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大功率弹簧操动机构设计开发与应用
查看:294  发布日期:2018-2-2 10:19:53

一 内容简介

  弹簧操动机构具有结构简单、免维护、高可靠性等优点,在高压断路器中得到广泛应用,然而由于技术水平有限,现有的弹簧操动机构不能满足550kV及以上高压断路器的要求。笔者提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储能时间小于15s、合闸(含分闸)操作功为6600J、分闸操作功为5200J的弹簧操动机构的设计开发,并成功应用在550kV SF6断路器上。试验结果表明,开发的弹簧操动机构完全可满足550kV SF6断路器开断与关合的设计要求。

二 主要内容

  随着用电需求的快速增长,不断发展更高电压等级的输电技术,对实现远距离、大容量输电,优化资源配置,降低环境影响具有重要意义。作为高压断路器关键部件的操动机构是其核心基础部件单元。操动机构的工作性能和质量优劣,对高压断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。其中弹簧操动机构以其结构简单、体积小、寿命长、对环境无污染、耐气候条件好、免运行维护、可靠性高等优点在高压断路器中得到广泛使用,然而由于技术水平所限,现有的弹簧机构操作功不能满足550kV及以上高压断路器的要求,需要进行大功率弹簧操动机构的技术研究与产品开发。提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,开发了一款可满足550kV SF6断路器开断与关合要求的大功率的弹簧操动机构。

1 基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法

 1.1 功能设计方法

 1.2 虚拟样机仿真分析方法

2 弹簧操动机构原理

3 关键模块结构设计

 3.1 主要功能参数
 3.2 分合闸弹簧设计
 3.3 储能模块设计
 3.4 合闸脱扣系统设计

 3.5 分闸脱扣系统设计

4 550kV SF6断路器上的应用与验证

三 结论

  以550kV高压断路器弹簧操动机构为研究对象,基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储能时间小于15s、合闸(含分闸)操作功为6600J、分闸操作功为5200J的弹簧操动机构的设计开发,并成功应用在550kV SF6断路器上。试验结果表明,设计计算值能满足工程实际需要,和试验实测值基本吻合,综合技术性能达到了设计预期要求。目前该机构已随550kV GIS和罐式断路器投入工程生产,应用和运行在多个550kV工程项目中。作者为设计出满足高电压等级断路器的弹簧操动机构建立了一套系统的设计理论与设计方法,将“基于物理样机试验的传统设计方法”带入“基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法”,不仅可大幅度缩短产品研发周期,而且降低设计成本和样机试验成本,提高企业自主创新能力和企业竞争力。

 

作者:杨志轶(1974—),男,高级工程师,主要从事高压开关产品的设计开发与基础研究等工作

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