隔離開關(guān)QS1，操作手柄開關(guān)QS2，做短路后備保護的一、二次側(cè)熔斷器FU1、FU2，主變壓器TM，由直流固態(tài)繼電器組成的新型半導體中性點開關(guān)，交流固態(tài)繼電器和起過載保護作用的熱繼電器組成。其執(zhí)行機構(gòu)采用改進型的快速斷電技術(shù)（直流固態(tài)繼電器）和無觸點開關(guān)（交流固態(tài)繼電器）控制執(zhí)行。
由絕緣柵雙極晶體管IGBT器件構(gòu)成的新型半導體中性點開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單，關(guān)斷能力強，開關(guān)壓降、功率低，管子或模塊容量大的特點，將新型半導體中性點開關(guān)技術(shù)與故障電信號快速檢測技術(shù)相結(jié)合，應用到煤電鉆綜合保護裝置中，將大大縮短短路動作時間（從接收到短路信號到完全斷開所需時間約41ms），提高我國煤礦安全技術(shù)水平。
2．2 半導體中性點開關(guān)的基本組成
由新型直流固態(tài)繼電器組成的半導體中性點開關(guān)的基本組成如圖3所示，它包括三相不控整流橋、由IGBT器件構(gòu)成的直流固態(tài)繼電器及過電壓吸收裝置三部分。由于直流固態(tài)繼電器的斷開速度非常快（1ms左右），使得感性負載回路瞬間產(chǎn)生很高的反電壓（千伏級），快速斷電產(chǎn)生的過電壓由阻容吸收裝置RC及壓敏電阻RP吸收，并將其限制在470V以內(nèi)，保證直流固態(tài)繼電器不被擊穿。
將新型直流固態(tài)繼電器應用到煤綜保中之后，其工作原理如下：合上電源隔離開關(guān)QS ，接通電源，給直流固態(tài)繼電器加上控制信號使之導通，變壓器二次側(cè)接成Y點；
合上負載側(cè)隔離開關(guān)Qs ，然后觸發(fā)交流固態(tài)繼電器使之導通，電動機接通電源，煤電鉆開始工作。當檢測回路檢測到故障信號時，發(fā)出指令，切斷直流固態(tài)繼電器的控制信號，直流固態(tài)繼電器關(guān)斷，使得主變壓器二次側(cè)中性點斷開，從而斷開主回路電源，快速實現(xiàn)保護。
2．3 煤電鉆綜合保護裝置中直流固態(tài)繼電器參數(shù)的選擇
設(shè)電路正常工作時，某一瞬間的等效電路如圖4所示。則電路正常工作時，直流固態(tài)繼電器和三相橋中每個整流管所承受的最高電壓（考慮2～3倍余量）。對于4kW的煤電鉆，其額定電流，則流過負載的最大電流Im=In=×21．4=30A，由于直流固態(tài)繼電器用在三相橋式整流的直流側(cè)，且其承受過電流的能力很弱，所以考慮4～5倍余量來選擇直流固態(tài)繼電器的額定電流，即I=（4～5）Im=（4～5）×30=120～150A。所以，采用IGBT模塊構(gòu)成的直流固態(tài)繼電器，其工作電壓選為400V，工作電流120A，通態(tài)壓降≤1．5V。
2．4 改進后的效果
采用交流固態(tài)繼電器代替交流接觸器，并采用新型固態(tài)繼電器器件代替可控硅對半導體中性點開關(guān)進行技術(shù)改造，改造后的快速斷電中性點開關(guān)關(guān)斷時間可達到0．3ms。并將之應用到新型煤電鉆綜合保護裝置中，使新型煤電鉆綜合保護裝置的短路保護動作時間大大縮短（最長為41ms，最短可達13ms），可解決現(xiàn)有產(chǎn)品短路保護動作時間長的問題，有效的防止意外事故的發(fā)生。
3 結(jié)語
實踐證明，新型固態(tài)繼電器應用在煤電鉆綜合保護裝置中，采用圖2所示主電路和上述器件，與原固態(tài)繼電器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，關(guān)斷能力強，開關(guān)壓降、功耗低，管子或模塊容量大、價格低等特點，與故障電信號快速檢測技術(shù)相結(jié)合，完全滿足煤礦井下安全生產(chǎn)的需要。斷開，從而斷開主回路電源，快速實現(xiàn)保護。
