基于磁流体动力学模型的弓网电弧温度场仿真

笔者针对弓网电弧产生的瞬时高温严重烧蚀受电弓滑板和接触网导线的问题展开研究。以磁流体动力学(MHD)理论为基础,考虑电弧的基本物理特性及电磁效应、热效应和辐射效应,建立了静态弓网电弧二维磁流体动力学模型,仿真计算了电弧的温度场分布,得到了电弧弧柱和两电极内部的温度分布特性。仿真结果表明,弧柱中心区域温度最高,并逐渐向外衰减;滑板表面温度高于导线表面,两电极表面温度低于弧柱温度;受电弓滑板表面的温度随着滑板材料热导率的增大而降低;电弧区域、滑板和导线上的温度随电流的增加而增大,而两电极之间的电位差基本保持不变。     

弓网系统滑动电接触最优压力载荷的确定

弓网系统中,接触压力的大小直接影响列车的受流稳定性和滑板、接触网导线的使用寿命。本文通过浸金属碳滑板与铜导线的对磨实验,分析了不同载流、速度以及变化压力情况下的滑板受流和磨损情况,通过数据拟合建立电流相对稳定系数、磨损率与电流、速度和压力的预测模型,由于磨损率与电流相对稳定系数存在彼此冲突的矛盾关系,因此应用设计的多目标粒子群算法求解电流相对稳定系数和磨损率的Pareto最优前沿解,最后通过基于信噪比的多目标决策方法确定基于电流稳定性相对最好、磨损率相对最小情况下的最优压力载荷,为电力机车的实际运行调整压力载荷提供理论基础。     

强电流滑动电接触下最佳法向载荷

在弓网受流系统中,反映其性能的参数主要有磨耗率、载流效率和载流稳定性,均与受电弓滑板和接触网导线之间的法向载荷有着密切关系。适当的法向载荷能使磨耗率最小,亦能维持较高的载流效率及载流稳定性。论文通过对铜基粉末冶金滑板与铜锡导线的对磨实验,得到了滑板磨耗率、载流效率和载流稳定性随工况变化的规律。随后采用支持向量机(SVM)建立了以磨耗率、载流效率和载流稳定性作为因变量,以法向载荷、滑动速度和接触电流为自变量的回归模型,并通过差分进化-分布估计(DE-EDA)算法确定特定工况条件下的基于滑板磨耗率最低、载流效率和稳定性最高的最佳法向载荷及其对应的Pareto最优解。     

基于光谱的降弓过程弓网电弧研究

高速铁路运营速度的提升,导致弓网振动加剧,离线频繁,电弧频发,严重烧蚀弓网材料,而电弧的燃炽强度和熄灭特性会受到温度这一重要参数的影响。为此基于光谱诊断法和红外图像,对降弓过程的弓网电弧等离子体的温度以及受电弓滑板、接触线的温升情况进行了研究。首先基于弓网电弧试验装置,记录了降弓过程中弓网电弧电压电流波形;并且同步采集了弓网电弧等离子体发射光谱;利用Boltzmann斜线法,计算得出了弓网电弧等离子体激发温度的变化,并且分析了电流对激发温度的影响;此外,分析了降弓过程中受电弓滑板和接触网导线的温度变化情况。实验结果表明:在16～22 A的电流范围内,燃弧电压在30～36 V之间变化,降弓时随弓网间隙增大而逐渐增大,弧压基本呈现线性增长趋势;在同一电流下,弓网电弧等离子体的激发温度在降弓过程中逐渐降低,但在同一间隙下,电弧温度随着电源输出电流的增加而上升。通过受电弓滑板和接触网导线的红外图像,可知降弓过程中,接触线温度始终高于受电弓滑板,滑板导线的最高温度的上升趋势逐渐放缓。     

行业动态

陕西斯瑞公司又一成果获奖陕西斯瑞公司与西安交通大学共同承担的《高性能真空开关CuCr触头材料设计、关键制造技术及其工艺》荣获2007年国家科学技术进步二等奖。“TYD-1250型受电弓纯碳滑板”获奖从蓬莱市科技部门获悉,蓬莱市超硬复合材料有限公司研制的“TYD-1250型受电弓纯碳滑板”获2007年度科学技术进步一等奖。碳滑板是电力机车获得动力能源的咽喉配件,安装在机车顶部受电弓的最上端,直接与供电系统接触网导线接触,使电力机车在静止或滑动状态下获取电流,保证安全运行。该碳滑板2006年通过省级专家鉴定,鉴定组专家一致认为,该产…     

考虑地理气候因素影响的接触网综合载流量计算方法及其应用

在接触网输电导线选型和负荷调度过程中接触网允许载流量是需要考虑的关键因素,而允许载流量的大小与接触网所处的地理气候条件密切相关。该文首先提出考虑接触网沿线的风速、风向、环境温度、海拔高度以及太阳有效入射角度等地理气候因素的单根输电导线的允许载流量计算方法;在此基础上利用接触网输电导线电流分配关系和接触网综合载流量的概念提出接触网综合载流量的计算方法;进而提出了接触网的动态增容方法,该方法通过接触网所处位置的地理气候参数动态计算接触网的载流能力。算例表明:输电导线及接触网载流量在不同地理气候条件下相差较大;接触网设计过程中接触网综合载流量应根据接触网所处地区夏季气候参数进行计算;输电导线容量利用率可判断所选择输电导线的匹配程度;利用动态增容技术可以大幅提高接触网载流能力。该研究成果对牵引网输电导线选型、负荷调度具有一定借鉴意义。     

弓网滑动电接触电磁热力耦合效应研究进展

为电力机车提供牵引动力的受电弓滑板与接触网导线是典型的滑动电接触摩擦副，二者在工作中存在电、磁、热、力多场耦合效应，复杂的多场耦合作用将影响弓网的受流质量和摩擦磨损性能，开展电气化铁路弓网接触多物理场耦合效应研究，对降低弓网运行维护成本，提高受电弓滑板和接触网导线使用寿命等具有重要意义。该文重点归纳总结了近些年来弓网系统在电、磁、热、力多场效应下的相关研究进展。结合列车实际运行工况，综述了弓网接触电阻、电弧、接触温度、电磁力和压力载荷等因素对弓网载流摩擦磨损性能的影响规律，针对多物理场作用下研究中存在的问题与不足，提出进一步研究和完善的意见。在此基础上，从提高弓网滑动电接触性能、保障列车安全稳定运行角度，采用弓网接触电阻、燃弧率及接触温度对电接触性能的评价进行阐述和探讨，以期对弓网电接触行为进行合理预测与评估，为进一步研究弓网滑动电接触多场耦合效应提供参考。     

基于摩擦磨损量最小的最优载荷确定研究

在受电弓滑板与接触网系统中,二者因滑动接触产生的摩擦磨损量与它们之间的接触载荷有直接关系。在保证载流性能条件下,较小的载荷出现电弧侵蚀磨损,较大的载荷会导致机械磨损。笔者通过对浸铜碳滑板两种滑板材料与铜锡导线的对磨实验,研究了在固定载流和运行速度情况下载荷与磨损量的数值关系,进而根据检测数据,以载荷为输入、磨损量为输出进行神经网络训练,得出其相互关系模型,并进行模型验证。在此模型基础上,采用优化算法进行输出磨损量最小的参数寻优过程,从而得到最小磨损量对应的最佳输入载荷,实现实际工况下最优载荷的确定。     

高速列车静态升降弓电弧的磁流体动力学仿真研究

为了分析列车在站内起动和进站制动时弓网系统接触面材料的电气磨损情况,对弓网系统静态升降弓过程所产生的弓网电弧特性开展了研究。基于磁流体动力学理论,建立了弓网电弧等离子体有限元分析模型,利用有限元仿真软件计算了电弧的动力学方程和电磁学方程,得出了在不同间隙距离下的电弧温度场分布情况和不同接触线廓型情况下的接触线温度场分布情况。并通过仿真结果与试验结果对比验证了仿真模型的正确性。研究结果表明,随着弓网间隙的不断减小,靠近接触网导线处的电弧弧柱半径增大,接触线表面最高温度从1 872 K下降为956 K,受电弓滑板表面的最高温度由5 400 K下降为3 590 K;且在一定弓网间隙情况下,接触线表面最高温度较滑板表面最高温度低。同时,当接触线廓型半径由8 mm增加至15 mm,接触线表面最高温度有一定程度的降低。分析仿真结果可得,列车静态升降弓时,不同弓网间隙情况下的电弧温度场分布不同,但滑板表面材料的电气磨损均较接触线严重。此外,通过适当增大接触网导线廓形半径可降低接触线表面的电气磨损。     

高速列车静态升降弓电弧的磁流体动力学仿真研究EI北大核心CSCD

为了分析列车在站内起动和进站制动时弓网系统接触面材料的电气磨损情况,对弓网系统静态升降弓过程所产生的弓网电弧特性开展了研究。基于磁流体动力学理论,建立了弓网电弧等离子体有限元分析模型,利用有限元仿真软件计算了电弧的动力学方程和电磁学方程,得出了在不同间隙距离下的电弧温度场分布情况和不同接触线廓型情况下的接触线温度场分布情况。并通过仿真结果与试验结果对比验证了仿真模型的正确性。研究结果表明,随着弓网间隙的不断减小,靠近接触网导线处的电弧弧柱半径增大,接触线表面最高温度从1 872 K下降为956 K,受电弓滑板表面的最高温度由5 400 K下降为3 590 K;且在一定弓网间隙情况下,接触线表面最高温度较滑板表面最高温度低。同时,当接触线廓型半径由8 mm增加至15 mm,接触线表面最高温度有一定程度的降低。分析仿真结果可得,列车静态升降弓时,不同弓网间隙情况下的电弧温度场分布不同,但滑板表面材料的电气磨损均较接触线严重。此外,通过适当增大接触网导线廓形半径可降低接触线表面的电气磨损。     

高压输电线路导线温度在线检测系统设计

针对输电线路导线温度对导线载流量的影响,输电能力的下降,设计了一种基于单片机的导线温度在线检测系统,并阐述了该系统的硬件电路结构以及软件结构,测试了该系统的监测效果.     

Moldless micropatterning of BaTiO<Subscript>3</Subscript> nanoparticles via electrophoretic deposition: A simple and feasible method

In this work, a simple, reproducible, and inexpensive fabrication route for moldless micropatterning of a colloidal assembly on a conducting substrate surface is actualized by means of electrophoretic deposition (EPD) technique. A synergetic combination of photolithography and EPD is employed for fabricating micropatterns of barium titanate (BaTiO₃) nanoparticles on an indium-tin-oxide (ITO) coated glass slide or a Pt/ITO substrate. At first, high quality resist molds with various micropatterns are fabricated on ITO glass slide by photolithography technique, which is used for providing a controlled local electric field during the EPD process. Then, BaTiO₃ nanoparticles suspension is prepared in KCl aqueous solution and is demonstrated the BaTiO₃ nanoparticles are negative charged in the suspension. At last, EPD of various BaTiO₃ micropatterns is accomplished successfully on the anodic ITO glass slide or Pt/ITO substrate using the micropatterned ITO glass slide as the cathode, indicating that it is a simple and potential route for micropatterning of colloidal assembly on a non-modified conducting substrate by virtue of EPD process.     

弓网系统受流摩擦下滑板温度分析与计算

弓网系统受流摩擦下滑板温度是影响其磨耗率的关键因素。笔者根据传热学原理和有限元方法,建立了滑板温度场的计算模型,给出了边界条件,并运用ANSYS建模和计算,得出载荷、速度、电流变化对滑板导电斑点温度的影响,并通过与实验数据对比证明了仿真模型的正确性。     

任意导线在送电线路工程测量中的应用

根据导线理论,提出任意导线在送电线路工程困难区域内间接测量的理论和方法。     

适用于双金属线材的组合式连续拉丝生产线

分析了铜包铝和铜包钢等双金属线材与一般单一金属线材拉拔的不同点,提出双金属线材拉丝机应具有防止铜层磨损与开裂的结构要求。介绍了组合式连续拉丝生产线的总体结构及其中几个主要装置的构造和工作原理。     

聚氯乙烯绝缘电线表面为何有“电”

聚氯乙烯绝缘电线若其表面附着一些导电脏物和在潮湿环境下带电使用时 ,用验电笔接触其表面 ,发现电笔氖管发光闪烁 ,用户认为电线“漏电”,电线质量有问题 ,不能安全使用。该文介绍了针对这情况进行调查及试验 ,认为电线质量并无问题 ,而是由极微量的电容电流引起的 ,并不危及人身安全 ,用户可安心使用。     

浅析输电线路导线鞭击的治理

随着经济的快速发展,唐山电网负荷较重,较多的输、变电设备重载运行,使设备运行出现了一些新的问题,其中220 kV重栽线路分裂导线鞭击的现象,值得设计、施工及运行单位研究并治理.     

重型低压起重机组的电气设计方法

钢铁企业某些车间常要求把多台重型起重机布置在同一条滑轨上,共用同一组安全滑触线.介绍了起重机组电气设计的计算流程,并给出了对设计结果的验算方法.与常规方法相比,该方法既可靠实用,又不会造成材料浪费.该设计方法对单台起重机也是适用的,最后给出了某铸铁机车间280t起重机滑触线的设计实例.     

弓网系统滑动电接触瞬态温度场仿真研究

弓网系统瞬态温升会影响摩擦副的材料特性,进而加速系统磨耗。为减小弓网系统温度场引起的磨损,对其瞬态特性进行了研究。利用COMSOL Multiphysics软件建立了仿真模型,利用试验机,采用非接触式测温方法,验证了模型的有效性。对温度场瞬态过程进行仿真研究,结果表明,运行过程中,最高温度区由接触面逐渐转移至碳板内部,温度由接触区向四周呈递减趋势;在碳板接触区后端出现"高温拖尾"现象,拖尾长度随时间逐渐增大。上述研究结论对进一步研究滑板温度特性具有借鉴意义。     

220 kV鹤木线松花江大跨越微风振动的在线监测分析

介绍了微风振动对架空输电线路,特别是大跨越的安全运行影响.阐述了220 kV鹤木线松花江大跨越微风振动在线监测设备布置方案.分析了在线监测仪获得的数据,据此建议运行部门,对大跨越导线、地线各阻尼线夹头和防振锤夹头等夹固点重新紧固,防止了蠕变等引起握力松弛致使的导、地线断股.