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动车组车顶绝缘子积污特性及电场分布研究
| 论文题名： | 动车组车顶绝缘子积污特性及电场分布研究 |
| 关键词： | 动车组;车顶绝缘子;积污特性;电场分布 |
| 摘要： | 动车组以牵引供电系统为动力源，车顶绝缘子作为起隔离和支撑固定作用的的高压绝缘部件，是保障牵引供电系统供电安全及动车组稳定运行的一个关键。由于中国京沪高铁途经山东、河北等工业污染较为严重的区域，且列车行驶速度远大于一般自然风速，使车顶绝缘子表面积污过程变得更为复杂。本文以CRH380系列车型上被广泛使用的改进型FM400车顶绝缘子为研究对象，结合京沪高铁沿线区域气候和环境条件，对车顶绝缘子表面积污特性及电场分布进行了研究。 首先,构建车顶绝缘子三维模型，利用COMSOL Multiphysics软件进行仿真，以软件内置的物理场及有限元计算法为支持，研究了在列车高速行驶的条件下，高速气流对车顶绝缘子外围流场分布及污秽颗粒沉积情况的影响；研究了在列车运行平均时速下，车顶绝缘子安装角度、区域自然环境下污秽颗粒物粒径以及所施加的交流电压大小等特定因素对绝缘子积污特性变化规律的影响；结合研究结果进一步分析高速气流、颗粒粒径的改变对绝缘子闪络特性的影响，提出了防污闪措施。 沿面电场分布特性是影响绝缘子发生污闪的重要因素。基于上述积污特性仿真研究，在考虑不均匀的污秽分布基础上，建立了简化的车顶绝缘子二维模型，对车顶绝缘子沿面电场分布特性进行了模拟计算。比较了污秽状态及清洁状态下车顶绝缘子的沿面电场分布特性，重点分析了车顶绝缘子在污秽状态下的电场畸变情况，通过计算绝缘子各片伞裙承受电压的百分比发现，绝缘子高压端伞裙沿面电场最为集中、畸变最为严重。据此提出了降低电场畸变的措施建议。 研究结果表明：高速气流环境下，车顶绝缘子积污量主要受气流曳力影响，背风面的污秽积聚主要受绕流产生的涡流影响，风速及粒径的增大都会使绝缘子表面积污量增加，从而使污闪发生的可能性变大；外围流场的畸变使车顶绝缘子表面污层分布不均，导致绝缘子沿面电场畸变；由于污秽与高场强都集中于绝缘子高压端区域，使得该部位更易发生放电，因此建议在制定车顶绝缘子防污闪措施时，应格外关注高压端伞裙的清洁，以最大限度地降低发生污闪的概率。 |
| 作者： | 李露露 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张建文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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