關于高壓隔離開關觸指壓力測量方法的探討

摘要：通過分析高壓隔離開關觸指接觸部分過熱的原因，提出一種高壓隔離開關觸指壓力測量的方法，完善隔離開關運行檢修的技術手段。

關鍵詞：隔離開關;過熱;觸指壓力;模擬觸頭

0"引言

隔離開關是電力系統中使用量最多、維護量最大的高壓一次設備。據統計，目前我局在運隔離開關中，運行超過10年的隔離開關約有1526組。由于間隔停電時隔離開關一端帶電，很少進行小修及大修，這些隔離開關普遍存在著發熱、生銹、機構卡阻等缺陷，在這些缺陷中尤其以隔離開關觸頭發熱最為緊急嚴重。2012年至2013年期間共發生了110kV程西線11781刀閘等多起刀閘觸頭發熱的緊急、重大缺陷，給設備及電網的安全穩定運行帶來了很大風險。

1""隔離開關日常運檢中存在的問題

1.1測量方法存在不足

目前絕大部分檢修人員判斷導電部分接觸好壞的判據就是測量其回路電阻，認為回路電阻在合格范圍內即可。其實不然，在產品說明書中給出的回路電阻值是整個導電回路的值，它包括接線端子、導電管、觸指觸頭等部分的體電阻及接觸電阻，范圍較大、裕度較大，不能直接反映接觸電阻的變化，只能說明導電回路通路。據我們實際測試：兩對對觸指接觸與四對觸指接觸其回路電阻值均在合格范圍內，隔離開關觸指壓力的大與小，無法通過回路電阻值明確反映。

1.2"隔離開關觸指壓力測試無標準可依

在日常的運檢維護過程中，往往只有停電時觀察隔離開關動靜觸頭接觸部分變色漆或試溫片顏色的變化來判斷，也可根據隔離刀口的顏色發暗程度來確定。但是等到發現情況不對時，往往是需要更換或調整壓力時，但壓力調整到什么情況為合適呢？規程沒有明示判斷依據，只說了一句“滿足產品技術條件規定”。對應當前這種狀況，建議補充相關規程，并要求隔離開關生產廠家出具具體的出廠考核數據，確保檢修“有法可依”。

在日常隔離開關的檢修時往往只注意更換明顯失效和斷裂的彈簧，而對壓力低的彈簧無法判斷與更換，這樣在檢修后的再次運行中，每對觸指電流的分布會因壓力不同而不同，差別越大電流分布越不均勻，長期運行后就會發生接觸不良而過熱。觸指的發熱會惡性循環，一對觸指接觸不好就會“漫延”整個觸頭接觸不良，嚴重時發生熔焊產生拉弧，引發事故。同時有不少隔離開關的觸指壓力可調，如果在檢修時調整壓力不夠或每對觸指的調整壓力有較大差別同樣會出現上述現象。

1.3"隔離開關觸指壓力測試無專用儀器

由于無法定量測量隔離開關觸指壓力，往往只能等到發熱時進行檢修，缺少檢修維護時的預防手段，雖然有的文獻提到了觸指壓力的測量方法，但是大部分基于機械原理，現場難以實施。早期的測量工具為彈簧秤，在實際工作中，測量觸指壓力要在高空，用彈簧秤測壓力不但不方便、不準確也不安全，有些結構的隔離開關的觸指壓力用彈簧秤根本無法測量（如剪刀式）。

針對目前供電系統的檢修現狀，我們提出來開發一種用于測量高壓隔離開關觸指壓力的測量儀，它以進口高精度壓力傳感器為核心，采用模擬動觸頭的鉗式傳感器。只要將鉗式模擬觸頭的傳感器在每對觸指接觸位置張開一下，就能顯示出觸指此時的接觸壓力并記憶，有效解決了測量觸指壓力的一大難題。

2"高壓隔離開關觸指壓力測量儀原理

2.1"測量原理

高壓隔離開關觸指壓力測量儀主要由由模擬觸頭和主機測量系統兩部分組成。如圖1所示。模擬觸頭（圖2）由手柄、柄桿、插入位置指示滑標、模擬觸頭寬度調節螺栓、壓塊、組裝而成。模擬觸頭寬度調節根據游標卡尺測量結果，通過調節螺栓S調整開距。將調節好的模擬觸頭插入隔離開關實際合閘位置（事先由柄桿上的觸頭插入位置指示滑標確定），隔離開關任一對觸指壓力通過壓力傳動滑塊傳遞到柔性薄膜式壓力傳感器上，由數字測量顯示器直接讀取壓力數值。

圖1"測量方法示意圖"""""""""""""""圖2"模擬觸頭

2.2"應用電路原理

柔性薄膜式壓力傳感器應用電路原理如圖3所示。在無負載情況下，輸出為0nbsp;V;在負載445N（100ibs=45.45kg=445.41N）時，輸出是4.2"V，輸出電壓與負載具有高度線性關系。輸出電壓-"負載關系如圖4所示。高壓隔離開關觸指壓力測試儀原理圖如圖4"所示，選用的CPU"為T"I"公司16"位單片機MSP430MCU，高精度16位AD轉換器。

圖3"柔性薄膜式壓力傳感器""""""""""""""""圖4"輸出電壓-"負載關系

應用電路原理圖

2.3"測量方法

確定需要測量隔離開關觸指壓力的觸頭接觸面的寬度。根據觸頭寬度調整模擬觸頭的寬度a（精度+0.1mm）（見圖5），使a等于實際觸頭寬度，然后將調整好的模擬觸頭在需要測量的觸指與觸頭接觸線處，用手握住手柄使前端張開至a值，此時檢測儀顯示兩組數字，一組是隨模擬觸頭感受壓力的大小顯示瞬時值，另一組跟蹤模擬觸頭感受壓力的峰值（最大值）壓力顯示并自動鎖定。

2.4?"技術特點

2.4.1、壓力傳感器的選擇與模擬觸頭的設計。

采用柔性薄膜式壓力傳感器柔性薄膜式壓力傳感器屬于壓阻效應型壓力傳感器，具有以下優點：1、壓力與電阻變化具有高度線性關系;2、傳感器本體非常薄（0.127"mm）且具有可撓性，屬于薄片式感測元件。壓力傳感器應與模擬觸頭相結合，滿足足夠的精度要求及靈敏性。

隔離開關種類繁多，不同廠家同型號的隔離開關觸頭都存在差異，設計的傳感器模擬觸頭具備通用性，同時模擬觸頭的設計簡單，滿足高精度機械加工的需要。可單獨進行任一對觸指壓力的測量。

2.4.2計算機軟硬件低功耗的設計。

擬選用TI公司的MSP430"MCU，選用高精度16位AD轉換器和大容量高性能聚合鋰電池，采用最新的電子技術和電源技術，使之實現智能化、低功耗、帶電池便攜式測量;

2.4.3數據管理與分析。

儀器配置SD卡接口及USB接口，測量數據直接存儲在SD卡或USB內，然后通過數據分析軟件，可以將SD卡或USB內數據保存在電腦上，也可以將波形和試驗數據打印出來，便于存檔和數據比對，實在數據檔案管理。

3 儀器應用效果

由于模擬觸頭可調節性強，可以根據觸指類型進行更換，單人即可在架構上進行操作。高壓隔離開關觸指壓力測量儀的開發，為我們高壓隔離開關日常檢修維護提供了技術支持。自今年以來，結合停電檢修利用此儀器開展了各類高壓隔離開關觸指壓力測量36相次，發現觸指壓力不足4相，更換觸頭彈簧8根，有效降低了高壓隔離開關動靜觸頭發熱的隱患，減少了非計劃停電檢修次數，有效提高了電網的安全穩定性。

4""結束語

通過開發上述高壓隔離開關觸指壓力測量儀，使各類檢修導程（規程）、標準中測量觸指接觸壓力的規定，在實際檢修維護工作中可以得到落實，為完善高壓隔離開關測試項目創造了條件，對保證高壓隔離開關設備正常和保障電網安全運行具有重要意義。隨著南方電網企業標準《電力設備檢修規程》的頒發實施，在以后的高壓隔離開關檢修維護過程中將逐步開展觸指壓力的測試。

參考文獻：

[1]中國南方電網有限責任公司.Q/CSG""電力設備檢修規程.2014

[2]杜巍"董維輝"王敦政"陳慶身.GW4-110型隔離開關檢修方法的改進及檢修工具的制作.《江蘇電機工程》.