随着习近平总书记提出的中国第14个五年计划的良好开局,我国经济与国家战略科技力量迅速强大,电力行业同样稳步发展,我国电力系统逐渐步入大容量,特高压,智能化的新阶段。大容量电网发生故障时产生的短路电流很大,一旦开断时间过长会严重危害系统敏感元件,对电网安全稳定运行产生巨大影响。高速断路器因其能够显著缩短开断时间,减小短路电流对电力系统冲击,近年来已成为高压电器领域的研究热点。高速断路器相比于传统高压断路器分闸速度更大、冲击更强,对于其操动机构机械结构和零件强度是极大的考验。并且高速断路器分闸过程耗时很短,要求灭弧室能够在短时间熄灭电弧完成开断,同样考验了灭弧室的开断性能。因此本文基于高速断路器分闸速度快这一主要特点,对高速断路器的操动机构与灭弧室这两个关键方面进行研究。本文以某大型国企研制阶段的高速断路器以及与其配套的液压操动机构为研究对象,以机械动力学、流体力学等作为基本原理,建立了对应的数学模型,并通过专业仿真软件进行仿真计算分析,得到液压操动机构的动力学特性和灭弧室开断特性。主要研究内容如下:通过对液压操动机构液压系统在分闸工作过程的描述,基于液压传动和现代控制理论等知识,建立了液压系统分闸全过程的数学模型,并对建立好的数学模型进行仿真分析,得到液压操动机构操控性能。基于刚体动力学相关知识,对液压操动机构辅助开关装置三维数学模型进行仿真分析,得出液压操动机构辅助开关各个构件在分闸过程中动力学特性,为后续结构力学计算提供思路。基于结构力学理论知识,结合动力学计算结果,对辅助开关进行结构力学仿真计算。通过对仿真结果的分析,得出液压操动机构辅助开关各个构件在危险工况下的应力和应变情况。对辅助开关连接座进行模态计算,得到其谐振频率以及振幅情况,避免因谐振导致辅助开关出现异常工作状态。最后通过疲劳仿真软件分析了关键零件的抗疲劳能力和寿命情况,为机构工作可靠性和优化产品提供理论基础。最后利用流体动力学软件对高速断路器灭弧室开断50k A短路大电流工况的气流场进行仿真研究,通过对灭弧室云图和关键位置的温度压强的监测曲线进行分析,得到高速断路器开断特性相关信息,验证其优秀的开断能力。