在电气化铁路接触网中,接触网腕臂支撑绝缘子是使用最为广泛的高压绝缘器件之一,在工作状态下,接触网绝缘子两端承受27.5KV的单相交流电,并且还承担接触网悬挂张力的机械负荷,因此绝缘子的绝缘性能对整个电气化铁路接触网的正常工作有着至关重要的作用。近些年来,随着我国工业水平的快速提高,空气污染问题也日益严重,空气中的雾霾颗粒含量也在逐渐增多。在自然风的裹挟之下,灰尘颗粒会逐渐的积聚在绝缘子表面,当绝缘子所处的环境比较潮湿时,绝缘子的绝缘性能就会下降,就会造成绝缘子的局部放电,严重时会发生绝缘子污闪事件,这就会给整个电气化铁路的正常工作造成极大的危害。当绝缘子发生污闪事故时,整个供电系统处于短路状态,造成变电所跳闸,供电中断,影响铁路运输系统的正常运营。因此,研究接触网绝缘子的积污特性,掌握其在自然条件的积污规律,可以为接触网绝缘子的清扫提供理论指导,这样就可以较少接触网绝缘子污闪事故的发生,从而保证接触网的正常供电和铁路运输系统的正常运营。本文利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对接触网绝缘子的自然积污情况进行了仿真模拟。首先分析了灰尘颗粒在接触网绝缘子表面接触时的受力情况,分别基于力学平衡和能量守恒的原理给出了颗粒在与绝缘子表面接触后能否黏附在其表面的理论判据;然后基于能量守恒的判据,将其作为程序输入仿真软件中,分析接触网绝缘子在交流电以及不带电的情况下,随着风速和颗粒粒径大小的改变,其积污特性的改变情况。论文研究结果表明:在一定灰尘颗粒粒径范围内,随着灰尘颗粒粒径的增大,风速对绝缘子积污的影响逐渐减弱,绝缘子表面积污量不随风速的增大而增加,而是最终趋近于饱和状态;当灰尘颗粒的粒径较大时,绝缘子表面灰尘颗粒的积污量随风速增大不再是增加的关系,而是在一定范围的风速大小时,绝缘子表面沉积灰尘颗粒数量首先会呈现下降的趋势,然后积污量才会随的风速的增大而增加;颗粒不带电时和颗粒在交流电场下绝缘子的积污量随风速的变化有相同的趋势,而且两者的变化曲线图基本重合,积污量变化很小;绝缘子表面积污量大体上随着灰尘颗粒粒径的增大而增大,在颗粒不带电和在交流电的作用下,两者的曲线趋势基本保持一致;在风速较小时,绝缘子表面积污量随着颗粒粒径增大而增加的增速较快,在风速较大时,增速变得比较平缓,风速更大时,绝缘子表面积污量随着颗粒粒径的增大还会出现局部下降的趋势;在小风速时,绝缘子两端伞裙表面的积污量较高,高压端绝缘子比低压端绝缘子表面积污量更大,处于中间的伞裙表面积污量较小,绝缘子各个伞裙的积污分布总体上呈“U”型分布,而且当风速增大后,高压端绝缘子的积污量会逐渐下降,最终导致低压端绝缘子积污量会比高压端绝缘子积污严重;而且灰尘颗粒粒径增加后,这种“U”型分布会变得不再显著,绝缘子各个伞裙的积量变得平均起来;在风速较小的情况下,靠近低压端的1号伞裙上表面积污量最大,其它伞裙上表面积污量与1号伞裙相比相差较大,随着风速的增大,1号伞裙上表面的积污量出现下降的趋势,并且与其它伞裙上表面的积污量的差异逐渐减小,最终各个伞裙上表面的积污量变得平均起来;靠近高压端的9号绝缘子伞裙上表面的积污量在不同风速条件下变化不大,处在中间位置的5号绝缘子伞裙上表面的积污量在风速增大的情况下积污量比其它伞裙上表面的积污量略大;颗粒在交流电的作用下,伞裙下表面积污量分布不再呈“U”型分布。随着风速的增加,绝缘子各个伞裙下表面积污量的规律很相似,都是处于高压端的9号绝缘子伞裙的积污量最高;在风速小于6m/s时,随着风速的增加,9号伞裙下表面的积污量也会增多,但风速增加到8m/s后,9号伞裙下表面的积污量又出现下降的趋势,因此可以知道小风速更加有利于颗粒在交流电场作用下沉积在绝缘子下表面;当灰尘颗粒的粒径为10μm时,可以看到接触网绝缘子伞裙上表面的积污量是下表面积污量的2~6倍,而且伞裙上表面的积污量大体上随着风速的增大而减小,伞裙下表面积污量随着风速的增大基本保持不变;当灰尘颗粒的粒径为20μm时,接触网绝缘子伞裙上下表面的积污量均随着风速的增大而减小,并且伞裙上下表面积污量的差异很小,在风速较小的情况下,伞裙下表面积污量明显大于上表面积污量,但是随着风速的继续增大,可以看到伞裙上表面的积污量会超过伞裙下表面的积污量;当灰尘颗粒的粒径为30μm时,伞裙下表面的积污量大于伞裙上表面的积污量,并且它们之间的差距随着风速的增大会持续拉大,伞裙下表面的积污量随着风速的增大而增大,但是伞裙上表面的积污量随着风速的增大会出现先增大后减小的趋势;在交流电场的作用下,粒径较小的颗粒在小风速条件下更有利于在伞裙上表面沉积,而粒径较大的颗粒在风速较大的条件下更有利于在伞裙下表面沉积。