基于测力连杆的户外高压隔离开关现场检测调整方法与流程

本发明涉及户外高压隔离开关的现场安装方法，特别是一种基于测力连杆的户外高压隔离开关现场检测调整方法。

背景技术：

户外高压隔离开关是变电站中使用量最大的设备，安装质量是影响户外高压隔离开关操作可靠性的关键环节。目前高压隔离开关的安装基础，包括安装支架(水泥杆或金属支架)均由设计院设计、基建单位施工，隔离开关厂只负责隔离开关基座及以上部分。而隔离开关尺寸又比较大，如较常见的110KV的双柱水平隔离开关，西门子CR型126KV隔离开关的长宽高尺寸分别为4000mm*1860mm*1764mm(高度不含基架高度)，如果是更高压的252KV则长度就可达8000mm。基础和支架的施工质量会影响到隔离开关的机械操作性能，例如基础和支架是否在同一水平面上(影响到立柱是否垂直)，导电臂触头触指是否能三相同步开合，各水平连杆的拉力是否会应力集中，操作力矩是否过大等等。

目前高压隔离开关从厂家发货至作业现场，大多需要在现场对各部件进行现场装配，如操动机构在现场与本体装配，各水平拉杆在现场加工装配，立柱、导电臂等部件均需在现场装配，而安装基础和支架平台尺寸较大，按土木建筑的测量工具所建的基础和支架平台往往很难直接满足隔离开关的安装精度，常需要安装工人在现场不断地调整隔离开关各部件，这不但大大增加了安装的工时和难度，而且工人也不太清楚最终装配质量到底如何，因此有必要有一个定量的测量工具来进行检测评定。

高压隔离开关的功能就是由操动机构的动力源通过连杆打开闭合导电臂触头触指来通断电压，隔离开关厂家在产品出厂预装检测时连杆机构上的拉压力一般都较小，可以轻松打开或闭合触头触指，但如果安装不到位，立柱不垂直，互相不平行，回转台有卡涩，触头触指啮合不到位等，就会导致连杆上的拉压力变大。

此外，三相同步性对高压隔离开关正常工作至关重要，国内隔离开关厂家河南平高电气股份有限公司针对GW27系列隔离开关设计的三相联动简易试验装置，详见专利申请号200920090788.4。该方案需要在分闸终了时测量触头触指间隙，若能直接测得三处交叉杆的力，通过力信号的时间差就能得出三相同步程度，比用测量的办法要直观、简便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于测力连杆的户外高压隔离开关现场检测调整方法，该方法使用简单方便，其通过将三相隔离开关各连杆用测力连杆替换，测出运行时各个连杆力的变化，就能判断出高压隔离开关存在的各类问题，进而做出相应的调整。

为此，本发明采用如下的技术方案：基于测力连杆的户外高压隔离开关现场检测调整方法，其步骤如下：

1)取下户外高压隔离开关上的原主动杆和原交叉杆，替换上测力主动杆和测力交叉杆，进行每一相开关的单独分析；所述的测力主动杆为装有力传感器的主动杆，所述的测力交叉杆为装有力传感器的交叉杆，测力主动杆由驱动杆驱动；

2)检测A相开关时，断开水平连杆与A相开关的连接结构，并转动B、C两相开关立柱调整水平连杆的位置，在A相开关运动过程中，避免水平连杆与A相开关花盘上的拐臂接触；当A相开关单独运动时，记录力传感器的数据，根据测力主拉杆的受力得到垂直传动轴输出的操作力矩的值；

3)如操作力矩过大，则进行除锈、润滑及调整安装基础；否则，进行触头触指分离啮合运动，记录力传感器的数据；

4)根据测力交叉杆受力判定触头触指处的受力情况，如触头触指单边受力过大，则调整拐臂或测力交叉杆长度；否则，结束A相开关检测；

5)完成A相开关检测后，将水平连杆与A相开关重新连接，断开水平连杆与C相开关的连接，在B相开关运动过程中，避免水平连杆与C相开关花盘上的拐臂接触；当A相开关和B相开关同时运动时，采用上述检测A相开关的方法检测B相开关；

6)检测完B相开关后，同理检测C相开关；

7)完成单相开关检测后，三相开关同时运动，进行三相开合闸同步性检测；如不同步，在保证啮合位置不变的情况下，调整测力交叉杆或拐臂，否则结束检测；

8)取下测力主动杆和测力交叉杆，装上原主动杆和原交叉杆。

本发明通过设计与原产品连杆相仿的可测力的连杆，先代替原产品连杆安装并进行检测，在触头触指开合过程中来测出连杆的受力情况与厂家设计要求进行比对，从而来判定安装质量并进行调整装配到位，最后再装回原产品连杆。

本发明首先单独分析三相各相连杆力与机构卡涩、触头触指啮合不到位、操作力矩过大等问题的对应关系，用测得的力来指导装配调整，将每一相装配到位。

本发明使用的测力连杆(即测力主动杆和测力交叉杆)不仅可用于初次安装时，也可用于后期对隔离开关的检修时是否存在问题进行判断。因为高压隔离开关是工作在户外，特别在沿海或重污染的工业区中，金属会产生大量的锈蚀，导致各部件会卡涩，另外基础和支架也可能会慢慢变形，导致上面的立柱、导电臂也会产生一定的错位，导致连杆机构的拉压力变大。如果通过测力连杆更换原来的连杆后测得的力超过一定的范围，就要寻找原因来进行针对性维护。

进一步地，步骤2)中，根据测力主拉杆的受力得到垂直传动轴输出的操作力矩的值，其采用以下公式计算：

式中：F_主为测力主拉杆的受力，M₀为垂直传动轴输出的操作力矩，R₁为驱动杆长度，为驱动杆与测力主拉杆的夹角。

进一步地，步骤4)中，测力交叉杆受力与触头触指处的受力具有如下关系：

(F₁-F₂)l₂＝F_交叉R₆sinδ，

式中：F₁为触指内侧对触头的力，F₂为触指外侧对触头的力，F_交叉为测力交叉杆对从动拐臂的力，δ为测力交叉杆与从动拐臂的夹角，l₂为触头导电杆长度，R₆从动拐臂的长度。因此可以根据测力交叉杆受力判定触头触指处的受力情况。

触头两侧压力差过大表明时两侧导电臂同步性差，使一侧的触头受力远大于另一侧。哪侧触头压力大，可以通过交叉杆是受压还是受拉来判定，两侧触头压力的大小不同会形成不同方向的力矩。合闸过程中，外侧触指施加给触头的力大于内侧，则交叉杆受拉，拉力值越大，单边受力越严重。

进一步地，步骤7)中，三相开关同时运动时，同时采集A相、B相和C相开关测力交叉杆的拉压力值，观察三相力在时间上的同步性。

进一步地，步骤7)中，观察各个测力交叉杆的拉压力极限值，应当小于测力交叉杆的许用力。

进一步地，A相开关中，测力主动杆的一端与驱动杆的一端连接，驱动杆的另一端与垂直传动轴连接，垂直传动轴的另一端与驱动机构连接；测力主动杆的另一端与主动花盘一侧的主动拐臂连接，主动花盘另一侧的主动拐臂与测力交叉杆的一端连接，测力交叉杆的另一端与从动花盘上的从动拐臂连接。

进一步地，B相开关中，测力交叉杆的一端与主动花盘上的一主动拐臂连接，另一端与从动花盘上的从动拐臂连接。

进一步地，C相开关中，测力交叉杆的一端与主动花盘上的一主动拐臂连接，另一端与从动花盘上的从动拐臂连接。

进一步地，水平连杆采用哈夫分别与三相开关主动花盘上的拐臂连接，哈夫方便水平连杆与拐臂的连接或断开。

本发明具有的有益效果如下：本发明基于测力连杆测出连杆在隔离开关运行时产生的力，通过建立力学模型，得出连杆力与触头受力以及操作力矩的关系，由此可以及时知道开合闸是否困难，触手触指接触是否压力过大，通过上述得出的数据来指导装配，以及进行后续的维修检测；通过分析比较三相连杆力在时间上的先后顺序，可以直观观察到隔离开关三相同步性程度，进而做出相应的调整。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明户外高压隔离开关的检测布置图。

图3为本发明户外高压隔离开关的A相布置图。

图4为图2中水平连杆6A处的放大图。

图5为本发明传动机构的简图。

图6为本发明测力连杆和触头受力分析图。

图7为本发明测力主拉杆受力实测图。

图8为本发明测力交叉杆受力实测图。

具体实施方式

测力连杆在高压隔离开关中的安装如图2所示，测力交叉杆为3A、3B、3C，7为测力主拉杆，水平连杆5和各个花盘之间通过6A(图4)、6B、6C处的哈夫结构固定。4A、4B、4C分别为A、B、C三相的开关，整体安装在基础2和支架8上，由驱动机构1输出力矩带动三相开关开合闸运动。

户外高压隔离开关A相的结构如图3所示，图中，2为垂直传动轴，9为触指，10为触头，12a为主动立柱，12b为从动立柱，11为导电杆，13a为主动花盘，13b为从动花盘，15a为主动拐臂，15b为从动拐臂。

本发明的检测调整方法为：

首先进行每一相开关的单独分析。取下产品原来的连杆，连接上各个测力连杆(即测力主动杆和测力交叉杆)。

分析A相时，断开水平连杆与A相的连接结构6A(见图4)，并转动B、C两相调整水平连杆5的位置，以防止与A相花盘关节在运动过程中接触。

如图3所示，通过驱动机构1传递扭矩到垂直传动轴2带动传动机构运动，根据图5有：

式中：ω为输出转速，t为运行时间，F_主为主拉杆7受力，M₀为垂直传动轴2输出的操作力矩，L₁为垂直传动轴与主动花盘中心距，R₁为驱动杆长度，R₂为主动杆长度，R₃为主动拐臂CD长度，为驱动杆转动角度，为驱动杆初始位置与L₁的夹角，为驱动杆与主拉杆夹角，其余中间变量含义如图5所示。因此通过主拉杆7的力，输出转速和运行时间，就能得到操作力矩的大小。

以测力交叉杆3A长度安装偏差为例，测得一个开合闸过程测力主拉杆7受力变化如图7所示，根据曲线结合公式就能分析各个连杆安装误差引起的操作力矩变化。

根据图6有：

(F₁-F₂)l₂＝F_交叉R₆sinδ₍₁₁₎

式中：F₁为触指内侧对触头的力，F₂为触指外侧对触头的力，F_交叉为测力交叉杆3A拉力，L为两侧旋转花盘中心距，L₁为垂直传动轴与主动花盘中心距，l₂为触头导电杆长度，γ为拐臂DE与DG的夹角，α为拐臂DE’(拐臂DE初始位置)与DG夹角，θ₁和θ₂分别为触指导电杆和触头导电杆打开的角度。和分别为拐臂DC初始角度和运动时的角度，δ为从动拐臂GF与交叉杆EF的夹角，R4为主动拐臂DE长度，R5为交叉杆长度，R6为从动拐臂长度。其余中间变量见图6，触指内、外侧定义如图3所示。

由式(11)知，通过交叉杆力可以判断触头两侧所受压力的合力大小，当合闸到位后，理论上F₁＝F₂，则F_交叉＝0，交叉杆3A不受力。若合闸位置不正，则F₁‐F₂>0(触指内侧对触头压力大于外侧)时，F₃>0，交叉杆3A受压；F₁‐F₂<0(触头对外侧触指压力小于内侧)时F_交叉<0，交叉杆3A受拉。在触头触指单边接触时，F₁，F₂中有一个为0，通过测力交叉杆力F_交叉可以反映F₁或F₂的大小。

以测力交叉杆长度安装偏差为例，测得交叉杆力变化曲线如图8所示，根据曲线，结合前述公式就能评定触头触指处的受力情况。

完成A相检测后，将水平连杆5与A相重新连接，断开与C相的连接6C，并旋转C相立柱到合适位置，防止C相花盘关节与水平连杆5运动时接触。然后重复上述检测A相的方法。检测完B相后，同理检测C相。

完成单相分析后，进行三相同期检测分析。三相同时运动，同时采集A、B、C三相交叉杆3拉压力的值。观察三相力在时间上的同步性，经连杆参数调整逐步修正。