【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)境復雜多變,工況惡劣,霧霾、凝露等惡劣的天氣與嚴重污穢的雙重影響導致污閃頻發(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,保障牽引供電系統(tǒng)經(jīng)濟安全穩(wěn)定運營。采用等值鹽密值與灰密值法,分析了水泥廠附近、隧道、煤油嚴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�。車頂絕緣子表面污穢橫向分布為等值鹽密、灰密值在迎風面、背風面分布較高,側(cè)風面相對較低。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、臨界閃絡電壓、阻抗角。隨著絕緣子表面的污染嚴重程度增強,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,隨著污穢等級嚴重程度增大,阻抗角變��；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時的溫度場進行仿真分析,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。電痕程度隨時間非線性變化,電蝕深度隨時間線性增加,而電蝕寬度與時間可用雙指數(shù)函數(shù)表征。
【圖文】：

車頂絕緣子

嚴重影響高速列車安全運行。其絕緣子閃絡的發(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，導致局部放電，絕緣子最終閃絡。圖１－２逡逑為絕緣子閃絡發(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逡逑圖１－２絕緣子閃絡發(fā)展過程逡逑目前，在網(wǎng)氋速列車運行期間橫跨多個省份以及不同等級的污移區(qū)，污移來源由逡逑于特殊工況、復雜的運行環(huán)境并不與輸電線路一致，而自然污移成分特性對污移度評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的第二個重要環(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。高速列車運行工況與輸電線路絕緣子不同，其外加條件有風速作用。強逡逑
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U269.6;TM216

【參考文獻】

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本文編號：2582266