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

Ⅰ 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。

Ⅱ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=P1－P2=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）中

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。

表1 理论接触压力值

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

Ⅲ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

① 测力范围：0-3000N

② 系统精度：优于0.5%FS

③ 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。

Ⅳ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

Ⅴ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

表2 四组接触压力测试数据

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：

Ⅵ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）内，从37-87之间，测量值较理论值偏小。从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。

Ⅶ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。

Ⅷ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。