本发明专利技术涉及一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，测量列车车顶绝缘子的污秽电阻率ρ；根据绝缘子的结构和实际污秽分布拟合形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)，其中，x为电弧长度；?根据绝缘子的污秽电阻率ρ、形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)计算绝缘子的临界闪络弧长xc，再进一步计算得出临界闪络电压Uc。本发明专利技术可以计算任意形状的车顶绝缘子闪络电压，同时考虑了污秽分布的不均匀性对车顶绝缘子闪络电压的影响，与传统绝缘子污秽闪络电压预测方法相比，该方法更接近现场实际工况，预测结果更准确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，属于铁路系统测量
技术介绍
列车车顶绝缘子，包括导电杆支持绝缘子和受电弓支撑绝缘子，是列车的主要绝缘设备之一，其可靠性直接关系着电气化铁路的安全稳定运营。随着我国高速铁路的迅速发展，高速铁路的运营里程和跨越区域逐渐增大，沿线的运行环境更加复杂，对动车组车顶绝缘子的要求更为苛刻。近年来动车组车顶绝缘子闪络故障日渐频繁，已经成为影响我国高速铁路安全稳定运行的重要因素。因此有效、准确的评估动车组车顶绝缘子的污闪电压水平，对动车组车顶绝缘子的选型、维护，提高高速铁路运营的安全性、可靠性具有重要意义。污闪电压作为表征污秽绝缘子闪络特性的重要参数，具有稳定性、普适性等特点，是描述一定气候环境下染污绝缘子外绝缘水平的有效参数。传统测量污闪电压预测方法在处理污秽对污闪电压的影响时通常将污秽沿绝缘子表面的分布函数视为常数，将绝缘子形状对闪络电压的影响看作一个独立的系数，称为形状系数。但在实际工况中，污秽沿绝缘子伞裙表面分布并不均匀，绝缘子伞裙直径大小不一，形状复杂。传统绝缘子污闪电压预测方法存在如下缺陷：（1）传统的测量方法只适用于污秽沿绝缘子表面均匀分布的情况；（2）传统的测量方法将影响临界闪络电压的绝缘子形状系数简化为一常数，计算结果只适用于单一形状规则的绝缘子。传统方法预测绝缘子污闪电压的结果与实际结果偏差较大。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种能准确计算任意形状、污秽不均匀分布的绝缘子临界闪络电压的高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，包括如下步骤：测量列车车顶绝缘子的污秽电阻率ρ；根据绝缘子的结构和实际污秽分布拟合形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)，其中，x为电弧长度；根据绝缘子的污秽电阻率ρ、形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)计算绝缘子的临界闪络弧长xc，再进一步计算得出临界闪络电压Uc。进一步，计算所述临界闪络弧长xc时，满足如下公式∫xLρf(l)g(l)dl=n·ρ·xg(x)f(x)---(1)]]>其中，n为电弧指数常数，L为伞裙纵向爬距，l为纵向爬电距离，d为形状函数值；进一步，计算所述临界闪络电压Uc时，满足如下公式Uc=(1+1n)A11+n[ρg(xc)f(xc)]nn+1---(2)]]>其中，A为电弧系数。进一步，在所述测量列车车顶绝缘子的污秽电阻率ρ的步骤中，污秽电阻率的测量方法具体包括，将车顶绝缘子上的污秽剥下装入容器中，然后利用电阻率测试仪对容器内的污秽电阻率进行测量，得到绝缘子污秽电阻率ρ。进一步，在所述拟合形状函数g(x)的步骤中，具体为：以车顶绝缘子顶端铁帽中心为原点，伞裙纵向爬距为x，伞裙纵向爬距增加的方向为x正方向，以原点为起点，沿x正方向每间隔一固定距离测量该点处以点到绝缘子中心轴垂直距离为半径的圆周周长g(i)，i等于原点到该点的纵向爬距值，再利用多项式拟合得到动车组车顶绝缘子的形状函数g(x)。进一步，在所述拟合污秽分布函数f(x)的步骤中，具体为：将每个间隔的所述固定距离内的污秽刮下，称出其重量f(i)，再利用多项式拟合得到车顶绝缘子污秽分布函数f(x)。进一步，每个间隔的所述固定距离为10mm。进一步，n值选取为0.69。进一步，A值选取为138。综上内容，本专利技术所述的一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，通过测量绝缘子污秽电阻率，根据绝缘子具体结构和实际污秽分布拟合污秽分布函数、形状函数并带入相关公式中进行处理，得到动车组车顶绝缘子临界闪络电压。本测量方法可以计算任意形状的车顶绝缘子闪络电压，同时考虑了污秽分布的不均匀性对车顶绝缘子闪络电压的影响，与传统绝缘子污秽闪络电压预测方法相比，该方法更接近现场实际工况，预测结果更准确。附图说明图1 是本专利技术绝缘子污闪模型图；图2 是本专利技术绝缘子展开图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术所述的一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，为了保证预测结果更为准确，更能接近现场实际工况，将污秽沿绝缘子伞裙表面分布的不均匀性及绝缘子伞裙形状的复杂性全部考虑在内，根据绝缘子具体结构和实际污秽分布拟合出形状函数和污秽分布函数，并与绝缘子污秽电阻率一起带入相关公式中进行处理，最终得到列车车顶绝缘子临界闪络电压。为了得到形状函数、污秽分布函数、污秽电阻率与临界闪络电压之间的关系公式，首先建立如图1所示的绝缘子污闪模型，该模型由一段局部电弧和剩余污层电阻串联，作用在绝缘子两端的电压包括电弧压降和剩余污层电阻压降两部分：U=Ua+UR (1)电弧压降通常用负指数幂数学模型描述：Ua=AxI-n (2)式中I表示电弧电流，x表示电弧长度，A表示电弧系数，n表示电弧指数常数，其中，A取138，n取0.69。剩余污层电阻压降可表示如下：UR=R(x)I (3)R(x)=∫xLρf(l)g(l)dl---(4)]]>其中，R(x)为污层电阻，L为伞裙纵向爬距，l为纵向爬电距离，ρ为污秽电阻率，f(l)为污秽分布函数，g(l)为绝缘子形状系数。因此绝缘子两端电压为：U=Ua+UR=AxI-n+I∫xLρf(l)g(l)dl---(5)]]>绝缘子展开图如图2所示，其中，y表示绝缘子表面到中心轴的横向距离，l表示纵向爬电距离，D1、D2、D3分别对应于不同爬电距离时形状函数值。形状函数可表示为：y=g(l)（0<l<L） (6)其中，g(l)表示绝缘子展开后的形状函数。设电弧弧长为x，由dU/dI=0,可得维持定长为x的电弧所需的最小电压值Un，因此可得：In=[nxAR(x)]1n+1---(7)]]>Un=(1+1n)(nAx)1n+1R(x)nn+1---(8)]]>Un又是x的函数，当弧长为xc时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
测量列车车顶绝缘子的污秽电阻率ρ；
根据绝缘子的结构和实际污秽分布拟合形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)，其中，x为电弧长度；
根据绝缘子的污秽电阻率ρ、形状函数g(x)、污秽分布函数f(x)计算绝缘子的临界闪络弧长xc，再进一步计算得出临界闪络电压Uc。
2.根据权利要求1所述的一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，其特征在于：计算所述临界闪络弧长xc时，满足如下公式
其中，n为电弧指数常数，L为伞裙纵向爬距，l为纵向爬电距离，d为形状函数值。
3.根据权利要求2所述的一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，其特征在于：计算所述临界闪络电压Uc时，满足如下公式
其中，A为电弧系数。
4.根据权利要求1所述的一种高速列车车顶绝缘子污闪电压的预测方法，其特征在于：在所述测量列车车顶绝缘子的污秽电阻率ρ的步骤中，污秽电阻率的测量方法具体包括，将车顶绝缘子上的污秽剥下装入容器中，然后利用电阻率测试仪对容器内的污秽电阻率进行测量，得到绝缘子污秽电阻率ρ。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁建英，徐跃，余进，姚非，刘先恺，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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