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高速气流环境湿污车顶绝缘子电场畸变及电痕破坏研究
| 论文题名： | 高速气流环境湿污车顶绝缘子电场畸变及电痕破坏研究 |
| 关键词： | 环氧树脂;绝缘子;电场畸变;高速气流环境;湿污车顶;电痕破坏;电动车组 |
| 摘要： | 高速铁路以其速度快、安全性好、正点率高、输送能力大、污染轻等一系列技术优势，在我国交通运输中占有重要的地位，发展迅猛。车顶绝缘子是保障动车组安全供电关键的高压部件，不仅隔离车体与受电弓、母线等，还起到支撑作用，其绝缘故障会致使动车组临时停运。动车组车顶高压设备布局紧凑，绝缘子结构高度被限制在50cm内，尽管车项绝缘子采用环氧树脂材料，具有优异的憎水性且硬度高，但在降雨环境中仍有放电发生，绝缘子遭受电痕破坏，威胁动车组安全运行。环氧树脂绝缘子遭受电痕破坏主要由降雨、湿雾使得污秽受潮，在反复干燥、受潮后，憎水性下降，电场畸变增强，电晕放电引起表面起弧，表面温度超过耐受温度，碳化形成电痕，情况严重时丧失绝缘性能，造成运行故障。因此，本文针对湿污状态下车顶绝缘子电场畸变及电痕破坏开展研究，为提高车顶绝缘子运行可靠性提供理论基础。 动车组运行产生的高速气流致使绝缘子周围气流气压分布不均，雨滴受空气曳力影响，运动参数发生改变，为此根据水滴碰壁模型，构建了雨滴碰撞绝缘子并吸附在其表面的判据，基于Fluent建立了绝缘子风洞仿真模型，选择离散相进行降雨的数值模拟，利用UDF功能实现了对吸附判据的程序化，分析了绝缘子积雨分布特性，研究了降雨强度、入口风速、来流角度对绝缘子表面积雨量的影响。 根据电准静态场理论，在Ansoft软件中分别建立了洁净状态、含水滴、湿污状态下绝缘子的有限元模型，分析了外部电场方向、憎水性以及水滴融合程度对水滴电场畸变的影响机制，利用多项式回归探寻了水滴最大电场增幅与外部电场方向、接触角的变化关系，对比了洁净和染污绝缘子的电场分布特性，并研究了在绝缘子不同位置上染污造成电场畸变的差异。 环氧树脂绝缘子虽其电气、机械性能良好，但在维护检修中仍会发现电痕破坏，因此为探明动车组高速运行中，车顶绝缘子遭受电痕破坏的薄弱点，基于ANSYS建立了车项绝缘子沿面放电的三维非线性瞬态电热耦合模型，分析了沿面放电时绝缘子表面温度分布特征，探明了电痕程度与时间的变化关系，研究了气流气压分布、入口风速对电痕程度的影响规律。 |
| 作者： | 包健康 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 高波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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