趙改蘭

(山西汾西機電有限公司，山西 太原030027)

0 概述

煤礦機械設備的發(fā)展，肩負著提高整個煤礦行業(yè)現(xiàn)代化水平的重任，隨著煤礦井下安全生產(chǎn)的逐漸強化，對井下設備的安全性能要求也在增強，高壓真空配電裝置作為井下的電氣設備之一，其操作安全性是非常重要的。本文就高壓真空配電裝置中的一些重要元器件作了具體介紹，以使我們的高壓真空配電裝置在以后的設計工作中能夠更加靈活化，功能更加綜合化，設備更加現(xiàn)代化、智能化。

1 重要元器件

1.1 高壓真空斷路器

真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架及其他部件。

真空滅弧室

按照開關型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場小型化真空滅弧室、內(nèi)封接式玻璃泡滅弧室，其基本結(jié)構(gòu)如下：

1）氣密絕緣系統(tǒng)(外殼)

由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統(tǒng)是一個真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內(nèi)部放氣量小。

2）導電系統(tǒng)

由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構(gòu)成。觸頭結(jié)構(gòu)大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。目前采用縱磁場技術，此種滅弧室具有強而穩(wěn)定的電弧開斷能力。

3）屏蔽系統(tǒng)

屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：（1）防止燃弧過程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內(nèi)壁，從而降低外殼的絕緣強度。（2）改善滅弧室內(nèi)部電場分布的均勻性，有利于降低局部場強，促進真空滅弧室小型化。（3）冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質(zhì)強度的恢復。

操作機構(gòu)

按照斷路器型式不同，采用的操作機構(gòu)不同。常用的操作機構(gòu)有彈簧操作機構(gòu)、CD10電磁操作機構(gòu)、CD17電磁操作機構(gòu)、CT19彈簧儲能操作機構(gòu)、CT8彈簧儲能操作機構(gòu)。

1.2 隔離開關

隔離開關即在分位置時，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志；在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開關設備。主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。

主要作用：分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設備或線路與電源用一個明顯斷開點隔開，以保證檢修人員和設備的安全。

特點：

（1）在電氣設備檢修時，提供一個電氣間隔，并且是一個明顯可見的斷開點，用以保障維護人員的人身安全。

（2）隔離開關不能帶負荷操作：不能帶額定負荷或大負荷操作，但是有滅弧室的可以帶小負荷及空載線路操作。

（3）一般送電操作時：先合隔離開關，后合斷路器或負荷類開關；斷電操作時：先斷開斷路器或負荷類開關，后斷開隔離開關。

（4）選用時和其它的電氣設備沒有什么兩樣，都得是額定電壓、額定電流、動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流等都得符合使用場合的需要。

1.3 高壓熔斷器

目前常用的高壓熔斷器分為三種：一般熔斷器、后備熔斷器及全范圍熔斷器。

選擇高壓熔斷器熔體時，應保證前后兩級熔斷器之間，熔斷器與電源側(cè)繼電保護之間，以及熔斷器與負荷側(cè)繼電保護之間動作的選擇性。

高壓熔斷器應能在最短的時間內(nèi)切斷故障，以防止熔斷時間過長而加劇被保護電器的損壞。保護電壓互感器的高壓熔斷器，由于熔體特別細，對電暈作用敏感，尤其是10kV及以上電壓等級的電壓互感器，應使熔斷器的底座遠離接地的金屬框架，更應避免在熔斷器底座附近使用法蘭套管。

1.4 壓敏電阻

壓敏電阻器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件，可以用來代替瞬態(tài)抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對IC及其它設備的電路進行保護，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態(tài)電流（如雷擊等）而造成對它們的損壞。使用時只需將壓敏電阻器并接于被保護的IC或設備電路上，當電壓瞬間高于某一數(shù)值時，壓敏電阻器阻值迅速下降，導通大電流，從而保護IC或電器設備；當電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作。

1）壓敏電阻的選用

選用壓敏電阻器前，應先了解以下相關技術參數(shù)：標稱電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下，當施加最大連續(xù)直流電壓時，壓敏電阻器中流過的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級電流脈沖時在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流（8/20μs）波形時的峰值電流。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm（或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預定工作壽命期內(nèi)，浪涌脈沖的總次數(shù)N等。

2）在電源線與大地間使用壓敏電阻時，有時由于接地不良而使線與地之間電壓上升，所以通常采用比線與線間使用場合更高標稱電壓的壓敏電阻器。

壓敏電阻所吸收的浪涌電流應小于產(chǎn)品的最大通流量。

1.5 電流互感器

電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。

電流互感器的特點：

（1）電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。

（2）一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流完全取決于被測電路的負荷電流,而與二次電流無關。

因為一次線圈額定電流I1n己標準化，二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5(1或0.5)安，所以電流互感器額定互感比亦已標準化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。

1.6 電壓互感器

電壓互感器的運行情況相當于2次側(cè)開路的變壓器，其負載為阻抗較大的測量儀表。

電壓互感器的作用是：把高電壓按比例關系變換成100V或更低等級的標準二次電壓，供保護、計量、儀表裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應原理工作的設備，但它的電磁結(jié)構(gòu)關系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當二次負載阻抗減小時，二次電流增大，使得一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關系?？梢哉f，電壓互感器是一個被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。

2 結(jié)束語

隨著計算機和傳感器技術的推廣應用，新材料、新工藝的不斷發(fā)展，煤礦機械將向著大型化、智能化的方向發(fā)展。高新技術是煤礦機械的發(fā)展趨勢，技術創(chuàng)新是煤礦機械的生命。面對煤礦現(xiàn)代化、科學化生產(chǎn)的需要，煤礦機械將實現(xiàn)電子化、自動化成為有頭腦(計算機控制)，有知覺(傳感系統(tǒng))，有血液(液壓系統(tǒng))，有心臟(驅(qū)動裝置)，有骨骼(傳動、支撐機構(gòu))的機電液一體化系統(tǒng)。隨著科學技術水平的進步和國家對煤礦機械設備研發(fā)能力的投入的增大，煤礦機械設備的發(fā)展必將走上科學化的發(fā)展之路。高壓真空配電裝置作為煤礦井下的一員，也必將向智能化、科學化的方向發(fā)展。