雾霾环境动车组车顶绝缘子积污特性研究

雾霾是雾和霾的组合,空气中的霾会对车顶绝缘子的积污造成影响,而空气中的雾沉降在绝缘子表面润湿绝缘子表面污秽,增大了车顶绝缘子发生污闪的几率。以FQJG2-30/16型车顶绝缘子为试验对象,分析高速气流雾霾环境下雾霾颗粒在绝缘子表面上的受力情况,认为水滴的黏附力是雾霾环境绝缘子表面积污的一个重要影响因素,建立高速气流雾霾环境绝缘子表面雾霾颗粒沉积仿真模型,并通过人工气候室开展不同气流速度下人工模拟雾霾环境绝缘子积污试验,揭示不同风速下雾霾环境对车顶绝缘子积污的影响特性。仿真和试验结果表明:不同气流速度情况下,车顶绝缘子表面积污存在差异。雾霾环境下绝缘子积污量高于非雾霾环境积污量,随着风速的增加雾霾环境积污量与非雾霾环境积污量接近,这是由于高速气流带走绝缘子表面大量水滴造成的。     

接触网腕臂绝缘子电场分布建模与仿真研究

为使接触网绝缘子电场分布的计算结果更接近真实情况,基于静电场有限元法,建立考虑接触网各组成部件的全尺寸三维模型,仿真分析接触网部件及线路环境对腕臂绝缘子电位和电场分布的影响。结果表明:与单绝缘子仿真模型相比,全尺寸模型绝缘子电场分布发生较大变化,且同型号不同安装位置的绝缘子电场分布不同,同一绝缘子不同圆周方向的电场分布亦有差别。接触网模型部件中,绝缘子连接金具、支柱材质因素对绝缘子电场分布影响较大,而绝缘子材质、导线因素影响相对较小。接触网线路建模环境中,供电方式、列车经过与隧道线路因素对绝缘子电场分布影响较大,而复线铁路因素影响相对较小。     

沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性研究

为研究沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性,基于流体力学和电场分布理论建立多物理场共同作用下的风洞仿真模型,应用有限元法分析计算绝缘子表面颗粒在不同沙尘环境下的绝缘子表面压强和沙尘积聚量。研究结果表明:风速、电势和沙尘粒径均与绝缘子表面颗粒积聚特性有关,风速、电势和沙尘粒径3个变量中任意一个增加,沙尘颗粒碰撞迎风面和背风面产生的压强均会增加且迎风面压强比背风面高;沙尘积聚量随风速增加而快速增加且积聚速度逐渐减缓并趋于平稳,随电势增加而增加且积聚速度比较缓慢,随沙尘粒径增加而缓慢增加并逐渐趋于饱和且积聚速度逐渐减缓。仿真结果与试验结果基本相符。     

干燥带对接触网复合绝缘子电场分布的影响

为研究接触网棒形柱式复合绝缘子表面干燥带对其沿面电场分布的影响,在COMSOL Multiphysics软件中建立了绝缘子二维仿真模型,分析了绝缘子容易出现干燥带的位置以及干燥带宽度和数量对其沿面场强的影响。仿真结果表明:绝缘子伞裙间柱体处最容易形成干燥带。干燥带处绝缘子电场发生明显畸变,随着干燥带宽度的增加,伞裙上下表面干燥带处的最大场强增大而柱体上干燥带处的场强减小;伞裙表面干燥带处最大场强均出现在干燥带端部。随着伞裙上下表面干燥带数目的增加,干燥带处场强最大值增大;伞裙间柱体上干燥带数目增加,场强最大值减小。     

防污闪绝缘护套对支撑绝缘子电场分布的影响分析

文章建立二维有限元模型,对不同状态电力机车车顶绝缘子电场进行仿真,分析了绝缘子电场分布特点及防污闪绝缘护套对电场分布的影响。仿真结果表明,安装了绝缘护套的绝缘子中间伞群区域电场畸变率有所增大,绝缘子表面最大电场强度显著下降,有利于降低表面闪络发生几率。研究结果对防污闪措施的设计有一定的参考意义。     

电力机车车顶绝缘子沿面放电机理分析及防污闪对策

在电力机车正常运用的过程中,由于固体颗粒污染和空气湿度等因素的影响,使得车顶绝缘子的耐压等级降低,高电压在空气中沿绝缘子表面产生沿面滑闪或沿面闪络的现象普遍存在,给电力机车运用安全造成严重威胁。文章从理论上分析沿面滑闪和沿面闪络的机理,并提出防范措施。     

接触网绝缘子电晕放电特性仿真研究

为研究接触网绝缘子电晕放电特性,提出基于化学反应与流体力学结合的绝缘子电晕放电2维数值模型,采用数值仿真模拟计算,分析在绝缘子电晕放电过程中电场强度、电子数密度、电子温度和正离子数密度的动态分布。通过分析瞬态仿真数据可知,绝缘子的沿面电场受绝缘子形状的影响较大,在金具两端和曲率半径较大的伞裙外边沿容易形成电离区,电离区场强随放电时间的改变较大;电子温度分布与电场分布的变化趋势相近;阴极区域,电子密度随放电时间的增加缓慢增加,阳极和伞裙边沿区域电子密度出现最大值;放电过程中N2的电子碰撞电离反应是电子产生的主要方式,但由于电离阈值能量和电荷转移等原因O2+比N2+的离子数密度大;本文提出的绝缘子电晕放电2维数值模型可真实模拟绝缘子电晕放电的暂态过程,对研究电晕放电的物理机理具有重要意义。     

溅射水对铁道绝缘子带电水冲洗效果的影响分析

带电水冲洗是清洗接触网绝缘子的主要方式之一,清洗产生的溅射水对水冲洗效果影响很大,而相应的研究却很少。通过流体仿真分析和理论研究,对溅射水在冲洗工作、冲洗机理和污垢黏附强度等3个方面对带电水冲洗的影响进行分析。结果表明:溅射水会增加清洗范围,提高清洗效率,但也有可能导致闪络的发生,影响冲洗工作安全;溅射水会改变射流清洗机理,清洗主要原因由以渗透内应力变为水压力直接挤压剪切;溅射水会提高污垢周围的相对湿度,导致污垢颗粒与绝缘子表面间的黏附力增加,但对清洗所需动压影响不大。     

列车运行工况对电力变压器直流偏磁影响的仿真分析

地铁中存在的杂散电流会对地表电位分布产生影响,而如果周边存在电力变压器时,变压器中流过的直流电流会造成变压器发生直流偏磁,然而,目前关于地铁地表电位分布对周边变压器直流偏磁影响研究较少,为此考虑了列车上下行4种不同运行状况,搭建地铁地表电位仿真模型,并计算相应情况下变压器励磁电流畸变率,得出上下行列车同时出站时,对变压...     

污秽颗粒在腕臂绝缘子表面分布规律仿真分析

为解决兰新高铁接触网腕臂绝缘子污闪问题,研究腕臂绝缘子表面积污规律对预防污闪事故发生、保证牵引供电系统安全运行有重要意义。以FQB-25/12型腕臂绝缘子为研究对象,利用欧拉两相流建立积污仿真模型,以污秽颗粒的体积分数为表征参数,分析颗粒浓度、风速、颗粒粒径及来流角度4种因素对绝缘子表面污秽分布的影响。研究结果表明:绝缘子表面污秽体积分数随空气中污秽浓度呈线性增长;随风速的增大,迎风面污秽体积分数迅速增大,背风面污秽体积分数增长较缓慢;随颗粒粒径增大,迎风面污秽体积分数明显增长,背风面污秽体积不断减小;来流角度在-45°到45°变化时,对于大伞裙,上表面污秽体积分数不断减小,下表面污秽体积分数不断增大,对于小伞裙,上下表面积污程度随来流角度与大伞裙相反。     

高速动车组车顶绝缘子污闪成因分析及防控措施

动车组车顶绝缘子在自然条件下,会受到二氧化硫、氮氧化物及其他颗粒性尘埃等因素的影响,使其表面逐渐沉积污秽物,最终使得绝缘子发生污闪的几率大大增加,从而对动车组运行安全带来极大的风险隐患。通过对动车组绝缘子在潮湿、雾霾等气候条件下的闪络放电进行分析,得到了绝缘子发生闪络放电的主要原因,提出了绝缘子污闪防控措施。研究结果可为今后动车组车顶绝缘子的污闪预防与维修保养提供参考。     

平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性仿真分析

兰新高铁接触网平腕臂绝缘子在大风沙尘环境中面临"沙闪"问题,研究不同因素下平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性,可为此环境下绝缘子选型及设计提供理论依据。以FQBJ-25型棒式瓷芯复合绝缘子为研究对象,建立风洞积污仿真模型,采用多场耦合的数值计算方法分析风速、颗粒物粒径及质量浓度3种因素对绝缘子表面积污量的影响。仿真结果表明:随着风速的增大,绝缘子和各个伞裙表面的积污量均增加;当颗粒粒径大于13μm时,各个伞裙表面沉积的颗粒个数随粒径的增大而减少,但绝缘子表面的积污量随粒径的增大而增大;颗粒物质量浓度对绝缘子表面积污量的影响呈线性关系。各个伞裙表面积污量的变化与伞裙结构、风速、粒径及质量浓度有关,当曵力大于重力(大风速小粒径)时,伞裙结构的变化与各个伞裙表面积污量的变化具有一致性,反之,伞裙结构对积污量的变化影响很小。当曵力与重力作用相当时,颗粒物质量浓度越高,伞裙结构对各个伞裙表面积污量的影响越明显。     

列车车顶绝缘子气流场分布及其对积污的影响

列车高速运行过程中,车顶绝缘子表面的积污特性受绝缘子周围气流场分布特性的影响较大,建立车顶绝缘子的外部三维流场模型,利用有限元模拟的方法计算列车在不同的运行速度下,车顶绝缘子周围气流场分布的情况以及空气中的污秽颗粒与绝缘子表面的碰撞情况,结合现场调研,结果表明：车顶绝缘子的积污特性主要受到绝缘子背风面气压分布的影响,伞裙背风面的负压值、污秽颗粒碰撞率以及实测的积污量均呈两端大中间小的规律,且随着列车速度的加快,伞裙背风面的负压值及污秽颗粒碰撞率皆呈现增加的趋势。     

车顶环氧复合绝缘子的外绝缘特性研究

通过不同材料和结构绝缘子的对比试验,研究了电力机车车顶用脂环族环氧和憎水性环氧复合绝缘子以及硅橡胶绝缘子的外绝缘特性。针对典型的2种结构和2种材料的环氧绝缘子和1种硅橡胶绝缘子以及传统的瓷质绝缘子试品,进行了工频干湿雾、盐雾和人工污秽闪络电压以及表面憎水性的对比测量,并模拟受电弓支持绝缘子的安装形式仿真计算了外绝缘的电场分布特性,试验研究结果为电力机车车顶绝缘子的选用和运行提供了参考。     

交流电压下沿面放电对车载电缆材料劣化特性影响研究

为研究高铁列车在交流电压作用下,沿面放电对乙丙橡胶(EPR)电缆绝缘运行可靠性的影响,文中采用具有强平行电场分量的沿面放电模型对EPR胶片进行了不同放电强度及时间的加速劣化处理,并利用三电极系统测量了试样劣化后电阻率等参数的变化情况.研究结果表明,试样经过放电劣化处理后,在电极附近有白色圆圈出现,随放电强度升高逐渐变为...     

电气化铁路接触网雷击过电压研究

在运用电气几何模型对接触网捕雷面进行分析的基础上,考虑地阻抗对导线参数及场线耦合的影响,利用修正的电报方程对雷击时接触网上的电压、电流分布进行求解。建立了绝缘子闪络模型,对雷击过电压下绝缘子闪络进行仿真,分析了支柱通过钢轨接地、支柱上架设避雷器等方式对接触网雷击过电压的影响。仿真结果表明,地阻抗会对接触网雷击过电压的幅值及波形产生一定的影响,应根据设备实际的绝缘配合水平来配置避雷器。     

接触网验电死区电场仿真及其启动电压的探讨

采用Ansoft仿真了不同线间距下的接触网电场分布情况,同时选用5种不同启动电压的验电器对存车Ⅰ场设备进行验电测试,试验结果表明采用5 900 V启动电压的验电器能准确测量设备带电情况。研究分析了验电器自身因素对验电死区的影响,并根据现场试验情况提出接触网验电作业时的注意事项。     

CRH2型动车组受电弓支撑绝缘子雾霾天气检修运用管理

严重雾霾天气屡屡困扰动车组安全运行,防止CRH2型动车组受电弓支撑绝缘子出现闪络故障成为西安铁路局动车组检修运用管理的重要课题.总结受电弓支撑绝缘子在雾霾天气发生闪络故障的规律和原因,制定雾霾天气防止绝缘子闪络的综合控制措施.     

工频耐受电压下动车组高压箱电场仿真计算

文章建立了动车组高压箱及其内部主要电气设备的三维有限元模型,考察了在工频耐受电压下高压箱内的整体电场分布情况;并分析了箱内金属电极表面的电位及电场分布,对电场集中区域进行分类,给出了优化电场分布的合理建议。研究结果可为高压箱的工程设计提供一定参考,以避免放电、击穿故障的发生,提高高压箱的可靠性。     

基于盐碱沙尘地区的接触网绝缘子污闪预警的研究

盐碱沙尘环境是影响接触网绝缘子安全稳定运行的重要因素,但由于气候条件的复杂性和突发性,常用的污区分布图不能据实反映气候的急剧变化,往往造成接触网绝缘元件污闪事故的增加。利用含盐沙尘颗粒动力学方法,结合盐碱沙尘源区气象特性,建立颗粒物的动态沉降模型,探索沙尘颗粒在接触网绝缘子表面快速沉积规律,分析污秽源区下风向各站点的不同灰盐比以及粒径分布,得出各站点在无降水期间受含盐沙尘天气影响的污闪预警时刻。分析表明,在恶劣天气来临之前,可结合污闪预警信息准确定位,进行清扫工作,为污闪预警系统的制定提供一种有效可行的方法。