T形高压断路器结构模型抗震性能试验及有限元分析

张丽珍，展猛，王社良，陈秀云，杨艳

(1. 黄淮学院能源工程学院，河南 驻马店463000； 2. 黄淮学院建筑工程学院，河南 驻马店463000；3. 西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055)

0 引言

断路器是一种承载、关合与开断正常回路下的电流，及在规定的时间内承载、开断异常回路下电流的开关装置[1]。其中，电瓷型断路器结构的制作材料主要是瓷，为脆性材料，其弯曲特性差，再加上断路器整体形状很特殊，结构上部重量较大，整体呈细长状，重心较高，法兰与支持瓷柱连接处的瓷套管根部在地震时将承受很大的弯矩，因此很可能因为强度不足、变形不协调而使瓷套管发生脆断[2]；另外，地震动频带在1～10 Hz之间，卓越频率约为3.3 Hz(对大量二类场地土而言)，而电瓷型断路器结构的固有频率与地震波的卓越频率相近，易产生共振，加剧了电瓷型断路器设备的地震破坏。如1964年日本新泻地震，2台168 kV断路器8根瓷套管在支架处发生折断；1976年唐山地震，断路器的损坏率58%；2003年伊朗Bam地震，4台断路器被震坏；2008年汶川地震，断路器震坏54台[3]。

目前，电瓷型电气设备系统抗震性能研究逐渐受到了国内外科研人员的重视，相关的研究工作也相继开展。曹枚根等采用大型通用有限元分析软件，对瓷套管与法兰连接弯曲刚度计算系数开展了参数化建模及动力特性分析研究，建立了220 kV瓷柱式SF6断路器的计算模型，进行了动力特性、地震响应分析以及阻尼比影响研究[4]。谢强等采用220 kV单极瓷柱式断路器的足尺寸真型试件进行了地震模拟振动台试验研究，分析了此断路器设备结构的动力特性、抗震性能以及支架的受力性能，并综合评定了设备的抗震性能[5]。……