一种开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试装置的制作方法

本申请涉及一种开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试装置，属于电力设备检测检修技术领域。

背景技术：

开关柜(switchcabinet)是一种电气设备，开关柜外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要设置。开关柜(switchgear)的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。按照电压等级分类通常将ac1000v及以下称为低压开关柜、ac1000v以上称为高压开关柜，有时也将高压柜中电压为ac10kv的称为中压柜。开关柜主要失效形式是放电烧毁，其中触头发热烧毁是主要失效形式。触头发热主要是接触电阻大造成的，接触电阻受触指压力、接触面积和接触材料种类等因素影响，其中触指压力是主要决定因素。触指压力是由压紧弹簧施加的，送电负荷低时电流小，温度低，当夏季或冬季负荷高峰时，电流增大，温度升高。压紧弹簧在温度升高时或老化时拉力会降低，导致触指压力降低，接触电阻进一步增大，温度进一步上升，循环恶化，最终导致触头烧毁。

目前评价开关柜接触的方法是测量动静触头拔出力的大小，拔出力的大小受到界面摩擦系数和触指压力的影响，摩擦系数受运行年限、表面状况、引弧次数的影响具有不确定性，因而影响到触指压力的判断。同时拔出力的大小还必须三相同时测量，无法分辨不同相之间的差异性。

其中，高压开关柜内核心部件是动、静触头，静触头为圆柱状，动触头由一组环状排列的触指和压紧弹簧构成，触指与动触头接触，承载电流。动、静触头之间存在接触电阻，接触电阻导致接触部位发热，接触电阻过大会导致开关烧毁，因而接触电阻的大小决定了开关的通流能力。接触电阻大小的影响因素有触指压力、接触面积、接触材料等，其中主要影响因素为触指压力，触指压力由压紧弹簧拉力产生。触指压紧弹簧压紧性能松弛导致的发热问题为常见运行缺陷，因而评价弹簧不同温度下性能，进而评价弹簧压紧性能状态，提前更换性能下降的弹簧，可以提高设备安全运行状况。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中对开关柜尤其是高压开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试能力的不足，提供一种在不同温度下快速准确对开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试装置，包括温控箱和设置在所述温控箱内的测试棒，测试棒呈圆柱状并在侧面设有若干压力传感器，压力传感器环所述测试棒的轴线两两对称设置，所述温控箱设有加热模块、温度测量控制模块和散热模块，所述压力传感器连接有记录模块，所述测试棒插入开关柜梅花触指中时，记录模块记录所述压力传感器压力信息。

在其中一个实施例中，所述测试棒为金属管件。

在其中一个实施例中，所述测试棒直径为34mm～108mm。

在其中一个实施例中，所述测试棒由铝或铜制成。

在其中一个实施例中，所述测试棒的侧面设有若干开孔，所述压力传感器一一固定在所述开孔内。

在其中一个实施例中，所述压力传感器顶部安装有圆弧状补偿块，补偿块填补所述开孔开口并与所述测试棒侧面平齐。

在其中一个实施例中，所述开孔具有2～4个，孔径为19～21mm。

在其中一个实施例中，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

在其中一个实施例中，所述温控箱内的温度设定为20℃或40℃或60℃或80℃或100℃或120℃。

在其中一个实施例中，所述压力传感器通过测量电路和数据线与所述记录模块连接，记录模块设置在所述温控箱外部。

本发明的有益效果是：结构简单，设计巧妙，利用压力测试技术，在不同温度下对高压开关柜梅花触指压力进行测量，能快速、准确的比对不同开关之间的压力值的差异，进而测试压紧弹簧性能状态，及时提前更换性能下降的弹簧，提高设备安全运行状况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。

图1是本申请实施例开关柜梅花触指压紧弹簧性能测试装置工作示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。

请参考图1，一种开关柜梅花触指4压紧弹簧性能测试装置，包括温控箱1和设置在温控箱1内的测试棒2，测试棒2呈圆柱状以与待测试装置相适配，圆柱状测试棒2在侧面设有若干压力传感器3。设有压力传感器3的部分为测试棒2的功能部分，测试棒2的另一端可再延伸设置延长部分，延长部分可位于温控箱1外部用于操作测试棒2活动。压力传感器3环测试棒2的轴线两两对称设置，即压力传感器3分别位于圆柱测试棒2中轴线的相对两侧，并据中轴线相同距离，以准确测量梅花触指4压紧弹簧的压力状况。温控箱1设有加热模块、温度测量控制模块和散热模块，具体可包括电热器、温度测量仪、处理器和风扇等，温控箱1可有效实现箱体内温度的可控调节，从而实现对开关柜梅花触指4压紧弹簧在不同温况下的测试。压力传感器3连接有记录模块，测试棒2插入开关柜梅花触指4中时，压力传感器3受到压紧弹簧传导的压力作用，记录模块记录压力传感器3压力信息，从而记录压紧弹簧的压力信息。记录模块可以由计算机组成，记录并可进一步处理压力信息，生成显示信息或自动控制信号。

在其中一个实施例中，测试棒2为金属管件，金属管件具有较高强度，同时便于加工和制备。在其中一个实施例中，测试棒2直径为34mm～108mm，其中可以是34mm或38mm或47mm或78mm或88mm或108mm。在不同实施例中，测试棒2由铝或铜制成，其具有较好的导电性和较易加工的特性。

为了便于固设压力传感器3，并使测试棒2具有圆润的外侧面以测量待测装置，在其中一个实施例中，测试棒2的侧面设有若干开孔，压力传感器3一一固定在开孔内。胶水可作为胶黏剂将压力传感器3固定在开孔内。在其中一个实施例中，压力传感器3顶部还安装有圆弧状补偿块，圆弧状补偿块的至少顶部呈圆弧状，其底部与压力传感器3顶部固定。

圆弧状补偿块填补开孔开口并与测试棒2侧面平齐，从而使使测试棒2具有圆润的外侧面以测量待测装置。本实施例中的待测装置为开关柜梅花触指4，其待测面呈圆柱状。

在其中一个实施例中，开孔具有2～4个，如2个或4个，相应压力传感器3具有2～4个，孔径为19～21mm，如19mm、20mm或21mm。需要说明的是，在不同实施例中，传感器的数量不局限于上述数量，传感器越多单次测量的数据就越多，根据不同的待测装置和测量需要，可设置不同数量的传感器及相应开孔。

为了提高测量效果，在其中一个实施例中，压力传感器3为薄膜压力传感器3。

需要测量多个不同温况下压紧弹簧的压力变化情况，在其中一个实施例中，温控箱1内的温度设定为20℃或40℃或60℃或80℃或100℃或120℃。

在其中一个实施例中，压力传感器3通过测量电路和数据线与记录模块连接，记录模块设置在温控箱1外部。压力传感器3可采用平膜片感压传感器或薄膜压力传感器3。传感器、测量电路、数据线、外置记录模块构成测量系统，并设置压力温度补偿功能。

本发明所采用的压力传感器3可以为微型压力传感器3(薄膜压力传感器3)，其核心部件为压阻压力传感组件，主要基于压阻效应。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要成分，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。n型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量(effectivemass)的变化。在p型硅中，此现象变得更复杂，而且也导致等效质量改变及电洞转换。压阻压力传感器3一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态(称为零位)，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20ma的标准输出信号。为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器3都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。

在其他一些实施例中，包括开关柜梅花触指4压紧弹簧性能测试装置的测试方法：首先，利用直径34mm或38mm或47mm或78mm或88mm或108mm铜制或铝制管材上加工2～4个19～21mm开孔，开孔两两对称分布，将微型压力传感器3固定于孔内，传感器上设置圆弧状补偿块，进而形成测试工装。将测试工装插入被测开关动触头中，测量静触头接触点直径。

其次，利用对称补偿块将测点对边尺寸补偿到实测尺寸，补偿后的尺寸不小于实测尺寸，即通过补偿块将管径外径补偿至不小于待测静触头接触点直径，使传感器与触指最内部位接触。

最后，加载具备加热和温控功能的密封装置，分别测量环境温度20℃或40℃或60℃或80℃或100℃或120℃条件下的压力值，确定弹簧在不同温度下的压紧能力，从而评估压紧弹簧状态。

温控箱1包括密封装置，为箱式结构，根据被测对象大小设计，可以将测试工装和被测对象包裹。温控箱1包括加热模块、温度测量控制模块和散热模块，可以实现在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃条件下的温度控制。

本发明的有益效果是：结构简单，设计巧妙，利用压力测试技术，在不同温度下对高压开关柜梅花触指压力进行测量，能快速、准确的比对不同开关之间的压力值的差异，进而测试压紧弹簧性能状态，及时提前更换性能下降的弹簧，提高设备安全运行状况。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。