基于CFD的高速动车组车顶支柱绝缘子覆冰特性研究及防覆冰伞裙优化

作者：蒋兴良; 黄亚飞^*; 胡建林; 张志劲; 胡琴

来源：高电压技术, 2021, 47(10): 3548-3557.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20200704

• 车顶绝缘子
• 高速气流
• 计算流体动力学
• 覆冰模拟
• 结构优化

高速动车组车顶支柱绝缘子在寒冷环境中高速运行,其表面容易产生覆冰现象,进而引发局部放电、闪络击穿等外绝缘事故,导致列车停运,造成巨大的经济损失。然而,现阶段对动车组车顶绝缘子覆冰特性的研究并不充分。该文采用基于计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,对FQJG2-30/16-400型硅橡胶车顶绝缘子在不同环境参数下的覆冰特性进行研究。结果表明:在高速运行条件下,覆冰主要形成在车顶绝缘子迎风侧的伞裙边沿和棒径处,覆冰厚度在迎风侧棒径中心处达到最大值。动车组车顶绝缘子表面的覆冰量随着温度(θ)、风速(v)、液态水含量(LWC)以及液滴中值体积直径(MVD)等环境参数的增大而增大。基于防覆冰结构优化研究结果,推荐的高速动车组车顶支柱绝缘子的防覆冰结构参数为:伞裙下倾角为0°;大小伞裙直径比为1;在满足机械强度的条件下伞裙上倾角、绝缘子棒直径尽量小;在保证一定爬电距离的情况下绝缘子伞裙间隔尽量小。

• 单位
  重庆大学; 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室