高速列車車頂絕緣子污穢狀態(tài)及沿面起弧時溫度場分析研究.pdf

1、車頂絕緣子作為高速列車外絕緣的關(guān)鍵器件，其絕緣性能是保證安全運行的關(guān)鍵考量因素之一。車頂絕緣子運行環(huán)境運行環(huán)境復(fù)雜多變，工況惡劣，霧霾、凝露等惡劣的天氣與嚴(yán)重污穢的雙重影響導(dǎo)致污閃頻發(fā)。因此，本文通過調(diào)研鐵路沿線典型污穢、絕緣子沿面污穢的分布特征，建立車頂絕緣子污穢狀態(tài)的有效特征量，研究環(huán)氧樹脂材料車頂絕緣子起弧溫度與電痕破壞特性關(guān)系，可為高速列車車頂絕緣子避免污閃提供理論基礎(chǔ)，保障牽引供電系統(tǒng)經(jīng)濟安全穩(wěn)定運營。
　　采用等值鹽密

2、值與灰密值法，分析了水泥廠附近、隧道、煤油嚴(yán)重地帶的三種鐵路沿線典型污穢成分特性，三處位置絕緣子受污染程度均為“非常嚴(yán)重”。水泥廠附近絕緣子污穢呈高灰度值特性，隧道內(nèi)部絕緣子污穢等值鹽密、灰密均高，煤油嚴(yán)重地帶附近絕緣子鹽密值極大、灰密值不高。小型霧室模擬車頂絕緣子受流動霧氣的影響，三種自然污穢的等值鹽密值受霧氣影響較小，灰密值影響較為劇烈;并且等值鹽/灰密值均在傘裙中間位置略高于兩端，上表面?zhèn)闳狗e污情況高于下表面?zhèn)闳埂＼図斀^緣子表面污

3、穢橫向分布為等值鹽密、灰密值在迎風(fēng)面、背風(fēng)面分布較高，側(cè)風(fēng)面相對較低。
　　根據(jù)污穢分布狀態(tài)分析了絕緣子污穢阻抗特性，試驗測定車頂絕緣子泄漏電流、臨界閃絡(luò)電壓、阻抗角。隨著絕緣子表面的污染嚴(yán)重程度增強，絕緣子表面泄漏電流會隨之增大。得到不同濕度60％～75％、75％～85％、85％～99％的臨界閃絡(luò)電壓范圍值分別大致為12.5kV～27.5kV、9kV～27.5kV、6kV～27.5kV。同阻抗幅值情況下，隨著污穢等級嚴(yán)重程度增大

4、，阻抗角變小;阻抗角一定，污穢等級越高，污穢阻抗幅值相對較低。
　　利用ANSYS有限元仿真軟件建立環(huán)氧樹脂車頂絕緣子沿面產(chǎn)生局部電弧的電熱耦合三維有限元模型，仿真得到護套位置的最低起痕條件下最大溫度均高于傘裙上表面，高于傘裙下表面，絕緣子表面最大溫度為1218.9K，在第一處護套位置。溫度場判定電痕破壞的嚴(yán)重程度從高到低為:護套表面處位置，傘裙上表面位置，傘裙下表面。對電弧發(fā)展至整個車頂絕緣子閃絡(luò)時的溫度場進行仿真分析，最低起痕