煤矿井下带有保护功能的防触电高压开关的分析与应用

霍伟功

（晋能控股集团莲盛煤矿，山西 朔州 036000）

引言

高压开关额定电压3 kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。2012年—2020年，高压开关制造行业工业总产值逐年增加，同比增长率均在10%以上，行业保持较快的发展速度，高压开关行业的战略调整方式主要分为纵向延伸与横向拓展，其中，纵向延伸是指行业规模的体制、品质方面呈现深发展，如创新高压负荷开关设备工艺技术。横向拓展是指侧重于高压开关行业规模、结构的一种扩张，现有的煤矿井下用高压开关容易发生触电故障，增加了井下煤矿开采的安全隐患，当对高压开关进行维修时，煤矿井下光线较暗，维修效率不高；另外高压开关在井下复杂的环境当中稳定性较差，影响其正常使用。针对这一情况，提供一种带有保护功能防触电的高压开关，对于有效防止井下高压开关触电事故的发生、保障煤矿供电系统的稳定性与安全性是具有实践意义[1-2]。

1 带有保护功能的防触电高压开关结构与原理

1.1 结构分析

针对煤矿井下以往高压开关在使用中存在的不足之处，分析与应用一种新型煤矿井下带有保护功能防触电的高压开关，其结构如图1所示。该高压开关主要包括支撑平板、限位钉、回形固定架、横板、角度调节装置、照射装置、支撑腿、防触电装置等部件。在支撑平板的下端左部前后两侧和下端右部前后两侧均固定安装有一个限位钉，在支撑平板的上端中部固定安装有回形固定架，在回形固定架的内腔中部固定安装有横板，在横板的上端中部设置有角度调节装置，在角度调节装置的上端前部设置有照射装置，在回形固定架的上端左部和上端右部均固定安装有一个支撑腿，在两个支撑腿的上端共同设置有防触电装置。

图1 带有保护功能防触电的高压开关结构示意图

如图2所示，角度调节装置包括转轴、正反电机、活动板、滑槽、限位杆等部件。转轴贯穿回形固定架的内腔上壁中侧，并固定安装有正反电机，转轴的外表面中部固定安装有活动板，活动板的上端前部开设有滑槽，滑槽的槽壁穿插连接有限位杆，限位杆对滑块起到限位作用，防止滑块发生位置的偏移，转轴穿插连接在横板的上端中部，将角度调节装置和横板活动连接。

图2 角度调节装置结构示意图

如下页图3所示，照射装置包括滑块、支撑杆、照射灯。滑块前后运动时调节照射灯与防触电装置之间有间距，从而更好地进行照射，在滑块的上端中部固定安装有支撑杆，在支撑杆的上端固定安装有照射灯，照射灯提供亮光，方便对开关柜进行维修，滑块被活动连接在角度调节装置的上端前部，将照射装置和角度调节装置活动连接。

图3 照射装置结构示意图

如图4所示，防触电装置包括开关柜、放置槽和断路器三部分。开关柜的前端上部开设有放置槽，放置槽的槽壁固定安装有断路器，断路器能够在发生异常电流时起到断电保护作用，开关柜固定连接在两组支撑腿的上端，将防触电装置和支撑腿固定连接；断路器的面积大小小于放置槽的槽壁大小；照射装置位于防触电装置的前方，照射装置的上部和断路器处在同一水平线上。

图4 防触电装置结构示意图

1.2 工作原理

当煤矿井下用的高压开关电路出现严重过载或短路及欠压等异常故障时能自动切断电路，从而防止高压开关发生漏电，起到防触电的作用，减少了安全隐患；当需要对高压开关进行维修时，设置有照射灯对高压开关起到照明作用，同时手动推动支撑杆往后运动时带动滑块沿着限位杆往后移动，设置限位杆对滑块起到限位作用，防止滑块发生位置的偏移，支撑杆带动照射灯往后运动时更加靠近开关柜，使得照射灯照射得更清楚，通过正反电机带动转轴转动，从而带动活动板围绕转轴发生转动，进而带动照射灯转动时调节更佳的照射角度，然后方便对开关柜内的高压开关进行维修作业，通过在支撑平板底部设置有限位钉，可以将限位钉穿插在煤矿井下的煤渣内，从而防止支撑平板发生倾斜，提高了开关柜的稳定性，保障高压开关的正常使用[3-5]。

2 实践应用及效果分析

晋能控股煤业集团莲盛煤矿批准矿井生产规模不变，仍为90万t/年，开采煤层仍为4号、9号、11号煤层，井田面积变为1.727 1 km2。原矿井始建于1974年，1976年投产，原井田面积1.800 6 km2，批准开采4号、9号、11号煤层，原设计生产能力90 kt/年。

百万吨死亡率为零。采煤机械化程度达到100%，掘进机械化程度达到99.8%。

从莲盛矿供电系统的统计情况可知，该煤矿发生过高压开关漏电触电安全事故。该矿在对高压开关柜进行运行和维护过程中，会把高压开关柜打开，对高压开关柜内设备进行维修保护，工作人员在进行维护的时候由于高压开关柜会因漏电导致维修人员被高压电造成人身伤害。针对这一情况，该矿决定采用新型煤矿井下带有保护功能防触电的高压开关来对煤矿供电系统的高压开关柜进行优化改造。

高压开关改造工程开始于2020年9月，于2020年10月改造完毕，历时2个月，带有保护功能防触电的高压开关当前已正式投入使用。经过半年的运行时间情况可知，带有保护功能防触电的高压开关性能较好，运行稳定，无一起因漏电而导致的供电安全事故发生。有效提高了莲盛矿供电系统的安全性和可靠性，同时当高压开关发生其他故障时，具有较好的维修工作环境。本次高压开关改造工程减少了重大机电事故的发生，避免了每年设备检修的费用，杜绝了因误操作造成的人身触电事故，此次改造从源头上提高了供电电网质量，安全经济效益显著。

3 结语

一种新型带有保护功能防触电的高压开关，在装置回形固定架的上端左部和上端右部均固定安装有一个支撑腿，支撑腿的上端共同设置有防触电装置，通过转轴带动照射灯转动时调节更佳的照射角度，然后方便对开关柜内的高压开关进行维修作业。带有保护功能防触电的高压开关在晋能控股煤业集团莲盛煤矿供电系统中得到了改造应用，效果理想，为企业创造了较好的安全经济效益。