中文摘要：

本项目针对高速电力机车车顶绝缘子发生的非沿面放电及非污秽闪络现象，主要进行在高速(50-100m/s)气流环境下绝缘子的流场及电场分布的有限元数值仿真计算、绝缘子的非沿面放电电压及放电路径的模拟测量，研究绝缘子在干、湿高速气流环境条件下的放电电压及路径与气流速度、气流成分及绝缘子结构体系的关系，确定该条件下绝缘子非沿面放电的机理及影响绝缘子放电电压的关键因素，并由此提出相应的预防绝缘子发生非沿面放电的对策以及进行高速电力机车用绝缘子结构优化设计的方案，建立高速动态气体电介质放电的理论基础。这一研究对提高高速电力机车的整体制造水平和运行可靠性有重要应用价值，同时对动态条件下气体电介质放电理论的发展具有科学意义。

结论摘要：

为研究高速电力机车车顶绝缘子发生的非沿面放电现象，项目建立了高速气流环境中绝缘子周围的三维流体场仿真计算平台，并确立了该仿真计算所适应的理论基础；仿真计算了在不同气流速度下典型结构绝缘子周围的气流场分布特性，得到了在68～136m/s的气流环境下各种绝缘子周围的三维气流场中压强和速度矢量的分布形态及规律；模拟计算并得到准高速车顶绝缘子电场分布特性；研制了气流速度为0～150m/s的微型绝缘子风洞试验系统；试验研究了干燥高速气流环境下绝缘子的表面放电特性，得到绝缘子的放电具有低起始滑闪电压、低放电电压、多放电通道、宽弧径和非沿面放电等特性，认为高速气流的吹弧效应对绝缘子放电通道形态和放电电压起主导作用，以及低气压效应对绝缘子的起始滑闪电压及放电的起始位置起主导作用；研究了高速汽雾流体环境下绝缘子的表面放电特性，认为高速汽雾流体在绝缘子迎风面起自洁作用和在背风面产生低速涡流，导致绝缘子的初期电晕或局部辉光放电主要集中在背风面；提出在车顶绝缘子优化设计时，应提高伞径与杆径之比，以加强吹弧效应和提高放电电压。研究成果对提高高速电力机车的制造水平有应用价值，对研究动态气体介质放电理论奠定了基础。