GIS断路器作为电力系统中重要的一次设备,其负载能力和开断能力是保障电力系统正常安全运行的关键。电网结构的调整和系统运行方式的变化要求一次设备具有良好的负载能力,GIS断路器本体所能承担负载电流的大小,决定了串联线路动态增容的限值。断路器作为操作最为频繁的开关类设备,其触头材料长期工作在高温高压的SF6气体中发生接触退化现象,是限制其负载能力的重要因素。因此,开展GIS断路器主触头接触退化及负载能力评估的研究,有助于提高GIS断路器设备的运行水平,为电力系统的运行和发展提供保障。本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)子课题,立足于GIS断路器主触头基本电接触性能(电气性能、机械性能和热性能)和负荷电流引起温升作用下的应力松弛现象,对GIS断路器主触头的接触退化以及负载能力开展了相关研究和分析。本文首先探讨了 GIS断路器主触头合金的应力松弛现象和松弛规律,介绍了接触电阻基本理论,根据应力松弛对接触压力的影响规律及接触压力、接触电阻等效计算方法,分析并揭示了在应力松弛作用下GIS断路器自力型触头接触压力减小和接触电阻增大的接触退化机理。断路器触指的温升是影响其负载能力的关键因素,本文针对GIS断路器灭弧室内承担主要负荷电流的主触头建立了结构-热-电耦合有限元的数值温升计算模型,运用电接触理论和材料力学相关理论对结构场计算结果等效处理,将结构场计算结果通过导电桥模型代入热-电耦合计算模型中,对主触头正常接触状态、触头合闸不到位、触头对中度不足情况下的结构场和温度场进行了计算和分析,为GIS断路器主触头接触劣化与负载能力分析奠定了基础。应力松弛现象是导致自力型触指间接触压力减小和接触电阻增大的重要原因,触头合金材料的应力松弛会直接影响GIS断路器触指的接触退化和温升,进而降低断路器整体的负载能力。本文在开展GIS断路器主触头多场耦合有限元计算的基础上,分析了负荷电流、接触电阻、环境温度对触头温升的影响;根据规程规定的温升限值,计算了设备最大负荷电流与接触电阻变化的对应关系;结合触头合金材料在负荷电流温升作用下的应力松弛特性,提出了基于应力松弛的GIS断路器接触退化及负载能力评估方法,为电力系统动态增容提供了理论依据与技术支撑。