本發(fā)明涉及戶外隔離開關(guān)的安裝檢測，具體地說是一種基于測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關(guān)現(xiàn)場安裝檢測方法。

背景技術(shù)：

如圖1所示，GW4型隔離開關(guān)的觸頭主體6通過螺栓和導(dǎo)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(cè)由壓簧8壓緊，當(dāng)觸頭10伸入觸指7時(shí)，接觸方式為線接觸，壓簧8將產(chǎn)生夾緊力。不同轉(zhuǎn)角時(shí)，觸頭工作狀態(tài)主要有完全閉合、不完全閉合以及分離三種狀態(tài)。

觸頭壓力是隔離開關(guān)質(zhì)量的重要指標(biāo)。隔離開關(guān)長期暴露在大氣中，運(yùn)行條件比較惡劣，由于大氣腐蝕及發(fā)熱等因素，觸頭壓力彈簧會(huì)逐漸失效，造成觸頭間接觸壓力的減小，長此以往會(huì)導(dǎo)致接觸不良，甚至?xí)l(fā)熱燒壞。

目前在隔離開關(guān)動(dòng)靜觸頭夾緊力檢測方面已經(jīng)申請(qǐng)了一些專利，如江蘇國艾電氣有限公司設(shè)計(jì)的一種壓力測量裝置(專利公開號(hào)CN 102564670A)，其通過拉桿帶動(dòng)夾緊力測量桿作用在觸頭間隙之間，從壓力計(jì)上讀出數(shù)值。大連高壓隔離開關(guān)電器有限公司設(shè)計(jì)的壓力檢測裝置(專利公開號(hào)CN 103557981A)，其利用杠桿定理將觸頭間產(chǎn)生的壓力傳遞到標(biāo)準(zhǔn)彈簧上，并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(diǎn))的位置來改變力矩的變比，從而改變檢測范圍。寧波耀華電氣科技有限責(zé)任公司的壓力檢測裝置(專利公開號(hào)CN105067174A)，其通過設(shè)置一個(gè)模擬靜觸頭，并貼上應(yīng)變片的方式來檢測夾緊力；這種方式不能直接在裝配好后的觸頭上檢測，而需要拆卸下來或者未裝配時(shí)才能檢測。河南平高電氣股份有限公司設(shè)計(jì)的夾緊力檢測裝置(專利公開號(hào)CN 101710010B)，其設(shè)置了夾緊力不同程度下的三個(gè)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(guān)專利，可以看到大多采用檢測設(shè)備，伸入觸頭間隙中去測量得到夾緊力，缺點(diǎn)主要有：

1)都是檢測觸頭在完全閉合時(shí)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(zhuǎn)角的變化而發(fā)生變化的，這一點(diǎn)對(duì)于監(jiān)測隔離開關(guān)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(huì)導(dǎo)致開合閘困難，對(duì)瓷瓶產(chǎn)生附加應(yīng)力，觸指變形超標(biāo)等問題。

2)大多采取人工手動(dòng)測量，從圖1不難發(fā)現(xiàn)，觸頭在閉合時(shí)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。

基于上述原因，隔離開關(guān)現(xiàn)場安裝檢測缺乏一定的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，大多憑借經(jīng)驗(yàn)，裝配的差就會(huì)埋下許多的隱患。因此，設(shè)計(jì)一種既能夠監(jiān)測開合閘過程觸指壓力變化，又能準(zhǔn)確獲取原來閉合位置觸指夾緊力的現(xiàn)場安裝檢測方法就很有必要。在此基礎(chǔ)上，就能通過該方法來判定隔離開關(guān)的安裝質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關(guān)現(xiàn)場安裝檢測方法，其可以進(jìn)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(jìn)行安裝質(zhì)量的判定和調(diào)整隔離開關(guān)的安裝位置，提高隔離開關(guān)的安裝質(zhì)量。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：基于測力觸頭的雙柱水平開合隔離開關(guān)現(xiàn)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(guān)自帶的觸頭，使測力觸頭安裝在導(dǎo)電桿上；所述的測力觸頭包括基座，該基座的內(nèi)部設(shè)有一可左右移動(dòng)的力傳感器，基座的兩側(cè)各設(shè)有一過渡座，該過渡座的外側(cè)壁上固定連接一接觸頭，力傳感器的左、右側(cè)分別與兩個(gè)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(dòng)的間隙；

2)單相開合閘調(diào)試；

3)合合閘位置檢測：合閘后兩側(cè)導(dǎo)電桿中心線需要在一條直線上，觀察合閘完成后測力觸頭上過渡座與基座之間的間隙，若基座的兩側(cè)間隙均存在，則合閘到位；否則合閘位置不正，調(diào)整連桿的長度，直到合閘位置正確；

4)夾緊力判斷：合閘位置正確后，測力觸頭測到的力即為夾緊力，夾緊力不符合要求時(shí)調(diào)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(zhǔn)確，開合閘過程中也會(huì)出現(xiàn)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(tǒng)記錄得到觸指最大壓力；如單邊受力過大，則調(diào)整連桿的長度；

6)三相同期性檢測：在三相開關(guān)上均替換測力觸頭，然后三相開合閘運(yùn)動(dòng)，同時(shí)獲取三相上的壓力數(shù)據(jù)，通過三相力的時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)，評(píng)價(jià)三相同期性。

本發(fā)明中，夾緊力是隔離開關(guān)是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)。

本發(fā)明基于力學(xué)分析，對(duì)觸頭觸指接觸過程中的力進(jìn)行連續(xù)觀測，根據(jù)力學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝質(zhì)量的判定，然后配合裝置的調(diào)整，使裝配朝優(yōu)化方向進(jìn)行。

進(jìn)一步地，步驟3)中，通過合閘后的觸頭受力判斷合閘位置，觸頭受力大于正常嚙合的力，說明合閘位置不正。

進(jìn)一步地，步驟5)中，通過測力觸頭上獲取的力計(jì)算得到觸指變形量，其計(jì)算公式為h＝KF，

其中：h為觸頭觸指接觸點(diǎn)的位移，F(xiàn)為測力觸頭上獲取的力(即觸頭受力)，K為系數(shù)。

進(jìn)一步地，調(diào)整連桿的長度包括交叉桿長度調(diào)節(jié)或/和從動(dòng)拐臂長度的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述力傳感器的信號(hào)通過信號(hào)采集卡獲取，并通過顯示設(shè)備呈現(xiàn)。

本發(fā)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后的夾緊力，可以進(jìn)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，為今后隔離開關(guān)的安裝檢測提供了指導(dǎo)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有GW4型隔離開關(guān)觸頭觸指位置關(guān)系圖。

圖2為本發(fā)明測力觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明內(nèi)安裝塊安裝時(shí)的示意圖。

圖4為本發(fā)明測力觸頭的局部剖視圖。

圖5為本發(fā)明的流程圖。

圖6為本發(fā)明隔離開關(guān)單相布置圖。

圖7為本發(fā)明交叉桿長度變化時(shí)的觸頭力學(xué)特性曲線圖。

圖8為本發(fā)明從動(dòng)拐臂長度變化時(shí)的觸頭力學(xué)特性曲線圖。

圖9為本發(fā)明觸頭觸指受力分析圖。

圖10為本發(fā)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(nèi)安裝塊，6-觸頭主體，7-觸指，8-片簧，9-螺栓，10-觸頭，11-導(dǎo)電桿，12-通孔，13-安裝孔，14-出線孔，15-擋肩，16-調(diào)整墊片，17-動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，18-從動(dòng)拐臂，19-交叉桿，20-觸頭觸指。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如圖2所示的測力觸頭，其由兩個(gè)接觸頭1、兩個(gè)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(nèi)設(shè)有內(nèi)安裝塊5。內(nèi)安裝塊5呈U型，卡在長方形通孔外側(cè)薄壁上，如圖3所示?；?為中空的結(jié)構(gòu)，并在兩頭開有安裝孔13，和內(nèi)安裝塊5通過螺栓連接。基座3內(nèi)部裝力傳感器4，僅限制力傳感器4的上下移動(dòng)，不限制左右移動(dòng)。安裝孔下方開有出線孔14來引出力傳感器4的信號(hào)線。

基座3的兩側(cè)設(shè)有過渡座2以及接觸頭1各一塊，過渡座2中間設(shè)有螺紋孔，采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連接后，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(jù)實(shí)際尺寸可以放調(diào)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小于間隙a2，a1＝b1,a2＝b2。以左側(cè)先受力為例，此時(shí)間隙b1將減小到0，而a2仍然大于0，這樣力傳感器就能測到左側(cè)接觸頭所受的力，由基座右側(cè)的擋肩提供反作用力，間隙a1，b1盡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(cè)觸指力中較大的那個(gè)力。當(dāng)合閘到位后，兩側(cè)觸指力相同，力傳感器位置將自動(dòng)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(dǎo)電桿上。力傳感器信號(hào)則通過信號(hào)采集卡獲取，并通過顯示設(shè)備呈現(xiàn)。

本發(fā)明的實(shí)施過程如下：

1)如圖6所示，隔離開關(guān)通過操作機(jī)構(gòu)17使得觸頭觸指20打開，此時(shí)，如圖1所示，取下螺栓9，卸掉觸頭10，然后安裝測力觸頭，安裝完成后，重新啟動(dòng)隔離開關(guān)進(jìn)行開合閘動(dòng)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(cè)存在間隙a1，b1，合閘后若兩側(cè)間隙均存在，就可以認(rèn)為合閘到位，否則需要調(diào)整交叉桿來控制合閘到位。或者可以通過合閘后的力來判斷，如圖7、8所示，當(dāng)交叉桿19和從動(dòng)拐臂18長度發(fā)生偏差時(shí)，可測得觸頭力學(xué)變化情況。合閘后力變大，表明合閘位置不正，單邊受力變大。發(fā)生這種情況時(shí)則需要對(duì)交叉桿長度進(jìn)行調(diào)整，使觸頭力在合閘后恢復(fù)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。合閘位置正確后，測力觸頭測到的力即為夾緊力，是隔離開關(guān)是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)。若夾緊力不足，可以通過加大觸頭插入觸指深度來調(diào)整，保證了合閘位置的準(zhǔn)確。開合閘過程中也會(huì)出現(xiàn)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(tǒng)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(jì)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，F(xiàn)_f為觸指對(duì)觸頭摩擦力，F(xiàn)₂為F₁和F_f的合力。F₃和F₄分別為F₂沿導(dǎo)電桿軸向方向和觸頭寬度方向上的分力，f為摩擦系數(shù)。如圖10所示，

F₅＝kh_B (8)

由(5)‐(8)得到：

式中：h_B，h_C分別為接觸點(diǎn)B、C處產(chǎn)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為摩擦系數(shù)，k為片簧剛度系數(shù)，L1為片簧觸點(diǎn)B到片簧固定端A的距離，L2為觸頭和觸指接觸點(diǎn)C到片簧固定點(diǎn)A的距離。

4)三相同期性檢測。在三相開關(guān)上均替換測力觸頭，然后三相開合閘運(yùn)動(dòng)，同時(shí)獲取三相上的壓力數(shù)據(jù)，通過三相力的時(shí)間起點(diǎn)終點(diǎn)，就能進(jìn)行相應(yīng)的同期性評(píng)價(jià)。