GIS斷路器殼體結構設計仿真分析及設計改善
曲濤，趙維洲，董桂會，姜猛，楊魯
（青島特銳德電氣股份有限公司，山東 青島 266300）
摘 要：氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）的外殼一般采用鋁合金材料焊接成型，焊縫開裂相關的缺陷和故障會直接影響GIS 設備及電網的安全運行。以40.5 kV GIS斷路器為例，針對GIS在運輸過程中對斷路器殼體的前、后、左、右分別施加3g加速度作用工況下，進行結構仿真分析。結果表明：斷路器殼體在考慮結構自重和端子拉力作用下，在左向3g加速度工況下，加強筋焊縫根部存在較大應力集中現象，最大值大于材料抗拉強度，結構不安全，會導致殼體的破裂、漏氣。通過仿真分析，找出斷路器殼體結構設計的薄弱點，對薄弱點有針對性的進行結構改善，通過更合理的結構設計，加強殼體整體的結構強度，為GIS的可靠運行提供了保障。
關鍵詞：GIS；斷路器殼體；ANSYS Workbench；結構設計
中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2020)03-0052-06
Simulation Analysis and Design Improvement of GIS Circuit Breaker Shell Structure Design
QU Tao, ZHAO Wei-zhou, DONG Gui-hui, JIANG Meng, YANG Lu
（Qingdao TGOOD Electric Co., Ltd, Qingdao 266300, China）
Abstract: The shell of gas-insulated metal-enclosed switchgear (GIS) is generally welded with aluminum alloy. Defects and faults related to weld cracking will directly affect the safe operation of GIS equipment and the power grid.Taking the 40.5 kV GIS circuit breaker as an example, this paper introduces the finite element simulation software based on ANSYS Workbench, and 3g acceleration cased during the transportation process is applied at the front, back, left and right of the circuit breaker shell respectively . The results show that under the action of the self-weight and terminal tension of the circuit breaker casing, there is a large stress concentration at the root of the rib weld in the left 3g acceleration condition. The maximum value is greater than the tensile strength of the material and the structure is not safe. It can cause cracking and air leakage of the casing. Through simulation analysis, the weak points of the circuit breaker shell structure design are found, the structural improvement of the weak points is targeted, and the structural strength of the whole shell is strengthened through a more reasonable structural design, which provides a reliable operation for the combined electrical equipment. The guarantee also shows the importance of structural design simulation analysis during the shell design process.
Key words: GIS; circuit breaker shell; ANSYS Workbench; structural design
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