低壓真空斷路器傳動系統(tǒng)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、二十世紀六十年代初期發(fā)展起來的真空斷路器由于具有無火災(zāi)、零污染、高壽命、無海拔限制以及優(yōu)異的開斷性能等優(yōu)點，已在我國中壓(10～35kV)電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位，但在低壓《1140V)領(lǐng)域中受諸多因素限制尚未得到大量推廣。
　　觸頭開距和合分閘過程中的預(yù)振動是制約當(dāng)前低壓真空斷路器研制進度和技術(shù)性能水平的兩個主要關(guān)鍵問題。包括操作機構(gòu)在內(nèi)的整個連桿傳動系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量好壞與之密切關(guān)聯(lián)。同時，國內(nèi)設(shè)計真空斷路器仍主要通過

2、引進和類比設(shè)計的方式完成，缺少相關(guān)的理論和方法指引。在此背景下，根據(jù)真空斷路器具有觸頭開距小、負載特性存在突變的特點，從力和運動兩方面的角度出發(fā)對連桿傳動系統(tǒng)進行研究和設(shè)計，使斷路器實現(xiàn)可靠關(guān)合及分斷，具有十分重要的理論和實踐意義，有助于進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。
　　本課題結(jié)合企業(yè)某型低壓真空斷路器的研制過程開展研究，首先調(diào)研了國內(nèi)外真空斷路器的發(fā)展及其機械可靠性研究的現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前產(chǎn)品研發(fā)中存在的主要問題和解決關(guān)鍵。根

3、據(jù)穩(wěn)健優(yōu)化理論和設(shè)計方法，提出了一種基于穩(wěn)健優(yōu)化的斷路器傳動系統(tǒng)設(shè)計思想和實現(xiàn)方法。
　　根據(jù)產(chǎn)品關(guān)鍵目標(biāo)技術(shù)參數(shù)要求，在詳細研究真空斷路器開斷電弧的物理機理特點以及包括機械特性在內(nèi)的影響要素基礎(chǔ)上，通過比較和綜合現(xiàn)有成熟技術(shù)方案，確定了傳動系統(tǒng)的總體組成方案。
　　在滿足運動位移要求下，對中間傳動連桿機構(gòu)的設(shè)計及其運動學(xué)和力學(xué)數(shù)學(xué)模型進行了討論和研究;從解決當(dāng)前低壓真空斷路器設(shè)計中的關(guān)鍵瓶頸-觸頭開距和合分閘過程中的預(yù)振動

4、問題角度出發(fā)，引入了穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計的思想和方法，以斷路器開距誤差最小化且以傳動桿件尺寸在其容差范圍內(nèi)變化時開距的最大波動量最小為設(shè)計目標(biāo)建立穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型，獲得連桿精確尺寸，提高斷路器輸出開距的穩(wěn)健性，保證產(chǎn)品的分斷性能。
　　在對斷路器合、分閘過程中的彈跳問題進行數(shù)學(xué)模型分析基礎(chǔ)上，通過建立以觸頭彈簧剛度系數(shù)誤差最小化且以彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)在其容差范圍內(nèi)變化時彈簧剛度系數(shù)的最大波動量最小為設(shè)計目標(biāo)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型，通過計算達到了間接

5、控制觸頭彈跳幅值，從而改善了斷路器關(guān)合和分斷性能。
　　對穩(wěn)健優(yōu)化改進后的斷路器樣機進行了機械特性測試，進一步改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，使傳動系統(tǒng)滿足產(chǎn)品性能的設(shè)計要求。
　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，低壓真空斷路器的應(yīng)用將越為廣泛，對其性能及穩(wěn)健性要求也將進一步提高。本課題的開展必將為產(chǎn)品技術(shù)的提升開拓出一條理論與實踐緊密結(jié)合并現(xiàn)實有效的路徑，有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力，為社會創(chuàng)造價值，增強國家的科技實力