1　引　言

目前大型鋼鐵廠冶煉區(qū)域的重型橋式起重機(jī)受電方式（圖 1），以鋼基剛體銅桿導(dǎo)體滑觸線、交流3 000 V 供電電壓、側(cè)面滑觸方式為主流，滑觸線長(zhǎng)度一般超過(guò) 500 m，有多臺(tái)起重機(jī)在此滑觸線上運(yùn)行，滑觸線導(dǎo)軌上通常設(shè)置左右段雙路饋電（圖 2），中間導(dǎo)軌絕緣隔離裝置聯(lián)接（圖 2 中 GL），使得起聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（圖 2 中 DL12）閉合時(shí)，電流經(jīng)該開(kāi)關(guān)旁路，南北滑觸線聯(lián)通，絕緣隔離塊無(wú)電流。

聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（圖 2 中 DL12）分?jǐn)鄷r(shí)，行車經(jīng)過(guò)分段處，集電器（圖 3）滑塊在滑過(guò)絕緣隔離塊時(shí)會(huì)造成接觸拉弧而燒壞絕緣隔離塊。

2　中壓

本 論 文 中 的 中 壓 指 中 等 級(jí) 電 壓，引 用 GB12326-2000（電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變）4.1 注 3中壓（MV）1 kV ＜ UN ≤ 35 kV 定義。

3　隔離技術(shù)

3.1 電氣隔離

指將電源與電路電氣隔離，以防止外露導(dǎo)體發(fā)生故障、帶電時(shí)發(fā)生間接觸電的危險(xiǎn)。

3.2 絕緣體隔離

指用絕緣材料將電路或設(shè)備的兩個(gè)或多個(gè)部分隔離開(kāi)，以防止電流的干擾和電擊危險(xiǎn)。常見(jiàn)的絕緣體隔離技術(shù)有以下兩種 ：

3.2.1　空氣隔離技術(shù)

指利用空氣作為介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣元件的隔離。常見(jiàn)例如空氣開(kāi)關(guān)和斷路器等都是用于實(shí)現(xiàn)空氣隔離。

3.2.2　絕緣體隔離技術(shù)

指利用絕緣材料進(jìn)行電路、設(shè)備等元件的隔離。絕緣材料按其性質(zhì)可分為硅橡膠、熱塑性塑料、礦物油、瓷、玻璃等類型。利用這些材料可以制造出各種類型的絕緣體隔離元件，例如絕緣子、套管、地墊等。絕緣體隔離技術(shù)應(yīng)用廣泛，適用于所有需要電氣隔離保護(hù)的場(chǎng)合，尤其在高壓電力領(lǐng)域中應(yīng)用較多。

本論文中的中壓隔離技術(shù) ：指三氧化二鋁陶瓷作為中壓絕緣體隔離的技術(shù)應(yīng)用。

4　燃弧

燃弧 [1] 現(xiàn)象是指集電器滑塊滑過(guò)絕緣隔離塊，造成南北隔離絕緣距離變小（間距小于 75 mm），在3 000 V 和負(fù)載電流的作用下，電流擊穿空氣，使空氣電離變成導(dǎo)體，引起兩個(gè)電針之間電流相通，瞬間產(chǎn)生火花并伴隨一定的爆裂音，即出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。

5　起重機(jī)電源電壓等級(jí)

5.1 交流 3 000 V 電源電壓

采用中壓等級(jí)，是為了減小流過(guò)輸電電纜和滑觸線線路的電流，從而減小輸電過(guò)程中的電能損耗，加大電能的輸送距離，冶金鑄造吊大型行車一般采用 3 000 V 中電壓等級(jí)電源供電。

5.2 交流 380V 電源電壓

低電壓等級(jí)，對(duì)絕緣要求低，小噸位、同跨電流容量較低的單臺(tái)或多臺(tái)起重機(jī)，一般采用 380V 低電壓等級(jí)電源供電。

6　剛體滑觸線南北導(dǎo)軌絕緣隔離技術(shù)

6.1 現(xiàn)有技術(shù)的剛體滑觸線導(dǎo)軌（鋼基和銅導(dǎo)體）隔離裝置

6.1.1　3240 環(huán)氧板材料絕緣塊隔離

1）用在交流 380 V 電壓供電。

起重機(jī)可以正常來(lái)回滑過(guò)隔離塊 [2]（圖 4）段，起到隔離和帶負(fù)荷作用。

2）用在交流 3 000 V 電壓供電。

該類隔離塊能滿足 3 000 V 中電壓絕緣、磨損和震動(dòng)要求，但耐溫不超過(guò) 180 ℃，行車通過(guò)隔離裝置處，其饋電集電器滑塊在滑過(guò)絕緣隔離塊時(shí)會(huì)

造成接觸拉弧，絕緣隔離塊由于無(wú)法承受燃弧產(chǎn)生的 1 000 ℃以上的高溫而燒壞，除非用斷路器旁路短接隔離塊段，起重機(jī)才能正常來(lái)回滑過(guò)該段，故

僅能起到隔離作用。

6.1.2　絕緣子隔離

絕緣子（圖 5）的兩端通過(guò)絕緣子固定裝置（圖5）固定，連接在兩根滑觸線（圖 5）之間，兩根滑觸線間距只能滿足低電壓供電要求，無(wú)法用于 3 000 V高電壓使用（間距小于 7 5 mm，不符合標(biāo)準(zhǔn)）。

6.2 改進(jìn)后的剛體滑觸線導(dǎo)軌（鋼基和銅導(dǎo)體）隔離裝置

新設(shè)計(jì)絕緣隔離塊，以滿足高壓絕緣、超高溫、耐磨損、抗震動(dòng)和堅(jiān)固五大問(wèn)題要求。

6.2.1　涉及的電氣技術(shù)參數(shù)和性能

1）電氣間隙（mm）[3] ：兩個(gè)導(dǎo)電部分之間*短的直線距離。

   標(biāo) 準(zhǔn) ：電 壓 等 級(jí) 400 V ≧ 20 mm，電 壓 等 級(jí)3 000 V ≧ 75 mm。

2）爬電距離（mm）[3] ：兩個(gè)導(dǎo)電部分之間沿固體絕緣材料表面的*短距離。

3）爬電比距（mm/kV）[3] ：?jiǎn)挝浑妷合陆^緣子表面的爬電距離。

標(biāo)準(zhǔn) ：以污穢等級(jí)來(lái)計(jì)算，污穢等級(jí)越大，污染程度越重，二級(jí)污穢 20 mm/kV，三級(jí)污穢 25 mm/kV，鋼鐵廠煉鋼車間污穢等級(jí)一般不超過(guò)三級(jí)。

4）氧化鋁陶瓷性能。

氧化鋁陶瓷 [4] ：具有機(jī)械強(qiáng)度高、高溫下介電性能優(yōu)異、真空氣密性好、介電損耗低、硬度大、導(dǎo)熱性好、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)。

5）氧化鋁陶瓷性能指標(biāo)（表 1）。

6.2.2　技術(shù)方案實(shí)施

1）技術(shù)處理方案。

通過(guò)現(xiàn)有新技術(shù)改用全陶瓷材料絕緣塊替代，考慮到陶瓷器件的固有脆性和兩端滑觸線水平偏差以及熱脹冷縮等因素，原長(zhǎng)度 300 mm 兩件成套與左右滑觸線相連安裝（圖 6），改 4 件成套分別左右與滑觸線不相連組成，絕緣塊起到不受左右兩邊的滑觸線牽引受力。

2）技術(shù)方案實(shí)施。

滑 觸 線 絕 緣 隔 離 塊 采 用 99 氧 化 鋁 瓷（99%Al2O3）材質(zhì)，耐高溫度 1 700 ℃以上。

①裝配圖如圖 7。（圖 7a ：零件圖 ；圖 7b ：正視圖 ；圖 7c ：俯視圖）

②附件

●安裝螺栓為鍍鋅外六角 M12×65 全套 ；

●減震墊為 2 mm 厚度硅橡膠材質(zhì)，墊于隔離塊與滑觸線鋼體間 ；

● T 型圈為通孔無(wú)螺紋尼龍凹凸墊圈（孔徑 12mm、桿徑 14 mm、底徑 24 mm），避免螺栓緊固時(shí)直接接觸隔離塊。（圖 8）

3）效果驗(yàn)證。

①煉鋼廠加料跨全線、鋼水跨全線的聯(lián)絡(luò)段處及檢修段處的的絕緣隔離段進(jìn)行了更換，達(dá)到了預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)。

②高壓絕緣、超高溫、磨損、震動(dòng)和堅(jiān)固，均滿足現(xiàn)場(chǎng)使用條件。

③實(shí)現(xiàn)了南北分區(qū)吊運(yùn)及檢修時(shí)電源的隔離。

④此應(yīng)用成果在國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)中處于**地位。