高铁站内机械绝缘节烧损碳化与钢轨表面温升研究

电弧高温是机械绝缘节(简称“绝缘节”)烧损碳化导致其无法满足轨道电路绝缘要求的主要原因。基于磁流体动力学理论，考虑电磁场、热场、流场以及电弧物性参数的影响，在COMSOL软件中建立绝缘节电弧的多物理场耦合模型；通过仿真求解不同电弧作用次数、电弧电流以及电弧移动速度下的电弧温度分布，分析绝缘节碳化规律与钢轨温升规律。结果表明：在较低电弧电流下，随着电弧作用次数的增加，绝缘节温度升高、碳化程度加剧，钢轨表面温升则不明显，绝缘节在电弧作用1～2次时未出现碳化，作用3次时出现碳化且碳化率为15.2%，作用6次时碳化率升至69.4%，而钢轨表面温度在电弧作用6次时仅升高142.2 K；电弧电流越大，绝缘节发生碳化的程度也越高，钢轨表面温度也随之升高，绝缘节在电弧电流为40～60 A时未出现碳化，80 A时出现碳化且碳化率为33.5%，电弧电流大于等于120 A时碳化率升至100%，而钢轨表面温度在电弧电流由40 A增至180 A时升高440.8 K；电弧移动速度越快，电弧对绝缘节和钢轨的传热影响越小，越有利于降低绝缘节的碳化，电弧移动速度从10 m·s^-1增至20 m·s<...