不同载荷下灭弧室瓷套应力分析及临界裂纹研究-电瓷避雷器.PDF

2018年第2期 （总第282期） 电 瓷 避 雷 器 No2.2018（Ser.№.282） 2018年4月 Insulatorsand Surge Arresters Apr.2018 DOI：10.16188/j.isa.1003-8337.2018.02.035 不同载荷下灭弧室瓷套应力分析及临界裂纹研究 李旭 （三峡大学电气与新能源学院新能源微电网湖北省协同创新中心，湖北宜昌 443002） 摘 要：电力系统中高压断路器灭弧室瓷套的断裂对电力系统的安全运行有重大影响，结合灭 弧室瓷套断裂故障的统计分析及其运行中所受的载荷情况，建立了断路器灭弧室瓷套的有限元仿 真模型，并基于毕奥-萨伐尔定律建立了短路电动力作用模型，根据Davenport谱理论和AR法建立 了动态风载荷作用模型，分析了瓷套在静态载荷及短路电动力、风力动态载荷与静态载荷联合作 用下的应力分布情况。结合断裂力学的相关理论，计算出了瓷套在不同载荷作用下的临界裂纹尺 寸，将本文研究成果应用于瓷套运行状况的检测分析，可为瓷套健康状态评估提供有效的理论参 考和借鉴。 关键词：瓷套；有限元仿真；短路电动力；应力；临界裂纹尺寸 StressAnalysisandCriticalCrackStudyonArcingExtinguisher ChamberPorcelainBushingunderDifferentLoad LIXu （CollegeofElectricalEngineeringRenewableEnergy，HubeiProvincalCollaborativeInnovation CentreforNewEnergyMicrogrid，ChinaThreeGorgesUniv，Yichang443002，China） Abstract: Thefractureofhighvoltagecircuitbreakerarcingextinguisherchamberporcelainbush⁃ inghaveaseriousimpactonthesafeoperationofthepowersystem.Combinedwiththestatisticalanalysis ofchamberporcelainbushingfracturefaultsandloadcasesduringoperation，thefiniteelementsimula⁃ tionmodelofthearcingchamberporcelainbushingisestablished，andthemodelofshort-circuitelectro⁃ dynamicforceisestablishedbasedonbiot-savartlaw，andthedynamicwindloadmodelisestablished basedonthetheoryofDavenportspectrumandtheARmethod，andthestressdistributionoftheporce⁃ lainbushingunderstaticloadandthejointactionofshort-circuitelectrodynamicforce，dynamicwind loadandstaticload.Combinedwiththerelevanttheoryoffracturemechanics，thecriticalcracksizeof porcelainbushingunderdifferentloadhavebeencalculated，theresearchresultscanprovidetheoryref⁃ erenceandreferencefortherunningstatusdetectionassessmentofporcelainbushing. Keywords:porcelainbushing；fi