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隔离开关触头接触压力的计算和定标测量

  • 分类:行业资讯
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-11-15 14:11
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【概要描述】

隔离开关触头接触压力的计算和定标测量

【概要描述】

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摘自:《高压电器技术信息

摘要本文对GW10/GW11型户外交流高压隔离开关产品的设计接触压力进行了详细的分析计算将先进的传感器与静触头设计相结合对产品进行了数据测量分析为合理规范此类产品的接触压力提供了较为可靠的数据并为电网安全运行提供了可靠的测量手段

关键词接触压力测量计算测试系统

引言

现场运行经验表明高压隔离开关触头发热烧损现象比较普遍甚者在60%额定负荷时触头温升就超过规定值究其原因由于动静触头接触压力小接触电阻增大接触处发热而导致温度升高此外由于动静触头间隙过大形成导电回路截面不足以致负荷较大时产生过热最终导致隔离开关出头烧损如何保证动静触头接触压力以及线路的安全运行对隔离开关产品接触压力出厂前进行试验保证设计许可值已成为必不可少的检测方法

测量方法

ⅰ)原有测量方法单注垂直伸缩式/双柱水平伸缩式隔离开关产品大都是通过动静触头的钳夹来达到导电的目的由于缺乏有效的测试手段产品在做出厂调式试验时只是通过人为用模拟静触头来前后推动感觉用塞尺测量的接触间隙并没有量化值来体现这样不能很好地保证产品接触压力

ⅱ)计算需要对产品的接触压力进行测量并必须进行理论计算动静触头的接触压力主要是靠产品上部导电管内的拉杆向上移动压缩内部弹簧而产生并由顶杆推动动触头支座内的联板使力传递给动触头通过杠杆原理将力传递至接触点上见图1),从而产生接触压力

根据螺旋弹簧压缩力标准计算公式:                    

P=Gd^4L/8D^3A     

(1) 式中:G为弹簧材料切度模量;d为弹簧钢丝直径;D为弹簧中径;L为弹簧变形量;A为弹簧有效圈数

而产生接触压力的弹簧有两种一种为接触压力弹簧产生接触压力另一种为复位弹簧产品分闸时产生使产品触头分开的力这两个力是相互抵消的

经过计算产生接触压力的弹簧力P=P1P2=1112.98N≈1113N。

触头压力分解图如图2所示

 

根据杠杆原理有:FC=Na/L=a×P×tgδ/2L

(2)式中:a为力臂长度为定值120mm;P为生产接触压力的弹簧力1113N;δ为拉杆与连杆在合闸位置的夹角67.380°。

将上面各值代入式(3)

FC=160272/L(N)  (3)

由于接触位置是可变的,L值的变化范围在37-267MM之间由此可以根据上式计算出L值在变化范围内的理论接触压力值见下表1。

1 理论接触压力值

L(mm)

37

47

57

67

77

87

97

107

117

167

217

267

理论值(N)

4331

3410

2812

2392

2081

1842

1652

1498

1370

960

739

600

根据表1计算出的理论接触压力值可以作出在不同接触位置时的接触压力变化曲线见图3

 

测量仪器原理及配置

对产品的接触压力值进行详细的计算后选用特殊的双梁传感器并将传感器改装在产品的模拟静触头中然后制作智能数显控制仪部门仪器外形见图4。

 

测试仪器技术数据及组成

测力范围:0-3000N

系统精度优于0.5%FS

具有最大值瞬时保持瞬时值跟踪显示交直流两用等功能

组成:①接触压力传感器;②测试数显控制仪

原理框图如下

接触压力接触压力传感器数显控制仪

如图所示待连好机构接口后根据设置可选择进入测试状态动作执行机构在动作信号的作用下进入动作测控状态同时给接触压力传感器以作用传感器将动作状态传递给数显控制仪直接显示测试结果

测试流程图

测试流程如下

开机电源)→设备自检连接接口测试结果

测量结果

使用测量装置对产品进行了四组接触压力实际测量数据如下表2所示

2 四组接触压力测试数据

L

37

47

57

67

77

87

97

107

117

167

217

267

 

 

接触压力

a

1740

2050

2130

1950

1715

1530

1385

1240

1200

830

695

535

b

1690

2089

2304

1960

1672

1578

1500

1378

1260

835

679

552

c

1720

2200

2297

1955

1927

1706

1530

1411

1290

925

696

565

d

2065

2006

1965

1850

1790

1705

1680

1560

1470

1063

715

608

理论值

4331

3410

2812

2392

2081

1842

1652

1498

1370

960

739

600

所测试的4组数据均为合格零件所装配出的产品,L值为37-267mm。

根据数据绘制曲线如下

 

对测量数据的分析

通过对数据曲线进行对比分析在正常的钳夹范围(37-267mm)37-87之间测量值较理论值偏小87-267之间测量值与理论值基本一致测量曲线出现与理论值不一致的情况经过分析和比对认为主要是因为动触头支座和动触片的加工误差材料的变形引起的

在正常的设计要求的钳夹点(L=117),经过分析总结将标准验收值设定为1200N。

存在问题

在整个系统开发的过程中遇到了一些问题主要是传感器系统的制作及校准制作模拟静触头时材料的选型热处理硬度要求颇费工夫因为在接触压力较大的情况下以不能破坏动触头为前提在实际测试的过程中发现模拟测量静触头与产品的动触头的角度较为重要否则影响测量精度

结语

使用该测试装置对产品进行检测以后产品的统一性及可靠性得到了很大的提高自使用以来产品无一例因为接触压力不够而出现质量问题的

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