風沙環(huán)境下動車組車頂絕緣子沖蝕磨損的仿真研究

汪佛池，韓 勇，劉宏宇，張銀釧，馬建橋

風沙環(huán)境下動車組車頂絕緣子沖蝕磨損的仿真研究

汪佛池1，2，韓 勇1，劉宏宇1，張銀釧1，馬建橋1

（1.華北電力大學河北省輸變電安全防御重點實驗室(華北電力大學)，河北保定071003；2.中國電力科學研究院，北京100192）

為研究動車組車頂支柱絕緣子不同部位的沖蝕磨損情況，采用RNG K-epsilon湍流模型及離散相模型，實現(xiàn)了對絕緣子沖蝕磨損的數(shù)值模擬。仿真結果表明，絕緣子傘裙邊緣的磨損速率隨位置的變化呈“M”狀分布，最大磨損位置為45°角附近；仿真結果與試驗驗證結果能夠較好吻合，可為風沙環(huán)境下絕緣子結構的優(yōu)化及運行壽命預測提供依據(jù)；傘裙迎風面各部位的沖蝕磨損率隨著氣流速度及沙塵顆粒粒徑的增大而增大，且最大沖蝕磨損率位置向外側偏移。

環(huán)氧絕緣子；風沙環(huán)境；沖蝕磨損；流體仿真分析

0 引言

2014年12月26日全線開通的蘭新鐵路第二雙線，是我國第一條途經高寒、高原、風沙戈壁等地區(qū)的快速鐵路，具有重要的戰(zhàn)略意義。其沿線需穿越五大強風區(qū)，強風挾帶的沙粒與高速行駛的動車具有非常大的相對速度，造成絕緣子的表面粗糙度增大甚至出現(xiàn)微裂紋，可能導致絕緣子的絕緣性能下降運行壽命縮短等嚴重后果。

目前國內針對動車組車頂絕緣子的研究，主要集中于高速流場作用下車頂絕緣子的積污特性[1-4]以及高速氣流對絕緣子沿面放電特性的影響[5-6]等方面，這些研究中選用的多為直徑范圍0～100 μm的污穢顆粒，對于運行于強風區(qū)的車頂絕緣子，會受到0.1～0.25 mm甚至0.25 mm以上粒徑沙塵顆粒的碰撞，產生能量交換的同時造成了絕緣子表面的沖蝕磨損。……