基于仿真分析断路器相柱吊装和包装结构的设计.pdfVIP

电气技术与经济/产品与解决方案

基于仿真分析断路器相柱吊装和

包装结构的设计

范兴财

（江苏省如高高压电器有限公司）

摘要：首先阐述了在断路器全生命周期应用场景中，吊装过程和包装结构设计的重要性。随后对断

路器吊装过程和包装结构设计建模方法、应用软件、仿真分析过程进行了详细的说明和阐述。最后通

过产品吊装验证试验和包装运输验证试验，确认仿真分析方法正确有效，包装设计可靠，确保了断路

器全生命周期的质量。该方法对于同类产品的设计具有借鉴和指导意义。

关键词：断路器；吊装；包装；仿真

0根据行业内统计分析，高压断路器瓷套的瓷质部

引言

产品安装过程的吊装是非常重要的环节，以往断分在运输过程中损坏的情况非常高，因此包装设计的

路器产品设计完成后，经常忽略吊装过程分析。另运输强度计算重点考核瓷套的强度。

外，我国幅员辽阔，各地区的地貌特征不同，在偏远

的山区或铁路沿线，变电站建设地点比较偏僻，抵达

变电站的道路情况相对比较差，如果包装设计不合

理，极易导致断路器在运输过程中损坏或性能下降，

给电力系统的运行安全带来隐患，但目前对于断路器

的包装设计方法没有相关的详细阐述。因此，本文将

详细介绍基于仿真分析的方法对断路器相柱吊装过程图1相柱及下法兰模型

选用三维设计软件Solidworks进行建模，有限元

进行分析并对包装结构进行优化设计，该方法对于同

计算前进行模型简化，去掉零部件上非关键位置、非

类产品的设计具有借鉴和指导意义。

关心区域的小孔、槽、倒角、圆角，用圆孔代替螺纹

1有限元分析的仿真模型建立孔，用直角代替圆角及倒角。去掉对仿真计算结果影

本文以252kV高压断路器相柱作为分析对象，断响很小的零部件，如不需校核的螺栓，基本不起连接

支撑作用的连接件。相柱内部零部件，采用等效密度

路器相柱结构主要由灭弧室瓷套、支柱瓷套、灭弧室

内部支撑件、运动件等部分组成。吊装过程，重点关进行质量等效，最终建立有限元网格计算简化模型。

模型简化注意要点，简化后的模型要尽量与原模

注上瓷套下端铸铝法兰螺栓连接处的强度，如图1所

示。型保持一致，尤其是重点关心的区域。对于在Solid-

works中无法简化/压缩的边线，可以在后面网格划分

运输方式包括陆路运输、水运和空运。高压断路

器产品在运输过程中，受到多种机械环境条件的影软件中进行处理。

响，如在陆路运输中会受到随机激励（由一般路面的采用网格划分专业软件Hypermesh用于网格划

随机不平产生的）和离散事件激励（由圆形凸起、分，求解器类型采用lsdyna。

弓形凸起及波形路面等离散事件引起的）作用。主要Hypermesh是一款广泛应用于工程领域的有限元

分析前处理软件，它具备强大的网格划分、模型处

影响因素包括振动、冲击、紧急制动、路面颠簸、倾

理、边界条件设置等功能。

斜摇摆等，在这些因素中，最主要的是振动、冲击等

非平稳激励，可能导致高压断路器产品的紧固松动、lsdyna求解器功能