基于SolidWorks的电压互感器壳体封头设计

    1 概况

    从电压互感器壳体的外形美观考虑，封头是壳体不可缺少的重要组成部分，封头根据几何形状的不同，分为球形、椭圆形、碟形、球冠形等几种。我公司现有GIS配套用电磁式电压互感器壳体如图1所示，有椭圆形封头和球形封头，为使本公司产品外观形状尽量保持一致，决定将壳体用封头更改为一种结构。

图1 两种封头

    2 封头设计

    电压互感器用壳体由下法兰、筒体、封头、直筒和上法兰焊接而成，以252kVGIS配套用电压互感器为例，如图2所示。

图2 252kV电压互感器外形

    图2中电压互感器配合GIS装配时为正置结构，绝缘子的导电棒朝上，由于绝缘距离限制，直筒和封头的整体高度是固定的。此种情况下，为了使壳体外观结构整体平衡，美观好看，直筒的高度固定，即封头的高度也被固定。252kVGIS配套用电压互感器的原封头尺寸如图3所示。

图3 椭圆形封头

    该封头为椭圆形封头，封头高度为210mm，封头所接筒体外径为688，所接直筒外径为360，椭圆长短轴之比为2。

    为使本公司所有GIS配套用的电压互感器结构统一，以252kVGIS配套用电压互感器为例，设计与之配套的球形封头，如图4所示。

图4 球形封头

    该封头为球形封头，封头高度为210mm，封头所接筒体外径为688，所接直筒外径为360，球形半径为SR375。

    3 仿真模拟

    在建立模型，如图3和图4所示，考虑到直筒和上法兰高度较小，在对封头的模拟时，加入直筒和上法兰，如图5和图6所示。

图5 椭圆形封头

图6 球形封头

    在中，分别建立算例，该电压互感器壳体实际生产用材质为5052－H112，软件中没有此种材质，两个封头材质均以5052－H32代替，零部件接触选择全局接触(接合无间隙)，固定图5和图6中的上法兰上表面，按照产品性能需要，进行压力试验，由内向外施加2MPa的压力，生成网格并运行。

图7 椭圆形封头应力