电瓷型断路器结构作为生命线工程的重要组成枢纽,它的破坏直接将导致整个电力系统网瘫痪,无法满足人们的生产生活以及灾后救援工作的开展,从而进一步增加经济损失。因此,维系电力系统正常安全稳定的运行显得尤为重要。但是,电瓷型断路器结构由于自身结构布置形式、动力特性等问题,往往在地震作用下很容易发生破坏。国内外大量震害也表明,强震作用下电瓷型断路器破坏非常严重,为抗震救灾以及灾后重建带来巨大困难。因此,对于电瓷型断路器结构抗震性能的研究具有重要意义和价值。本文以实际工程中LW11-252/Q(竖型)和LW15A-363/Y(T型)两种断路器结构为研究目标,分别对LW11-252/Q断路器在Ⅱ类场地类型、LW15A-363/Y断路器在Ⅰ类和Ⅲ类场地类型下抗震及减震性能试验,并且建立有限元模型,将试验结果与有限元结构进行对比分析,验证建模的有效性,主要工作如下:(1)根据相似理论,分别对LW11-252/Q(竖型)和LW15A-363/Y(T型)两种断路器结构设计并且加工了1:5的试验模型。通过分析结构动力特性,结合地震分组、场地类别、功率谱以及反应谱等,依次对“竖型”体系选取了典型的Ⅱ类场地条件下的试验地震波El-centro波和台湾Chi-Chi波,并且根据场地的Tg拟合了一条人工波;对“T型”体系选取了典型的Ⅰ类的条件下的试验地震波Landers波和Kocaeli-Turkey波以及典型的Ⅲ类场条件下的试验地震波台湾Chi-Chi波和DarfiledNew Zealand波。(2)设计加工了减震装置,并对减震装置中的耗能材料Ni-Ti SAM丝进行力学性能测试,其中主要对直径规格为0.5mm、0.8mm、1.0mm和1.2mm的SAM丝本构进行试验测试。试验表明,SMA丝的应力应变曲线随着SMA丝应变幅值的增大而变得越来越饱满,耗能能力也越来越强。进行对比分析以及计算后,最终选取直径为1.0mm的Ni-Ti SMA丝用于减震装置。(3)对所设计的“竖型”和“T型”两种电瓷型断路器结构的模型进行了多种工况下的模拟地震振动台试验。试验前,先分别对两种结构形式断路器模型进行白噪声扫频,得到自振频率和阻尼比。然后对“竖型”结构体系分别输入加速度峰值为140gal、220gal、400gal、600gal和800gal的上述3种Ⅱ类场地地震波;对“T型”结构体系分别输入加速度峰值为140gal、220gal、400gal、600gal和800gal的上述2种Ⅰ类场地和2种Ⅲ类场地地震波。测得各工况下两种断路器结构试验模型关键部位的加速度反应,并对各种工况下的试验结果进行了分析,找出了结构地震破坏的薄弱部位和抗震性能的一般规律。(4)将所设计的减震装置分别安装在“竖型”和“T型”两种电瓷型断路器结构的模型上进行多工况下振动台试验。同样对“竖型”结构体系分别输入加速度峰值为140gal、220gal、400gal、600gal和800gal的上述3种Ⅱ类场地地震波;对“T型”结构体系分别输入加速度峰值为140gal、220gal、400gal、600gal和800gal的上述2种Ⅰ类场地和2种Ⅲ类场地地震波,将安装减震装置前后的两种断路器结构试验结构进行对比,检验减震装置的减震效果。研究表明:地震动输入越大,减震效果越明显。其中当输入800gal的峰值加速度记录时,“竖型”和“T型”结构体系最大加速度减震率依次约为33.4%和28.63%。并且减震装置对于结构体系位移限制较为明显,证明减震装置性能可靠。(5)利用ABAQUS有限元分析软件,对上述两种断路器试验模型结构进行了有限元建模和动力时程分析,并将分析结果与模拟地震振动台试验结果进行了对比。结果表明,模型结构在各种工况下加速度反应和位移反应的试验值与分析结果均吻合较好,说明文中采用的有限模型有效可靠。因此,本文采用有限元软件建立了LW11-252/Q(竖型)和LW15A-363/Y(T型)两种断路器结构原型并进行有限元分析,并对安装减震装置前后的两种断路器原型结构的水平地震应力进行了分析,比较结果可见减震装置对水平地震应力的减震效果明显。