接触网绝缘子电晕放电特性仿真研究

发布时间：2021-02-06 08:22

　　为研究接触网绝缘子电晕放电特性,提出基于化学反应与流体力学结合的绝缘子电晕放电2维数值模型,采用数值仿真模拟计算,分析在绝缘子电晕放电过程中电场强度、电子数密度、电子温度和正离子数密度的动态分布。通过分析瞬态仿真数据可知,绝缘子的沿面电场受绝缘子形状的影响较大,在金具两端和曲率半径较大的伞裙外边沿容易形成电离区,电离区场强随放电时间的改变较大;电子温度分布与电场分布的变化趋势相近;阴极区域,电子密度随放电时间的增加缓慢增加,阳极和伞裙边沿区域电子密度出现最大值;放电过程中N2的电子碰撞电离反应是电子产生的主要方式,但由于电离阈值能量和电荷转移等原因O2+比N2+的离子数密度大;本文提出的绝缘子电晕放电2维数值模型可真实模拟绝缘子电晕放电的暂态过程,对研究电晕放电的物理机理具有重要意义。 

【文章来源】：铁道科学与工程学报. 2018,15(07)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

QBJ-25铁道棒形绝缘子Fig.1ModelQBJ-25railbarinsulator

界条件仿真模型参考的绝缘子型号为QBJ-25铁道棒形绝缘子。其结构如图1所示。其工作电压为工频单相交流电，爬距1400mm。因QBJ-25铁道棒型绝缘子12个伞群大小尺寸完全一样，为能明显分析其电晕放电特性，本文模型省略中间10个伞群，将头尾与金具相连的2个伞裙连接进行仿真计算。图1QBJ-25铁道棒形绝缘子Fig.1ModelQBJ-25railbarinsulator表1仿真模型参数Table1Simulationmodelparameters本文模型H/mmD/mmL/mm参数140180200本文采用的电晕放电计算二维轴对称模型如图2所示。图2接触网绝缘子电晕放电计算模型Fig.2Coronadischargecalculationmodelofcatenaryinsulator图3网格剖分图Fig.3Gridsplitmap

铁道科学与工程学报2018年7月18424)电子附着反应241122212eR:2OeOO,k210(300/T)5)弹性碰撞1322R:NeeN,eV1422R:OeeO,eV6)复合反应120.5154215eR:Oe2O,k1.410(300/T)1216216eR:Oe2O,k2.010(300/T)131742217R:OO3O,k10171819422R:OOM3OM,k210372021222R:OOM2OM,k210342.52222222R:eNN2N,k6.0710T342.5232223R:2eNeN,k6.0710T12242224R:OOO+O,k3.46107)绝缘子沿面反应25222642R:NNR:N2N2722222822R:NOO+2NR:OO29423022R:O2OR:OO312322R:O0.5OR:O0.5O上述反应中，Δε为电离能量；M=O2，N2；T和Te单位为K；k为反应速率，单体反应速率常数单位s1，二体碰撞的反应速率常数单位为m3/s，三体碰撞的反应速率常数单位为m6/s。1.3计算模型和关键边界条件仿真模型参考的绝缘子型号为QBJ-25铁道棒形绝缘子。其结构如图1所示。其工作电压为工频单相交流电，爬距1400mm。因QBJ-25铁道棒型绝缘子12个伞群大小尺寸完全一样，为能明显分析其电晕放电特性，本文模型省略中间10个伞群，将头尾与金具相连的2个伞裙连接进行仿真计算。图1QBJ-25铁道棒形绝缘子Fig.1ModelQBJ-25railbarinsulator表1仿真模型参数Table1Simulationmodelparameters本文模型H/mmD/mmL/mm参数140180200本文采用的电晕放电计算二维轴对称模型如图2所示。图2接触网绝缘子电晕放电计算模型Fig.2Coronadischargecalculationmodelofcatenar

【参考文献】：
期刊论文
[1]棒-板电极直流负电晕放电过程中重粒子特性的仿真研究[J]. 廖瑞金,刘康淋,伍飞飞,杨丽君,周之.  高电压技术. 2014(04)
[2]伞裙结构对绝缘子表面流注发展特性的影响[J]. 孟晓波,梅红伟,陈昌龙,王黎明,关志成,周军.  中国电机工程学报. 2014(03)
[3]电晕放电老化对高温硫化硅橡胶材料陷阱特性的影响[J]. 宋伟,申文伟,王国利,王育路,张冠军.  高电压技术. 2013(04)

博士论文
[1]基于流体—化学反应混合模型的空气放电机理及特性研究[D]. 刘兴华.重庆大学 2012



本文编号：3020459