1 电力系统存在的问题
1.1 触头接触**
高压开关柜作为发电厂、变电站中的重要设备，分配调度电能，对电网的安全运行举足轻重。梅花触头是高压开关柜的核心部件之一，具有接触点多、导电性好和接触电阻小等特点 [1]。但随着金属封闭高压开关柜的推广使用，在运行中，因金属封闭高压开关柜的制造、安装的缺陷，导致触头接触**，并引起过热故障，甚至出现事故。
1.2 触指弹簧发热
通常触指弹簧发热是由于弹簧压力不够，当弹簧弹力不够时，触指弹簧会因为退火而出现疲软。疲软后的弹簧使触指和触头之间的接触压力持续降低，导致两者接触状态变差，劲儿出现发热加重，触指弹簧进一步退火的情况，周而复始进入一种恶性循环。*终发热状态准变为过热状态，造成绝缘损坏，导致电弧放电造成开关柜的烧毁。
1.3 触头压力差别
开关触头的接触压力是主回路导电性能好坏的重要判定参数，是主回路隔离触头在运行时能否耐受冲击电流、满负荷运行时温升是否合格的重要影响因素。触头接触压力的变化受弹簧材料及其加工工艺、运行环境等多方面因素的影响 [2]。
2 项目研究内容
2.1 开关柜触头压力测试仪的研发工作
首先，对开关柜触头压力测试仪进行需求分析研究；开展开关柜触头压力测试仪需求调研，考虑其适用范围、主要功能、性能指标和输入输出接口等技术需求。其次，高压开关柜触头压力传感器的研发工作，保证测量精度。
*后，高压开关柜触头压力测试仪主机的研发工作主要是由压力采样放大电路、数据采集分析模块、等部分组成的。
2.2 高压开关柜触头拆卸工具的研究开发工作
研制梅花触头快速拆装工具，该工具套装可实现不同型号规格开关柜触头的快速拆装功能，满足短期内检修开关柜触头的需求。
2.3 研究适用于不同型号规格的触头压力的适用标准
通过设计多种运行工况下的模拟试验，确定不同型号规格触头的正常压力标准，指导日常开关柜运行维护。
2.4 研究触头发热与负载电流、接触电阻、接触压力的关系
触头发热是因为存在接触电阻，接触电阻越大触头发热越严重。接触电阻主要包括 2 个部分 ：收缩电阻与表面膜电阻。收缩电阻是由于电流路径收缩到小接触面而产生的。当以足够大的力将两触头压紧时，收缩电阻减小。此外，触头表面与空气及污秽物发生化学反应产生坚硬的表面膜（氧化物等），电阻很大，导致发热。只有保证触头有足够大的压力，才能使触头在分合过程中将表面膜挤破，保证接触良好。
因此研究触头发热与触头接触电阻、接触压力的关系，并建立三者的数学模型和算法仿真，是理论研究首要解决的问题。
2.5 梅花触头模拟测试试验
该试验的目的是通过搭建测试环境，模拟现场运行条件，测试出不同型号梅花触头的失效压力门槛。
3 项目研究的关键点
3.1 梅花触头压力传感器的研发
研发一种触头压力传感器，与梅花触头的规格相对应，测量不同规格的梅花触头，选用对应尺寸规格的传感器头。梅花触头压力传感器的研发，是该项目的关键技术之一。接触压力对接触电阻变化的影响*大，起初，当接触压力值很小时，接触压力细微的变化都会使接触电阻值发生剧烈的波动。而触头接触电阻与接触压力变化关系类近似双曲线变化规律，当接触电阻值在一定的压力范围内是随外施压力 F 的增大而减小的，如图 1 所示，这是因为在压力作用下，两表面接触处产生弹性变形，压力增大，变形增加，有效接触面也增加，收缩电阻减小。而当压力达到一定值后，收缩电阻几乎不变，这是因为材料的弹性变形是有一定限度的，因此，接触面积的增加也是有限的，因此接触电阻不可能完全消除，探究接触电阻与接触电压关系图如图 1 所示。
式中 ：F—接触压力，R—接触电阻阻值。K—弹簧形变系数。
*终如果试图增大接触压力，及可将氧化膜压碎，导致接触膜电阻减小，但是压力增大到一定程度后，当接触膜电阻稳定在一个较小的数值，这个压力值就是触头终压力。
3.2 数学建模技术
研究触头发热与负载电流、触头接触电阻、接触压力的关系，并建立三者的数学模型，是理论研究首要解决的问题。只有建立数学模型才能进行软件仿真，才能从理论上计算出不同规格梅花触头的压力标准。数学建模实验中的两条重要途径，**是在实际应用系统上进行实验—也就是实物实验（物理实验），**是利用数学模型完成实验研究—仿真模拟。该项目中，受条件限制，很难在实际系统上进行大量直接的实验，因此该项目中首先利用模型完成仿真计算，推导出理论结果，然后再针对性的进行实际系统的验证，验证理论推导的正确性。
在该项目中，触头发热与负载电流、触头接触电阻、接触压力关系要实现建模与仿真分析。
3.3 压力传感器设计方案
该公司设计的压力传感器探头选用基于压阻式的压力传感器的发生装置，传感器在受到外界作用力的情况下，转化成电信号。压力传感器内部自带带调节、输出和放大信号的安全电路，将输入的压力转化为正比例的电流、电压，从而输出信号，然后电信号传递至中央处理器后，做出判断。
3.4 试验计划
该项目需要研制高压开关柜触头压力测试仪装置样机和梅花触头拆卸工具。高压开关柜触头压力测试仪装置样机开发过程中试验计划见表 1，梅花触头拆卸工具试验计划见表 2。
4 结论
该项目的成功实施可以带来一定的社会效益，减少由于开关柜触头接触**引发的企业供电量减少，减少用电企业的损失，增加用电企业的生产量，保证国民经济的快速发展 ；同时还使高压开关柜触头压力数据检测有了新的统一的技术标准，推动了电力行业开展开关柜触头压力检测业务。此外减少了由于高压开关柜事故引发的火灾，减少了电气设备起火以及引发房屋、设备着火排放的有害气体。对于保护居民健康和城市的环境，保持城市清洁、构建宜居城市、维护生态环境可持续发展，具有十分重要的意义。
