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动车组车顶绝缘子性能衰退特性和寿命预估研究
| 论文题名： | 动车组车顶绝缘子性能衰退特性和寿命预估研究 |
| 关键词： | 动车组;绝缘子;性能衰退;寿命评估 |
| 摘要： | 动车组车顶绝缘子是牵引供电系统中的重要设备之一，但是长时间的运行实践表明绝缘子随着服役时间的增加可能会出现断裂、闪络和憎水性下降等多种问题，已造成多起动车组运行故障，严重威胁了轨道交通系统的安全性与稳定性。针对上述问题，本文选取于轨道交通系统服役过3～9年的硅橡胶绝缘子和服役2～7年的环氧树脂绝缘子为研究对象，研究了绝缘子性能衰退特性随服役时间的变化。 开展了绝缘子工频闪络试验，研究了绝缘子在伞裙不同表面状态下的闪络电压与现象，发现随着服役时间的增加绝缘子的工频闪络电压均存在着不同程度的下降，并且受其表面伞裙表面状态的影响较为明显。随着绝缘子表面污秽度的增加，绝缘子的闪络电压迅速下降。其中环氧树脂绝缘子下降得更为明显，服役7年的环氧树脂绝缘子在其表面盐密为0.4mg/cm2时，闪络电压最低为26.3kV，已经低于接触网额定电压。 开展了雷电冲击闪络试验，结果表明在雷电冲击电压作用下，绝缘子的闪络电压随服役时间的增加无明显变化。环氧树脂绝缘子沿绝缘子表面发生闪络，而硅橡胶绝缘子由于爬电距离小而出现飘弧现象。但运行环境湿度高于80％时，在工频电压的作用下，环氧树脂绝缘子存在轻度的局部放电现象，这导致了环氧树脂绝缘子的老化更快。 开展了绝缘子材料性能测试，对不同服役时间的绝缘子分别进行了憎水性测试、FTIR和SEM测试。结果表明硅橡胶绝缘子的憎水性普遍高于环氧树脂绝缘子，而随着服役时间的变化环氧树脂绝缘子的憎水性下降更快。其中顶部伞裙的接触角最小，平均比中部低11.31°，比底部伞裙低17.39°。根据FTIR分析结果显示，不同运行时间的硅橡胶绝缘子各基团较为接近，下降速度缓慢，但是环氧树脂绝缘子随着服役时间的增加，各基团分解速度较快，这也是其憎水性更差的原因之一。 搭建了绝缘子紫外老化平台与温度循环老化平台，结果表明高能紫外线的照射是绝缘子憎水性下降的主要原因，在1000小时加速紫外老化试验后，硅橡胶绝缘子的接触角平均下降了10°，环氧树脂绝缘子下降了14°。而经温度循环老化试验后，两种绝缘子的接触角均未出现明显的变化趋势。通过紫外线辐射量的等量代换得到，动车组车顶硅橡胶的使用寿命为13.7年，环氧树脂绝缘子寿命为10年。 |
| 作者： | 刘明亮 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王胜辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北电力大学(保定) |
| 学位年度： | 2022 |
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