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高压交流罐式断路器集成化改进及导电杆结构优化设计

来源：电工电气发布时间：2025-05-27 14:27浏览次数：14

高压交流罐式断路器集成化改进及导电杆结构优化设计

秦鹏刚，高军，刘剑，陶世林，周静，裴明昊

(西安西电高压开关有限责任公司，陕西西安 710018)

摘要：为提高高压交流罐式断路器与封闭金属气体绝缘开关设备(GIS)灭弧室组件的通用化水平，提出基于外置式电流互感器的集成化设计方案。通过将电流互感器独立外置于断路器壳体之外，实现了罐式断路器壳体与 GIS 灭弧室壳体结构的标准化统一，使两者具备相同的法兰接口与密封结构。针对配套的导电杆组件，采用三维电磁场仿真软件建立关键部件的精细化模型，重点分析雷电冲击电压(1 050 kV)工况下的电场分布特性，从而对原始方案中电场强度不均匀的地方进行改进，并通过仿真分析对导电杆尺寸优化设计，根据优化设计结果进行相关试验，验证了该设计的准确性。

关键词： 罐式断路器；封闭金属气体绝缘开关设备；导电杆；电场

中图分类号：TM561.3 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2025)05-0067-05

Integrated Improvement of High-Voltage AC Tank Type Circuit Breaker

and Structural Optimization Design of Conductive Rod

QIN Peng-gang, GAO Jun, LIU Jian, TAO Shi-lin, ZHOU Jing, PEI Ming-hao

（Xi’an XD High Voltage Apparatus Co., Ltd, Xi’an 710018, China）

Abstract: In order to improve the generalization of high-voltage AC tank circuit breakers and gas insulated switchgear (GIS) interrupter assemblies, an integrated design scheme based on external current transformers is proposed. By independently placing the current transformer outside the circuit breaker housing, the standardization and unity of the tank type circuit breaker housing and GIS arc extinguishing chamber housing structure have been achieved, enabling both to have the same flange interface and sealing structure. For matching conductive rod assemblies, a refined model of key components was established using 3D electromagnetic field simulation software, with a focus on analyzing the electric field distribution characteristics under lightning impulse voltage (1 050 kV) conditions, so as to improve the uneven electric field strength in the original scheme, and optimize the design of the conductive rod dimensions through simulation analysis, and carry out the relevant experiments on the results of the optimized design, which verifies the accuracy of the design.

Key words: tank type circuit breaker; gas insulated switchgear; conductive rod; electric field

参考文献

[1] 黎斌.SF₆ 高压电器设计[M].3 版. 北京：机械工业出版社，2010.

[2] 李爽，李斌，唐佳能，等.550 kV 罐式断路器灭弧室偏心引起的悬浮放电计算[J] . 高压电器，2019，55(6) ：45-50.

[3] 常文治，毕建刚，刘姝嫔，等.GIS 盆式绝缘子典型缺陷的电场仿真[J]. 高压电器，2018，54(5) ：138-143.

[4] 孙国霞，关向雨，金向朝，等. 基于多场耦合计算的气体绝缘开关设备母线接头过热性故障分析[J]. 高电压技术，2014，40(11) ：3445-3451.

[5] 邓朴，郝正航，薛毅，等. 变电站母线短路容量就地测量方法[J] . 电力科学与技术学报，2021，36(2) ：192-198.

[6] 杨堃，李炜，宋杲，等.2013 年高压开关设备运行分析[J]. 智能电网，2014，2(6) ：32-41.

[7] 刘会兰，许文杰，赵书涛，等. 面向高压断路器故障分类的电流-振动信号类聚几何敏感特征优选方法[J] .电工技术学报，2023，38(1) ：26-36.

[8] 赵冠琨，贾科，陈金锋，等. 基于断路器重合闸的柔性直流输电线路单端故障测距方法[J]. 电力系统保护与控制，2021，49(7) ：48-56.

[9] 钟建英，陈刚，谭盛武，等. 高压开关设备关键技术及发展趋势[J]. 高电压技术，2021，47(8) ：2769-2782.

[10] 徐国政. 高压断路器原理和应用[M]. 北京：清华大学出版社，2000.

[11] 田刚领，王春雷，王之军，等. 高压罐式断路器罐体的热特性分析[J]. 高压电器，2017，53(6) ：141-146.

[12] 王军龙，杨欢红，张劲松，等. 基于低能量直流的真空断路器短路开断能力评估[J] . 智慧电力，2022，50(7) ：23-28.

[13] 王俊波，李国伟，唐琪，等. 一种高压断路器机械寿命预测算法研究[J]. 电子设计工程，2021，29(7) ：68-71.

[14] 全国高压开关设备标准化技术委员会. 高压交流开关设备和控制设备标准的共用技术要求：GB/T 11022—2020[S]. 北京：中国标准出版社，2020 ：16-18.

[15] 黄永宁，余晓，樊益平，等.363 kV 多断口快速真空断路器电场仿真分析[J]. 高压电器，2019，55(10) ：19-24.

[16] 艾绍贵，余晓，黄永宁，等. 气体绝缘 363 kV 快速真空断路器电场分析[J] . 重庆大学学报，2018，41(10) ：61-68.

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