一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，包括：底板、框架、合閘彈簧和分閘彈簧，底板的底部設(shè)有應(yīng)力測量裝置，應(yīng)力測量裝置與合閘彈簧、分閘彈簧相對應(yīng)的各設(shè)有一個；兩應(yīng)力測量裝置分別與監(jiān)控計算機(jī)連接。監(jiān)控計算機(jī)通過應(yīng)力測量裝置分別獲取合閘彈簧、分閘彈簧的儲能應(yīng)力值，記錄操動機(jī)構(gòu)儲能和釋能的操作循環(huán)次數(shù)；結(jié)合相應(yīng)彈簧的初始應(yīng)力值以及操動機(jī)構(gòu)歷史儲能、釋能的操作循環(huán)次數(shù)，計算操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛產(chǎn)生的應(yīng)力變化量；比較應(yīng)力變化量與對應(yīng)年限的應(yīng)力松弛量，判斷兩者偏差是否處于安全范圍。本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)的靜態(tài)性能，及時診斷故障。
【專利說明】
-種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型設(shè)及一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來電力需求的增長也隨之加快，對電網(wǎng)供電 的可靠性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，當(dāng)電力系統(tǒng) 出現(xiàn)短路等異常情況時，斷路器的拒動、誤動、慢動和Ξ相不同期性等機(jī)械故障都可能造成 惡性事故，甚至可W引起設(shè)備爆炸，給人民的生命和國家財產(chǎn)帶來巨大損失。因此，對高壓 斷路器的運行中出現(xiàn)的故障及時的進(jìn)行快速的監(jiān)測和診斷就顯得十分重要。據(jù)統(tǒng)計，機(jī)械 故障是高壓斷路器的主要故障，而操動機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的主要部件，也是故障率最高的 機(jī)械部件。
[0003] 為了保證電氣設(shè)備安全、可靠地運行，電力部口每年都需要定期對電氣設(shè)備停電 進(jìn)行預(yù)防性試驗，根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行維修。運種預(yù)防性的檢修主要是在設(shè)備交接和停電時 結(jié)合大、小修進(jìn)行預(yù)防性試驗，檢查其絕緣狀況和操動機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性，由于運行人員無法 及時掌握斷路器操動機(jī)構(gòu)的機(jī)械運行狀況，發(fā)現(xiàn)故障異常征兆，盲目性大，不僅降低了斷路 器的機(jī)械壽命，而且導(dǎo)致在預(yù)防性維修周期內(nèi)也常有事故發(fā)生。另外，根據(jù)統(tǒng)計有10%的斷 路器故障是由不正確的檢修造成;斷路器的大修完全解體，既費時間，費用也很高，而且解 體和重新裝配會引起很多新的缺陷。頻繁的操作及過度的拆卸檢修會降低高壓斷路器動作 的可靠性。因此，如何對斷路器的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)斷路器的故障，對有 缺陷部位提前進(jìn)行處理，避免斷路器故障惡性發(fā)展，防止斷路器爆炸等惡性事故的發(fā)生， 對于保障電網(wǎng)的安全可靠運行有著十分重要的意義。
[0004] 上世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)了集箱式斷路器機(jī)械特性測試儀，運種方法采用的是傳統(tǒng) 的檢測技術(shù)和試驗方法，存在自動化程度低、測量誤差大和功能不強等缺點。90年代開始出 現(xiàn)微機(jī)型高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀，國外在運方面研究較早，可W對開關(guān)設(shè)備重要參數(shù)進(jìn) 行長期連續(xù)在線監(jiān)測，分析變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)故障。國內(nèi)的許多高等院校、科研機(jī)構(gòu)和電 力運營單位也致力于此，如西安中州電力設(shè)備有限公司的WDJC微機(jī)斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005] 但現(xiàn)有的機(jī)械特性測試方法大多是基于斷路器動態(tài)過程如行程-時間檢測法、分 合閩線圈電流檢測法、振動信號檢測法等。實際上，在高壓斷路器長達(dá)30年的使用壽命期 內(nèi)，斷路器的操動機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件要長期承受較大的儲能彈黃靜態(tài)彈性力，W隨時滿足斷 路器的分合、分合分等操作要求。長期處于儲能彈黃靜態(tài)彈性力與腐蝕、溫度應(yīng)力等綜合作 用下，有可能引起操動機(jī)構(gòu)零部件性能的退化，例如彈黃應(yīng)力松弛、拉桿和拐臂蠕變、擧子 及支架扭曲變形、軸銷彎曲移位等，造成斷路器長期保持靜態(tài)狀態(tài)(合閩或分閩位置)運行 過程中因性能退化使其機(jī)械性能無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，降低了斷路器的故障電流分?jǐn)嗄芰Γ?甚至導(dǎo)致斷路器不能正常進(jìn)行分閩或合閩操作，從而引起事故。因此對運行中的高壓斷路 器靜態(tài)性能進(jìn)行監(jiān)測并及時診斷故障顯得十分重要，將具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜 態(tài)性能監(jiān)測裝置，能夠?qū)崟r評估高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)的靜態(tài)可靠性。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜 態(tài)性能監(jiān)測裝置，包括:底板、框架、支撐于底板和框架之間的合閩彈黃和分閩彈黃、貫穿合 閩彈黃與底板連接的拉桿一 W及貫穿分閩彈黃與底板連接的拉桿二，所述框架上分別開設(shè) 有供拉桿一、拉桿二通過的通孔，所述底板的底部設(shè)有應(yīng)力測量裝置，所述應(yīng)力測量裝置與 合閩彈黃、分閩彈黃相對應(yīng)的各設(shè)有一個;兩所述應(yīng)力測量裝置分別與監(jiān)控計算機(jī)連接；
[0008] 拉桿一、拉桿二受外部作用力帶動底板向上運動，合閩彈黃和分閩彈黃壓縮儲能， 監(jiān)控計算機(jī)通過應(yīng)力測量裝置分別獲取合閩彈黃、分閩彈黃的儲能應(yīng)力值，記錄操動機(jī)構(gòu) 儲能和釋能的操作循環(huán)次數(shù);結(jié)合相應(yīng)彈黃的初始應(yīng)力值W及操動機(jī)構(gòu)歷史儲能、釋能的 操作循環(huán)次數(shù)，計算操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛產(chǎn)生的應(yīng)力變化量；比較應(yīng)力變化量與對應(yīng)年限的 應(yīng)力松弛量，判斷兩者偏差是否處于安全范圍。
[0009] 所述應(yīng)力測量裝置包括:呈環(huán)形放射狀均勻分布的多個電阻應(yīng)變片，相鄰電阻應(yīng) 變片通過引線串聯(lián)連接。
[0010] 所述電阻應(yīng)變片呈長方形，電阻應(yīng)變片在底板上布置時電阻應(yīng)變片的長邊中屯、線 指向圓屯、，與其他電阻應(yīng)變片構(gòu)成環(huán)形放射狀。
[0011] 所述電阻應(yīng)變片包括基膜和設(shè)于基膜上的柵形電阻，所述柵形電阻由若干等間距 并列排放的柵條組成，各所述柵條通過導(dǎo)線首尾順序連接。
[0012]所述柵條的長度是相鄰柵條間距的10倍W上。
[0013] 所述電阻應(yīng)變片的基膜粘貼于底板的底部。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所達(dá)到的有益效果是：監(jiān)控計算機(jī)通過應(yīng)力測量裝 置實時監(jiān)測高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)的靜態(tài)性能，一旦操動機(jī)構(gòu)發(fā)生性能退化，即可被監(jiān)測系 統(tǒng)診斷，發(fā)出預(yù)警信號并由運維和調(diào)度人員有針對性地處理，例如安排備用線路、轉(zhuǎn)移負(fù)荷 等，能夠盡早進(jìn)行停電檢修，防止電網(wǎng)發(fā)生意外故障或者緊急情況下斷路器無法及時切斷 大電流，避免引起電網(wǎng)故障范圍擴(kuò)大或重要設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。
【附圖說明】
[0015] 圖1是高壓斷路器彈黃操動機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是應(yīng)力測量裝置的安裝示意圖。
[0017] 圖3是采用4個電阻應(yīng)變片的應(yīng)力測量裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖4是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖5是采用電橋法檢測電阻應(yīng)變片電阻值的電路圖。
[0020] 101、拉桿一、102、拉桿二；201、合閩彈黃;202、分閩彈黃;3、托盤;4、底板;5、應(yīng)力 測量裝置;51、電阻應(yīng)變片；511、基膜;512、柵形電阻;6、銷釘;7、框架;8、操動杠桿;9、操動 軸；10、轉(zhuǎn)動杠桿；11、儲能軸；12、盤形凸輪；13、凸輪；14、分閩擧子；15、分閩支架；16、合閩 支架；17、合閩擧子；18、分閩緩沖器；19、合閩緩沖器;20、驅(qū)動桿;21、拐臂;22、連接桿;23、 絕緣子;24、操動桿;25、滅弧單元。
【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，是高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)，存在合閩彈黃201和分閩彈黃 202兩個儲能系統(tǒng)，且在高壓斷路器完成合閩操作后，合閩彈黃201和分閩彈黃202均處于壓 縮儲能位置。儲能力通過拉桿傳至輸出轉(zhuǎn)軸及其附屬裝置上，通過安裝于合閩彈黃201和分 閩彈黃202處的應(yīng)力測量裝置5,可W有效監(jiān)測合閩端儲能機(jī)械系統(tǒng)和分閩端儲能機(jī)械系統(tǒng) 的性能退化，例如彈黃疲勞和松弛、銷釘6變形、拉桿變形、轉(zhuǎn)軸和凸輪扭曲變形、擧子及支 架變形等。
[0022] 下面結(jié)合說明書附圖，對本實用新型提供的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝 置做進(jìn)一步詳細(xì)描述。W下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能 W此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0023] 如圖2所示，高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，包括:底板4、框架7、支撐于 底板4和框架7之間的合閩彈黃201和分閩彈黃202、貫穿合閩彈黃201與底板4連接的拉桿一 101W及貫穿分閩彈黃202與底板4連接的拉桿二102。框架7固定于操動機(jī)構(gòu)的底座（圖中未 示出）上，為不可移動的部分?？蚣?上分別開設(shè)有供拉桿一 101、拉桿二102通過的通孔。底 板4的上表面與合閩彈黃201、分閩彈黃202相對應(yīng)的開設(shè)有兩個環(huán)形臺階，兩個環(huán)形臺階的 上工作面分別設(shè)有托盤3,合閩彈黃201和分閩彈黃202分別置于各自的托盤3內(nèi)，用于定位。 底板4的下表面與合閩彈黃201、分閩彈黃202相對應(yīng)的位置處各安裝一組應(yīng)力測量裝置5， 兩應(yīng)力測量裝置5分別與監(jiān)控計算機(jī)連接。
[0024] 儲能時，拉桿一 101、拉桿二102受外部作用力帶動底板4向上運動，合閩彈黃201和 分閩彈黃202壓縮儲能，儲能完成后由操動機(jī)構(gòu)的合閩擧子17或分閩擧子14鎖定，使合閩彈 黃201、分閩彈黃202保持壓縮儲能狀態(tài)，相應(yīng)的獲得儲能彈力，該彈力同時作用在底板44、 拉桿一 101、拉桿二102、儲能軸11、凸輪13、盤形凸輪12、操動杠桿8、操動軸9、轉(zhuǎn)動杠桿10、 合閩擧子17、合閩支架16、分閩擧子14、分閩支架15等有關(guān)元件上。
[0025] 應(yīng)力測量裝置5包括多個電阻應(yīng)變片51，具體數(shù)量可根據(jù)需要增加或減少，多個電 阻應(yīng)變片51呈環(huán)形放射狀均勻分布，相鄰電阻應(yīng)變片51之間通過引線串聯(lián)連接。如圖4所 示，電阻應(yīng)變片51包括基膜511和設(shè)于基膜511上的柵形電阻512,基膜511通過膠水直接粘 貼于底板4的底部。柵形電阻512由若干等間距并列排放的柵條組成，各柵條通過導(dǎo)線首尾 順序連接，柵條的長度是相鄰柵條間距的的10倍W上。電阻應(yīng)變片51呈現(xiàn)長方形，整個柵形 電阻512也呈長方形，位于電阻應(yīng)變片51中屯、，其中長邊與柵條相平行，對應(yīng)的，寬邊與柵條 相垂直。電阻應(yīng)變片51在底板4上布置時電阻應(yīng)變片51的長邊中屯、線指向圓屯、，與其他電阻 應(yīng)變片51構(gòu)成環(huán)形放射狀。如圖3所示，W4個電阻應(yīng)變片51為例，4個電阻應(yīng)變片51呈環(huán)形 排列，相鄰電阻應(yīng)變片51的夾角為90度，每個電阻應(yīng)變片51的長邊中屯、線均貫穿圓屯、，長邊 中屯、線貫穿圓屯、有利捕捉更多信號，有利于獲得更好的監(jiān)測效果。
[0026] 上述高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測方法具體如下：
[0027] 步驟一:應(yīng)力測量裝置5的輸出信號經(jīng)放大處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出到監(jiān)控計 算機(jī)中處理，監(jiān)控計算機(jī)通過應(yīng)力測量裝置5分別獲取合閩彈黃201、分閩彈黃202的儲能應(yīng) 力值，監(jiān)控應(yīng)力的動態(tài)變化過程，記錄操動機(jī)構(gòu)儲能和釋能的操作循環(huán)次數(shù)，當(dāng)監(jiān)測應(yīng)力處 于靜態(tài)儲能狀態(tài)時，進(jìn)入下一步。
[0028] 如圖5所示，采用電橋法檢測電阻應(yīng)變片51的電阻阻值變化，電橋可將電阻應(yīng)變片 51阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，W供后續(xù)電路測量記錄。
[0029] 步驟二:結(jié)合相應(yīng)彈黃的初始應(yīng)力值W及操動機(jī)構(gòu)歷史儲能、釋能的操作循環(huán)次 數(shù)，計算操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛產(chǎn)生的應(yīng)力變化量，具體算法如下：
[0030] 步驟801:計算彈黃應(yīng)力變化值Δσ:
[0031 ] Δ σ = σ〇-σ ； (1)
[0032] 其中：〇〇為監(jiān)控計算機(jī)中儲存的彈黃初始應(yīng)力值，ο為高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)彈黃的 儲能應(yīng)力值;彈黃應(yīng)力變化值Δ σ由操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛和疲勞兩部分所產(chǎn)生；
[0033] 步驟802:計算彈黃疲勞Δ 0':
[0034] 監(jiān)控計算機(jī)根據(jù)操動機(jī)構(gòu)歷史儲能、釋能操作循環(huán)次數(shù)η，計算彈黃在運段時間的 彈黃疲勞，計算方法如下：
[0035] 保證操動機(jī)構(gòu)正常運行存在的最小應(yīng)力值為Omin，對應(yīng)的最大應(yīng)力變化值Δ曰max:
[0036] Δ 〇max = 〇〇-〇min; (2)
[0037] 根據(jù)高壓斷路器的設(shè)計機(jī)械壽命，其運行年限為X年，機(jī)械操作壽命為村欠，則高壓 斷路器操作村欠對應(yīng)的應(yīng)力變化量A σγ為：
[003引 Δσγ= A0max-ASx; (3)
[0039] 其中Δ Sx為由操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛曲線得到運行X年的應(yīng)力松弛量，彈黃疲勞Δ曰/ 為：
[0040]
C4)
[0041 ]步驟803:計算操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛產(chǎn)生的應(yīng)力變化量Δ S:
[0042] Δ8=Δσ-Δσ' (5)。
[0043] 步驟Ξ:比較應(yīng)力變化量與對應(yīng)年限的應(yīng)力松弛量，判斷兩者偏差是否處于安全 范圍，即：
[0044]
(6)。
[0045] 其中：Δ σι為操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛曲線上相應(yīng)運行時間對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)力松弛量，Smax 為預(yù)先設(shè)定的口檻值。如根據(jù)應(yīng)力監(jiān)測計算得到的偏差S不大于該口檻值，則斷路器操動機(jī) 構(gòu)性能處于良好范疇，可W保證系統(tǒng)安全運行。
[0046] W上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和變形，運些改 進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，包括:底板、框架、支撐于底板和框架 之間的合閘彈簧和分閘彈簧、貫穿合閘彈簧與底板連接的拉桿一以及貫穿分閘彈簧與底板 連接的拉桿二，所述框架上分別開設(shè)有供拉桿一、拉桿二通過的通孔，其特征在于，所述底 板的底部設(shè)有應(yīng)力測量裝置，所述應(yīng)力測量裝置與合閘彈簧、分閘彈簧相對應(yīng)的各設(shè)有一 個;兩所述應(yīng)力測量裝置分別與監(jiān)控計算機(jī)連接； 拉桿一、拉桿二受外部作用力帶動底板向上運動，合閘彈簧和分閘彈簧壓縮儲能，監(jiān)控 計算機(jī)通過應(yīng)力測量裝置分別獲取合閘彈簧、分閘彈簧的儲能應(yīng)力值，記錄操動機(jī)構(gòu)儲能 和釋能的操作循環(huán)次數(shù);結(jié)合相應(yīng)彈簧的初始應(yīng)力值以及操動機(jī)構(gòu)歷史儲能、釋能的操作 循環(huán)次數(shù)，計算操動機(jī)構(gòu)應(yīng)力松弛產(chǎn)生的應(yīng)力變化量；比較應(yīng)力變化量與對應(yīng)年限的應(yīng)力 松弛量，判斷兩者偏差是否處于安全范圍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，其特征在于，所述應(yīng) 力測量裝置包括:呈環(huán)形放射狀均勻分布的多個電阻應(yīng)變片，相鄰電阻應(yīng)變片通過引線串 聯(lián)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電 阻應(yīng)變片呈長方形，電阻應(yīng)變片在底板上布置時電阻應(yīng)變片的長邊中心線指向圓心，與其 他電阻應(yīng)變片構(gòu)成環(huán)形放射狀。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電 阻應(yīng)變片包括基膜和設(shè)于基膜上的柵形電阻，所述柵形電阻由若干等間距并列排放的柵條 組成，各所述柵條通過導(dǎo)線首尾順序連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，其特征在于，所述柵 條的長度是相鄰柵條間距的10倍以上。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電 阻應(yīng)變片的基膜粘貼于底板的底部。
【文檔編號】G01R31/327GK205449476SQ201620214695
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】戴鋒, 孫勇軍, 田濤, 陳昊, 朱超, 李子吉, 耭亞明, 柴宇, 張建忠
【申請人】江蘇省電力公司檢修分公司, 國家電網(wǎng)公司