平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性仿真分析

兰新高铁接触网平腕臂绝缘子在大风沙尘环境中面临"沙闪"问题,研究不同因素下平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性,可为此环境下绝缘子选型及设计提供理论依据。以FQBJ-25型棒式瓷芯复合绝缘子为研究对象,建立风洞积污仿真模型,采用多场耦合的数值计算方法分析风速、颗粒物粒径及质量浓度3种因素对绝缘子表面积污量的影响。仿真结果表明:随着风速的增大,绝缘子和各个伞裙表面的积污量均增加;当颗粒粒径大于13μm时,各个伞裙表面沉积的颗粒个数随粒径的增大而减少,但绝缘子表面的积污量随粒径的增大而增大;颗粒物质量浓度对绝缘子表面积污量的影响呈线性关系。各个伞裙表面积污量的变化与伞裙结构、风速、粒径及质量浓度有关,当曵力大于重力(大风速小粒径)时,伞裙结构的变化与各个伞裙表面积污量的变化具有一致性,反之,伞裙结构对积污量的变化影响很小。当曵力与重力作用相当时,颗粒物质量浓度越高,伞裙结构对各个伞裙表面积污量的影响越明显。     

干燥带对接触网复合绝缘子电场分布的影响

为研究接触网棒形柱式复合绝缘子表面干燥带对其沿面电场分布的影响,在COMSOL Multiphysics软件中建立了绝缘子二维仿真模型,分析了绝缘子容易出现干燥带的位置以及干燥带宽度和数量对其沿面场强的影响。仿真结果表明:绝缘子伞裙间柱体处最容易形成干燥带。干燥带处绝缘子电场发生明显畸变,随着干燥带宽度的增加,伞裙上下表面干燥带处的最大场强增大而柱体上干燥带处的场强减小;伞裙表面干燥带处最大场强均出现在干燥带端部。随着伞裙上下表面干燥带数目的增加,干燥带处场强最大值增大;伞裙间柱体上干燥带数目增加,场强最大值减小。     

接触网绝缘子电晕放电特性仿真研究

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。     

一种车顶绝缘子的新型结构设计

根据电气化铁路机车的运行特点,从空气动力学、电工学和现代数学等方而对车顶绝缘子进行了研究分析,阐述了一种车顶绝缘子的新型结构设计发明专利:通过建立绝缘体系,解决了车顾绝缘子界面的绝缘可靠性和粘合强度可靠性难题;外绝缘套采用具有较大倾斜伯度和反面凸缘加强的伞裙套,提高了耐污染绝缘水平、抗风摆强度和抗变形、撕裂强度;端部附件采用具有内齿的倒锥形锁套将芯棒压装锁紧以后有极高的连接强度且永无松动脱落之患.     

列车车顶绝缘子气流场分布及其对积污的影响

列车高速运行过程中,车顶绝缘子表面的积污特性受绝缘子周围气流场分布特性的影响较大,建立车顶绝缘子的外部三维流场模型,利用有限元模拟的方法计算列车在不同的运行速度下,车顶绝缘子周围气流场分布的情况以及空气中的污秽颗粒与绝缘子表面的碰撞情况,结合现场调研,结果表明：车顶绝缘子的积污特性主要受到绝缘子背风面气压分布的影响,伞裙背风面的负压值、污秽颗粒碰撞率以及实测的积污量均呈两端大中间小的规律,且随着列车速度的加快,伞裙背风面的负压值及污秽颗粒碰撞率皆呈现增加的趋势。     

车顶环氧复合绝缘子的外绝缘特性研究

通过不同材料和结构绝缘子的对比试验,研究了电力机车车顶用脂环族环氧和憎水性环氧复合绝缘子以及硅橡胶绝缘子的外绝缘特性。针对典型的2种结构和2种材料的环氧绝缘子和1种硅橡胶绝缘子以及传统的瓷质绝缘子试品,进行了工频干湿雾、盐雾和人工污秽闪络电压以及表面憎水性的对比测量,并模拟受电弓支持绝缘子的安装形式仿真计算了外绝缘的电场分布特性,试验研究结果为电力机车车顶绝缘子的选用和运行提供了参考。     

电力机车用复合绝缘子运行性能及使用寿命预测方法概述

电力机车用复合绝缘子是受电弓、真空断路器等高压网侧设备的支撑装置,其在运行环境等因素下的老化失效问题直接影响电力机车运行可靠性。文章系统分析了电力机车用复合绝缘子老化的影响因素和作用机理,重点对复合绝缘子的外观现状、电气性能、憎水性能、老化性能等运行性能及使用寿命预测方法进行了研究。通过对试验结果、试验数据的分析,提出一种电力机车用复合绝缘子使用寿命预测方法,可用于电力机车用复合绝缘子老化性能的评估。     

沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性研究

为研究沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性,基于流体力学和电场分布理论建立多物理场共同作用下的风洞仿真模型,应用有限元法分析计算绝缘子表面颗粒在不同沙尘环境下的绝缘子表面压强和沙尘积聚量。研究结果表明:风速、电势和沙尘粒径均与绝缘子表面颗粒积聚特性有关,风速、电势和沙尘粒径3个变量中任意一个增加,沙尘颗粒碰撞迎风面和背风面产生的压强均会增加且迎风面压强比背风面高;沙尘积聚量随风速增加而快速增加且积聚速度逐渐减缓并趋于平稳,随电势增加而增加且积聚速度比较缓慢,随沙尘粒径增加而缓慢增加并逐渐趋于饱和且积聚速度逐渐减缓。仿真结果与试验结果基本相符。     

地铁接触轨三元复合绝缘子的开发

分析北京地铁接触轨系统所采用的各种绝缘子的优缺点,提出在电气性能、机械性能不降低的前提下,采用成型快、成品一致性好、易回收、环保、价格低的热塑性复合材质的绝缘子。从材料特性、绝缘子结构和成型工艺等方面,详细阐述三元复合绝缘子的特点,并与北京地铁目前采用的各种绝缘子进行比较。     

污秽颗粒在腕臂绝缘子表面分布规律仿真分析

为解决兰新高铁接触网腕臂绝缘子污闪问题,研究腕臂绝缘子表面积污规律对预防污闪事故发生、保证牵引供电系统安全运行有重要意义。以FQB-25/12型腕臂绝缘子为研究对象,利用欧拉两相流建立积污仿真模型,以污秽颗粒的体积分数为表征参数,分析颗粒浓度、风速、颗粒粒径及来流角度4种因素对绝缘子表面污秽分布的影响。研究结果表明:绝缘子表面污秽体积分数随空气中污秽浓度呈线性增长;随风速的增大,迎风面污秽体积分数迅速增大,背风面污秽体积分数增长较缓慢;随颗粒粒径增大,迎风面污秽体积分数明显增长,背风面污秽体积不断减小;来流角度在-45°到45°变化时,对于大伞裙,上表面污秽体积分数不断减小,下表面污秽体积分数不断增大,对于小伞裙,上下表面积污程度随来流角度与大伞裙相反。     

混凝土抗风蚀磨损表面强化处理材料的对比试验研究

兰新铁路第二双线新疆段穿越新疆九大风区中风力最强的五大风区.针对风蚀对铁路混凝土结构物的磨蚀问题,选用4种表面强化材料,通过混凝土耐磨蚀和疏水性试验,进行提高混凝土表面耐风蚀性能研究.结果表明:4种表面强化材料均可提高混凝土表面的抗风蚀磨损能力;其中渗透性复合乳液型混凝土表面抗风蚀处理材料在提高混凝土的耐磨蚀性和疏水性以及价格方面具有综合优势,它通过表面渗透方式渗入混凝土中并和混凝土发生反应,在混凝土表面形成致密疏水的网状结构,达到防护和抗风蚀的效果,可提高混凝土表面耐磨度一倍多,表干时间缩短99.35％,且在抗紫外线、抗开裂、抗冻等方面均表现出较好的效果.     

大秦线运煤列车煤扬尘防治技术研究

针对大秦铁路运煤列车煤扬尘特点,研制以合成高聚物POL1为基料复配而成的粘结型抑尘剂。运煤列车对抑尘剂强度、时间有效性要求不高,考虑环保要求和成本,配方的基本组成为基料、增塑剂、填料。分析了基本组分的特性、配比对抑尘剂物理指标的影响。对该抑尘剂进行了抗低温、抗雨淋性能试验,汽车模拟试验。结合现场调查结果,说明隧道模拟试验结果的正确性,并模拟分析了隧道煤扬尘污染分布,对该抑尘剂的抑尘效果进行验证,在上述试验基础上,进行列车动态试验(生产性中试)试验。结果表明,采用该抑尘剂,运煤列车沿线扬尘削减率在95.1%~99.6%之间,隧道中扬尘削减率在93.8%~97.8%之间。抑尘剂性能及防治效果、喷淋量均可达到实际生产要求。     

基于盐碱沙尘地区的接触网绝缘子污闪预警的研究

盐碱沙尘环境是影响接触网绝缘子安全稳定运行的重要因素,但由于气候条件的复杂性和突发性,常用的污区分布图不能据实反映气候的急剧变化,往往造成接触网绝缘元件污闪事故的增加。利用含盐沙尘颗粒动力学方法,结合盐碱沙尘源区气象特性,建立颗粒物的动态沉降模型,探索沙尘颗粒在接触网绝缘子表面快速沉积规律,分析污秽源区下风向各站点的不同灰盐比以及粒径分布,得出各站点在无降水期间受含盐沙尘天气影响的污闪预警时刻。分析表明,在恶劣天气来临之前,可结合污闪预警信息准确定位,进行清扫工作,为污闪预警系统的制定提供一种有效可行的方法。     

车顶柱式复合绝缘子风洞试验与分析

介绍电力机车及动车组用柱式复合绝缘子进行风洞试验的情况,以及对试验数据的分析和结论,为高速用复合绝缘子的设计开发提供指导。     

云母-陶瓷复合绝缘子技术特性分析与应用

轨道交通车辆牵引装备的电气设备接线用绝缘子既要具备足够的电气性能、力学性能、热性能和耐候性能,又要小型、轻量化,以满足特殊空间和使用环境条件下的应用需要.云母-陶瓷复合绝缘子兼具陶瓷绝缘子和合成绝缘子的综合优势,是一种理想的选择.文章研究分析了云母-陶瓷复合绝缘子的技术特性,介绍了其在机车电气设备上的应用情况.     

兰新二线强风地区防沙措施效益评价

基于现场观测试验,掌握试验段全年大风特征,并对不同类型的阻沙措施与固沙措施的防沙效果进行对比分析。结果表明:百里风区试验段的主导风向为NNW,烟墩风区试验段的主导风向主要为NE、ENE,分别占全年风向的21%和26%;百里风区阻沙措施性价比依次为:金属涂塑网措施斜插板式挡沙墙箱式挡沙墙插板式挡沙墙;烟墩风区阻沙措施性价比依次为:金属涂塑网措施高立式PE网措施斜插板式挡沙墙插板式挡沙墙;固沙措施性价比依次为:芦苇方格石方格沙方格;在现场试验研究的基础上,综合考虑工程造价和现场实际情况,建议试验段阻沙措施采用金属涂塑网沙障,固沙措施采用石方格沙障。     

兰新高铁化学固沙防护工程试验研究

基于室内试验,对4种固沙剂的各项性能指标进行了测试和分析,并在烟墩风区开展现场试验。室内试验结果表明:固沙剂的黏度随着温度降低呈增大的趋势,在-20℃时出现结冰现象;固沙剂浸水后表面有溶胀现象,但风蚀量均小于1%;固化层平均厚度依次为A型>B型>C型>D型,B型层厚最均匀;风洞试验中固沙剂的质量损失率都小于1%,均具有良好的抗风蚀能力;时效性A型最优,成本A、D型最高。现场试验表明:喷洒固沙剂的沙方格抗风蚀能力明显强于未喷洒固沙剂的沙方格,喷洒固化剂的沙方格有效地发挥了固沙作用。     

运营高速铁路路基无砟轨道抬升注浆材料性能研究

为保证运营线高速铁路路基段沉降无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的性能满足工程要求,并确保其不会对环境造成污染,通过系统的疲劳性、耐久性以及浸水后有害离子测试试验对无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的抗疲劳性能、耐化学侵蚀、耐老化性等耐久性能和环保性能开展系统研究,并进行工程应用效果验证。研究结果表明:高聚物注浆材料在疲劳荷载作用下残余变形小,具有良好的尺寸稳定性;耐化学侵蚀性和耐老化性优良,强度保持率70%以上,环保性能好,高聚物注浆材料长期埋入地下时不会对环境造成影响;工程实体取样验证表明高聚物注浆材料耐久性能与环保性能均满足设计要求,有效保持了抬升后无砟轨道结构的稳定性。     

光纤传感技术在地下工程中的应用

研究目的光纤传感技术是一种新型的监测技术。新建北京地铁5号线崇文门站需要从既有运营地铁下穿过,为控制开挖引起的土层沉降,需要对施工中采用的超前大管棚的应变进行测试,传统的测试手段难以满足要求,因此采用了光纤传感技术。研究方法在大管棚施工前在其上预埋光纤传感器,并对光纤传感器进行相应的保护措施,以保证其工作正常,管棚施作时附带光纤传感器一起顶入土层中,因为光纤传感器是附着在管棚上的,应变可以通过光纤传感器反映出来。研究结论通过测试,可以看出光纤传感技术能够测试管棚应变,精度较高;光纤传感器能够在复杂的环境下测试管棚的应变,比电阻片测试更具有耐久性和适应性,光纤传感技术可以在地下工程中推广应用。