带闭锁电容器安全放电电路及分段安全放电控制方法技术

本发明专利技术涉及一种带闭锁电容器安全放电电路，包括带电自适应放电及电容检测电路、断电第一安全闭锁放电电路及断电第二安全闭锁放电电路，还涉及一种分段安全放电控制方法，包括带电自适应放电及电容检测控制、断电第一安全闭锁放电控制、断电第二安全闭锁放电控制。该带闭锁电容器安全放电电路及分段安全放电控制方法解决了现有煤矿井下高压真空开关储能电容器只能自然放电、放电不可控、放电速度慢和残余剩余电量而引起安全风险的问题，实现了储能电容器电流可控且闭环反馈控制的恒流放电，使储能电容器能够精确放电，可防止电容过度放电，同时可以实时对储能电容器进行放电检测，给储能电容器于充分保护，延迟电容使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
带闭锁电容器安全放电电路及分段安全放电控制方法
：本专利技术涉及煤矿井下防爆电气设备
，尤其涉及一种用于防爆设备的带闭锁电容器安全放电电路，以及储能电容器分段安全放电控制方法。
技术介绍
：内置大容量储能电容器的矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关(以下简称高压真空开关)设备，因为储能电容器的存在，其电容量达到6600μF，电容能量不会很快降低到安全范围以下，储能电容器自然放电时间至少需要10分钟。在高压真空开关设备中如果没有设计针对储能电容器进行快速放电的电路，需要进行检修和维护时，储能电容器的残余能量在断电后需要等待很长的时间才能泄放完毕，浪费了检修和维护的时间，同时部分煤矿工人缺乏专业知识，对放电意识不重视或者一时的疏忽，如果未泄放完毕即打开隔爆箱体并进行检修作业，则可能发生触电或产生电火花的危险，所以储能电容器放电安全关乎着煤矿生产安全。我国《煤矿安全规程》和GB3836《爆炸性环境用电气设备》国家标准均对大容量电容器断电后的剩余能量有强制规定，其中GB8286-2017《矿用隔爆型移动变电站》标准新增电容器放电相关条款，既内置的配电装置，打开(门)盖时应具有强制放电功能，此标准还规定煤矿井下电器设备必须设计机电闭锁装置，打开(门)盖腔体内断开电源。可以看出储能电容器能否快速、安全放电至标准规定的剩余能量、相应机电闭锁装置设计至关重要，如果储能电容器残余能量能够产生电火花，将有引爆煤矿井下爆炸性气体的安全隐患，将储能电容器完全安全、快速放电具有重要的安全意义。
技术实现思路
：本专利技术的带闭锁电容器安全放电电路是高压真空开关控制系统的一部分，本专利技术仅对储能电容器安全放电电路及机电闭锁部分进行设计，其它综合保护器、充电电路、采样电路、执行电路、结构设计等从略。本专利技术的安全放电电路需要配合机电闭锁装置进行操作,并按设计的控制方法进行操作和放电，能使储能电容器安全、快速放电，保障高压真空开关开门断电且无电容产生电火花风险。本专利技术在三段放电时共用相同的放电器件，可以保障电容器快速放电和完全放电，提高高压真空开关的安全性，在满足应用设计要求同时还可以简化设计、节省成本。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种带闭锁电容器安全放电电路，包括带电自适应放电及电容检测电路，包括恒流源电路及电容检测电路，恒流源电路及电容检测电路形成放电回路一，恒流源电路用于使储能电容器按恒定电流放电，电容检测电路与恒流源电路连接，用于实时检测储能电容器放电状态，进行电容器放电保护和剩余电量指示，同时进行充放电指示；断电第一安全闭锁放电电路，包括安全闭锁机构、第一行程开关、放电电阻及储能电容器，第一行程开关由安全闭锁机构闭锁与控制，第一行程开关、放点电阻及储能电容器形成放电回路二，储能电容器对放电电阻进行放电，使储能电容器剩余能量达到标准要求；断电第二安全闭锁放电电路，包括机电闭锁机构、开门机构、第二行程开关及第三行程开关，第二行程开关由开门机构闭锁与控制，第三行程开关由机电闭锁机构闭锁与控制，机电闭锁机构将第三行程开关触点闭合，储能电容器对放电电阻进行放电，由开门机构驱动使第二行程开关常开触点断开，电容放电停止，使储能电容器剩余能量达到标准要求，具体地，所述恒流源电路包括依次连接的综合保护器、大功率场效应MOS管、恒流放电控制电路及PWM驱动电路，由综合保护器经PWM驱动电路输出基准电压，然后经过恒流放电控制电路处理，选择适当的采样电阻，则流过采样电阻的电流为恒值，实现大功率场效应MOS管的控制与保护；所述电容检测电路包括与综合保护器依次连接的D/A变换电路、恒流放电反馈电路及采样电阻，采样电阻的反馈电压送至恒流放电反馈电路，经处理后作为反馈电压送入恒流放电控制电路，经过运算处理，对大功率场效应MOS管的栅极电压进行调整，从而实现流过采样电阻电流的恒定。具体地，所述安全闭锁机构包括隔离开关手柄、隔离开关驱动机构、闭锁按钮、第一行程开关固定座及限位闭锁螺杆，闭锁按钮用于控制真空断路器分闸，第一行程开关固定座用于固定第一行程开关，隔离开关手柄用于驱动隔离开关驱动机构旋转至分闸限位位置，使隔离开关分开。具体地，所述机电闭锁机构包括开门手柄、门法兰、主腔法兰、第二行程开关固定座及第三行程开关固定座，第二行程开关固定座用于固定第二行程开关，第三行程开关固定座用于固定第三行程开关，开门手柄用于驱动开门机构，由开门机构驱动门法兰与主腔法兰分离接触，则第二行程开关常开触点断开。本专利技术还涉及一种分段安全放电控制方法，采用上述带闭锁电容器安全放电电路，包括如下步骤：S1带电自适应放电及电容检测控制：当高压真空开关需要开门检修时，首先按分闸按钮，使真空断路器断开，然后操作电容器放电按钮，使综合保护器输出基准电压，通过恒流放电控制电路、驱动大功率场效应MOS管闭合和恒流放电回路工作，然后储能电容器对放电电阻和分闸线圈放电，在进行电容放电的同时并控制流过分闸线圈的电流，保护分闸线圈不因流过电流过大而烧坏；S2断电第一安全闭锁放电控制：首先按分闸按钮，使真空断路器断开，然后按下闭锁按钮并旋转隔离开关手柄，驱动隔离开关驱动机构旋转至分闸限位位置，使隔离开关分开，按闭锁按钮同时驱动第一行程开关常开触点闭合，然后第一行程开关、放电电阻、储能电容器形成通路，储能电容器对放电电阻进行放电，在隔离开关分闸完成时停止放电，可使储能电容器剩余能量进一步释放；S3断电第二安全闭锁放电控制：根据机电闭锁设计原理，首先使隔离开关手柄处于分闸位置，将限位闭锁螺杆从限位处旋出，将限位闭锁螺杆从限位处旋出至手柄座限位位置时，第三行程开关常开触点闭合，然后第三行程开关、第二行程开关、放电电阻、储能电容器形成通路，储能电容器对放电电阻进行放电，使储能电容器剩余能量达到标准要求，然后提升开门手柄，由开门机构驱动门法兰与主腔法兰分离接触，则第二行程开关常开触点断开，此时电容放电停止。本专利技术的有益效果是：本专利技术的带闭锁电容器安全放电电路具有相互闭锁的安全放电电路及机电闭锁装置，采用三段式安全放电控制方法，解决了现有高压真空开关储能电容器只能自然放电、放电不可控、放电速度慢和残余剩余电量而引起安全风险的问题；其中带电自适应放电及电容检测电路实现了储能电容器电流可控且闭环反馈控制的恒流放电，使储能电容器能够精确放电，可防止电容过度放电，同时可以实时对储能电容器进行放电检测，给储能电容器于充分保护，延迟电容使用寿命；断电第一安全闭锁放电电路和断电第二安全闭锁放电电路不仅具有机械与电气连锁功能还实现了对储能电容器快速放电，缩短放电时间；根据本带闭锁电容器安全放电电路特性设计了针对性的储能电容器分段安全放电控制方法，此三段式控制方法通过机械与电气连锁，具有相关控制逻辑与操作顺序，只有按本控制方法操作才能使储能电容器达到最佳安全放电状态和安全闭锁状态，保障高压真空开关开门断电且无电容放电产生电火花风险；总之通过带闭锁电容器安全放电电路及分段安全放电控制方法可以对电容器进行充分、快速放电，保证高压真空开关能够安全可靠的运行；本带闭锁电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带闭锁电容器安全放电电路，其特征在于：包括/n带电自适应放电及电容检测电路，包括恒流源电路及电容检测电路，恒流源电路及电容检测电路形成放电回路一，恒流源电路用于使储能电容器按恒定电流放电，电容检测电路与恒流源电路连接，用于实时检测储能电容器放电状态，进行电容器放电保护和剩余电量指示，同时进行充放电指示；/n断电第一安全闭锁放电电路，包括安全闭锁机构、第一行程开关、放电电阻及储能电容器，第一行程开关由安全闭锁机构闭锁与控制，第一行程开关、放点电阻及储能电容器形成放电回路二，储能电容器对放电电阻进行放电，使储能电容器剩余能量达到标准要求；/n断电第二安全闭锁放电电路，包括机电闭锁机构、开门机构、第二行程开关及第三行程开关，第二行程开关由开门机构闭锁与控制，第三行程开关由机电闭锁机构闭锁与控制，机电闭锁机构将第三行程开关触点闭合，储能电容器对放电电阻进行放电，由开门机构驱动使第二行程开关常开触点断开，电容放电停止，使储能电容器剩余能量达到标准要求，/n

【技术特征摘要】
1.一种带闭锁电容器安全放电电路，其特征在于：包括
带电自适应放电及电容检测电路，包括恒流源电路及电容检测电路，恒流源电路及电容检测电路形成放电回路一，恒流源电路用于使储能电容器按恒定电流放电，电容检测电路与恒流源电路连接，用于实时检测储能电容器放电状态，进行电容器放电保护和剩余电量指示，同时进行充放电指示；
断电第一安全闭锁放电电路，包括安全闭锁机构、第一行程开关、放电电阻及储能电容器，第一行程开关由安全闭锁机构闭锁与控制，第一行程开关、放点电阻及储能电容器形成放电回路二，储能电容器对放电电阻进行放电，使储能电容器剩余能量达到标准要求；
断电第二安全闭锁放电电路，包括机电闭锁机构、开门机构、第二行程开关及第三行程开关，第二行程开关由开门机构闭锁与控制，第三行程开关由机电闭锁机构闭锁与控制，机电闭锁机构将第三行程开关触点闭合，储能电容器对放电电阻进行放电，由开门机构驱动使第二行程开关常开触点断开，电容放电停止，使储能电容器剩余能量达到标准要求，


2.根据权利要求1所述的带闭锁电容器安全放电电路，其特征在于：所述恒流源电路包括依次连接的综合保护器、大功率场效应MOS管、恒流放电控制电路及PWM驱动电路，由综合保护器经PWM驱动电路输出基准电压，然后经过恒流放电控制电路处理，选择适当的采样电阻，则流过采样电阻的电流为恒值，实现大功率场效应MOS管的控制与保护。


3.根据权利要求2所述的带闭锁电容器安全放电电路，其特征在于：所述电容检测电路包括与综合保护器依次连接的D/A变换电路、恒流放电反馈电路及采样电阻，采样电阻的反馈电压送至恒流放电反馈电路，经处理后作为反馈电压送入恒流放电控制电路，经过运算处理，对大功率场效应MOS管的栅极电压进行调整，从而实现流过采样电阻电流的恒定。


4.根据权利要求1所述的带闭锁电容器安全放电电路，其特征在于：所述安全闭锁机构包括隔离开关手柄、隔离开关驱动机构、闭锁按钮、第一行程开关固定座及限位闭锁螺杆，闭锁按...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯豪，王海王，李瑞，陆卫东，张书强，陈江，郑庆乐，孔庆吉，于铄航，谢伟贤，
申请(专利权)人：天地常州自动化股份有限公司，中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32