82-引入电路；83-逆变升频电路；84-高频降压隔离电路；85-稳压管；86-限流电阻；87本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本安电源的供电方法，其特征在于，包括：在井下供电系统的开关或电缆接线盒的电源供给侧经由电源支线引出支线电源；对所述引出的支线电源进行安全及功率限制处理，得到用于为本安负荷供电的本安电源；利用本安输出口，将所述本安电源提供给相应的本安负荷。

【技术特征摘要】
1.一种本安电源的供电方法，其特征在于，包括：在井下供电系统的开关或电缆接线盒的电源供给侧经由电源支线引出支线电源；对所述引出的支线电源进行安全及功率限制处理，得到用于为本安负荷供电的本安电源；利用本安输出口，将所述本安电源提供给相应的本安负荷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用功率限制装置，对所述支线电源进行安全及功率限制处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：将所述功率限制装置与所述电源支线、所述本安输出口集成在一起，并在外部用绝缘材料或安全外壳封装，形成安全型的本安电源座。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述安全型的本安电源座安装在开关、电机、电缆接线盒或其它设备的壳体内外表面、中承板、接线空腔。5.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，所述功率限制装置包括：引入电路，用于将所述引出的支线电源进行降压及交直流转换处理；逆变升频电路，用于将所述引入电路输出进行升频处理，得到高频电；降压隔离电路，用于对所述高频电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春平，
申请(专利权)人：山西全安新技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14