母线箱托板的设计与分析

母线箱托板的设计与分析

李传辉 朱科举

平高集团有限公司

摘要：设计一种母线箱托板，作为GIS 间隔母线箱对接的工装，用于组合电器导电杆的安装。首先介绍了母线箱托板的设计方案，然后运用SolidWorks 进行建模和静力学仿真分析，仿真结果显示能够可靠使用。

关键词：母线箱托板; GIS; 设计; 仿真;

0前言 (2)材料强度高，避免托板破裂；

目前GIS 组合电器产品中的母线多应用三相 (3)拖孔位置精确，提高工作效率；

共箱结构，相邻间隔或一段箱体内的导电杆采用触 (4)同时满足两种相序类型导体的安装。指接触形式的静触头连接，且该连接为活动连 设计的母线箱导电杆托板，如图1 所示。

接[1]。因此在进行母线对接时，对导电杆的安装需

要准确定位并避免划伤母线箱内壁。

三相GIS 母线早期的安装方式存在高度控制不准，易损伤GIS 设备，对接困难及对接错位等缺陷[2]。现阶段使用的安装托板，仍然存在托板易断裂破损，专用性强的缺点。本文以110kV 三相GIS 母线为例，根据母线相序类型“正△”型和“右▷”

型，设计一种新型母线箱导电杆安装托板，通用性好，结构简单，可靠耐用。

图1-母线箱托板设计图

Fig. 1-The design of busbar cylinder plate

1结构设计

其特征是：包括支撑板和固定销，支撑板为8

mm 厚PVC 硬聚氯乙烯板，质量轻强度高；板左右

根据GIS 三相母线箱导体的使用特性，托板设 两侧弧形对称，安装孔位置与母线箱法兰螺孔对

计时需满足以下要求： 应，支撑板通过固定销与母线箱连接；位置1、2、3

(1)重量轻，减少人员体力消耗； 处的半圆形凹槽，与母线箱三相导电杆位置对应，

半径与对接使用的导电杆半径相同，定位准确；同时满足两种相序导体的支撑安装工作。

2母线箱托板仿真分析

2.1仿真前设置

运用SolidWorks 建模并进行仿真分析。为能够更好地反映托板的实际力学性能，获取准确的仿真结果，对托板仿真条件进行设定[3]：

(1)不考虑托板倒角和圆角部分；

(2)托板与母线箱体的约束视为刚性联接；

材料属性设置：在SolidWorks Simulation 中，新建静态仿真分析算例，通过应用材料命令，明确8

mm 厚PVC 硬聚氯乙烯板的材料属性[4]：密度1.4 kg/

m3、弹性模量 3 140 MPa、泊松比 0.319、剪切模量

866.7 MPa、张力强度45.7 MPa、抗拉强度50 MPa。夹具约束设置：根据托板使用特性，对其设置

“固定几何体”约束，分别施加于托板4 个安装孔。外部载荷设置：在对托板施加载荷时，除了支

撑导体的作用力，还需要加载引力；设置导电杆重量30 kg（导体以3 m 为例，10 kg/m），作用力施加在

位置1、2、3 处半圆形凹槽面。

网格设置：运算条件设置完成后，合理设置网格参数，提高仿真精度。

2.2强度分析

2.2.1工况1 强度分析结果

运行Simulation 算例 1，得静态应力图和静态位移图，如图2、图3 所示。

图2-静态应力图

Fig. 4-The figure of static stress

图3-静态位移图

Fig. 5-The figure of static displacement

由分析结果图2可知 托板受最大静应力0.66

MPa，小于材料屈服力30 MPa；由图3 可知 托板受

力发生静态位移0.04 mm，可忽略 即在工况1 状态托板能正常工作。

图4-静态应力图

Fig. 6-The figure of static stress

2.2.2工况2 强度分析结果

运行Simulation 算例 2，得静态应力图和静态位移图，如图4、图5 所示。

图5-静态位移图

Fig.7-The figureof static displacement

由分析结果图6 可知，托板受最大静应力2.5

MPa，远小于材料屈服力30 MPa；由图7 可知，托板

受力发生静态位移0.5 mm，可忽略，即在工况2 状态托板能正常工作。

3结语

设计了一种GIS 母线箱托板，通过SolidWorks 软件对其进行仿真分析，结果表明强度满足使用要求，证实了设计的合理性，能够实现相序类型为“正

△”型和“右▷”型筒体导电杆的支撑安装工作，提高母线箱安装效率。

参考文献

[1]黎斌著.SF6 高压电器设计[M]. 北京:机械工业出版社, 2003.

[2]肖培伟. 一种GIS 的间隔母线对接的工装:中国,204216482U [P].2015-03-18.

[3]李建中,白玮. 基于SolidWorks 的煤矿综采工作面切口开挖机运动仿真[J]. 煤矿机械,2015，36(1):144-146.

[4]乐嘉龙. 建筑五金实用手册[M]. 北京:中国电力出版社,2002.