摘自：《高壓電器技術(shù)信息》

摘要：本文對GW10/GW11型戶(hù)外交流高壓隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的設計接觸壓力進(jìn)行了詳細的分析計算，將先進(jìn)的傳感器與靜觸頭設計相結合，對產(chǎn)品進(jìn)行了數據測量分析，為合理規范此類(lèi)產(chǎn)品的接觸壓力提供了較為可靠的數據，并為電網(wǎng)安全運行提供了可靠的測量手段。

關(guān)鍵詞：接觸壓力；測量；計算；測試系統

Ⅰ 引言

現場(chǎng)運行經(jīng)驗表明，高壓隔離開(kāi)關(guān)觸頭發(fā)熱燒損現象比較普遍，甚者在60%額定負荷時(shí)觸頭溫升就超過(guò)規定值。究其原因：由于動(dòng)靜觸頭接觸壓力小，接觸電阻增大，接觸處發(fā)熱而導致溫度升高。此外，由于動(dòng)靜觸頭間隙過(guò)大，形成導電回路截面不足，以致負荷較大時(shí)，產(chǎn)生過(guò)熱。最終導致隔離開(kāi)關(guān)出頭燒損。如何保證動(dòng)靜觸頭接觸壓力以及線(xiàn)路的安全運行，對隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品接觸壓力出廠(chǎng)前進(jìn)行試驗保證設計許可值，已成為必不可少的檢測方法。

Ⅱ測量方法

?。?/span>原有測量方法：單注垂直伸縮式/雙柱水平伸縮式隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品大都是通過(guò)動(dòng)靜觸頭的鉗夾來(lái)達到導電的目的，由于缺乏有效的測試手段，產(chǎn)品在做出廠(chǎng)調式試驗時(shí)，只是通過(guò)人為用模擬靜觸頭來(lái)前后推動(dòng)感覺(jué)，用塞尺測量的接觸間隙，并沒(méi)有量化值來(lái)體現，這樣不能很好地保證產(chǎn)品接觸壓力。

ⅱ）計算：需要對產(chǎn)品的接觸壓力進(jìn)行測量，并必須進(jìn)行理論計算。動(dòng)靜觸頭的接觸壓力，主要是靠產(chǎn)品上部導電管內的拉桿向上移動(dòng)，壓縮內部彈簧而產(chǎn)生，并由頂桿推動(dòng)動(dòng)觸頭支座內的聯(lián)板使力傳遞給動(dòng)觸頭，通過(guò)杠桿原理將力傳遞至接觸點(diǎn)上（見(jiàn)圖1），從而產(chǎn)生接觸壓力。

根據螺旋彈簧壓縮力標準計算公式：                    

P=Gd^4L/8D^3A     

(1) 式中：G為彈簧材料切度模量；d為彈簧鋼絲直徑；D為彈簧中徑；L為彈簧變形量；A為彈簧有效圈數。

而產(chǎn)生接觸壓力的彈簧有兩種，一種為接觸壓力彈簧，產(chǎn)生接觸壓力；另一種為復位彈簧，產(chǎn)品分閘時(shí)產(chǎn)生使產(chǎn)品觸頭分開(kāi)的力；這兩個(gè)力是相互抵消的。

經(jīng)過(guò)計算產(chǎn)生接觸壓力的彈簧力P=P1－P2=1112.98N≈1113N。

觸頭壓力分解圖如圖2所示。

根據杠桿原理有：FC=Na/L=a×P×tgδ/2L

（2）式中：a為力臂長(cháng)度，為定值120mm；P為生產(chǎn)接觸壓力的彈簧力1113N；δ為拉桿與連桿在合閘位置的夾角67.380°。

將上面各值代入式（3）中

FC=160272/L（N）  （3）

由于接觸位置是可變的，L值的變化范圍在37-267MM之間，由此可以根據上式計算出L值在變化范圍內的理論接觸壓力值，見(jiàn)下表1。

表1 理論接觸壓力值

根據表1計算出的理論接觸壓力值可以作出在不同接觸位置時(shí)的接觸壓力變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖3

Ⅲ測量?jì)x器原理及配置

對產(chǎn)品的接觸壓力值進(jìn)行詳細的計算后選用特殊的雙梁傳感器，并將傳感器改裝在產(chǎn)品的模擬靜觸頭中，然后制作智能數顯控制儀部門(mén)，儀器外形見(jiàn)圖4。

測試儀器技術(shù)數據及組成

① 測力范圍：0-3000N

② 系統精度：優(yōu)于0.5%FS

③ 具有最大值瞬時(shí)保持、瞬時(shí)值跟蹤顯示、交直流兩用等功能。

組成：①接觸壓力傳感器；②測試數顯控制儀。

原理框圖如下：

接觸壓力→接觸壓力傳感器→數顯控制儀

如圖所示，待連好機構接口后，根據設置可選擇進(jìn)入測試狀態(tài)。動(dòng)作執行機構在動(dòng)作信號的作用下進(jìn)入動(dòng)作（測控）狀態(tài)，同時(shí)給接觸壓力傳感器以作用，傳感器將動(dòng)作狀態(tài)傳遞給數顯控制儀，直接顯示測試結果。

Ⅳ測試流程圖

測試流程如下：

開(kāi)機（電源）→設備自檢→連接接口→測試→結果

Ⅴ測量結果

使用測量裝置對產(chǎn)品進(jìn)行了四組接觸壓力實(shí)際測量，數據如下表2所示

表2 四組接觸壓力測試數據

所測試的4組數據均為合格零件所裝配出的產(chǎn)品，L值為37-267mm。

根據數據繪制曲線(xiàn)如下：

Ⅵ對測量數據的分析

通過(guò)對數據曲線(xiàn)進(jìn)行對比分析，在正常的鉗夾范圍（37-267mm）內，從37-87之間，測量值較理論值偏小。從87-267之間，測量值與理論值基本一致。測量曲線(xiàn)出現與理論值不一致的情況，經(jīng)過(guò)分析和比對，認為主要是因為動(dòng)觸頭支座和動(dòng)觸片的加工誤差、材料的變形引起的。

在正常的設計要求的鉗夾點(diǎn)（L=117）,經(jīng)過(guò)分析總結，將標準驗收值設定為1200N。

Ⅶ存在問(wèn)題

在整個(gè)系統開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，遇到了一些問(wèn)題，主要是傳感器系統的制作及校準，制作模擬靜觸頭時(shí)，材料的選型、熱處理硬度要求頗費工夫。因為在接觸壓力較大的情況下以不能破壞動(dòng)觸頭為前提。在實(shí)際測試的過(guò)程中，發(fā)現模擬測量靜觸頭與產(chǎn)品的動(dòng)觸頭的角度較為重要，否則影響測量精度。

Ⅷ結語(yǔ)

使用該測試裝置對產(chǎn)品進(jìn)行檢測以后，產(chǎn)品的統一性及可靠性得到了很大的提高，自使用以來(lái)，產(chǎn)品無(wú)一例因為接觸壓力不夠而出現質(zhì)量問(wèn)題的。