沙塵環(huán)境下接觸網(wǎng)絕緣子電場(chǎng)分布的仿真研究.pdf

1、我國西北地區(qū)植被稀疏,土地荒漠化導(dǎo)致的沙塵暴已經(jīng)嚴(yán)重影響了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全運(yùn)行。沙塵天氣不僅加速了沙塵在絕緣子表面的沉積,還使絕緣子周圍的清潔空氣變成了空氣和懸浮沙粒的混合媒質(zhì),并且在空間中形成了強(qiáng)烈的沙塵電場(chǎng)。工作環(huán)境的改變會(huì)影響絕緣子的電場(chǎng)分布,從而可能導(dǎo)致閃絡(luò),研究沙塵環(huán)境下接觸網(wǎng)絕緣子的電場(chǎng)分布可為同環(huán)境下絕緣子閃絡(luò)等相關(guān)研究提供參考依據(jù)。
　　本文以電氣化鐵路接觸網(wǎng)專用的QBN-25型號(hào)腕臂棒形瓷絕緣子為研究對(duì)象,基于

2、靜電場(chǎng)有限元法建立了沙塵環(huán)境下絕緣子電場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的仿真模型。應(yīng)用人工截?cái)喾ㄔO(shè)置合理的空氣域邊界,將絕緣子電場(chǎng)分布問題的求解由無限開區(qū)域轉(zhuǎn)化為有限閉區(qū)域,并設(shè)置無限元區(qū)域解決了絕緣子電場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)耗散問題。針對(duì)懸浮沙粒數(shù)量巨大,普通計(jì)算機(jī)無法計(jì)算的問題,根據(jù)模型的軸對(duì)稱特性和網(wǎng)格剖分的可操作性,制作了完整幾何模型的簡(jiǎn)化模型,大幅提高了仿真效率。應(yīng)用COMSOL Multiphysics有限元軟件計(jì)算分析了在絕緣子表面覆沙、沙塵電場(chǎng)、空氣中懸浮

3、沙粒等沙塵環(huán)境下絕緣子沿面電場(chǎng)的分布特性。
　　仿真結(jié)果表明:絕緣子沿面電位和電場(chǎng)分布受絕緣子幾何形狀影響明顯;絕緣子表面沉積沙塵會(huì)降低覆沙處的場(chǎng)強(qiáng);當(dāng)沙層中出現(xiàn)無沙帶時(shí),無沙帶處的場(chǎng)強(qiáng)將會(huì)升高;沙塵電場(chǎng)會(huì)使絕緣子圓周方向的電場(chǎng)發(fā)生改變;空氣中懸浮的電中性沙粒可小幅畸變絕緣子沿面電位和電場(chǎng);懸浮沙粒帶上相同的電量后,絕緣子沿面電位和電場(chǎng)的畸變幅度加大,其畸變幅度受懸浮沙粒的粒徑、數(shù)量、帶電量的大小和極性影響明顯;混合粒子群對(duì)絕緣子