基于Ansoft的隔离开关触头电动力分析及优化
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Ｚｈｏ ｕ Ｙａ ｎｇ ，Ｚｈｏ ｎｇ Ｊ ｉ ｋ ｅ ， Ｙｕｅ Ｈｏ ｎｇ ｙｏｕ
（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃｏ ． ， Ｌｔ ｄ ． ， Ｗｕ ｈａ ｎ ４ ３ ０ ０ ６ ４ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
断 负荷 电流 和短 路 电流 ， 需在 断路 器 断开 后 才 能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
试验 时， 在 １ ３ ５ ｋ Ａ 电流 下 出现 了严 重 的 喷弧 现 象 ，
触 头 部 分 被 严 重 破 坏 。 本 文将 对 其 结 构 进 行 基 于 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ 的 仿 真 计算 分 析 并 寻求 合 适 的优 化 方 案 。
ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｏ ｂ ｅ ａ ｒ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ＠ｎ ａ ｍｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｆ ｏ ａ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ａ ｎ ａ ￣ ｚ ｅ ｄ ｈｅ Ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
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的原 因， 根据 仿真 结果 对该 型隔 离开 关进行 了结构优 化 ， 并通 过试验 验证 了仿 真计 算与优 化 方案 的正确 性 。 关键 词 ：隔离 开关 有 限 元分析 电动 力
中图分 类号 ：Ｔ Ｍ５ ６ ４
文 献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ３ － ４ ８ ６ ２（ ２ ０ １ ６ ）１ ２ － ０ ０ ３ ３ — ０ ４
、 ， ｏ ｌ － ３ ６ Ｎ ｏ ． １ ２ ２ ０ １ ６ ． １ ２
船 电技 术Ｉ 应用研究
基于 Ａｎ ｓ ｏ ｆ ｔ 的隔离开关触头 电动力分析及优化
周 阳，钟 积科 ， 乐洪有
（ 武汉长海 电气科技 开发 有 限公 司 ，武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４ ） 摘 要 ： 隔离 开关是 输变 电系统 的一 个重 要元 件 ，需 具备较 强 的短 路 电流耐 受 能力 。本文 对 某型 隔离 开关 进 行 了三维 有 限元分 析 ，计 算 了在短 路试 验 电流 下各触 指 的承 载 电流及 受到 的电动 力 ，分析 了产 生 电动力
Ａｎｓ ｏ ｆ ｔ － ｂａ ｓ ｅ ｄ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ Ｆｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｃｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｄｉ ｓ ｃ ｏ ｎｎｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
动作 。 因 此 隔离 开 关 需 具 备足 够 的动 稳 定 性 以保 证在 短 路 电流 下 不 因触 头 斥 开 熔 焊 而 发 生 损 毁 。 某 型 隔 离开 关 的触 头 结 构 三 维 模 型 如 图 １所 示 。其 静 触 头 采 用 两 边 对 称 的多 触 指 结 构 ，动 触 头 采 用 可 在 竖直 平 面 转 动 的刀 臂 结 构 。动 静 触 头 间 、静 触 头 与 母 排 间均 采 用 弧 面 接 触 ，在 静 触 指 与 其 背 后 的靠 板 间装 有 预 压 缩 的弹 簧 以提 供 接触
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｍ ｐｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｐｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ， ＂ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ＂ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ＠ｎ ａ ｍｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ
０引言
隔 离 开 关 是 输 变 电系 统 的 一个 重 要 元 件 ，其 主 要 作 用 是 在 需 要 检修 的 部 分和 其 它 带 电部 分 之 间形 成 足 够 大 的 明显 可 见 的 空气 绝 缘 间 隔 以保 证 检修 工 作 时 的 安全 。 由于其 没 有 灭 弧 室 ，不 能开
压力 。
图 １隔离开 关触 头模 型
１ 计 算方 法
在 大 电流 流 过 触 头 时 ，在 触 头 回路 将 产 生 强
大 的 电动 力 ，根 据 触 头 的不 同结 构 ， 该 电动 力可 能是 吸力 也 可 能 是 斥 力 ；触 头 中的 电流还 会 在 周 围产 生 磁 场 ，在 磁 场 的 作 用 下触 头 周 围 的导 磁 体 也 会 对 触 头 产 生 作 用 力 ； 同时 由于 动静 触 头 间 的
（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃｏ ． ， Ｌｔ ｄ ． ， Ｗｕ ｈａ ｎ ４ ３ ０ ０ ６ ４ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
断 负荷 电流 和短 路 电流 ， 需在 断路 器 断开 后 才 能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
试验 时， 在 １ ３ ５ ｋ Ａ 电流 下 出现 了严 重 的 喷弧 现 象 ，
触 头 部 分 被 严 重 破 坏 。 本 文将 对 其 结 构 进 行 基 于 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ 的 仿 真 计算 分 析 并 寻求 合 适 的优 化 方 案 。
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中图分 类号 ：Ｔ Ｍ５ ６ ４
文 献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ３ － ４ ８ ６ ２（ ２ ０ １ ６ ）１ ２ － ０ ０ ３ ３ — ０ ４
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船 电技 术Ｉ 应用研究
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隔 离 开 关 是 输 变 电系 统 的 一个 重 要 元 件 ，其 主 要 作 用 是 在 需 要 检修 的 部 分和 其 它 带 电部 分 之 间形 成 足 够 大 的 明显 可 见 的 空气 绝 缘 间 隔 以保 证 检修 工 作 时 的 安全 。 由于其 没 有 灭 弧 室 ，不 能开
压力 。
图 １隔离开 关触 头模 型
１ 计 算方 法
在 大 电流 流 过 触 头 时 ，在 触 头 回路 将 产 生 强
大 的 电动 力 ，根 据 触 头 的不 同结 构 ， 该 电动 力可 能是 吸力 也 可 能 是 斥 力 ；触 头 中的 电流还 会 在 周 围产 生 磁 场 ，在 磁 场 的 作 用 下触 头 周 围 的导 磁 体 也 会 对 触 头 产 生 作 用 力 ； 同时 由于 动静 触 头 间 的
