川藏铁路的建设是国家重大需求,其沿线所处位置海拔高、地势复杂、气候恶劣,对高速列车的安全稳定运行提出了前所未有的要求。弓网关系作为三大关系之一,直接影响着列车的受流,其重要性不言而喻。弓网电弧由于弓网系统冲击振动以及接触线与受电弓滑板之间的硬点冲击而不可避免地产生,其在低气压的环境下,放电特性与常压下相比有显著差异,会对弓网系统的烧蚀破坏产生不同的影响,且电弧在低气压环境下飘弧严重,容易发展到腕臂绝缘子上而造成闪络事故。研究弓网离线电弧在低气压环境下的放电特性及其对隧道内支撑绝缘子闪络的影响,可以为川藏铁路弓网系统和支撑绝缘子的设计提供指导。论文通过引入不同低气压等级下的空气物性参数信息,建立了低气压环境下的弓网电弧磁流体动力学模型,研究了气压降低对电弧的形态特征和温度场、气流场特性以及电弧电压的影响。研究结果表明:随着气压的降低,电弧直径增大,整体温度呈现下降趋势,并且在较低气压等级下电弧的温度下降速率比较高气压下更缓慢;电弧与空气的交界处随气压的降低因开尔文-亥姆霍兹不稳定性出现不同程度的涡流结构,气压越低涡流结构越明显;电弧电压随气压降低而减小,使得电弧维持能力得到增强。在低气压环境弓网电弧模型的基础上,考虑由于列车所受到的横风作用,研究了低气压、强气流联合作用下弓网电弧的运动发展特性,对不同气压等级、不同气流强度、不同接触线廓形条件下电弧的运动特性进行了仿真研究,得到了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。基于之前研究得到的弓网离线电弧在低气压环境下具有飘弧现象和运动滞后特性的结论,研究在川藏铁路低气压强横风联合作用下弓网电弧发展过程中对腕臂绝缘子表面电场畸变产生的影响以及不同气压等级下所产生影响的差异,并针对仿真结果对当前环境下发生局部放电以及发展成为闪络事故的风险进行评估。研究结果表明:产生电弧的气压等级越低,电弧越趋近腕臂绝缘子附近,且滞留时间越长;在低气压环境下产生弓网离线电弧后,在其运动扩散过程中会使绝缘子表面电场产生严重畸变,具体表现为:电位分布不均匀,高压端附近单位梯度降落大;越低的气压环境下电场强度集中越明显;绝缘子各伞裙承受电压比例不均匀,高压端伞裙承受了大部分电压。