許多高壓電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí),，經(jīng)常會用到有限元分析技術(shù)。但由于結(jié)構(gòu)形狀和實(shí)際載荷條件的復(fù)雜性,，按其理論模型進(jìn)行分析計(jì)算所得的結(jié)果，往往與實(shí)際情況有較大的差別,。要解決這類問題,，有必要通過實(shí)驗(yàn)的方法對實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測試，以便了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)力變化情況,。同時(shí),，也可用應(yīng)力應(yīng)變測試所得的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)按模型進(jìn)行理論分析所得結(jié)果的準(zhǔn)確程度,。應(yīng)變電測技術(shù)是實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中一種方法，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,。

應(yīng)變電測技術(shù)在高壓電器中的應(yīng)用

高壓斷路器是高壓電器的主要設(shè)備，而操動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)又是高壓斷路器的兩個(gè)主要組成部分,，其機(jī)械可靠性是高壓電器研發(fā)制造,、工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。因此,，使用應(yīng)變電測技術(shù)對上述問題進(jìn)行測量分析,，對高壓電器的研發(fā)設(shè)計(jì)都有重要的意義。近年來,，高壓電器領(lǐng)域的強(qiáng)度問題都采用應(yīng)變電測法進(jìn)行測量,，既經(jīng)濟(jì)又方便快捷。

斷路器安裝地腳沖擊力測量

超高壓,、特高壓斷路器配用的液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)具有瞬時(shí)爆發(fā)大功率的特點(diǎn),，因此對現(xiàn)場安裝有嚴(yán)格的要求。地基的穩(wěn)定性及地腳螺栓的強(qiáng)度等關(guān)鍵因素,，都會影響著高壓斷路器功能特性,，也關(guān)系著電網(wǎng)的安全。準(zhǔn)確測量斷路器動(dòng)作時(shí)地腳螺栓受到的沖擊力,，對現(xiàn)場安裝設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義,。以800KV罐式斷路器的地腳沖擊力測量為例，測量點(diǎn)選在地腳螺栓上,，選取兩個(gè)測量點(diǎn),，分別測量螺栓的軸向力和切向力?？紤]到環(huán)境溫度等影響因素,，分別將兩組應(yīng)變片采用不同的組橋方式，組成1/2電橋,，具有溫度自補(bǔ)償和提高測量靈敏度的特點(diǎn),。通過JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀完成15次分合閘動(dòng)態(tài)應(yīng)變測量記錄,，通過下列公式計(jì)算得到地腳的動(dòng)態(tài)過程的*大沖擊力。

應(yīng)力：σ=ε*Ε

作用力：F=σ*S

其中：E為所測構(gòu)件的彈性模量,；S為所測構(gòu)件的截面積,；最后的測量結(jié)果表明：分閘操作沖擊力*大，軸向沖擊力達(dá)232000N,，切向沖擊力達(dá)176000N,。

分析斷路器某些構(gòu)件斷裂的原因

應(yīng)用應(yīng)變電測技術(shù)測量高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力矩特性，也可以測量分析某些結(jié)構(gòu)件斷裂面的應(yīng)力分布,。

以某產(chǎn)品用斷路器拐臂盒出現(xiàn)裂紋質(zhì)量問題為例,，首先測量其操動(dòng)機(jī)構(gòu)作用力；在連桿上測量1個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力,，乘以截面積得出作用力值,，測量點(diǎn)的作用力約87000N和計(jì)算的載荷基本一致。

根據(jù)測得應(yīng)力時(shí)間分布圖：斷裂構(gòu)件在時(shí)間行程曲線對應(yīng)的起始和緩沖兩個(gè)時(shí)間段受到的應(yīng)力*大,，采用有限元分析軟件計(jì)算斷裂面的應(yīng)力分布情況,。

利用有限元分析軟件建立靜載模型的計(jì)算結(jié)果為：起始階段拐臂盒*大應(yīng)力49.2MPa，緩沖階段拐臂盒*大應(yīng)力54.6MPa,，基本反映應(yīng)力的分布情況,，由于作用力為沖擊載荷，需要乘以理論沖擊系統(tǒng)2.5,。

為了驗(yàn)證理論計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性,，對新拐臂盒進(jìn)行了應(yīng)力測試，根據(jù)結(jié)構(gòu)件斷裂部位及有限元分析計(jì)算結(jié)果,，在應(yīng)力分布集中的8個(gè)點(diǎn)布置了應(yīng)變片進(jìn)行測量,，測量結(jié)果表明：構(gòu)件斷裂面?zhèn)€別應(yīng)力集中點(diǎn)的測量值接近允許材料強(qiáng)度；同時(shí)通過與計(jì)算值的比較,，對理論沖擊系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)修正,。設(shè)計(jì)人員根據(jù)測試數(shù)據(jù)重新設(shè)計(jì)，修改了部分結(jié)構(gòu),，加大了相關(guān)部位的尺寸厚度和圓弧過渡處半徑,，以避免應(yīng)力集中。經(jīng)過重新設(shè)計(jì)后,，重新測量結(jié)果表明,，改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的拐臂盒應(yīng)力值減小30%，安全系數(shù)由1.26提高到1.76,，增大了安全裕度,。特別是開裂位置應(yīng)力明顯減小，應(yīng)力分布均勻,，與有限元分析計(jì)算結(jié)果相近,，為科學(xué)決策提供了技術(shù)依據(jù),。

結(jié)束語

應(yīng)變電測技術(shù)具有測量精度高、測量靈敏度高,，傳感元件安裝不影響被測元件的應(yīng)力狀態(tài),，頻率響應(yīng)快，成本低,，測量方便,，測量范圍大等優(yōu)點(diǎn)。在高壓電器產(chǎn)品研發(fā),、工程設(shè)計(jì)方面具有很大優(yōu)勢,。采用應(yīng)變電測技術(shù)，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，可以確保高壓電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加合理科學(xué),，并避免生產(chǎn)后造成的質(zhì)量隱患。目前,，應(yīng)變電測技術(shù)在高壓電器領(lǐng)域的應(yīng)用主要是將應(yīng)變電測技術(shù)同有限元理論計(jì)算分析技術(shù)相結(jié)合，相互驗(yàn)證,，對工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度問題進(jìn)行綜合評估,，提高高壓電器產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度和工程設(shè)計(jì)效率。