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高铁站内机械绝缘节烧损碳化与钢轨表面温升研究
引用本文:张友鹏,郑泽荣,李军丽,赵斌.高铁站内机械绝缘节烧损碳化与钢轨表面温升研究[J].中国铁道科学,2023(3):155-163.
作者姓名:张友鹏  郑泽荣  李军丽  赵斌
作者单位:兰州交通大学自动化与电气工程学院
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51967010);
摘    要: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<...

关 键 词:绝缘节电弧  温度场  磁流体动力学  COMSOL  Multiphysics
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