高气压环境真空开关分闸速度对波纹管疲劳寿命影响

作     者：宁占虎 姚晓飞 刘学 洪礼鑫 翟小社 NING Zhanhu;YAO Xiaofei;LIU Xue;HONG Lixin;ZHAI Xiaoshe

作者机构：甘肃电器科学研究院甘肃天水741000 西安交通大学西安710049 

出 版 物：《高压电器》 (High Voltage Apparatus)

年 卷 期：2019年第55卷第12期

页      面：46-53页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主　　题：波纹管 真空灭弧室 气压差 分闸速度 疲劳寿命 

摘      要：当气体绝缘金属封闭组合开关(GIS)应用真空开关作为开断元件时,真空灭弧室波纹管在高气压差环境下,承受开关高合分闸速度作用,其机械可靠性将成为影响GIS机械可靠性关键因素。然而,目前真空开关合分闸速度对波纹管疲劳寿命的影响研究尚属空白。文中旨在研究高气压环境下真空开关分闸速度对波纹管疲劳寿命的影响。以40.5 kV商用真空灭弧室波纹管作为研究对象,采用流固耦合方法,获得了波纹管在0.1~0.4 MPa气压差,以及1.0~4.0 m/s压缩速度条件下,波纹管的瞬态相对位移、瞬态等效应力分布,以及疲劳寿命,并进行了实验验证。结果显示:当波纹管分闸速度保持一定时,波纹管最大等效应力值随其内外压差的增大而提高;而当波纹管内部气压保持一定时,波纹管最大等效应力随压缩速度线性增加;波纹管压缩过程中应力波的传播与反射易造成波纹管局部应力的集中和阶跃式增大,其局部最大等效应力最大可增至1 500 MPa;高气压差条件下,波纹管压缩速度较高时,其机械寿命急剧降低,当压缩速度为4.0 m/s,气压差为0.4 MPa时,波纹管疲劳寿命仅为804次。