摘要：低温高湿环境中接触网斜腕臂绝缘子覆冰时,小伞边缘的冰棱延伸到大伞边缘会形成微小气隙,该气隙被击穿后会造成爬电距离大幅下降,严重时可能会诱发闪络故障。为此在分析现有斜腕臂绝缘子伞裙表面液滴滑落轨迹及冰棱生长过程的基础上,设计了一种伞裙垂直于水平面的异型伞裙斜腕臂绝缘子。同现有绝缘子相比,异型伞周向不对称,绝缘子最小爬电距离值有所减小。为满足规范要求的爬电距离值,计算并确定局部需加装的超大伞数量及超大伞直径等参数。仿真计算优化前后绝缘子的电场分布特性,3D打印绝缘子模型并分析伞裙结构对电场分布及覆冰特性的影响。仿真与试验结果表明:液滴在优化后的异型伞裙表面滑落时,小伞边缘的液滴不会流经大伞边缘,相邻大小伞边缘的冰棱无桥接,且优化绝缘子的覆冰闪络电压值比原始绝缘子提高了13.2%;比较小伞冰棱附近三维截线的电场分布,伞裙优化后截线场强的峰值有明显下降,下降幅度为77.84%。该研究提出的异型斜腕臂绝缘子伞裙设计方案可为改善低温高湿环境中接触网斜腕臂绝缘子的覆冰性能提供参考。

摘要：随着高速列车运行速度的不断提升,车顶绝缘子的气流分布也变得复杂,而气流分布与污秽沉积密切相关,且高速气流下绝缘子背风面形成重污秽区,该区域形状及面积占比直接影响绝缘子的闪络特性。为探究车顶绝缘子气流分布及背风面重污秽区域面积占比,采用欧拉双流体模型建立绝缘子积污仿真模型,计算车顶绝缘子外部流场分布,分析绝缘子表面污秽不均匀分布的成因,并且以绝缘子芯棒周向静压为基础,提出基于压力最低点和边界层分离点的背风面重污秽区面积占比计算方法,最后通过风洞试验验证此方法的有效性。研究结果表明:绝缘子周围气流速度呈现明显的分区,绝缘子后方尾流区内断面的Z向速度由“U型—W型—V型—U型”向平稳区过渡;而绝缘子前方断面的Z向速度由“U型—V型—U型”向平稳区过渡;57 m/s正向来流下绝缘子表面污秽呈不均匀分布,背风面处有类似梯形的低速积污区存在,基于压力最低点求出的重污秽区域面积占比比基于边界层分离点的对应数值略大,差值在4.43%~7.64%之间,二者结果与实验值的相对误差分别在−1.1%~−18.7%和9.5%~24.1%之间。研究结果可为优化设计车顶绝缘子结构及优化车顶装置的布局提供参考。

摘要：为研究接触网腕臂绝缘子在极端寒冷环境下的覆冰特性。在人工气候室内开展覆冰试验,通过试验获取平、斜腕臂绝缘子的覆冰形貌;基于试验结果,建立1∶1三维模型,分析冰棱长度及冰棱端部悬挂水滴对局部电场分布的影响,最后对绝缘子伞裙结构进行优化。分析结果表明,腕臂绝缘子倾斜安装时,小伞冰棱与相邻大伞表面以及大伞冰棱间存在气隙,该气隙为强电场区,场强畸变率可达621%,气隙被击穿后大小伞裙被桥接,造成绝缘子部分爬电距离失效;小伞表面的冰层在融化过程中,冰棱端部会形成悬挂液滴进而畸变周围空间的电场,该液滴引起的场强畸变率可达4977%。采用异型伞结构,可以很好地避免冰棱桥接伞裙,增加气隙间距,从而降低冰棱对绝缘子周围电场的畸变程度。