ITER装置是正在建造中的大型超导托卡马克。直流开关是ITER装置极向场变流器电源系统中的一个重要电气设备，主要用于隔离电源和超导线圈。根据ITER极向场变流器的运行需要，该直流开关的稳态工作电流为55kA，最大冲击电流为350kA/1s，对地需要隔离20kV电压。这种直流开关为非标产品，其参数远高于国内已有的开关产品，国外又过于昂贵，需要对其进行设计和研制。本文设计了大直流开关，有重要的实际应用价值。本文采用多片导电杆并排压接大母排的结构形式设计了直流开关，可用电机和手动开合直流开关。利用有限元分析软件ANSYS对开关进行了仿真分析，主要包括开关在稳态电流下的温升仿真、短路电流下的动稳定性仿真、绝缘部分电场仿真和对传动机构的应力仿真；仿真结果表明开关的温升满足设计要求，短路瞬间回路电动力能够补偿触头压力，开关的绝缘结构能够满足对地绝缘电压的要求，各个部件有足够的机械强度，且能够提供合适的接触压力；直流开关设计方案可行。同时在仿真分析的基础上，对设计方案提供具体的改进意见。为了评估和验证直流开关的设计，本文对直流开关的样机进行了接触压力、动稳定性试验和温升试验。在接触压力测量中，机构能够给触头提供合适的接触压力，但触头接触压力存在着不均匀的情况。在动稳定性试验中，开关接线端子受到水平方向电动拉力，虽然开关触头有所磨损，但是开关能够承受设计的短时冲击电流。在稳态温升试验中，测量得到的开关触点温升低于设计要求的65°C，由接触压力不一致导致触头温升有一定的差别，针对这一情况，可考虑改小动触头导电铜板的间距并加大接触压力来改善。试验结果表明所设计的直流开关可以满足设计要求。为提高触头的通流量，本文进行了触头的优化设计研究。本文设计了多触点触头的结构，仿真了多触点在稳态及瞬态电流下的温升，结果表明多触点触头能有效的提高通流量。为研究大直流开关触头的接触电阻，本文设计了直流开关触头试验测试平台并进行了接触电阻的实验。实验结果表明多触点触头的接触电阻在一定的压力下，相对于单触点的触头有接触电阻小的优势；多触点触头接触电阻却存在着不稳定，在实际应用多触点触头时，应使用相对于单触点触头更大的接触压力以保证接触电阻的稳定性。本文所设计的直流开关满足ITER电源设计输入的要求，通过ITER组织的初步设计评审（PDR）；本文所设计的大直流开关接触电阻测试平台可为进一步研究直流开关触头接触电阻的影响因素提供基础。