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原文传递高速列车车顶防撕裂硅橡胶复合绝缘子的积污与闪络特性研究

论文题名：	高速列车车顶防撕裂硅橡胶复合绝缘子的积污与闪络特性研究
关键词：	高速列车;车顶软质硅橡胶复合绝缘子;局部伞裙撕裂;污秽闪络性能
摘要：	高速列车运行期间的高速气流环境可能会造成车顶软质硅橡胶复合绝缘子伞裙出现撕裂现象，局部伞裙撕裂会缩短绝缘子的最小爬电距离，护套根部撕裂会使芯棒裸露在外，容易造成水分侵入，诱发芯棒护套界面处发生放电现象，严重时会造成绝缘子闪络，致使列车供电中断。本文优化设计一种硬质硅橡胶复合绝缘子以解决伞裙撕裂问题，主要研究内容及结论如下：　　基于现场调研获取的伞裙边缘裂缝尺寸，人工预置长裂缝、短裂缝两种尺寸的缺陷，试验研究伞裙裂缝对软质硅橡胶复合绝缘子污秽闪络性能的影响。试验结果表明：两种尺寸的裂缝对绝缘子持续升压试验的闪络电压及干区出现的位置无明显影响，但长裂缝绝缘子闪络前电弧发展更为剧烈；两种尺寸的裂缝对绝缘子恒压耐受期间泄漏电流的发展过程影响明显，但对泄漏电流峰值无明显影响；多次闪络试验后伞裙边缘出现电弧灼烧痕迹。　　基于流固耦合方法，借助有限元仿真软件分析伞裙参数对伞裙应力及形变量的影响规律，仿真结果表明：伞裙直径、伞裙厚度、伞裙上下倾角等伞裙结构参数与绝缘子伞裙的形变量密切相关；无伞骨绝缘子的应力集中在伞裙根部，有伞骨绝缘子的应力集中在伞骨边缘附近且最大应力值明显减小；芯棒加装伞骨能够有效降低伞裙的形变量。基于仿真结果，设计一种真型硬质硅橡胶复合绝缘子并对其开展风洞形变试验，试验结果表明：硬质硅橡胶复合绝缘子在0-111m/s风速下伞裙最大形变量均小于0.5mm，试验结束后绝缘子伞裙未出现撕裂等现象。　　搭建最高速度可达80m/s的开式风速可调风洞，最高试验时长设定为8小时，试验获取新型硬质硅橡胶绝缘子在两种质量流率、两种沙粒粒径下的伞裙表面污秽分布特性。试验及仿真结果表明：绝缘子伞裙表面污秽分布不均匀，背风面积污严重，呈八字形分布，八字两侧附近的污秽密度明显高于其他区域；质量流率越大，积污时间越长，背风面污秽密度越大；气流速度和质量流率不变时，污秽颗粒粒径越小，背风面的污秽密度越大。　　基于风洞积污试验获得的污秽分布规律，采用固体涂层法和恒压耐受法获取硬质硅橡胶复合绝缘子的不均匀污秽闪络耐受特性。试验结果表明：背风面污秽密度越大，表征明显放电现象的泄漏电流信号出现的时间越早，泄漏电流峰值也越大。淋雨耐受试验结果表明：大雨和暴雨工况下，电导率小于等于3000μS/cm且耐受电压值为入网考核电压32kV时，新型硬质硅橡胶复合绝缘子未发生闪络。　　本文优化设计的新型硬质硅橡胶复合绝缘子可为运营单位解决高速气流环境中的列车车顶绝缘子伞裙撕裂问题提供参考。
作者：	王向飞
专业：	电力系统及其自动化
导师：	马建桥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022