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开关设备作为开断电流和隔离设备的关键元件,在电力系统中有着广泛的应用,然而开关设备触头普遍存在发热问题,严重影响电网的安全运行,弄清开关触头的发热机理,及时发现开关触头的发热缺陷,将发热缺陷消除在初始状态,保证开关设备的安全运行。 本文首先从理论上分析了开关触头的电接触温升机理,在现有的考虑了接触界面参数的温升计算方法电接触模型基础上,加入了接触斑点的个数、半径、位置随机性对电接触模型的影响,建立了多点随机接触模型,解决了以往电接触模型由于接触斑点固定化而导致的计算精度不够的问题,同时利用ANSYS的宏文件创建多点随机接触通用模型,用户可根据实际需求利用宏文件输入接触体形状及接触斑点参数,快速创建不同类型接触体的多点随机接触模型,可以根据实际情况设定接触斑点参数和接触界面参数进行仿真试验。使用单个接触斑点的不同分布对接触斑点随机性进行验证,验证了在接触界面上接触斑点随机性对接触界面温度的影响。 同时针对低压线路开关触头发热问题,利用多点随机模型的进行电接触温升仿真,并与开关触头电接触发热试验结果进行对比,验证多点随机模型的合理性。根据试验中的接触电极相关参数,利用ANSYS的宏文件创建多点随机接触模型,设置对应的接触体形状和导电斑点参数,进行了电热耦合的接触分析,得出接触点的温升分布,并与试验中接触电极测得的温升进行对比,发现两者温升差别在2%以内,说明多点随机接触模型能够很好的仿真开关触头电接触的温升情况,并且结果具有较高的准确性。 最后利用多点随机接触模型进行实例仿真,通过查阅GW4-110型隔离开关的相关参数和GB1985-2004对于隔离开关的技术要求,利用ANSYS的宏文件创建多点随机接触模型对实际的GW4-110型隔离开关触头进行电接触温升仿真试验,试验了电流、接触电阻、接触热阻三个界面参数对接触温升的影响,发现电流对温升影响最大,接触电阻的影响次之,接触热阻只在接触面已经产生高温条件下有较大影响。