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苗阳播
（山西潞安矿业（集团）责任有限公司古城煤矿，山西 长治 046000）
高压开关指的是额定电压≥3 kV，用于电路开合的电器。近十年来，随着我国大型设备的不断引入，高压开关的需求也在逐年提升，行业工业总产值同比增长率均超过10%，行业整体处于高速发展阶段。当前高压开关行业的战略发展主要包括纵向延伸以及横向拓展，纵向延伸指的是行业整体水平的提升，例如设备的使用性能提升、行业标准完善以及创新体系形成等[1-2]；
横向拓展指的是行业整体规模逐渐提升、结构体系不断完善。当前煤矿高压开关使用过程中存在故障率较高等问题，给施工人员的生命安全带来隐患。此外，由于矿井工作环境较为复杂，一旦出现故障维修人员难以准确掌握故障情况进行修理，降低了工作效率，增加了工人的劳动强度。本文针对此类问题，设计了一种具备保护功能的防触电高压开关，其能够显著降低高压开关的触电事故发生概率，确保施工人员的作业安全，提升煤矿的开采效率，对于煤矿企业具有重要借鉴意义。
1.1 结构分析
针对当前高压开关存在的弊端，设计出一种具备保护功能防触电的高压开关，结构示意图如图1 所示。新型高压开关的主要组成部分包括支撑平板、限位钉、回形固定架、横板、角度调节装置、照射装置、支撑腿以及防触电装置等。为了确保支撑平板工作过程中的稳定性，在其底部布置4 个固定且对称的限位钉，为了确保角度调节装置的稳定性，在支撑平板顶部设置1 个回形固定架，在固定架上方安装横板和角度调节装置。为了确保角度调节的准确性，在装置前方设置有照明设备，防触电装置处于整个设备的顶端，通过支撑腿和高压开关相连接[3-4]。
图1 带有保护功能防触电的高压开关结构示意图
角度调节装置结构示意图如图2 所示，装置的主要组成零部件包括转轴、正反电机、活动板、滑槽以及限位杆等。转轴的主要作用是将角度调节装置和回形固定架进行可连接，通过上方的正反电机驱动其运动，转轴中部和活动板相连接使得滑块能够在活动板上运动，为了起到对滑块的限位作用，活动板前部开设有滑槽，滑槽内部设置有限位杆，确保滑块依照既定路线进行运动[5-6]。
图2 角度调节装置结构示意图
照射装置结构示意图如下页图3 所示，装置的主要组成部分包括滑块、支撑杆以及照射灯等。照明装置和防触电装置间存在一定间隔，避免照明装置的照明效果受到干扰，照射灯和滑块通过支撑杆进行连接，一旦装置出现故障，照射灯能够确保开关柜在维修过程中始终处于照明状态，提升维修效率。滑块安装在角度调节装置的滑槽之中，通过限位杆进行限位，确保照射装置和角度调节装置的活动连接。
图3 照射装置结构示意图
防触电装置结构示意图如图4 所示，装置的主要组成零部件包括开关柜、放置槽以及断路器等。开关柜通过支撑腿和照射装置相连接，开关柜前部开设有放置槽，放置槽主要用于断路器的固定，断路器用于装置的保护，使用过程中一旦电路短路或者电流过大，断路器能够控制电路自动断电保护用电器；
放置槽面积应当足够大，确保断路器能够顺利放置在槽中，照射装置高度和断路器保持一致[7-8]。
图4 防触电装置结构示意图
1.2 工作原理
煤矿开采过程中，一旦高压开关电路电流超出标准范围，装置能够实现自动断路，避免开关产生漏电现象，实现防触电功能，确保了操作人员的作业安全；
断路完毕后维修人员进入现场进行维修，装置中的照明设备始终处于工作状态，确保维修工作的顺利进行，需要移动照明设备时通过手动控制支撑杆的前后运动带动滑块在滑槽中运动，限位杆确保滑块沿指定路线运动，支撑杆带动照明设备前后移动，提升照明效果；
需要转动照明设备时通过转轴上部安装的正反电机进行调节，通过转轴带动照明设备转动，起到角度调节的作用，提升照明效果；
煤矿作业环境较为复杂，作业面煤渣厚度不一致，因此通过底部的限位钉将装置固定在煤渣中，提升了设备的工作稳定性[9]。
潞安化工集团古城煤矿百万吨死亡率为0。当前已经实现全自动采煤作业，掘进作业的自动化程度也接近100%。由于原有的高压开关装置并未集成防触电保护装置并且设备维修过程中很多情况下需要维修人员对开关柜进行维修，因此存在漏电导致维修人员触电的风险，维修人员的作业安全难以得到保障。为了避免此类问题的出现，矿井计划对高压开关进行更换，使用带有保护功能防触电的高压开关对供电系统进行优化。
高压开关更换过程进度较快，从2021 年9 月开始，仅耗时2 个月便顺利完成，当前矿井已全面使用新型的高压开关。对新型高压开关投入使用后的使用效果进行分析不难发现，带有保护功能防触电的高压开关实际使用效果较好，设备整体受外界干扰较少，应用以来未出现一起因为漏电导致的安全事故。显著提升了矿井供电系统的安全性和使用寿命，此外即便出现故障，配置的照明系统和断路器能够在保证维修人员作业安全的基础上提升维修效率。本次高压开关优化十分成功，降低了触电事故的发生概率、降低了设备的维修成本、确保了操作人员的作业安全，从源头上提升了供电电网质量，安全经济效益十分显著。
设计了一种新型的带有保护功能防触电的高压开关，通过在传统高压开关的基础上增设了防触电装置，防触电装置通过支撑腿和回形固定架相连接，照明装置和转轴相连接，通过正反装置进行角度调节，通过支撑杆进行位置调节，提升了照明效果，进而提高了维修效率。新型带有保护功能防触电的高压开关已经在潞安化工集团古城煤矿供电系统中投入使用，使用效果较好，给企业带来了显著的安全经济效益。
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