高速列车车顶抗偏折硅橡胶复合绝缘子伞裙参数的优化研究

作者：马建桥^*; 武有强; 梁梦飞; 王向飞; 陈坤; 田正波

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(10): 3940-3953.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20222411

• 高速气流
• 硅橡胶复合绝缘子
• 伞裙形变
• 正交试验
• 结构设计

高速列车运行期间的气流会导致车顶硅橡胶复合绝缘子伞裙发生偏折，反复偏折会造成绝缘子伞裙机械强度下降，严重时伞裙表面会出现凹坑或裂缝，水分通过凹坑或裂缝侵入芯棒界面可引发绝缘子绝缘性能降低甚至闪络等故障，影响高速列车的安全稳定运行。为了研究车顶绝缘子在高速气流环境下的伞裙形变特性，基于流固耦合方法，仿真分析了伞裙形变产生原因及伞裙根部厚度、伞裙直径、伞裙倾角等参数的变化对车顶绝缘子伞裙形变量的影响规律，开展正交试验获取抗偏折性最优的伞裙参数组合。在满足车顶绝缘子爬电距离要求的前提下，设计制造一种芯棒加装伞骨的真型抗偏折硅橡胶复合绝缘子，最后通过仿真试验相结合的方式获取了优化模型的形变量。仿真及试验结果表明：车顶绝缘子伞裙形变量随伞裙直径的增大而增大，随伞裙根部厚度的增大而减小，适当改变伞裙上倾角等结构参数均可改变绝缘子伞裙形变量。新型抗偏折硅橡胶复合绝缘子在90 m/s仿真风速下伞裙最大形变量不超过0.18 mm；在0～110 m/s试验风速下伞裙最大形变量不超过0.5 mm，试验结束后绝缘子伞裙均未出现撕裂等现象。文中优化设计的抗偏折硅橡胶复合绝缘子可为极端环境中车顶绝缘子的伞裙结构设计与优化提供参考。

• 单位
  国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司; 襄阳国网合成绝缘子有限责任公司; 兰州交通大学