高速气流场下列车车顶绝缘子积污特性研究

为研究列车处于高速运行状态时车顶绝缘子的积污特性,建立了车顶绝缘子外部3维流场模型,研究了高速气流作用下车顶绝缘子周围的流场特性。结合数值模拟和现场实测,分析了车顶绝缘子表面的积污分布及其影响因素。结果表明:高速气流通过改变车顶绝缘子外围的气流分布进而影响污秽颗粒的碰撞特性,导致绝缘子两端部伞裙的积污比中间伞裙严重,伞裙上、下表面的污秽规律有较大差异。     

雾霾天气下动车组车顶绝缘子积污特性研究

动车组高速运行过程中车顶绝缘子周围产生的高速气流影响其表面积污规律。为了在实验室中模拟雾霾天气对车顶绝缘子的污闪特性影响,研究了不同空气质量指数(AQI)条件下在网运行动车组车顶高压隔离开关绝缘子表面积污特性,并进行分析比较。试验结果表明:不同AQI条件下,绝缘子伞裙表面等值盐密(ESDD)及灰密(NSDD)均出现在绝缘子中上部伞裙,不同伞裙表面污秽分布具有一定的波动性;除底部伞裙外,其余伞裙上表面ESDDE及NSDD均大于下表面;伞裙表面积污量与AQI呈正相关,其中AQI对ESDD的影响较显著。     

车顶绝缘子空气动力结构优化及其积污特性研究

为了提高高速列车运行安全稳定性，防止车顶绝缘子在雾霾天气下发生污闪，对污秽颗粒在绝缘子表面的沉积过程进行受力分析，根据受力分析结果对车顶绝缘子进行结构优化，提出两种空气动力结构绝缘子，并对优化结构进行流体力学仿真与风洞积污试验。结果表明：相比于传统结构绝缘子，空气动力结构绝缘子绕流速度大幅度提升，背风面流线有序不存在逆流现象，边界层分离点延后，旋涡运动大幅度减弱，气流分布状况得到了良好改善。空气动力型绝缘子的背风面积污量大幅减小，表面整体积污量小于传统结构绝缘子，积污更容易达到饱和，且污秽分布更加均匀。     

动车组车顶硅橡胶支柱绝缘子闪络特性的试验研究

车顶支柱绝缘子作为动车组牵引供电系统最为重要的外绝缘设备之一,将受电弓与车顶进行电气隔离。列车在运行过程中,动车组车顶的支柱绝缘子会暴露于自然空气中,在不同的自然气候环境下其伞裙表面也会主要呈现干燥、湿润及污秽3种不同状态,而且在高速气流下,绝缘子表面极容易吸附污秽。硅橡胶复合绝缘子具有良好的憎水性,电力系统普遍选用其作为车顶支柱绝缘子。为探究它们在不同环境下的绝缘特性,在高压实验室对试品绝缘子分别进行干闪、湿闪、污闪试验,获取相应的闪络电压。结果显示,此种绝缘子污闪电压远低于干闪和湿闪电压,且呈现伞裙表面污秽等值盐密越高,污闪电压越低的趋势。因此,及时清理绝缘子表面污秽,使其始终保持低污秽覆盖的状态,对列车稳定运行及车厢内乘客安全有重要意义。     

不同电压等级下绝缘子积污特性研究

为了减少其它因素的影响,而只考虑电压等级对不同绝缘子积污特性的影响,以河南省境内的I函五线为依托,选择XP-100/146为参照绝缘子,研究了XWP2-100/160、FC160P-170、FC160D/146以及CA-872EZ/155这4种绝缘子在电压等级不同时的自然积污特性。将试验所测数据进行了归一化处理,并利用格拉布斯检验法剔除试验中的异常数据。分析得出电压等级越高,绝缘子越容易积污,XWP2-100/160、FC160P-170、FC160D/146、CA-872EZ/155 4种绝缘子的形状积污系数分别为3. 05、1. 12、2. 94、1. 32,污秽不均匀系数分别为2. 02、1. 59、7. 42、5. 24。本文的研究为形状积污系数的标定提供了参考。     

风沙环境下动车组车顶绝缘子冲蚀磨损的仿真研究

为研究动车组车顶支柱绝缘子不同部位的冲蚀磨损情况,采用RNG K-epsilon湍流模型及离散相模型,实现了对绝缘子冲蚀磨损的数值模拟。仿真结果表明,绝缘子伞裙边缘的磨损速率随位置的变化呈"M"状分布,最大磨损位置为45°角附近;仿真结果与试验验证结果能够较好吻合,可为风沙环境下绝缘子结构的优化及运行寿命预测提供依据;伞裙迎风面各部位的冲蚀磨损率随着气流速度及沙尘颗粒粒径的增大而增大,且最大冲蚀磨损率位置向外侧偏移。     

玻璃绝缘子积污微观特性研究

绝缘子表面的污秽物是导致闪络的重要因素之一。采用SEM结合EDS元素分析技术对于广州典型区域玻璃绝缘绝缘子的污秽沉积性质展开了测试研究,研究结果表明:玻璃绝缘子表面积污微观结构具有层次结构,积污量呈径向减小趋势,并呈现不规律性分布;污秽主要由难溶物组成,不同区域的难溶物组成基本接近,且在径向方向没有大幅度变化;污秽中钙元素的相对含量沿径向升高,钠元素相对含量在径向方向减小。     

人工雾霾环境下绝缘子的积污特性

雾霾环境对输变电设备外绝缘性能以及电力系统安全运行的威胁日益加剧,然而目前的相关研究并不充分。为此,以XP-70型瓷绝缘子为对象,在人工雾霾环境下开展积污试验,测量了不同颗粒物浓度、不同颗粒物粒径、不同相对湿度以及不同雾水电导率下绝缘子表面的等值盐密和等值灰密。研究结果表明,不同颗粒物浓度下绝缘子表面积污状况存在差异,绝缘子表面积污量随着颗粒物浓度的增大而近似线性增大;颗粒物粒径大小对绝缘子积污影响显著,粒径越小,越利于颗粒在绝缘子表面的沉降;相对湿度越大,绝缘子表面积污也越严重;绝缘子表面等值盐密随着雾水电导率的增大而增大,而等值灰密则基本不变。雾霾多发地区将面临更为严峻的防污形势。     

典型输电线路绝缘子积污特性的研究

输电线路绝缘子的长期积污并受潮而引起的污闪是电力系统安全运行的主要危害之一。研究绝缘子的积污特性可以了解绝缘子在不同气象条件下的积污状况并采取有效措施预防污闪事故的发生。通过人工积污试验和空气动力学特性仿真,得出了XWP2-160双伞型瓷绝缘子和FC160P钟罩型玻璃绝缘子在不同风速和风向影响下的积污特性以及流场分布特性,分析了影响绝缘子积污的主要因素。结果表明绝缘子背风面和迎风面是积污较大的区域,风速和风向对绝缘子积污有较大影响。FLUENT仿真与试验结果比较符合并能反映出绝缘子的积污特性。     

电气化铁路接触网绝缘子积污特性模拟仿真

通过分析颗粒在绝缘子表面沉积的力学机理,给出了颗粒在绝缘子表面的沉积判据。采用COMSOL多物理场仿真软件,对铁路接触网QBN-25绝缘子的自然积污特性进行仿真,分析风速大小、颗粒粒径对绝缘子积污的影响。结果表明:接触网绝缘子表面颗粒的积污量与风速呈正相关关系,同样积污量与颗粒粒径的大小近似呈正相关关系;在小风速时,绝缘子两端伞裙的积污量较高,低压端绝缘子比高压端绝缘子积污更加严重,处于中间位置伞裙的积污量较小,绝缘子各个伞裙的积污分布总体上呈"U"型分布,而且当风速增大后,高压端绝缘子积污量会比低压端绝缘子积污严重;灰尘颗粒粒径增加后,这种"U"型分布会变得不再显著,绝缘子各个伞裙的积污量变得平均起来。     

喷涂憎水性涂料支柱绝缘子积污特性研究

在人工积污试验系统内开展喷涂无机憎水性瓷支柱和一般瓷支柱绝缘子在风向固定和风向变化两种情况下的快速积污试验,试验结束后测试绝缘子表面污秽度,对比两种绝缘子积污量的差异。     

棒状绝缘子动态积污模型

为研究绝缘子表面的动态积污特性,以ZS-35/6-8绝缘子为研究对象,建立了颗粒在外流场运动、颗粒与绝缘子表面接触粘附的绝缘子动态积污模型。通过对积污模型的计算和分析,得到灰尘颗粒从绝缘子表面脱附所需的最小水平风速。结果表明:重力沉降的临界水平风速与粒径呈二次函数关系;颗粒脱附所需的最小水平风速随粒径呈负一次幂函数分布,粒径越小,颗粒吸附性越好,越易粘附在绝缘子表面,粒径增加,颗粒碰撞反弹概率增加,颗粒脱附性能提高;颗粒与上表面碰撞的入射角度小于与下表面碰撞的入射角度,伞裙下表面积污比上表面严重;绝缘子亲水性对颗粒粘附性能影响最大,颗粒润湿性对粘附性能影响最小;对于已粘附颗粒,需要风力剪切流速大于30.8 m/s时,颗粒才会被清除。     

基于DEM-CFD耦合的绝缘子表面动态积污特性的研究

为研究绝缘子表面的动态积污特性,利用DEM-CFD耦合技术模拟污秽颗粒运动、接触粘附、聚团及风力清除的动态积污过程,将积污过程可视化的同时考虑范得华力、静电作用力及液桥力对粘附作用的影响,建立其动态积污模型,并提出表面积污率和积污严重度系数综合评价绝缘子表面积污状况,得到表面积污率和严重度系数随颗粒直径及时间变化的关系。结果表明:在和风状态下,一定时间内,绝缘子的表面积污率呈幂函数增加趋势;小于10μm的颗粒随风动性及粘附性较好,静电作用增大颗粒粘附,颗粒主要积聚在伞裙下表面漩涡区及伞柱上;大于60μm的颗粒重力沉降及碰撞反弹效果好,颗粒主要积聚在上表面;伞裙下表面和伞柱上风力清除效果不好,积污严重度系数较伞裙上表面大。     

积污绝缘子等值盐测量方法探讨

本文提出非海盐脏污的污秽绝缘子用不同水洗量测算得出的等值盐是不相同的论点.文中分析了水洗量不同造成等值盐不同的原因,讨论了等值盐测量法存在的问题,提出了有效等值盐的测量方法.     

再论积污绝缘子等值盐测量法

文中通过实测结果的检验和弱电解质对等值盐的影响以及分析自然积污串污闪电压与盐密关系等,再次讨论了目前测量方法存在的问题,并说明了有效等值盐测量法简单易行。     

动车组车顶避雷器解体检查及电场仿真研究

为分析动车组避雷器炸裂原因，对炸裂和检测不合格的避雷器进行了解体检查，研究发现在阀片侧面存在电蚀痕迹，阀片上下表面存在白色粉末状物质，绝缘筒内表面存在树枝状放电通道。能谱分析表明，缺陷阀片表面的白色粉末状物质含有明显的氧元素，是内部受潮氧化所致。为分析其电树枝的形成原因以及内部水分对电场分布影响，建立了有限元仿真模型，对弹簧定位块位置偏移、绝缘筒存在电树枝和泄放口附近存在裂纹3种情况下的电场分布情况开展了仿真研究。仿真结果表明，弹簧定位块位置的偏移对绝缘筒内表面电场影响较大，当定位块紧贴绝缘筒时，场强为22.23 kV/cm,可在过电压作用下形成电树枝；电树枝对绝缘筒内表面电场存在畸变作用，电树枝一旦形成可进一步畸变电场，引导电树枝往前发展；在干燥情况下，泄放口附近裂纹对绝缘筒内表面场强影响不大，而当避雷器受潮时，裂纹端部场强可以达到26.1 kV/cm,可能引发局部放电，并引导电树枝往泄放口发展。     

电网污秽类型、绝缘子的积污特性及防污闪措施

本文作者结合工作经验,论述了电力输电工程中电网污秽类型、绝缘子的积污特性及防污闪措施,可供同行参考。     

浙江地区复合绝缘子与标准型盘形悬式绝缘子 自然积污特性差异及其环境影响因素

为获得复合绝缘子与标准型盘形悬式绝缘子的积污差异,并得到环境因素对上述绝缘子积污差异的影响,开展了复合绝缘子、标准型绝缘子同塔积污对比测试,并利用测试杆塔附近的大气环境监测站点、气象监测站点获得了所有测点积污期间的大气环境成分与气象参数,利用多元回归方法,首次实现了基于大气环境成分与气象参数的复合绝缘子、标准型绝缘子积污比值计算。结果表明:浙江地区复合绝缘子整体等值盐密、等值灰密分别为标准型绝缘子的0. 8、1. 27倍,复合绝缘子积污不均匀程度显著小于标准型绝缘子;利用大气环境、气象参数所建多元回归模型可以描述复合绝缘子与标准型绝缘子等值盐密、等值灰密的差异,基于建立的多元回归模型判断,干旱、大气污染严重区域,复合绝缘子积污趋向于比标准型绝缘子更严重。     

瓷双伞XWP2-160型绝缘子积污特性数值模拟

为研究瓷双伞型绝缘子表面的积污特性,以瓷双伞XWP2-160型绝缘子为研究对象,利用Fluent软件中的欧拉模型,对该绝缘子的积污特性进行了数值模拟研究,并预设了6个观测点,对其进行了重点分析。研究表明:随风速、颗粒粒径及污秽浓度的增大,绝缘子表面积污量均有所增加且有一定的饱和性;迎风面观测点的积污量随粒径的增大而增大,但背风面,部分观测点的积污量随粒径的增大其增长速率减缓,甚至出现负增长;粒径较小时,积污量随风速的变化较大,而粒径较大时,则反之。