高压真空防爆开关的短路保护

矿用高压防爆开关是煤矿井下6KV系统主要的配电装置，目前我国煤矿井下使用的高压真空开关一种是过去的油开关经真空改造的，另一种是的真空开关。改造折高压真空开关的短路保护往往只有电压源供电，当发生短路故障时，主回路电压大幅下降短路路保护单元因电源电压太低而不能正常工作，使得开关不能正常跳闸；而的真空开关虽具有电压源和电流源，但是线路复杂，实际使用中存在一下些问题。本文给出一种新颖简单的同时具有电压源和电流源的改进电路，通过实验可靠安全。

   1 改造型高压真空防爆开关短路保护原理

   现在许多改造型高压真空防爆开关是把以前PB2 PB3油开关在保持原型的基础上经真空改造而成，它的短路保护原理如图1

   由图1可知短路保护的电源（电压源）是电压互感器YH把高压变成低压再经低压变压器BT整流滤波稳压电路得到稳定的直流电压给短路保护单元和执行机构。当主回路发生短路故障时，短路电流经电流互感器TA（TG）再经过电流变化器T1（T2）后整流滤波形成一个直流电压途短路保护单元，通过执行机构使开关跳闸。

   但通过我们实验发现，当发生相间短路故障时，电源侧电压下降于额定电压的75%时，图中的稳压电路因输入电压太低而不能正常工作，导致短路保护单元和执行机构也不能正常工作，开关不能正常跳闸，出现事故或引起开关越级跳闸，使得事故扩大化。因此采用图1的短路保护电路存在一定的保护盲区，应该加入电流源来完善。

   2 高压真空开关的短路保护原理

   高压开关的短路保护电路是利用电流互感器二次侧的两个绕组中的一组构成电流源电路，其原理如图2

   当主回路发生短路故障时，电压下降，电压源电路不能正常工作，短路电流可以通过电流互感器的绕组2K1、2K2和电流变化器T3，在T3的二次形成电压继续给短路保护单元和执行机构供电，使得开关跳闸，保证短路保护的可靠性。图中的电流互感器如果用标准电流互感器，它的二次的两个绕组1K1、1K2作为继电保保护用，2K1、2K2是作为测量仪表用的，用2K1、2K2作为电流源的输入容量有限，而执行机构往往需要有足够的能量才能开工跳闸，很显然用有一定的缺点。如果提高容量，另行设计就必须增加线圈，这样就提高了成本。对于改造型的开关如果用这种方法，接线也复杂，实现有一定困难。

   3 一种新颖的短路保护改进电路

   作者通过多次试验设计出一种新颖的具有电压电源和电流源的短路保护电路，原理如图3

   图3中T4是一个速饱合变流器，它的特性曲线如图4这样当T4输入电流在0～Ia变化时输出电压Vout迅速上升，电流过Ia后，I4铁芯处于饱合状态，这是即使电流变化很大输出电压变化不大。在这里我们选取Ia为电流互感器额定输出的2倍，输出电压V0、V1则根据具体情况选取。

   在图3中电流互感器TA、TG的二次采用交叉接线，这时流经速饱合变送器T4的电流是TA、TG二次的两相电流之差，即使是不大的短路电流也会在T4二次产生稳定的电压形成电流源和电压源电路并联给短路保护单元和执行机构供电，当短路电流很大时由于T4是速饱合变送器，所以T4的二次不会产生很高的电压以保护后面的稳压电路。

   4 结束语