CN201188040Y - 户外高压隔离开关触指压力测试仪 - Google Patents

Abstract

一种户外高压隔离开关触指压力测试仪，由柔性薄膜式压力传感器、动触头模拟调节器、测量显示器组成一体化设备。动触头模拟调剂器主要由手柄、管状柄体、插入位置指示滑标、动触头宽度调节螺母、滑块、滑槽以及限位挡板等组成。它具有体积小、重量轻、结构合理、测试数据可靠的优点。可作为新安装或检修预试的高压隔离开关触指压力测试。主要针对GW4、GW5、GW7、GW31、GW25、GW27、GW33、GW43、GW26等系列不同电压等级和额定电流规格的高压隔离开关，特别适用于现场高空作业时使用。

Description

户外高压隔离开关触指压力测试仪

技术领域

本实用新型涉及电力工程的测试检测装置，具体来说是用于电力工程中户外交流高压隔离开关触指压力的测试设备。

背景技术

户外高压隔离开关是完全暴露在大气环境中工作、受环境气候条件影响最直接最严重的一次设备。高压隔离开关的触指和触头属可动接触，若因安装质量或提供触指压力的弹簧因锈蚀和流过电流发热而退火等造成接触不良，都会使接触电阻增大而导致发热。另外触头表面受到雨水、灰尘及有害气体的侵袭，会产生一些氧化物的表面膜，这些表面膜几乎为不导电的绝缘体，隔离开关只有在足够大的压力下分合，才能将表面膜压碎起到自清扫作用。若隔离开关触指压力降低(户外使用受日照、酸雨等作用，造成触指压弹簧的弹性减弱)，主回路接触电阻就会增大，引起触头发热更厉害，造成恶性循环，引发事故。

高压隔离开关触头的接触压力是影响其载流性能的重要参数，而目前还不能对其进行有效的测量。目前都是用测量回路电阻的方法来判断导电部分接触的好坏，在产品技术条件中所给出的是包括接线端、导电管、触头等总的回路电阻，且有较大的裕度。有文章指出：“实际试验证明，2对触指与4对触指，其回路电阻仅差几个微欧，均在产品说明书给定的合格范围内。同样，若把触指的接触压力由120N降到20N，其总回路电阻值基本没有变化仍在合格范围内”。故隔离开关回路电阻值即使符合技术条件，也不能保证触头接触良好。

虽然变电站在按周期进行远红外测温和回路电阻测量，但远红外测温受负荷电流影响较大(电流小，缺陷处发热易被忽略)，测量接触电阻必需要整条母线停电才能进行，而触指压力测试可避免上述不利因素的影响。高压隔离开关触头的接触压力及其分布是影响其载流性能的重要参数，而目前还不能对其进行有效的测量。以往对隔离开关的触指压力检测中，制造厂大都采用普通的弹簧秤进行测量，电力运行部门只能依靠检修人员的经验，比如剪力式隔离开关数加力手柄摇动的圈数、插入式的用手捏合触指来估计接触压力的大小进行评估，显然这样的测试方法既不科学也不准确。

经四川省科技情报检索中心检索：1、国内未见在高压隔离开关的测试中采用了柔性薄膜式压力传感器的文献报道。

2、国内未见在高压隔离开关触指压力测试仪中，采用了超薄单点柔性传感器，并采用钢质滑块正向传递压力，每对触指独立测量的文献报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有效可靠、简便的符合国家电网生[2006]57号《交流高压隔离开关和接地开关评价标准》4(4)条、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》11.12.2条和《四川省电力公司反事故措施实施细则》6.12.2条要求的户外高压隔离开关触指压力测试仪。

本实用新型的目的通过以下技术方案加以实现：一种户外高压隔离开关触指压力测试仪，包括压力传感器，测量显示器，压力传感器是柔性薄膜式压力传感器；还具有动触头模拟调节器：用于传递压力的两个长方体形的滑块分别滑动配合地设置在滑槽的贯穿上、下底面的通孔中，用作调节两静触指宽度的两个螺钉分别旋接在两个滑块的上、下底面的螺孔上，位于两滑块之间的两块限位挡板平行地架设在滑槽底面的下凹式矩形开口上、并经两个插销分别固联在两个滑块上，管状柄体固定在滑槽的右侧面上，传感器薄膜置于两块限位档板之间，并伸入管状柄体内，用作测试动触头插入位置的滑标滑动地圈套在管状柄体上，锁定螺钉设置在滑标上；该传感器的信号线从管状柄体内引出、外接至所述测量显示器。

动触头模拟调节器的动触头宽度由两个铜螺母调节到被测开关实际动触头宽度值，柄杆上的动触头插入位置指示滑标调节到被测开关动、静触头实际合闸位置深度值，隔离开关任一对触指压力通过压力传动滑块传递到柔性薄膜式压力传感器上，测量显示器测量薄膜式压力传感器的电阻值来直接显示压力值。

作为附件的游标卡尺测量被测开关实际动触头宽度值和被测开关动、静触头实际合闸位置深度值。

柔性薄膜式压力传感器采用美国的型号为Flexiforce Sensor的压阻效应型压力传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本装置由动触头模拟调节器(长度约20cm、重量约500克)和点测显示器(尺寸为130×66×20mm的盒体)组成。具有体积小、重量轻、便于随身携带、特别适用于现场高空作业时使用的特点。

2、方便操作：可采用腕带将显示器盒体固定在一只手臂上，另一只手单独进行操作，模拟高压隔离开关的静触指宽度和动触头插入位置的实际合闸位置深度值，并通过游标卡尺准确测定该二值，并通过显示器直观显示出开关触指的接触压力。

3、限位档板一方面起滑块定位作用，可阻止滑块从滑槽中脱出；另一方面限位档板(由水平底条和竖板组成)的底条在滑槽下凹式矩形开口上滑动而被定位，传感器薄膜始终位于两限位档板之间，以确保压力的正确传递。

4、由于采用新型先进的超薄Sensor柔性薄膜式压力传感器及动触头模拟调节器，柔性薄膜式压力传感器仅0.127mm厚(超薄)，压力传递采用刚性材料滑块，使各元件间为紧密结合，所以压力传递过程各器件均无变形和预压间隙，解决了其它方式触指压力测量中结构器件发生变形引起的测量误差，故测量精度高、误差小，有效而方便地测试新安装或检修预试的高压隔离开关触指压力。

本测试仪结构合理、测试数据可靠，体积小，重量轻，主要针对GW4、GW5、GW7、GW31、GW25、GW27、GW33、GW43、GW26等系列不同电压等级和额定电流规格的高压隔离开关，适合在变电站、制造厂使用。特别适用于现场高空作业时使用。对于试验及操作中的高准确度、高效率、高可靠性、高安全性具有重要意义。

附图说明

图1是本新型的立体图；

图2是图1所示动触头模拟调节器的零部件组装示意图(滑标转动180°)；

图3图4分别是图2所示滑槽、滑块、螺母、限位档板的不同方位的组装示意图；

图5是图1所示滑槽被横向(X方向)剖切一半后与滑块、限位档板的装配示意图；

图6是图2所示管节和柔性薄膜式压力传感器的另一方向的立体图；

图7是本测试仪在使用时插入空气隔离开关的示意图；

图8是测量显示器的测试电路图。

具体实施方式

图1示出，本测试仪主要由动触头模拟调节器和测量显示器19组成。参见图2，压力传感器是柔性波模式压力传感器17；参见图3图4，还具有动触头模拟调节器：用于传递压力的两个长方体形的滑块4、5分别滑动配合地设置在滑槽3的贯穿上、下底面的通孔中，用作调节两静触指宽度的两个螺钉1、2分别旋接在两个滑块4、5的上、下底面的螺孔上，位于两滑块之间的两块限位挡板6、7平行地架设在滑槽3底面的下凹式矩形开口上3a上、并经两个插销8分别固定在两个滑块4、5(图3示出，滑块上有插销孔5a、5b)上，管状柄体12固定在滑槽3的右侧面上，传感器17薄膜置于两个滑块限位档板6、7之间，并伸入管状柄体12内，用作测试动触头插入位置的滑标10滑动地圈套在管状柄体12上，锁定螺钉11设置在滑标10上；该传感器17的信号线18从管状柄体内引出、外接至所述测量显示器19。两个螺钉1、2为细牙螺纹的铜螺钉。采用细牙螺纹以增加调节精度，由于开关静触指为铜质，采用铜螺钉以减小对开关触指的机械损伤。两块限位档板6、7(图4示出，限位挡板上有插销孔7a、7b)的相向面上设置有圆形凸块7c(图4)。滑槽3的右侧板焊接管节9后、经螺钉固定在滑槽上；管节柄体12左端插接在管节9内，经螺钉固定。还具有与管状柄体12连接的手柄15以及固定在管状柄体12上的两根手托杆13、14，手柄上开有信号线引出孔16。

滑块限位挡板固定经插销在压力传动滑块上，由滑块滑槽限制压力传动滑块的脱离，动触头宽度调节器调节旋转铜螺栓，使其达到被测开关实际动触头宽度值，柄杆上的动触头插入位置指示滑标调节被测开关动、静触头实际合闸位置深度值，隔离开关任一对触指压力通过压力传动滑块传递到柔性薄膜式压力传感器上，由测量显示器直接读取压力数值。

柔性薄膜式压力传感器17为美国公司的型号为Flexiforce Sensor的压阻效应型压力传感器。

具有以下优点：

1、压力与电阻变化具有高度线性关系；

2、传感器本体非常薄(0.127mm)且具有可挠性，属于薄片式感测元件。Sensor柔性薄膜式压力传感器依据负载大小分成Low(0~111N)、Medium(0~445N)、High(0~4450N)三种规格，详细的性能规格如表1所示。

表1柔性压力传感器性能规格

材料	聚酯薄膜Mylar Film
		输出	5Meg ohms to 20k ohms
激励电压	1V Vdc
		线形	＜±5％
磁滞	＜4.5％
		重复性	＜±2.5％
温度范围	-10℃…60℃
		安全过载	25％量程
量程	0-445N(Medium)
		电缆	3m
厚度	0.127mm
		长度	229mm
宽度	14mm
		传感区域直径	9.525mm

测量显示器19由测试电路和显示器组成。显示器为LED数码显示器19a。测试电路采用Ti公司的16位单片机MSP430F2013，图8示出，该电路结构为：由传感器17来的电阻信号经测量电阻R13后接至单片机的7脚，电阻R8串接电容C6、并与R13并联，R8和C6的结点接单片机的6脚，分压滤波后的电压VIN2进入CPU测量，同时Vcc串联分压电阻R14、R20后、接于单片机的3脚，电阻R23串接电容C14、并与电阻R20并联，R23和C14的结点接于单片机的2脚，分压滤波后的电压VIN1进入CPU测量。

图8中使用TI公司16位单片机MSP430F2013实现压力的测量显示。RX与R13串联，分压滤波后的电压VIN2进入CPU测量，同时VCC通过R14与R20串联，分压滤波后的电压VIN1进入CPU测量，通过以下公式计算压力值：

RX＝VIN2*R13/(VCC-VIN2)(1)

VCC＝VIN1*(R14+R20)/R20(2)

P＝a/RX+b＝a*(VCC-VIN2/(VIN2*R13)+b    (3)

由(3)式得知，测量VIN1、VIN2的值，计算出压力值P。

测量VIN1、VIN2使用MSP430F2013内部16位A/D，A/D的采样频率4.096k，准确度：1LSB，内部有可编程放大器PGA，有1-32倍的程控增益，通过改变增益，保证了0-50kg范围内测量准确性。

高压隔离开关触指压力测试仪的校准：即公式(3)中的系数a、b确定，是由在标准砝码产生的标准压力下，将标准砝码重量代入以下公式计算得到：

P1＝a/RX1+b    (4)

P2＝a/RX2+b    (5)

式中：P1、P2为标准砝码压力，RX1、RX2为压力传感器的测量值。

参见图7为触指压力测试仪测试开关示意图，动触头模拟调节器模拟被测高压隔离开关20的动触头插入被测开关的一对静触指20a、20b，由测量显示器直接读取压力数值。

为了保证测量的稳定性，测量电路中的分压电阻R14，R20及测量电阻R13采用的均是准确的为0.1％，温度系数为10ppm/℃的器件。

Claims (10)

1、一种户外高压隔离开关触指压力测试仪，包括压力传感器，测量显示器，其特征是：所述压力传感器是柔性薄膜式压力传感器(17)；还具有动触头模拟调节器：用于传递压力的两个长方体形的滑块(4、5)分别滑动配合地设置在滑槽(3)的贯穿上、下底面的通孔中，用作调节两静触指宽度的两个螺钉(1、2)分别旋接在两个滑块(4、5)的上、下底面的螺孔上，位于两滑块之间的两块限位挡板(6、7)平行地架设在滑槽(3)底面的下凹式矩形开口(3a)上、并经两个插销分别固定在两个滑块(4、5)上，管状柄体(12)固联在滑槽(3)的右侧面上，上述传感器(17)薄膜置于两块限位档板(6、7)之间，并伸入管状柄体(12)内，用作测试动触头插入位置的滑标(10)滑动地圈套在管状柄体(12)上，锁定螺钉(11)设置在滑标(10)上；该传感器(17)的信号线(18)从管状柄体内引出、外接至所述测量显示器(19)。

2、根据权利要求1所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述两个螺钉(1、2)为细牙螺纹的铜螺钉。

3、根据权利要求2所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述两块限位档板(6、7)的相向面上设置有圆形凸块(7c)。

4、根据权利要求3所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述滑槽(3)的右侧板焊接管节(9)后、经螺钉固定在滑槽上；所述管节柄体(12)左端插接在管节(9)内，经螺钉固定。

5、根据权利要求4所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：还具有与管状柄体(12)连接的手柄(15)以及固定在管状柄体(12)上的两根手托杆(13、14)，手柄上开有信号线引出孔(16)。

6、根据权1～5任一权利要求所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述柔性薄膜式压力传感器(17)型号为Flexiforce Sensor的压阻效应型压力传感器。

7、根据权利要求6所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述测量显示器(19)由测试电路和显示器组成。

8、根据权利要求7所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述显示器为LED数码显示器(19a)。

9、根据权利要求8所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述测试电路采用16位单片机MSP430F2013，该电路结构为：由传感器(17)来的电阻信号经测量电阻R13后接至单片机的7脚，电阻R8串接电容C6、并与R13并联，R8和C6的结点接单片机的6脚，同时Vcc串联分压电阻R14、R20后、接于单片机的3脚，电阻R23串接电容C14、并与电阻R20并联，R23和C14的结点接于单片机的2脚。

10、根据权利要求9所述户外高压隔离开关触指压力测试仪，其特征是：所述测量电阻R13以及分压电阻R14、R20采用的是准确度为0.1％、温度系数为10PPM/℃的器件。

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