高压断路器作为高压电器设备中保护和控制电气线路通断的重要装置,是发电厂和变电所配电装置中必不可少的元件。一旦它发生故障或事故,将会造成不可估量的经济损失和社会影响。大量的断路器事故调查统计显示,操作机构的机械故障占据断路器全部故障的一半以上。断路器的整机的运行可靠性不仅与其电气性能(如开断、绝缘性能)有关,很大程度上也要取决于操作机构的机械可靠性,如动作特性、机械强度等。论文首先阐述了SF6高压断路器的特点、结构及原理,利用原有弹簧操作机构的Pro/E三维模型,通过有限元软件HyperMesh对各种机械故障状态下的三维模型进行有限元建模,并利用LS-Dyna对断路器弹簧操作机构的档杆裂纹、滚轮磨损、销轴断裂、转动副卡滞以及合闸弹簧疲劳等一系列机械故障进行应力计算,通过仿真,得到了弹簧操作机构各个故障下的各关键零部件的应力分布特性及最大应力点位置。最后通过贴应变片的方式对操作机构关键部位进行了应力采集试验。通过仿真结果与试验结果的对比分析可以得出,凸轮-滚轮机构存在较大的冲击力,拐臂、传动杆和弹簧等部件均存在应力集中情况,并且,随着操作次数的增多,断路器极易出现疲劳现象,当疲劳循环次数达到一定的数值时,就会出现磨损、裂纹甚至断裂等一系列现象。同时,长杆类零件还存在振动和失稳问题。本文的分析方法和结果可为断路器操作机构的研究和优化设计提供理论指导,对断路器弹簧操作机构零件失效分析及可靠性设计提供了有益参考。