动车组车顶高压电缆终端电场仿真及界面缺陷模拟研究

摘要

动车组车顶电缆终端属于高压系统的关键部件,也是影响动车组安全运行的关键设备。本研究分析了高压电缆和电缆终端的结构特点,建立了电场仿真模型。采用宽频介电谱系统测量了电缆终端用绝缘材料三元乙丙橡胶(EPDM)和环氧树脂(EP)的介电参数随温度的变化。对比分析了不同运行工况下电缆终端电场分布,模拟了电缆绝缘和应力锥界面气泡和水珠缺陷对界面电场分布的影响。结果表明:在动车组运行温度范围(-40~60℃)内,随着温度升高,EPDM的介电常数逐渐减小,EP的介电常数则缓慢增大;环境温度变化对电缆终端电场分布的影响较小,复合绝缘界面的最大切向场强保持在0.40 k V/mm左右;额定电压下电缆绝缘与应力锥的界面切向场强为0.40 kV/mm,冲击电压下界面切向场强为4.73 kV/mm;复合绝缘界面气泡引起的最大畸变电场为8.48 kV/mm,界面水珠引起的最大畸变电场为4.45 kV/mm。研究结果可为电缆终端的故障分析提供理论参考。