基于测力触头的双柱水平开合隔离开关现场安装检测方法与流程

本发明涉及户外隔离开关的安装检测，具体地说是一种基于测力触头的双柱水平开合隔离开关现场安装检测方法。

背景技术：

如图1所示，GW4型隔离开关的触头主体6通过螺栓和导电杆11相连，触头10通过螺栓9固定在触头主体6上。触指7两侧由压簧8压紧，当触头10伸入触指7时，接触方式为线接触，压簧8将产生夹紧力。不同转角时，触头工作状态主要有完全闭合、不完全闭合以及分离三种状态。

触头压力是隔离开关质量的重要指标。隔离开关长期暴露在大气中，运行条件比较恶劣，由于大气腐蚀及发热等因素，触头压力弹簧会逐渐失效，造成触头间接触压力的减小，长此以往会导致接触不良，甚至会发热烧坏。

目前在隔离开关动静触头夹紧力检测方面已经申请了一些专利，如江苏国艾电气有限公司设计的一种压力测量装置(专利公开号CN 102564670A)，其通过拉杆带动夹紧力测量杆作用在触头间隙之间，从压力计上读出数值。大连高压隔离开关电器有限公司设计的压力检测装置(专利公开号CN 103557981A)，其利用杠杆定理将触头间产生的压力传递到标准弹簧上，并由刻度盘和指针读出触头间的检测压力；而且还可通过改变秤心(支点)的位置来改变力矩的变比，从而改变检测范围。宁波耀华电气科技有限责任公司的压力检测装置(专利公开号CN105067174A)，其通过设置一个模拟静触头，并贴上应变片的方式来检测夹紧力；这种方式不能直接在装配好后的触头上检测，而需要拆卸下来或者未装配时才能检测。河南平高电气股份有限公司设计的夹紧力检测装置(专利公开号CN 101710010B)，其设置了夹紧力不同程度下的三个指示灯来直观判定夹紧力上否合格，而无法得出具体的值。

纵观目前的相关专利，可以看到大多采用检测设备，伸入触头间隙中去测量得到夹紧力，缺点主要有：

1)都是检测触头在完全闭合时的夹紧力，无法检测到开合闸过程中触指压力的变化情况。而开合闸过程中触指压力显然是随着转角的变化而发生变化的，这一点对于监测隔离开关触头触指在开合闸过程中有没有问题很重要，触指压力过大会导致开合闸困难，对瓷瓶产生附加应力，触指变形超标等问题。

2)大多采取人工手动测量，从图1不难发现，触头在闭合时的位置是在某一特定位置的，触头位置越深，弹簧力也越大，用手工测量很难得到触头在该特定位置的夹紧力的值。

基于上述原因，隔离开关现场安装检测缺乏一定的数据指导，大多凭借经验，装配的差就会埋下许多的隐患。因此，设计一种既能够监测开合闸过程触指压力变化，又能准确获取原来闭合位置触指夹紧力的现场安装检测方法就很有必要。在此基础上，就能通过该方法来判定隔离开关的安装质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于测力触头的双柱水平开合隔离开关现场安装检测方法，其可以进行合闸到位、夹紧力、开合闸过程触头触指压力和触指变形量分析，及三相开合闸同期性分析，以进行安装质量的判定和调整隔离开关的安装位置，提高隔离开关的安装质量。

为此，本发明采用如下的技术方案：基于测力触头的双柱水平开合隔离开关现场安装检测方法，其步骤如下：

1)用测力触头替换双柱水平开合隔离开关自带的触头，使测力触头安装在导电杆上；所述的测力触头包括基座，该基座的内部设有一可左右移动的力传感器，基座的两侧各设有一过渡座，该过渡座的外侧壁上固定连接一接触头，力传感器的左、右侧分别与两个过渡座固定连接，过渡座与基座之间存在使过渡座可左右移动的间隙；

2)单相开合闸调试；

3)合合闸位置检测：合闸后两侧导电杆中心线需要在一条直线上，观察合闸完成后测力触头上过渡座与基座之间的间隙，若基座的两侧间隙均存在，则合闸到位；否则合闸位置不正，调整连杆的长度，直到合闸位置正确；

4)夹紧力判断：合闸位置正确后，测力触头测到的力即为夹紧力，夹紧力不符合要求时调整触头插入触指的深度，直到符合要求；

5)开合闸过程触指压力检测：即使保证了合闸位置的准确，开合闸过程中也会出现触指压力过大的问题，开合闸过程中，将测力触头的力通过测控系统记录得到触指最大压力；如单边受力过大，则调整连杆的长度；

6)三相同期性检测：在三相开关上均替换测力触头，然后三相开合闸运动，同时获取三相上的压力数据，通过三相力的时间起点和终点，评价三相同期性。

本发明中，夹紧力是隔离开关是否合格的一个重要指标。

本发明基于力学分析，对触头触指接触过程中的力进行连续观测，根据力学的数据进行安装质量的判定，然后配合装置的调整，使装配朝优化方向进行。

进一步地，步骤3)中，通过合闸后的触头受力判断合闸位置，触头受力大于正常啮合的力，说明合闸位置不正。

进一步地，步骤5)中，通过测力触头上获取的力计算得到触指变形量，其计算公式为h＝KF，

其中：h为触头触指接触点的位移，F为测力触头上获取的力(即触头受力)，K为系数。

进一步地，调整连杆的长度包括交叉杆长度调节或/和从动拐臂长度的调节。

进一步地，所述力传感器的信号通过信号采集卡获取，并通过显示设备呈现。

本发明具有的有益效果如下：测力触头的安装替换十分方便，能够读出在开合闸过程中力的变化，而不仅仅是测量合闸后的夹紧力，可以进行合闸到位、夹紧力、开合闸过程触头触指压力和触指变形量分析及三相开合闸同期性分析，为今后隔离开关的安装检测提供了指导。

附图说明

图1为现有GW4型隔离开关触头触指位置关系图。

图2为本发明测力触头的结构示意图。

图3为本发明内安装块安装时的示意图。

图4为本发明测力触头的局部剖视图。

图5为本发明的流程图。

图6为本发明隔离开关单相布置图。

图7为本发明交叉杆长度变化时的触头力学特性曲线图。

图8为本发明从动拐臂长度变化时的触头力学特性曲线图。

图9为本发明触头触指受力分析图。

图10为本发明触指变形分析图(图中A、B、C在触指上的位置参见图1)。

图中，1-接触头，2-过渡座，3-基座，4-力传感器，5-内安装块，6-触头主体，7-触指，8-片簧，9-螺栓，10-触头，11-导电杆，12-通孔，13-安装孔，14-出线孔，15-挡肩，16-调整垫片，17-动力驱动机构，18-从动拐臂，19-交叉杆，20-触头触指。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图2所示的测力触头，其由两个接触头1、两个过渡座2、基座3和力传感器4组成。在触头主体6顶部的长方形通孔12内设有内安装块5。内安装块5呈U型，卡在长方形通孔外侧薄壁上，如图3所示。基座3为中空的结构，并在两头开有安装孔13，和内安装块5通过螺栓连接。基座3内部装力传感器4，仅限制力传感器4的上下移动，不限制左右移动。安装孔下方开有出线孔14来引出力传感器4的信号线。

基座3的两侧设有过渡座2以及接触头1各一块，过渡座2中间设有螺纹孔，采用螺栓直接与力传感器连接。接触头1则通过两头的螺纹孔与过渡座2连接。其中，过渡座2在与力传感器4连接后，与基座3有一定的间隙，如图4所示的a1,a2,b1,b2。过渡座2通过基座3的挡肩15限位。接触头1与过渡座2之间根据实际尺寸可以放调整垫片16，保证测力触头整体的宽度与原来的触头一致。

如图4所示，间隙a1小于间隙a2，a1＝b1,a2＝b2。以左侧先受力为例，此时间隙b1将减小到0，而a2仍然大于0，这样力传感器就能测到左侧接触头所受的力，由基座右侧的挡肩提供反作用力，间隙a1，b1尽可能小以减少测力的误差。在开合闸过程中，测力触头测到的力始终为两侧触指力中较大的那个力。当合闸到位后，两侧触指力相同，力传感器位置将自动回到基座正中间，测到的力即为夹紧力。

这样，该测力触头可以替换原来的触头而直接安装到导电杆上。力传感器信号则通过信号采集卡获取，并通过显示设备呈现。

本发明的实施过程如下：

1)如图6所示，隔离开关通过操作机构17使得触头触指20打开，此时，如图1所示，取下螺栓9，卸掉触头10，然后安装测力触头，安装完成后，重新启动隔离开关进行开合闸动作。

2)合闸位置检测。如图4所示，测力触头的基座3左右两侧存在间隙a1，b1，合闸后若两侧间隙均存在，就可以认为合闸到位，否则需要调整交叉杆来控制合闸到位。或者可以通过合闸后的力来判断，如图7、8所示，当交叉杆19和从动拐臂18长度发生偏差时，可测得触头力学变化情况。合闸后力变大，表明合闸位置不正，单边受力变大。发生这种情况时则需要对交叉杆长度进行调整，使触头力在合闸后恢复到初始值。

3)夹紧力判断以及开合闸过程触头触指压力分析。合闸位置正确后，测力触头测到的力即为夹紧力，是隔离开关是否合格的一个重要指标。若夹紧力不足，可以通过加大触头插入触指深度来调整，保证了合闸位置的准确。开合闸过程中也会出现触指压力过大的问题，开合闸过程中，将测力触头的力通过测控系统记录下来，就能得到触指最大压力变化过程。

此外，通过触头上获取的力可以计算得到触指的变形量。如图9所示，有

F₂cosθ＝F₁ (1)

tanθ＝f (2)

F₂cos(θ+γ)＝F₄ (3)

γ＝α+β (4)

由式(1)‐(4)得到：

其中F₁为触指压力，F_f为触指对触头摩擦力，F₂为F₁和F_f的合力。F₃和F₄分别为F₂沿导电杆轴向方向和触头宽度方向上的分力，f为摩擦系数。如图10所示，

F₅＝kh_B (8)

由(5)‐(8)得到：

式中：h_B，h_C分别为接触点B、C处产生的形变量。E为触指片材料弹性模量，I为触指片惯性矩，f为摩擦系数，k为片簧刚度系数，L1为片簧触点B到片簧固定端A的距离，L2为触头和触指接触点C到片簧固定点A的距离。

4)三相同期性检测。在三相开关上均替换测力触头，然后三相开合闸运动，同时获取三相上的压力数据，通过三相力的时间起点终点，就能进行相应的同期性评价。