發(fā)布時(shí)間：2020-02-23 21:02

【摘要】：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(yùn)行的關(guān)鍵考量因素之一。車頂絕緣子運(yùn)行環(huán)境運(yùn)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(jì)安全穩(wěn)定運(yùn)營。采用等值鹽密值與灰密值法,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(dòng)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�。車頂絕緣子表面污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(duì)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(yàn)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(qiáng),絕緣子表面泄漏電流會(huì)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(jí)嚴(yán)重程度增大,阻抗角變�。蛔杩菇且欢�,污穢等級(jí)越高,污穢阻抗幅值相對(duì)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(hù)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(hù)套位置。溫度場判定電痕破壞的嚴(yán)重程度從高到低為：護(hù)套表面處位置,傘裙上表面位置,傘裙下表面。對(duì)電弧發(fā)展至整個(gè)車頂絕緣子閃絡(luò)時(shí)的溫度場進(jìn)行仿真分析,最低起痕條件下溫度極大值分別出現(xiàn)在第一片和最后一片傘裙邊沿位置,最高可達(dá)2072K。傘裙邊沿最易發(fā)生電起痕,傘裙根部,溫度最低不易起痕。電痕程度隨時(shí)間非線性變化,電蝕深度隨時(shí)間線性增加,而電蝕寬度與時(shí)間可用雙指數(shù)函數(shù)表征。
【圖文】：

車頂絕緣子

嚴(yán)重影響高速列車安全運(yùn)行。其絕緣子閃絡(luò)的發(fā)生過程：沿面沉積污移成分（污逡逑穢在絕緣子表面形成一個(gè)污染層），，污移濕潤受潮（污移層的絕緣性能下降，允許泄漏逡逑電流流通絕緣子兩極），沿面形成電弧發(fā)熱，導(dǎo)致局部放電，絕緣子最終閃絡(luò)。圖１－２逡逑為絕緣子閃絡(luò)發(fā)展過程。逡逑表面污移沉積逡逑污移濕潤受葡逡逑泄漏電流至干區(qū)形成逡逑＾７邐逡逑局部放電至沿面閃絡(luò)逡逑圖１－２絕緣子閃絡(luò)發(fā)展過程逡逑目前，在網(wǎng)氋速列車運(yùn)行期間橫跨多個(gè)省份以及不同等級(jí)的污移區(qū)，污移來源由逡逑于特殊工況、復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境并不與輸電線路一致，而自然污移成分特性對(duì)污移度評(píng)逡逑估和污閃電壓的影響起著重要的決定性因素。圖１－３所示，車頂絕緣子沿面附著嚴(yán)重逡逑煤炭污穢。逡逑圖１－３絕緣子沿面污移情況逡逑污移濕潤受潮是影響絕緣子閃絡(luò)的第二個(gè)重要環(huán)節(jié)。絕緣子曝露在大氣環(huán)境中，逡逑影響絕緣子沿面受濕是雨水洗刷等氣候形成的自然噴灑，以及從環(huán)境空氣所附帶凝露逡逑的吸附過程。高速列車運(yùn)行工況與輸電線路絕緣子不同，其外加條件有風(fēng)速作用。強(qiáng)逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U269.6;TM216

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2582266