高速电力机车车顶用有机复合绝缘子的研究与开发

摘要

随着列车速度的迅速提高和电气化铁路的广泛铺设,车顶绝缘子的工作环境更加多样化,要求更加苛刻.近年来绝缘子闪络跳闸事故趋于频繁和严重.为满足电力机车在各种工况下安全运行,该文开展了高速电力机车车顶用有机复合绝缘子的研制工作.该文在分析研究现有车顶绝缘子各种事故原因的基础上,以现在国外进口的车顶用绝缘子为研制工作样板,对国外进口绝缘子进行了全面分析:用光谱半定量全分析法、分光光度法和压片法确定了无机填料成分和基本含量;用DSC、材料燃烧、萃取、热裂解和色谱质谱分析法确定了有机部分的组成和含量,并对样品做了介电特性测试试验.在参考国外样品的基础上,自主研发了绝缘子材料配方和生产工艺;结合耐污闪和抗覆冰闪的理论研究的成果,通过优化设计绝缘子结构、构造和电场分布计算,大量实验测试了所研制的新型绝缘子发生闪络的条件等具体性能,结合型式试验及实际装车运用考核等一系列技术措施,达到了预定的科研目标,研制出了机械强度高、绝缘性能好、耐污闪并抗覆冰闪络的新型车顶支持绝缘子.所研制的绝缘子显著增加了爬距,提高了机械和电气强度以及抗湿、污能力,可以改善绝缘子覆冰闪络和雾闪状况,并很好地兼顾解决了减重、减振和高速下的机械冲击等技术难题.型式试验和实际装车运用结果表明研制的绝缘子各项技术指标全部合格,性能优良,成功地替代了国外进口绝缘子.目前该新型绝缘子已在铁路全路推广应用,创造了很好的经济和社会效益.该新型绝缘子的研究开发达到了国际同步,并填补国内空白的技术水平.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1前言

1.2国内外复合绝缘子研究现状分析

1.3电力机车对车顶绝缘子的要求

1.4本工作研究的目标、意义与内容

1.4.1目标与意义

1.4.2研究内容

1.5实验方案和技术路线

第2章进口绝缘子材料分析与材料配方的确定

2.1实验部分

2.1.1原材料

2.1.2分析测试

2.1.3试样准备

2.2结果与讨论

2.2.1试样填料分析

2.2.2样品中有机组分的分析

2.3材料配方的确定

2.4本章小结

第3章材料介电特性

3.1实验部分

3.1.1电阻率测试

3.1.2介电谱测试

3.2结果与讨论

3.2.1电阻率测试与分析

3.2.2介电特性的测试与分析

3.2.3选定材料耐漏电起痕试验

3.2.4选定材料的憎水性能

3.2.5选定材料与高低压电瓷、硅橡胶的性能对比

3.3本章小结

第4章结构设计

4.1产品技术参数

4.1.1产品的使用工况要求

4.1.2设计引用标准

4.1.3主要技术参数

4.2结构形式设计

4.3防覆冰闪络研究

4.3.1覆冰的分类

4.3.2覆冰闪络的影响因素和形成条件

4.3.3覆冰绝缘子的闪络特性

4.3.4防覆冰技术及方法

4.4 CAD软件设计依据

4.4.1机械强度CAD设计依据

4.4.2电气强度CAD设计依据

4.4.3电压分布CAD设计依据

4.5机械强度计算

4.6电气性能计算

4.7几种绝缘子技术性能比较

4.8本章小结

第5章样品试制、试验及结果分析

5.1样品试制

5.1.1工艺简介

5.1.2设备简介

5.1.3模具简介

5.1.4样品试制过程

5.2样品检测

5.3装车运行考核

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文

附录B附件

附件1

附件2

附件3

附件4

附件5

附件6

附件7

附件8科学技术成果鉴定书

附件9实用新型专利证书