摘自：《高壓電器技術信息》

摘要：本文對GW10/GW11型戶外交流高壓隔離開關產品的設計接觸壓力進行了詳細的分析計算，將先進的傳感器與靜觸頭設計相結合，對產品進行了數據測量分析，為合理規范此類產品的接觸壓力提供了較為可靠的數據，并為電網安全運行提供了可靠的測量手段。

關鍵詞：接觸壓力；測量；計算；測試系統

Ⅰ 引言

現場運行經驗表明，高壓隔離開關觸頭發熱燒損現象比較普遍，甚者在60%額定負荷時觸頭溫升就超過規定值。究其原因：由于動靜觸頭接觸壓力小，接觸電阻增大，接觸處發熱而導致溫度升高。此外，由于動靜觸頭間隙過大，形成導電回路截面不足，以致負荷較大時，產生過熱。最終導致隔離開關出頭燒損。如何保證動靜觸頭接觸壓力以及線路的安全運行，對隔離開關產品接觸壓力出廠前進行試驗保證設計許可值，已成為必不可少的檢測方法。

Ⅱ測量方法

ⅰ）原有測量方法：單注垂直伸縮式/雙柱水平伸縮式隔離開關產品大都是通過動靜觸頭的鉗夾來達到導電的目的，由于缺乏有效的測試手段，產品在做出廠調式試驗時，只是通過人為用模擬靜觸頭來前后推動感覺，用塞尺測量的接觸間隙，并沒有量化值來體現，這樣不能很好地保證產品接觸壓力。

ⅱ）計算：需要對產品的接觸壓力進行測量，并必須進行理論計算。動靜觸頭的接觸壓力，主要是靠產品上部導電管內的拉桿向上移動，壓縮內部彈簧而產生，并由頂桿推動動觸頭支座內的聯板使力傳遞給動觸頭，通過杠桿原理將力傳遞至接觸點上（見圖1），從而產生接觸壓力。

根據螺旋彈簧壓縮力標準計算公式：                    

P=Gd^4L/8D^3A     

(1) 式中：G為彈簧材料切度模量；d為彈簧鋼絲直徑；D為彈簧中徑；L為彈簧變形量；A為彈簧有效圈數。

而產生接觸壓力的彈簧有兩種，一種為接觸壓力彈簧，產生接觸壓力；另一種為復位彈簧，產品分閘時產生使產品觸頭分開的力；這兩個力是相互抵消的。

經過計算產生接觸壓力的彈簧力P=P1－P2=1112.98N≈1113N。

觸頭壓力分解圖如圖2所示。

根據杠桿原理有：FC=Na/L=a×P×tgδ/2L

（2）式中：a為力臂長度，為定值120mm；P為生產接觸壓力的彈簧力1113N；δ為拉桿與連桿在合閘位置的夾角67.380°。

將上面各值代入式（3）中

FC=160272/L（N）  （3）

由于接觸位置是可變的，L值的變化范圍在37-267MM之間，由此可以根據上式計算出L值在變化范圍內的理論接觸壓力值，見下表1。

表1 理論接觸壓力值

根據表1計算出的理論接觸壓力值可以作出在不同接觸位置時的接觸壓力變化曲線，見圖3

Ⅲ測量儀器原理及配置

對產品的接觸壓力值進行詳細的計算后選用特殊的雙梁傳感器，并將傳感器改裝在產品的模擬靜觸頭中，然后制作智能數顯控制儀部門，儀器外形見圖4。

測試儀器技術數據及組成

① 測力范圍：0-3000N

② 系統精度：優于0.5%FS

③ 具有最大值瞬時保持、瞬時值跟蹤顯示、交直流兩用等功能。

組成：①接觸壓力傳感器；②測試數顯控制儀。

原理框圖如下：

接觸壓力→接觸壓力傳感器→數顯控制儀

如圖所示，待連好機構接口后，根據設置可選擇進入測試狀態。動作執行機構在動作信號的作用下進入動作（測控）狀態，同時給接觸壓力傳感器以作用，傳感器將動作狀態傳遞給數顯控制儀，直接顯示測試結果。

Ⅳ測試流程圖

測試流程如下：

開機（電源）→設備自檢→連接接口→測試→結果

Ⅴ測量結果

使用測量裝置對產品進行了四組接觸壓力實際測量，數據如下表2所示

表2 四組接觸壓力測試數據

所測試的4組數據均為合格零件所裝配出的產品，L值為37-267mm。

根據數據繪制曲線如下：

Ⅵ對測量數據的分析

通過對數據曲線進行對比分析，在正常的鉗夾范圍（37-267mm）內，從37-87之間，測量值較理論值偏小。從87-267之間，測量值與理論值基本一致。測量曲線出現與理論值不一致的情況，經過分析和比對，認為主要是因為動觸頭支座和動觸片的加工誤差、材料的變形引起的。

在正常的設計要求的鉗夾點（L=117）,經過分析總結，將標準驗收值設定為1200N。

Ⅶ存在問題

在整個系統開發的過程中，遇到了一些問題，主要是傳感器系統的制作及校準，制作模擬靜觸頭時，材料的選型、熱處理硬度要求頗費工夫。因為在接觸壓力較大的情況下以不能破壞動觸頭為前提。在實際測試的過程中，發現模擬測量靜觸頭與產品的動觸頭的角度較為重要，否則影響測量精度。

Ⅷ結語

使用該測試裝置對產品進行檢測以后，產品的統一性及可靠性得到了很大的提高，自使用以來，產品無一例因為接觸壓力不夠而出現質量問題的。