【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气化铁路外绝缘配置，尤其涉及一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法。
技术介绍
1、对于牵引供电系统，外绝缘所承受的极端恶劣环境包括频繁过电压、污秽、海拔及气流等，其中高速气流导致绝缘子表面污秽不均匀分布。具体论述如下：
2、车顶高压设备长期承受动车组运行所产生的高速列车风的影响，运行环境更加恶劣。即当列车行驶时，列车与空气之间产生相对运动，固定安装于车顶的绝缘子，会受到单方向气流的影响(对于接触网绝缘子而言，会受到沿铁路线两方向气流的影响)。气流导致绝缘子表面污秽分布不均匀。此时，当空气中湿度较大时，受不均匀污秽影响，绝缘子表面电场会发生畸变，诱发闪络。高速气流还会导致环境参数等发生变化，受该气流影响，绝缘子表面气压、气流会产生差异性分布。在气压作用下，气流吹弧作用会改变车顶绝缘子闪络特性。随着电气化铁路的高速发展，铁路运营速度会逐渐提高。列车速度提高后，列车与周围空气之间相对运动速度增大。对车顶绝缘子而言，周围会产生更大的高速气流，受其影响，绝缘子表面污秽分布更加不均匀，从而影响绝缘子表面电场分布及闪络特性。
3、目前缺少对绝缘子优化参数以减少闪络发生的研究。
技术实现思路
1、针对牵引供电系统的绝缘子存在表面积污引发闪络的问题，本专利技术提供一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，得到了适用于运行在海拔3100m～5100m的车顶绝缘子技术参数，便于科学的指导车顶绝缘子的配置。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种极端恶
3、s1、求解直流条件下绝缘子发生闪络时的剩余污秽电阻、临界闪络电压及对应的泄漏电流；
4、s2、求解交流条件下绝缘子发生闪络时的剩余污秽电阻、临界闪络电压及对应的泄漏电流；
5、s3、获取闪络电压的一般表达式；
6、s4、设置运行在海拔3500m～5100m的车顶绝缘子技术参数；
7、s5、验证。
8、优选的，步骤s1具体包括以下步骤：
9、s11、建立经典污闪模型；
10、s12、计算维持定长的电弧所需要的最小电压值和对应的电流值；
11、s13、计算满足临界闪络电压的电阻条件；
12、s14、求解直流条件下临界闪络弧长方程；
13、s15、计算直流条件下绝缘子发生闪络时的剩余污秽电阻、临界闪络电压及对应的泄漏电流。
14、优选的，步骤s11中所述的经典污闪模型公式如下：
15、
16、式中，um表示污秽承受的电压，x表示电弧放电长度，r表示剩余污秽部分电阻，im表示表面电流，a表示与绝缘子表面的污秽状况相关的电弧常数，n表示与污秽含水量相关的电弧常数；
17、在步骤s12中，对公式(1)求导，取du/di＝0，得到维持定长为x的电弧所需要的最小电压值：
18、
19、同时得到对应的电流值：
20、
21、步骤s13所述的满足临界闪络电压的电阻条件的计算公式为：
22、
23、优选的，步骤s11中，在常温常压环境下，a＝140，n＝0.63。
24、优选的，步骤s2具体包括以下步骤：
25、s21、设定交流的污秽绝缘子表面放电发生闪络需要满足的两个条件；
26、s22、结合直流闪络电压分析，求解交流闪络电压的方程组；
27、s23、求取交流条件下的临界闪络弧长；
28、s24、计算交流条件下绝缘子发生闪络时的剩余污秽电阻、临界闪络电压及对应的泄漏电流。
29、优选的，步骤s14和步骤s23所述的临界闪络弧长方程均为：
30、
31、式中，l表示绝缘子的泄露距离，f(t)表示绝缘子的沿面分布，g(t)表示绝缘子的轴向分布；
32、步骤s15和步骤s24所述的剩余污秽电阻计算公式均为：
33、
34、式中，xc表示临界闪络值，f(xc)表示绝缘子的沿面分布，g(xc)表示绝缘子的轴向分布；
35、临界闪络电压计算公式如下：
36、
37、式中，ρ表示电阻的电导率；
38、泄漏电流计算公式如下
39、
40、优选的，步骤s21中所述的条件包括：
41、第一：污秽两端电压峰值时刻电弧长度达到临界闪络值xc；
42、第二：电弧发展到临界长度过程，满足电弧恢复条件，其中电弧恢复条件为：无熄灭重燃现象的电弧恢复条件为有熄灭重燃现象交流电弧的恢复条件为
43、步骤s22中所述的交流闪络电压的方程组如下：
44、
45、
46、式中，um、im分别表示峰值时刻的电压与电流；
47、优选的，步骤s3具体包括以下步骤：
48、s31、分析在污秽分布不均匀条件下临界闪络弧长与爬电距离之间的关系：
49、
50、s32、考虑到运行环境，电弧常数n不同，结合污秽分布参数及绝缘子形状参数得到：
51、
52、式中，f(t)表示绝缘子展开后的污秽分布参数，g(t)表示绝缘子的形状参数；
53、s33、将公式(12)代入公式(11)，得到闪络电压的一般表达式：
54、u＝axi-n+ri (13)
55、取du/di＝0的不同闪络电弧常数n时的临界闪络弧长。
56、优选的，步骤s4具体包括以下步骤：
57、s41、假设供电系统避雷器采用氧化锌自恢复避雷器，考虑雷电过电压时的基本冲击绝缘配合水平为：
58、bil＝kl×up(l)＝85×1.25＝106kv (14)
59、式中，kl表示雷电过电压配合系数，up(l)表示避雷器动作电压；
60、s42、考虑内部操作过电压时的基本冲击绝缘配合水平为：
61、sil＝ks×uφ＝1.15×2.5×39＝112v
62、(15)
63、式中，ks表示操作过电压配合系数，uφ表示峰值电压；
64、s43、经查询dl/t368-2010得到，海拔3500m地区污秽条件下uscd的修正系数k3.5＝1.22，同时查找gb311.1-2012中海拔修正方程，得到海拔为5100m时，海拔修正因数计算公式如下：
65、
66、式中，h表示海拔高度，其取值为5100m；
67、当k5.1＝1.66时，海拔修正系数5100m地区污秽条件下车顶绝缘子的爬电距离不小于：
68本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S11中所述的经典污闪模型公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S11中，在常温常压环境下，A＝140，n＝0.63。
5.根据权利要求3所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S14和步骤S23所述的临界闪络弧长方程均为：
7.根据权利要求6所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S21中所述的条件包括：
8.根据权利要求7所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一
10.根据权利要求9所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：由公式(22)可知，UACf,3.5的值大于系统绝缘配合要求KL的85kV，同时能承受3.1倍的操作过电压，满足了运行要求。
...【技术特征摘要】
1.一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤s11中所述的经典污闪模型公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤s11中，在常温常压环境下，a＝140，n＝0.63。
5.根据权利要求3所述的一种极端恶劣工况牵引供电外绝缘配置方法，其特征在于：步骤s2具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种极端恶劣工况牵引供电外...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷栋，邢彤，张海波，王家伟，王欣未，戴文睿，毕元珍，潘利科，卢腾飞，赵昌盛，张云强，齐飞，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。