一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的制作方法

本发明涉及一种试验辅助装置，特别是涉及用于一种在电力设备中温升试验的热电偶固定装置。

背景技术：
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电力设备温升试验是国家标准规定型式试验中强制要求必须考核的重要试验之一，标准GB7251.1-2005《低压成套开关设备和控制设备_第1部分_型式试验和部分型式试验成套设备》、GB11022-2011《高压开关设备的控制设备标准的共用技术要求》和GB1984-2014《高压交流断路器》等对低压成套设备、高压开关设备和高压断路器等设备分别进行了温升试验的规定和要求。温升试验主要考核产品在额定负载下的载流能力，即在较长时间内对产品通以额定工作电流，直至各处的温度达到稳定为止的通流试验。如果其温度超过该导电体规定值，可能会使其材料的物理、化学性能发生变化，机械性能和电气性能下降。特别在导电体与触头接触处，温度过高会使其表面强烈氧化，接触电阻增大，甚至会使其熔化。由绝缘材料制造的零部件由于温度过高，会逐步老化变脆，绝缘性能下降，最后导致产品发生故障，造成严重事故。温升试验中使用的热电偶由于是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，且结构简单、 制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点，所以常被用作测量电力设备导热件或绝缘件固体的表面温度。电力设备温升试验通电时间一般约为6～10小时，但温升试验前的准备工作所需时间甚至更长，主要是热电偶的布置和固定，对于一台普通的低压开关柜(如低压抽出式成套柜，简称GCK)或高压开关设备(如高压中置柜，简称KYN)，每相大约布点个数约为20～30个，三相个数则约为60～90个，热电偶的布置固定周期约需10～20小时，对于一些结构特殊产品，甚至更长。对于热电偶的固定方式，IECEE—CTL(国际电工委员会电工产品合格测试与认证组织—测试实验室委员会)制定的CTL—OP018决议《关于热电偶的制备、安装、延伸和使用的实验室程序》中明确规定，热电偶的固定方式有：绑扎、粘接、胶粘、凹槽喷射和锡焊。由于电力设备多为外形体积庞大，内部空间有限且结构复杂，热电偶固定不适宜采用绑扎和锡焊的固定方式。

现有技术中目前国内大部分试验机构或厂矿企业都是采用较为简单方便的胶粘或粘接的方式，但胶粘的方式在实际操作中特别费时费力，固定一个点需要等待502胶水的凝结和固定，至少需要30秒～60秒，而且，由于胶粘的不稳定，温升试验过程中，随着温度的升高，热电偶经常容易脱落，由于无法采集到脱落点的数据而导致整个温升试验失败而需重来。另外标准GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》附录C3中也明确说明，由于502胶耐热性不佳，胶粘固定法的测量范围一般在100℃一下，由于胶剂的热阻，使胶粘固 定法测出的温度偏低，还需进一步修正。可见，热电偶的胶粘固定法在稳定性上和精确度上还存在诸多缺陷，另外更重要的是由于502胶水是以α-氰基丙烯酸乙酯为主，加入增粘剂、稳定剂、增韧剂、阻聚剂等，分解后还会产生有毒的物质，长期使用对试验人员的健康和实验室环境会造成一定的损害和污染。粘接的方式CTL—OP018决议第4.6.13节中也明确提到“保证热电偶固定牢靠的同时，尽量使用少的胶带”，因为高温胶带破坏了试品的工作环境，即发热试品本身表面与外界空气的热交换方式，实际工况中，试品表面并没有这层高温胶带覆盖，所以在实际试验中，除非试品有些测量部分位置特殊，空间有限，没有更好的方式才采用此种固定方式。标准GB763-90第6.1节和第6.4节中分别明确规定，对于交流高压电器设备温升试验采用热电偶测量温度，“热电偶应紧密地固定在试品的测量点上。固定方式可用钻孔铆紧、胶粘或锡焊焊牢。当采用胶粘的方式敷设热电偶测量温度时，应对测量结果进行修正(见标准中附录C)”，“热电偶热端在电器上的埋设孔径和深度分别等于或略大于热端焊接部分的最大直径和焊接长度”。可见，热电偶钻孔铆紧的固定方式与CTL—OP018决议中提到的凹槽喷射的方式类似。CTL—OP018决议中第4.6.11节中提到“热电偶接点固定在凹槽内，其上喷射金属粉末”，而目前国际或国内一些权威检测机构，都是采用钻孔铆紧的方式，即首先在测量点用一把锋利的锥子钻一个小孔(孔径约为3.0mm～3.5mm)，然后将热电偶热端(最大直径约为1.5mm～2.8mm)放入小孔内，最后在这个小孔附近再用锥子钻一个小孔，热电偶由于被挤压 便被挤兑填埋固定住了。钻孔铆紧的固定方式相对胶粘固定法来说，固定牢固，不易脱落，但效率相当，也比较麻烦繁琐，对于有些电力设备由于空间有限，结构复杂，视角限值，可能需要另外一个人或二个人协助才能完成(其中一人钻孔，一人填充热电偶，一人电筒照射)，此方式还存在一定的危险，在钻孔过程中，由于人手在填充热电偶，固定到小孔内时，再在小孔附近锤击第二个小孔时，锥尖离人手极近，容易错位，发生事故。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种可以在温升试验中，进行热电偶迅速安装固定的装置，通过此装置安装固定的热电偶不仅完全符合国家标准中关于温升试验的相关规定，而且大大提高测试精度和工作效率，且对试验环境无任何污染。

本发明采用如下技术方案：

一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置，包括腔体、打孔机构、热电偶放置机构、偏转机构、风机、电磁阀、扳机启动按钮、控制模块和电池模组，所述腔体的一面设有开口，所述电池模组与控制模块、风机、电磁阀电性相连，所述控制模块与打孔机构、热电偶放置机构、偏转机构和扳机启动按钮电性相连；

所述打孔机构包括钻杆、第一弹簧、第一电磁开关和偏转片，所述钻杆由钻头部分、连接部分、驱动部分组成，所述钻杆驱动部分的一端通过连接部分与钻头部分相连，所述钻杆驱动部分的另一端通过第一弹簧固定在腔体内，所述第一电磁开关安装在钻杆的驱动部分 上，所述驱动部分还安装有偏转片；

所述偏转机构包括第二电磁开关、偏转杆和第二弹簧，所述偏转机构通过第二弹簧安装在腔体顶部，所述偏转杆的一端与第二电磁开关相连，所述偏转杆的另一端与所述打孔机构的偏转片相对；

所述热电偶放置机构包括气管、第三电磁开关和第三弹簧，所述气管的一端的形状为喇叭形，所述气管的的另一端通过第三弹簧固定在腔体内，所述第三电磁开关32安装在气管上；

所述钻杆的钻头部分与气管的位置处于同一轴线方向。

优选地，所述气管还设有一连接口，所述连接口通过软管与电磁阀相连，所述电磁通过风道与风机相连。

优选地，所述风机的数量还可以为两个，所述第一风机通过第一风道与电磁阀相连，所述第二风机通过第二风道与电磁阀相连。

优选地，所述腔体还设置有第三风道，所述风机通过第三风道与腔体外相连。

优选地，所述偏转杆靠近偏转片的一端还设置有一个滑轮。

优选地，所述气管的内径为0.1mm-1.2mm之间。

优选地，所述腔体的底部还设置有缺口。

优选地，所述腔体上还设置有电源按钮，所述电源按钮与风机电性相连。

本发明的有益效果如下：

本发明单人操作每个热电偶的固定不超过2秒，通常对于一台作温升试验的电力设备来说(GCK或KYN)，固定热电偶的时间为10～ 20个小时，而采用技术方案后，固定时间可以缩短为1～2小时，而且牢固稳定，在满足标准要求和提高工作效率的同时，大大提高了热电偶固定的可靠性和牢固性，且对试验员无任何潜在的危险和环境污染。本发明采用锂电池作为电源，小巧方便且安全可靠，控制系统采用微单片机，控制电子开关MOSFET管驱动合闸电磁铁，整个系统抗干扰能力强，控制精准，且电子开关寿命长。

附图说明

图1为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的整体示意图；

图2为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的第一个使用状态(打第一个孔)的参考图；

图3为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的第二个使用状态(打孔机构复位)的参考图；

图4为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的第三个使用状态(打孔机构偏转)的参考图；

图5为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的第四个使用状态(推送热电偶至孔内)的参考图；

图6为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的第五个使用状态(打第二个孔后复位)的参考图；

图7为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的偏转机构的结构放大图；

图8为本发明一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置的控制模块的电性连接图。

图中：1、腔体；2、打孔机构；3、热电偶放置机构；4、偏转机构；5、风机；6、电磁阀；7、扳机启动按钮；8、控制模块；9、电池模组；10、风道；11、热电偶；12、电源按钮；13、缺口；21、第一弹簧；22、第一电磁开关；23、偏转片；24、钻杆；31、第三弹簧；32、第三电磁开关；33、气管；34、连接口；35、软管；41、第二弹簧；42、第二电磁开关；43、偏转杆；44、滑轮；101、第一风道；102、第二风道；103、第三风道；241、钻头部分；242、连接部分；243、驱动部分。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种电力设备中温升试验的热电偶固定装置，包括腔体1、打孔机构2、热电偶放置机构3、偏转机构4、风机5、电磁阀6、扳机启动按钮7、控制模块8和电池模组9。所述腔体1设有开口，所述电池模组9与扳机启动按钮7、控制模块8、风机5、电磁阀6电性相连，所述控制模块8与打孔机构2、热电偶放置机构3、偏转机构4和扳机启动按钮7电性相连；所述控制模块8采用单片机控制，通过接受扳机启动按钮7的电信号来控制打孔机构2、热电偶放置机构3和偏转机构4。

所述打孔机构2包括钻杆24、第一弹簧21、第一电磁开关22和 偏转片23。所述第一电磁开关22为电磁铁与开关的结合体。当电磁铁线圈通电后会产生电磁力，所述钻杆24的作用打在待测物体上进行打孔，所述钻杆24分为三部分，分别为钻头部分241、连接部分242、驱动部分243组成，所述钻头部分241一端为尖端，另一端通过连接部分242与驱动部分243相连，所述钻杆24驱动部分243的一端是通过第一弹簧21固定在腔体1内的，所述第一电磁开关22安装在钻杆24的驱动部分243上，如图2所示，当扳机启动按钮7开启时，控制模块8向第一电磁开关22发送一个电信号，第一电磁开关22启动后产生的电磁力带动钻杆24在待测物体上进行打孔，所述驱动部分243还安装有偏转片23；

所述偏转机构4包括第二电磁开关42、偏转杆43和第二弹簧41，所述偏转机构4通过第二弹簧41安装在腔体1顶部，所述偏转杆43的一端与第二电磁开关42相连，所述偏转杆43的另一端与所述打孔机构2的偏转片23相对，如图3和图4所示，当钻杆24在待测物体上进行打孔之后，控制模块8向第二电磁开关42发送一个持续的电信号，所述第二电磁开关42为电磁铁与开关的结合体。当电磁铁线圈通电后会产生电磁力驱动偏转杆43向下做轴向运动，当偏转杆43接触到打孔机构2的偏转片23后会带动所述钻杆24的驱动部分243做轴向的旋转，从而使钻头部分241发生一定角度的偏转。

优选地，偏转的角度在±3℃～5℃

优选地，所述偏转杆43靠近偏转片23的一端还设置有一个滑轮44，所述滑轮44的作用在于，当偏转杆43接触偏转片23时减少两 个之间滑动摩擦，提高两者的寿命。

所述热电偶放置机构3包括气管33、第三电磁开关32和第三弹簧31，所述气管33的一端的形状为喇叭形，优选地，所述气管33的内径为0.1mm～1.2mm之间，这样热电偶11不会被吸入气管33内，所述气管33的的另一端通过第三弹簧31固定在腔体1内，所述第三电磁开关32安装在气管33上；所述气管33还设有一连接口34，所述连接口34通过软管35与电磁阀6相连，所述电磁阀6分别通过第一风道101和第二风道102与风机5相连。优选地，所述腔体1还设置有第三风道103，所述风机5通过第三风道103与腔体1外相连。

结合图2-5所示，当扳机启动按钮7开启时，控制模块8同时控制风机5启动，电磁阀6控制第一风道101开启，第二风道102关闭，此时风机5的旋转方向为反转，气流依次从气管33流入，通过软管35和第一风道101，从第三风道103流出，此时热电偶11可以被吸附在气管33的喇叭口处，当所述钻杆24的钻头部分241发生偏转的时候，所述控制模块8向第三电磁开关32发送电信号，所述第三电磁开关32为电磁铁与开关的结合体。当电磁铁线圈通电后会产生电磁力控制气管33将热电偶11推入钻头部分241打出的孔，此时，电磁阀6控制第二风道102开启，第一风道101关闭，此时风机5的旋转方向改为正转，气流的从第三风道103吸入，通过软管35和第二风道102将热电偶11压紧在孔内。

结合图6所示，当热电偶11压紧在孔内的时候，控制模块8再次控制第一电磁开关22进行打孔，由于钻杆24已经发生了偏移，所 以原有的钻孔会发生形变，从而将热电偶11固定在孔内，

优选地，所述风机5的数量也可以两个，所述两台风机5分别通过第一风道101和第二风道102与电磁阀6相连。

优选地，所述腔体1上还设置有电源按钮12，所述电源按钮12与风机5电性相连，当不需要固定热电偶的时候，可以通过电源按钮12控制风机5的开启和关闭。

本发明单人操作每个热电偶的固定不超过2秒，通常对于一台作温升试验的电力设备来说(GCK或KYN)，固定热电偶的时间为10～20个小时，而采用技术方案后，固定时间仅需1～2小时即可，而且牢固稳定，在满足标准要求，提高工作效率和测试精度的同时，大大提高了热电偶固定的可靠性和牢固性，测试结果无需修正，且对试验员无任何潜在的危险和环境污染。本发明采用锂电池作为电源，小巧方便且安全可靠，控制系统采用微单片机，控制电子开关MOSFET管驱动合闸电磁铁，整个系统抗干扰能力强，控制精准，且电子开关寿命长。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。