弓网系统离线电弧在低气压环境下运动特性研究

摘要

弓网电弧是影响列车弓网系统稳定受流的重要因素,研究电弧的运动特性对提高弓网系统可靠性和使用寿命以及减少事故的发生具有工程应用价值。川藏铁路处于高海拔地区,气压的降低使得弓网电弧的运动特性与低海拔地区相比有显著差异。为了探明高海拔地区的弓网电弧运动特性,建立二维磁流体动力学模型,对不同气压等级、气流强度、接触线廓形条件下电弧的运动特性进行仿真研究,得到不同条件下电弧的运动发展特征;通过弧根位置–时间曲线对电弧运动进行表征。研究结果表明:随着气压的降低,电弧直径增大,体积也随之增大,相对常压下运动发展更为缓慢;在气流作用下电弧整体温度降低,电弧电压波动频率及波动幅值增大,弧根跳跃更为频繁,气流越强,弧根停滞时间越短,稳定性越差,越容易熄灭;适当采用半径更大的接触线或减小接触线底部的曲率可以有效地加快电弧运动,减少电弧长时驻留的情况,从而减轻电弧对电极的烧蚀。研究结果为高海拔地区的电弧防护提供了理论支撑。