基于模数转换的隔离开关触指夹紧力不足的测试装置

基于模数转换的隔离开关触指夹紧力不足的测试装置

何位经，廖钊，陈新

（广西电网有限责任公司南宁供电局，广西 南宁 530000）

摘要：目前已有过触指压力检测装置的研究，现有的测试方法有着很大的局限性：一是隔离开关种类非常多，现有触指压力检测装置仅适用于1种或几种隔离开关，没有可供大面积使用且实测有效的专用测量工具，导致虽有装置但成摆设，无法系统有效的测量；二是现有的触指夹紧力检测方法原理较为简易且不可靠，不能实测到触指的夹紧力，只能通过其他间接手段来判断现有压力，造成实际数据的不准确。本文拟设计一种新式的隔离开关触指夹紧力不足的测试装置进行问题解决。

关键词：变电站；隔离开关；触指压力；夹紧力

0引言

在电力系统中，高压隔离开关起着隔离检修设备与带电部分，开断小电流设备等重要的作用。作为唯一全部设备都暴露于大气环境中的高压电气设备，隔离开关的故障率一直居高不下。如何及时准确的发现隔离开关的故障，减少非计划停电带来的负荷损失，电网不稳定等劣势是目前的研究热点。在进一步的研究中我们发现，触头是高压隔离开关的重要设备，隔离开关带电运行时，接触电阻的热效应会引起触头发热，若其发生过热，则需停用电网高压设备进行消缺，严重时甚至会造成电网事故，对电网的安全稳定运行带来不利影响。通过对高压隔离开关故障的分析可以得出，隔离开关触头发热是隔离开关的主要故障，约占所有故障总数的70％以上。

针对现有工具无法对触头夹紧力进行直接测量的现状，本文设计了一种高压隔离开关触指综合夹紧力测试装置，可在高压隔离开关分闸时模拟合闸状态，精确测量触指的夹紧力，同时根据测试结果给出夹紧力是否合格的判断。

1问题分析

触头过热是高压隔离开关长期遗留未决的问题。根据运行经验，一般高压隔离开关仅能运行至其额定工作电流的60％左右，超过70％就有相当大程度导致过热。高压隔离开关发热的原因主要有以下几点：一是设计结构不合理。目前在运行的高压隔离开关均采用点接触或线接触的方式，接触面积小，传热效果不佳，且易发生接触不良，造成接触电阻增大。二是安装检修工艺不符合要求，如倒闸操作过程中隔离开关的触头合不到位，造成接触不良，引起发热。

隔离开关种类分析：

高压隔离开关的分类标准很多，例如，按照安装地点不同可分为户外高压隔离开关和户内高压隔离开关；按照绝缘支柱结构的不同可以分为单柱式、双柱式、三柱式隔离开关；按照操作机构的不同可分为手动式、电动式、气动式隔离开关；按照运动方式不同可分为插入式、水平旋转式、垂直旋转式等；而按照隔离开关动静触头的结构分类的话，基本可以分为插入式触头、夹钳式触头两大类。插入式高压隔离开关又称拳式隔离开关，其主要导电部分由动、静触头组成，动触头直接插入到静触头中，其中，静触头为门型结构，由夹紧弹簧压紧，动触头为拳型结构，动、静触头均由紧固螺栓固定于导电臂上，通过两部分的紧密合嵌，实现导通电路的作用。

高压隔离开关触头触指部分的发热现象主要是由触头触指接触部分的导体电阻和接触电阻的电流热损耗引起的。接触部分的压力大小会影响接触电阻的大小。有实验表明，在面积接触的条件下，接触压力为 1000N 时，接触电阻为 1μΩ，当接触压力降到10N时，接触电阻为 1900μΩ。实际准确计算接触部分的接触电阻十分困难，一般采用接触电阻经验公式计算。隔离开关的触指压力与其热稳定性有着重要的相关关系，进行高压隔离开关触指压力测试仪的研究和设计，进行接触压力的检测，对高压隔离开关的快速检修，保障隔离开关稳定工作意义重大。

2设计方案

装置分为采集端和主机，测试仪通过压力传感器将检测到的压力机械信号转换为电信号，将电信号传输至模数（Ａ／Ｄ）转换装置转换为数字信号，并输入主机进行处理、分析及保存，并在显示器上显示测量结果。

图1 设计方案图

单片机采用飞思卡尔DZ60单片机。其AD通道用来测量触头夹紧力，通过引脚来控制继电器的切换，从而实现夹紧力测试、判断及存储功能。将被测端的ＡＤ采样结果在DZ60内由故障识别程序比对。电源模块为单片机提供电源，电源模块为LM2596，由12V电源供电，经R25电阻，接入1引脚IN，电阻大小为4欧姆，其作用是对输入的电压12进行限流。模拟触头是所设计的模拟隔离开关合闸式测量的关键部件。由于不同型号的高压隔离开关触头尺寸不同，因此所设计的模拟触头应能根据隔离开关触头的实际大小进行调节。直线调节式模拟触头原理图如图所示，其主要利用抽拉的方式调节触头长短。压力传感器为只有0.127mm厚的压阻效应型柔性薄膜式传感器，精度较高；压力传感器黏贴在模拟触头与隔离开关产生压力的圆形凸台上。具体操作为将模拟触头部分插入到隔离开关触头实际合闸位置，此时测试仪压力测量部分与隔离开关触指相接触，压力通过模拟触头的传感器进行曲线捕捉，串入仪器进行曲线分析。

图2 模拟触头原理图

3结束语

本文可以在设备检修时发现触指松动现象，使检修人员可以及时采取应对措施，使触指夹紧力恢复正常。对现场具有积极的指导意义，很有效预警隔离开关夹紧力的缺陷隐患。

参考文献

［１］张伟.高压隔离开关触头导电性失效研究［D］.北京：华北电力大学，2011.

［２］许军，李坤.电接触的接触电阻研究［J］.电工材料，2011（1）：10-13.

［３］蒋平，李晶.高压隔离开关触指压力的测试［J］.四川电力技术，2009（6）：26-28.

[作者简介] 何位经（1979年11月），男，广西南宁人，高级工程师，研究方向：一次设备。