基於測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關現場安裝檢測方法與流程
2023-10-17 15:46:59 2
本發明涉及戶外隔離開關的安裝檢測，具體地說是一種基於測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關現場安裝檢測方法。
背景技術：
如圖1所示，GW4型隔離開關的觸頭主體6通過螺栓和導電桿11相連，觸頭10通過螺栓9固定在觸頭主體6上。觸指7兩側由壓簧8壓緊，當觸頭10伸入觸指7時，接觸方式為線接觸，壓簧8將產生夾緊力。不同轉角時，觸頭工作狀態主要有完全閉合、不完全閉合以及分離三種狀態。
觸頭壓力是隔離開關質量的重要指標。隔離開關長期暴露在大氣中，運行條件比較惡劣，由於大氣腐蝕及發熱等因素，觸頭壓力彈簧會逐漸失效，造成觸頭間接觸壓力的減小，長此以往會導致接觸不良，甚至會發熱燒壞。
目前在隔離開關動靜觸頭夾緊力檢測方面已經申請了一些專利，如江蘇國艾電氣有限公司設計的一種壓力測量裝置(專利公開號CN 102564670A)，其通過拉杆帶動夾緊力測量杆作用在觸頭間隙之間，從壓力計上讀出數值。大連高壓隔離開關電器有限公司設計的壓力檢測裝置(專利公開號CN 103557981A)，其利用槓桿定理將觸頭間產生的壓力傳遞到標準彈簧上，並由刻度盤和指針讀出觸頭間的檢測壓力；而且還可通過改變秤心(支點)的位置來改變力矩的變比，從而改變檢測範圍。寧波耀華電氣科技有限責任公司的壓力檢測裝置(專利公開號CN105067174A)，其通過設置一個模擬靜觸頭，並貼上應變片的方式來檢測夾緊力；這種方式不能直接在裝配好後的觸頭上檢測，而需要拆卸下來或者未裝配時才能檢測。河南平高電氣股份有限公司設計的夾緊力檢測裝置(專利公開號CN 101710010B)，其設置了夾緊力不同程度下的三個指示燈來直觀判定夾緊力上否合格，而無法得出具體的值。
縱觀目前的相關專利，可以看到大多採用檢測設備，伸入觸頭間隙中去測量得到夾緊力，缺點主要有：
1)都是檢測觸頭在完全閉合時的夾緊力，無法檢測到開合閘過程中觸指壓力的變化情況。而開合閘過程中觸指壓力顯然是隨著轉角的變化而發生變化的，這一點對於監測隔離開關觸頭觸指在開合閘過程中有沒有問題很重要，觸指壓力過大會導致開合閘困難，對瓷瓶產生附加應力，觸指變形超標等問題。
2)大多採取人工手動測量，從圖1不難發現，觸頭在閉合時的位置是在某一特定位置的，觸頭位置越深，彈簧力也越大，用手工測量很難得到觸頭在該特定位置的夾緊力的值。
基於上述原因，隔離開關現場安裝檢測缺乏一定的數據指導，大多憑藉經驗，裝配的差就會埋下許多的隱患。因此，設計一種既能夠監測開合閘過程觸指壓力變化，又能準確獲取原來閉合位置觸指夾緊力的現場安裝檢測方法就很有必要。在此基礎上，就能通過該方法來判定隔離開關的安裝質量。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基於測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關現場安裝檢測方法，其可以進行合閘到位、夾緊力、開合閘過程觸頭觸指壓力和觸指變形量分析，及三相開合閘同期性分析，以進行安裝質量的判定和調整隔離開關的安裝位置，提高隔離開關的安裝質量。
為此，本發明採用如下的技術方案：基於測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關現場安裝檢測方法，其步驟如下：
1)用測力觸頭替換雙柱水平開合隔離開關自帶的觸頭，使測力觸頭安裝在導電桿上；所述的測力觸頭包括基座，該基座的內部設有一可左右移動的力傳感器，基座的兩側各設有一過渡座，該過渡座的外側壁上固定連接一接觸頭，力傳感器的左、右側分別與兩個過渡座固定連接，過渡座與基座之間存在使過渡座可左右移動的間隙；
2)單相開合閘調試；
3)合合閘位置檢測：合閘後兩側導電桿中心線需要在一條直線上，觀察合閘完成後測力觸頭上過渡座與基座之間的間隙，若基座的兩側間隙均存在，則合閘到位；否則合閘位置不正，調整連杆的長度，直到合閘位置正確；
4)夾緊力判斷：合閘位置正確後，測力觸頭測到的力即為夾緊力，夾緊力不符合要求時調整觸頭插入觸指的深度，直到符合要求；
5)開合閘過程觸指壓力檢測：即使保證了合閘位置的準確，開合閘過程中也會出現觸指壓力過大的問題，開合閘過程中，將測力觸頭的力通過測控系統記錄得到觸指最大壓力；如單邊受力過大，則調整連杆的長度；
6)三相同期性檢測：在三相開關上均替換測力觸頭，然後三相開合閘運動，同時獲取三相上的壓力數據，通過三相力的時間起點和終點，評價三相同期性。
本發明中，夾緊力是隔離開關是否合格的一個重要指標。
本發明基於力學分析，對觸頭觸指接觸過程中的力進行連續觀測，根據力學的數據進行安裝質量的判定，然後配合裝置的調整，使裝配朝優化方向進行。
進一步地，步驟3)中，通過合閘後的觸頭受力判斷合閘位置，觸頭受力大於正常嚙合的力，說明合閘位置不正。
進一步地，步驟5)中，通過測力觸頭上獲取的力計算得到觸指變形量，其計算公式為h＝KF，
其中：h為觸頭觸指接觸點的位移，F為測力觸頭上獲取的力(即觸頭受力)，K為係數。
進一步地，調整連杆的長度包括交叉杆長度調節或/和從動拐臂長度的調節。
進一步地，所述力傳感器的信號通過信號採集卡獲取，並通過顯示設備呈現。
本發明具有的有益效果如下：測力觸頭的安裝替換十分方便，能夠讀出在開合閘過程中力的變化，而不僅僅是測量合閘後的夾緊力，可以進行合閘到位、夾緊力、開合閘過程觸頭觸指壓力和觸指變形量分析及三相開合閘同期性分析，為今後隔離開關的安裝檢測提供了指導。
附圖說明
圖1為現有GW4型隔離開關觸頭觸指位置關係圖。
圖2為本發明測力觸頭的結構示意圖。
圖3為本發明內安裝塊安裝時的示意圖。
圖4為本發明測力觸頭的局部剖視圖。
圖5為本發明的流程圖。
圖6為本發明隔離開關單相布置圖。
圖7為本發明交叉杆長度變化時的觸頭力學特性曲線圖。
圖8為本發明從動拐臂長度變化時的觸頭力學特性曲線圖。
圖9為本發明觸頭觸指受力分析圖。
圖10為本發明觸指變形分析圖(圖中A、B、C在觸指上的位置參見圖1)。
圖中，1-接觸頭，2-過渡座，3-基座，4-力傳感器，5-內安裝塊，6-觸頭主體，7-觸指，8-片簧，9-螺栓，10-觸頭，11-導電桿，12-通孔，13-安裝孔，14-出線孔，15-擋肩，16-調整墊片，17-動力驅動機構，18-從動拐臂，19-交叉杆，20-觸頭觸指。
具體實施方式
以下結合說明書附圖和具體實施方式對本發明作進一步的描述。
如圖2所示的測力觸頭，其由兩個接觸頭1、兩個過渡座2、基座3和力傳感器4組成。在觸頭主體6頂部的長方形通孔12內設有內安裝塊5。內安裝塊5呈U型，卡在長方形通孔外側薄壁上，如圖3所示。基座3為中空的結構，並在兩頭開有安裝孔13，和內安裝塊5通過螺栓連接。基座3內部裝力傳感器4，僅限制力傳感器4的上下移動，不限制左右移動。安裝孔下方開有出線孔14來引出力傳感器4的信號線。
基座3的兩側設有過渡座2以及接觸頭1各一塊，過渡座2中間設有螺紋孔，採用螺栓直接與力傳感器連接。接觸頭1則通過兩頭的螺紋孔與過渡座2連接。其中，過渡座2在與力傳感器4連接後，與基座3有一定的間隙，如圖4所示的a1,a2,b1,b2。過渡座2通過基座3的擋肩15限位。接觸頭1與過渡座2之間根據實際尺寸可以放調整墊片16，保證測力觸頭整體的寬度與原來的觸頭一致。
如圖4所示，間隙a1小於間隙a2，a1＝b1,a2＝b2。以左側先受力為例，此時間隙b1將減小到0，而a2仍然大於0，這樣力傳感器就能測到左側接觸頭所受的力，由基座右側的擋肩提供反作用力，間隙a1，b1儘可能小以減少測力的誤差。在開合閘過程中，測力觸頭測到的力始終為兩側觸指力中較大的那個力。當合閘到位後，兩側觸指力相同，力傳感器位置將自動回到基座正中間，測到的力即為夾緊力。
這樣，該測力觸頭可以替換原來的觸頭而直接安裝到導電桿上。力傳感器信號則通過信號採集卡獲取，並通過顯示設備呈現。
本發明的實施過程如下：
1)如圖6所示，隔離開關通過操作機構17使得觸頭觸指20打開，此時，如圖1所示，取下螺栓9，卸掉觸頭10，然後安裝測力觸頭，安裝完成後，重新啟動隔離開關進行開合閘動作。
2)合閘位置檢測。如圖4所示，測力觸頭的基座3左右兩側存在間隙a1，b1，合閘後若兩側間隙均存在，就可以認為合閘到位，否則需要調整交叉杆來控制合閘到位。或者可以通過合閘後的力來判斷，如圖7、8所示，當交叉杆19和從動拐臂18長度發生偏差時，可測得觸頭力學變化情況。合閘後力變大，表明合閘位置不正，單邊受力變大。發生這種情況時則需要對交叉杆長度進行調整，使觸頭力在合閘後恢復到初始值。
3)夾緊力判斷以及開合閘過程觸頭觸指壓力分析。合閘位置正確後，測力觸頭測到的力即為夾緊力，是隔離開關是否合格的一個重要指標。若夾緊力不足，可以通過加大觸頭插入觸指深度來調整，保證了合閘位置的準確。開合閘過程中也會出現觸指壓力過大的問題，開合閘過程中，將測力觸頭的力通過測控系統記錄下來，就能得到觸指最大壓力變化過程。
此外，通過觸頭上獲取的力可以計算得到觸指的變形量。如圖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為觸指壓力，Ff為觸指對觸頭摩擦力，F2為F1和Ff的合力。F3和F4分別為F2沿導電桿軸向方向和觸頭寬度方向上的分力，f為摩擦係數。如圖10所示，
F5＝khB (8)
由(5)‐(8)得到：
式中：hB，hC分別為接觸點B、C處產生的形變量。E為觸指片材料彈性模量，I為觸指片慣性矩，f為摩擦係數，k為片簧剛度係數，L1為片簧觸點B到片簧固定端A的距離，L2為觸頭和觸指接觸點C到片簧固定點A的距離。
4)三相同期性檢測。在三相開關上均替換測力觸頭，然後三相開合閘運動，同時獲取三相上的壓力數據，通過三相力的時間起點終點，就能進行相應的同期性評價。