苗陽播

（山西潞安礦業(yè)（集團）責任有限公司古城煤礦，山西 長治 046000）

引言

高壓開關(guān)指的是額定電壓≥3 kV，用于電路開合的電器。近十年來，隨著我國大型設(shè)備的不斷引入，高壓開關(guān)的需求也在逐年提升，行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值同比增長率均超過10%，行業(yè)整體處于高速發(fā)展階段。當前高壓開關(guān)行業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展主要包括縱向延伸以及橫向拓展，縱向延伸指的是行業(yè)整體水平的提升，例如設(shè)備的使用性能提升、行業(yè)標準完善以及創(chuàng)新體系形成等[1-2]；橫向拓展指的是行業(yè)整體規(guī)模逐漸提升、結(jié)構(gòu)體系不斷完善。當前煤礦高壓開關(guān)使用過程中存在故障率較高等問題，給施工人員的生命安全帶來隱患。此外，由于礦井工作環(huán)境較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障維修人員難以準確掌握故障情況進行修理，降低了工作效率，增加了工人的勞動強度。本文針對此類問題，設(shè)計了一種具備保護功能的防觸電高壓開關(guān)，其能夠顯著降低高壓開關(guān)的觸電事故發(fā)生概率，確保施工人員的作業(yè)安全，提升煤礦的開采效率，對于煤礦企業(yè)具有重要借鑒意義。

1 帶有保護功能的防觸電高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)與原理

1.1 結(jié)構(gòu)分析

針對當前高壓開關(guān)存在的弊端，設(shè)計出一種具備保護功能防觸電的高壓開關(guān)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。新型高壓開關(guān)的主要組成部分包括支撐平板、限位釘、回形固定架、橫板、角度調(diào)節(jié)裝置、照射裝置、支撐腿以及防觸電裝置等。為了確保支撐平板工作過程中的穩(wěn)定性，在其底部布置4 個固定且對稱的限位釘，為了確保角度調(diào)節(jié)裝置的穩(wěn)定性，在支撐平板頂部設(shè)置1 個回形固定架，在固定架上方安裝橫板和角度調(diào)節(jié)裝置。為了確保角度調(diào)節(jié)的準確性，在裝置前方設(shè)置有照明設(shè)備，防觸電裝置處于整個設(shè)備的頂端，通過支撐腿和高壓開關(guān)相連接[3-4]。

圖1 帶有保護功能防觸電的高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

角度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示，裝置的主要組成零部件包括轉(zhuǎn)軸、正反電機、活動板、滑槽以及限位桿等。轉(zhuǎn)軸的主要作用是將角度調(diào)節(jié)裝置和回形固定架進行可連接，通過上方的正反電機驅(qū)動其運動，轉(zhuǎn)軸中部和活動板相連接使得滑塊能夠在活動板上運動，為了起到對滑塊的限位作用，活動板前部開設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)部設(shè)置有限位桿，確保滑塊依照既定路線進行運動[5-6]。

圖2 角度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

照射裝置結(jié)構(gòu)示意圖如下頁圖3 所示，裝置的主要組成部分包括滑塊、支撐桿以及照射燈等。照明裝置和防觸電裝置間存在一定間隔，避免照明裝置的照明效果受到干擾，照射燈和滑塊通過支撐桿進行連接，一旦裝置出現(xiàn)故障，照射燈能夠確保開關(guān)柜在維修過程中始終處于照明狀態(tài)，提升維修效率?；瑝K安裝在角度調(diào)節(jié)裝置的滑槽之中，通過限位桿進行限位，確保照射裝置和角度調(diào)節(jié)裝置的活動連接。

圖3 照射裝置結(jié)構(gòu)示意圖

防觸電裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖4 所示，裝置的主要組成零部件包括開關(guān)柜、放置槽以及斷路器等。開關(guān)柜通過支撐腿和照射裝置相連接，開關(guān)柜前部開設(shè)有放置槽，放置槽主要用于斷路器的固定，斷路器用于裝置的保護，使用過程中一旦電路短路或者電流過大，斷路器能夠控制電路自動斷電保護用電器；放置槽面積應(yīng)當足夠大，確保斷路器能夠順利放置在槽中，照射裝置高度和斷路器保持一致[7-8]。

圖4 防觸電裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

煤礦開采過程中，一旦高壓開關(guān)電路電流超出標準范圍，裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動斷路，避免開關(guān)產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，實現(xiàn)防觸電功能，確保了操作人員的作業(yè)安全；斷路完畢后維修人員進入現(xiàn)場進行維修，裝置中的照明設(shè)備始終處于工作狀態(tài)，確保維修工作的順利進行，需要移動照明設(shè)備時通過手動控制支撐桿的前后運動帶動滑塊在滑槽中運動，限位桿確保滑塊沿指定路線運動，支撐桿帶動照明設(shè)備前后移動，提升照明效果；需要轉(zhuǎn)動照明設(shè)備時通過轉(zhuǎn)軸上部安裝的正反電機進行調(diào)節(jié)，通過轉(zhuǎn)軸帶動照明設(shè)備轉(zhuǎn)動，起到角度調(diào)節(jié)的作用，提升照明效果；煤礦作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，作業(yè)面煤渣厚度不一致，因此通過底部的限位釘將裝置固定在煤渣中，提升了設(shè)備的工作穩(wěn)定性[9]。

2 實踐應(yīng)用及效果分析

潞安化工集團古城煤礦百萬噸死亡率為0。當前已經(jīng)實現(xiàn)全自動采煤作業(yè)，掘進作業(yè)的自動化程度也接近100%。由于原有的高壓開關(guān)裝置并未集成防觸電保護裝置并且設(shè)備維修過程中很多情況下需要維修人員對開關(guān)柜進行維修，因此存在漏電導(dǎo)致維修人員觸電的風險，維修人員的作業(yè)安全難以得到保障。為了避免此類問題的出現(xiàn)，礦井計劃對高壓開關(guān)進行更換，使用帶有保護功能防觸電的高壓開關(guān)對供電系統(tǒng)進行優(yōu)化。

高壓開關(guān)更換過程進度較快，從2021 年9 月開始，僅耗時2 個月便順利完成，當前礦井已全面使用新型的高壓開關(guān)。對新型高壓開關(guān)投入使用后的使用效果進行分析不難發(fā)現(xiàn)，帶有保護功能防觸電的高壓開關(guān)實際使用效果較好，設(shè)備整體受外界干擾較少，應(yīng)用以來未出現(xiàn)一起因為漏電導(dǎo)致的安全事故。顯著提升了礦井供電系統(tǒng)的安全性和使用壽命，此外即便出現(xiàn)故障，配置的照明系統(tǒng)和斷路器能夠在保證維修人員作業(yè)安全的基礎(chǔ)上提升維修效率。本次高壓開關(guān)優(yōu)化十分成功，降低了觸電事故的發(fā)生概率、降低了設(shè)備的維修成本、確保了操作人員的作業(yè)安全，從源頭上提升了供電電網(wǎng)質(zhì)量，安全經(jīng)濟效益十分顯著。

3 結(jié)語

設(shè)計了一種新型的帶有保護功能防觸電的高壓開關(guān)，通過在傳統(tǒng)高壓開關(guān)的基礎(chǔ)上增設(shè)了防觸電裝置，防觸電裝置通過支撐腿和回形固定架相連接，照明裝置和轉(zhuǎn)軸相連接，通過正反裝置進行角度調(diào)節(jié)，通過支撐桿進行位置調(diào)節(jié)，提升了照明效果，進而提高了維修效率。新型帶有保護功能防觸電的高壓開關(guān)已經(jīng)在潞安化工集團古城煤礦供電系統(tǒng)中投入使用，使用效果較好，給企業(yè)帶來了顯著的安全經(jīng)濟效益。