接觸網(wǎng)供電設(shè)施及結(jié)構(gòu)(2)

1、第一節(jié)第一節(jié) 接觸網(wǎng)的供電與分段接觸網(wǎng)的供電與分段一、接觸網(wǎng)的供電一、接觸網(wǎng)的供電l牽引變電所向接觸網(wǎng)供電有三種方式：單邊供電和雙邊供電和越區(qū)供電。單邊和雙邊為正常供電方式；越區(qū)供電是一種非正常的工作方式。l接觸網(wǎng)通常在兩相鄰牽引變電所間的中央斷開，將兩牽引變電所之間兩個供電臂的接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū)。如果在中央斷開處設(shè)置開關(guān)設(shè)備時可將兩供電分區(qū)連通，此處稱為分區(qū)亭。接觸網(wǎng)供電原理圖l單邊供電單邊供電l每一個供電分區(qū)的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電流的供電方式。l雙邊供電雙邊供電l將分區(qū)亭的短路器閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個接觸網(wǎng)供電分區(qū)均可同時從兩個變電所獲得電流的供電方式。l越區(qū)供電越

2、區(qū)供電l當某牽引變電所發(fā)生嚴重故障而全所停電的情況下，此變電所擔負的供電臂，通過分區(qū)亭開關(guān)的閉合，則接觸網(wǎng)從兩相鄰牽引變電所取得電流的供電方式。單線單邊接觸網(wǎng)供電單邊供電單邊供電l優(yōu)點優(yōu)點：一旦接觸網(wǎng)發(fā)生故障，只影響本供電分區(qū)，故障范圍小，牽引變電所饋電線保護裝置也較簡單，目前采用較多。l缺點缺點：正常情況下供電臂末端（靠分區(qū)亭處）電壓較低。雙邊供電雙邊供電l優(yōu)點優(yōu)點：可以提高接觸網(wǎng)電壓，使整個供電范圍內(nèi)接觸網(wǎng)電壓水平有較大提高，并降低接觸網(wǎng)中的電能損耗。l缺點缺點：一旦發(fā)生接觸網(wǎng)故障，影響范圍比單邊供電時擴大到兩個供電分區(qū)。（需安裝保護裝置和分區(qū)亭開關(guān)控制裝置）。復線區(qū)段供電情況復線區(qū)段供電

3、情況l牽引變電所有四條饋出線分別向兩側(cè)上、下行接觸網(wǎng)供電。同一側(cè)的上、下行接觸網(wǎng)供電相相同，以便于上、下行實現(xiàn)并聯(lián)供電，可提高接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓。越區(qū)供電時則通過分區(qū)亭內(nèi)的開關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。復線區(qū)段供電示意圖二、接觸網(wǎng)的供電分段二、接觸網(wǎng)的供電分段分段目的分段目的：保證供電的可靠性和靈活性，縮小停電事故的范圍。分段的形式分段的形式：橫向分段和縱向分段。橫向分段橫向分段定義：定義：接觸網(wǎng)線路（或線群）之間所進行的分段稱為橫向分段。l橫向分段采用分段絕緣器的方法進行分段。縱向分段縱向分段定義定義：接觸網(wǎng)沿線路方向所進行的分段成為縱向分段。l站場和區(qū)間銜接處必須進行分段，區(qū)間接觸網(wǎng)除遇有大型建筑物一般不進

4、行電分段。三、分段絕緣器（分區(qū)絕緣器）三、分段絕緣器（分區(qū)絕緣器） 分段絕緣器在電氣化鐵路區(qū)段各車站的裝卸線、機車整備線及電力機車庫線等地，為了保證工作人員的作業(yè)方便及人身安全，將接觸網(wǎng)在電的方面分成獨立的區(qū)段。分段絕緣器安設(shè)在上述獨立區(qū)段的兩端，其結(jié)構(gòu)既能保證供電的分段，又能使受電弓平滑地通過該設(shè)備。 分段絕緣器大多配合隔離開關(guān)使用，以便使分段絕緣器兩端的接觸線當開關(guān)閉合時都能帶電；當隔離開關(guān)打開時，分段絕緣器與隔離開關(guān)之間的的區(qū)段中則沒有電，便于在該獨立區(qū)段中進行裝卸或停電作業(yè)。 分段絕緣器的種類較多，但由于接觸網(wǎng)設(shè)備及材料的發(fā)展，曾經(jīng)廣泛使用的有三式、玻璃鋼、環(huán)氧樹脂分段絕緣器等，因結(jié)構(gòu)

5、笨重或耐臟污、耐電弧性能差，也有的易老化開裂或泄漏距離不足等原因，現(xiàn)已逐漸淘汰，被新型的C1200高鋁陶瓷分段絕緣器和引進英國的滑道式菱形分段絕緣器所代替。四、隔離開關(guān)及電連接四、隔離開關(guān)及電連接1、隔離開關(guān)、隔離開關(guān)l作用：連通或斷開接觸網(wǎng)中各分段供電部分間的電路。l隔離開關(guān)的裝設(shè)地點：隔離開關(guān)裝設(shè)在車站兩端絕緣錨段關(guān)節(jié)處、車站的貨物裝卸線上、機車整備線上以及其他需要進行電分段和電分相的地方。l隔離開關(guān)的類型 接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中的35KV電壓等級的單級隔離開關(guān)。按使用情況分為：l經(jīng)常操作類型：利用接地閘將停電部分接地，以保證停電范圍內(nèi)作業(yè)人員的人身安全。一般安裝在車站的貨物裝

6、卸線、機車整備線和車庫線等處。l不經(jīng)常操作類型：不帶接地刀閘型，一般安裝在車站兩端四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)、分相電分段、并聯(lián)線以及饋電線等處。l2、電連接線、電連接線作用作用：保證接觸網(wǎng)各線之間或各分段之間、各股道之間電流的暢通，電連接線將各導線并聯(lián)起來，實現(xiàn)并聯(lián)供電，這樣起到了增大載流截面，減小了電阻，降低了能耗。分類分類: 電連接線是通過電連接線夾、接觸線電連接線夾分別與承力索和接觸線連接。電連接線根據(jù)安裝位置分為：l橫向電連接線 ：承力索和接觸線之間的連接。l股道間電連接線 作用是將各股道接觸網(wǎng)并聯(lián)起來。當電力機車在起動取流時，各股道接觸網(wǎng)并聯(lián)供電，就可滿足電力機車起動時所需的最大電流。安裝在電

7、力機車起動的附近。l道岔電連接l錨段關(guān)節(jié)電連接（縱向電連接）：安裝在錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換柱處。l隔離開關(guān)電連接l避雷器電連接：接觸網(wǎng)和避雷器之間安裝電連接線。接觸網(wǎng)有大氣過電壓時，接觸網(wǎng)能通過避雷器接地。橫向電連接線 股道間電連接線第二節(jié)第二節(jié) 電分相及分相絕緣裝置電分相及分相絕緣裝置一、電分相一、電分相 在單相交流牽引供電系統(tǒng)中，電力機車是由單相電供電的，為了平衡電力系統(tǒng)的A、B、C各相負載，一般要實行A、B相輪流供電。所以A、B相之間要進行分開，這稱為電分相。l電分相通常由分相絕緣器實現(xiàn)。二、常規(guī)電分相及電分相裝置二、常規(guī)電分相及電分相裝置實現(xiàn)電分相的兩種方法：實現(xiàn)電分相的兩種方法：1）利用錨段關(guān)

8、節(jié)進行電分相；2）利用專門的電分相絕緣器進行電分相。l電分相絕緣器的作用作用：將接觸網(wǎng)上不同相位的電能隔離開，以免發(fā)生相間短路，并起機械連接作用，使接觸網(wǎng)成為一個整體。l注意注意：電分相絕緣器只能進行電氣上的絕緣，而導線在機械上則是通過電分相絕緣器連接在一起，不能作為機械分段。而絕緣錨段關(guān)節(jié)則既可以實現(xiàn)電氣分開，也可以實現(xiàn)機械方面的分開。l電分相絕緣裝置包括電分相絕緣器和有關(guān)分相絕緣器的線路標志。l電分相絕緣器一般設(shè)在兩供電臂連接的地方。如牽引變電所、分區(qū)亭等處。l電分相絕緣器一般由幾組分段絕緣元件串聯(lián)組成。每件絕緣元件長1.8m，寬度25mm，高度60mm，底部開有斜溝槽。l兩端部絕緣元件之

9、間的接觸線為一不帶電區(qū)段，稱為中性區(qū)段。中性區(qū)段的長度按照規(guī)定不小于18m。這一規(guī)定是考慮到機車雙弓升起時不致短接不同相位的接觸線為限。在分相絕緣器處配置隔離開關(guān)，以便越區(qū)供電。l為了不縮短中性區(qū)長度和避免接觸線供電相間短接，確保電分相絕緣器的功能，電力機車通過電分相絕緣器時，上行和下行方向均應(yīng)設(shè)立“斷”、“合”標示牌，用以通知司機當機車通過電分相絕緣器時，必須先斷開機車的主斷路器，通過電分相絕緣器后，再重新合上主斷路器。這是為了防止受電弓通過中性區(qū)時，拖帶電弧燒毀絕緣件和接觸線或造成其他事故。l現(xiàn)在，提速后我國采用XTK型，鄭州鐵路分局供電段采用的電分相絕緣器還有自動過分相絕緣裝置，可不斷開

10、機車主斷路器通過。電分相絕緣器結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)第三節(jié) 接觸網(wǎng)的絕緣部件接觸網(wǎng)的絕緣部件絕緣子是接觸網(wǎng)帶電體與支柱設(shè)備或其他接地體保持電氣絕緣的重要部件。l對絕緣部件的要求: 有足夠的電氣絕緣強度，能承受一定的機械荷載和能經(jīng)受不利環(huán)境和大氣的影響。l分類:瓷質(zhì)懸式絕緣子和棒式絕緣子以及針式絕緣子。 懸式絕緣子懸式絕緣子主要用來懸吊或支撐接觸懸掛； 棒式絕緣子棒式絕緣子主要用于承受壓力及彎矩的場合。 針式絕緣子針式絕緣子多用于回流線、保護線及接地跳線，它承受以上線索不同方向的負荷，對地起電氣絕緣作用。絕緣子的性能絕緣子的性能電氣性能：電氣性能：l絕緣子干絕緣子干閃絡(luò)閃絡(luò)電壓電壓 在絕緣子表面清潔和干燥

11、的情況下，在其兩端施加電壓直至絕緣子表面閃絡(luò)時的最低電壓值。對室內(nèi)絕緣子。l絕緣子濕閃電壓絕緣子濕閃電壓 在下雨方向與水平面成45度角淋于表面清潔的絕緣子上，再在絕緣子兩端加工頻電壓直至其表面閃絡(luò)所達到的最低電壓值。用來驗證絕緣子在露天的抗?jié)耖W能力。l絕緣子擊穿電壓絕緣子擊穿電壓 絕緣子兩端加工頻電壓直至其絕緣性能遭到破壞所達到的最低電壓值。 絕緣子的干閃、濕閃和擊穿電壓值得要求取決于工作電壓，工作電壓越高，要求的值越大。機械性能機械性能 是指它所承受機械負荷的能力。使用絕緣子時，一般安全系數(shù)規(guī)定為2.5-3。forwardl閃絡(luò)：絕緣子經(jīng)過長期使用，風吹日曬，閃絡(luò)：絕緣子經(jīng)過長期使用，風吹日

12、曬，以及其他污染物，如揚塵、鹽分或化工粒以及其他污染物，如揚塵、鹽分或化工粒子等侵蝕，會導致絕緣性能下降，并產(chǎn)生子等侵蝕，會導致絕緣性能下降，并產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這種放電發(fā)展到表層空氣絕緣放電現(xiàn)象，這種放電發(fā)展到表層空氣絕緣被擊穿時稱為閃絡(luò)。被擊穿時稱為閃絡(luò)。 back第四節(jié)第四節(jié) 接觸網(wǎng)的干擾影響與防護措施接觸網(wǎng)的干擾影響與防護措施一、交流電氣化鐵路的干擾影響一、交流電氣化鐵路的干擾影響單相交流電氣化鐵路將對沿線架設(shè)的通信線路產(chǎn)生的影響：單相交流電氣化鐵路將對沿線架設(shè)的通信線路產(chǎn)生的影響：l靜電感應(yīng)電壓影響；l電磁感應(yīng)影響：產(chǎn)生縱電勢；l雜音干擾：產(chǎn)生諧波感應(yīng)電壓。解決電氣化鐵路對通信線路干擾的

13、途徑：解決電氣化鐵路對通信線路干擾的途徑：l在供電方面采取抑制干擾的措施；l在通信方面采取提高屏蔽的措施；l將受影響的通信線路及設(shè)備遷到影響范圍之外。常用的防干擾措施：常用的防干擾措施：l附加回流線方式；吸流變壓器-鋼軌方式；吸流變壓器-回流線方式（BT）；自耦變壓器（AT）方式；同軸電纜方式。l改遷線路或?qū)崿F(xiàn)電纜化。forwardl靜電感應(yīng)：接觸網(wǎng)在帶電時，將在鄰近空間產(chǎn)生高電壓電場，從而使鄰近空間各點具有一定的相位。l電磁感應(yīng)：接觸網(wǎng)在其周圍產(chǎn)生交變磁場，從而在鄰近的通信線路中感應(yīng)電勢。l雜音干擾：主要來自正常運行時牽引電流中的高次諧波。電力機車采用直流牽引電動機而在機車上將交流整流變成直

14、流，因而在交流中出現(xiàn)非正弦波。back二、吸流變壓器二、吸流變壓器-回流線（回流線（BT）方式）方式吸流變壓器的接線吸流變壓器的接線l吸流變壓器XLB的原邊串接在接觸網(wǎng)中，次邊串接在回流線HLX中（回流線通常就是懸掛在鐵路沿線的接觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔上）。在兩個吸流變壓器中間，吸上線把軌道和回流線連接起來，吸上線（XSX）是機車電流返回回流線的通路。吸流變壓器接線圖l吸流變壓器吸流變壓器-回流線方式的原理回流線方式的原理l當牽引電流IJ流經(jīng)吸流變壓器原邊時，在副邊的回流線中將產(chǎn)生很大的互感電勢，由于電磁的作用，將強迫流經(jīng)軌道的大部分電流通過吸上線XSX流到回流線中去（IH），并返回牽引變電所。由

15、于回流線抵消了絕大部分因接觸網(wǎng)電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)影響（兩電流流向相反），因而對通信線路的影響大為減輕。l即：吸流變壓器-回流線裝置可以迫使由軌道回路和從大地返回牽引變電所的機車牽引電流的絕大部分經(jīng)由回流線流回牽引變電所。而回流線中流回的電流與接觸網(wǎng)內(nèi)流過的牽引電流正好相反，使形成的電磁場互相抵消。 l這種裝置的防護作用在于，它把本來是尺寸很大的接觸網(wǎng)-軌道大地回路，改變成尺寸相對很小的接觸網(wǎng)-回流線回路，這樣就極大地減弱了周圍的磁場，從而使牽引電流在附近的通信線中的影響大大減弱。缺點：缺點：長回路感應(yīng)影響長回路感應(yīng)影響l定義定義：這種裝置并不能完全抵消牽引網(wǎng)對通信線路的感應(yīng)影響，未能抵消的對通

16、信線路殘留的感應(yīng)影響，稱為長回路感應(yīng)影響。l原因原因：由于機車電流和返回電流不相等、接觸網(wǎng)和回流線相對于通信線的位置不相等、互感系數(shù)不一樣引起。l約占無吸流變壓器-回流線裝置時電氣化鐵路對通信線路影響的5% l半段效應(yīng)半段效應(yīng)過程分析：過程分析：l當機車在吸流變壓器附近的a點時，機車牽引電流將經(jīng)過軌道、大地、然后經(jīng)回流線流回，這時，在ab段接觸網(wǎng)中沒有電流，在回流線中確有電流，即在ab段內(nèi)相當于沒有防護。段內(nèi)相當于沒有防護。l若機車在吸流變壓器附近的d點時，在cd段內(nèi)接觸網(wǎng)中沒有電流，回流線中卻沒有電流，即在cd段內(nèi)相當于沒有防護段內(nèi)相當于沒有防護。 定義：定義：以上兩種情況都為吸流變壓器-回

17、流線間的長度之半，所以稱為半段效應(yīng)。二、吸流變壓器二、吸流變壓器-鋼軌方式鋼軌方式原理原理：l吸流變壓器的原邊串在接觸網(wǎng)中，次邊繞組接于鋼軌中。在吸流變壓器的作用下，使原來流經(jīng)大地中的電流大部分流經(jīng)鋼軌，即沿軌道回路流回牽引變電所，此時鋼軌和接觸網(wǎng)中產(chǎn)生的電磁影響互相抵消，從而對沿線通信線路起防護作用。缺點缺點：防護作用較弱。主要表現(xiàn)：l鋼軌和大地不絕緣，有部分電流依然經(jīng)軌道后流入大地；l鋼軌和接觸網(wǎng)相距較遠；l對通信線路的位置很不對稱。三、單設(shè)回流線方式（回流線鋼軌方式）三、單設(shè)回流線方式（回流線鋼軌方式）l原理：在接觸網(wǎng)支柱上僅架設(shè)一條與鋼軌并聯(lián)的導線，以使鋼軌中的電流盡可能經(jīng)由回流線流回

18、牽引變電所。l回流線的架設(shè)有兩種方式：回流線的架設(shè)有兩種方式：l在接觸懸掛的側(cè)面；l在接觸懸掛的正上方。四、自耦變壓器（）方式四、自耦變壓器（）方式l自耦變壓器是一種電力變壓器，它并接于接觸網(wǎng)、鋼軌和正饋線之中。l防護原理分析：利用自耦變壓器的耦合原理進行防護。當機車運行于AT2 與AT3之間的位置時，由AT2n1、 AT3n1繞組同時向機車供應(yīng)電流，根據(jù)變壓器安匝平衡的原理，必定有一定的機車電流分量被吸入n2繞組中，并經(jīng)正饋線返回電源，當忽略變壓器的勵磁電流，且在n1n2時，兩繞組中的電流大小相等、方向相反。即在AT2 與AT3的區(qū)間內(nèi)，接觸線與正饋線中將對稱的流過供給機車的電流，而且方向相

19、反，因而產(chǎn)生的的感應(yīng)影響互相抵消。當機車運行于AT2 與AT3之間或任意兩相鄰變壓器之間時，牽引電流將由兩側(cè)流向機車，且在機車兩側(cè)鋼軌內(nèi)的電流方向相反，因而在通信線中的影響也起抵消作用。l同時，機車的回歸電流除了機車在AT2 、AT3區(qū)間之外，均被限制在正饋線內(nèi)。由于接觸網(wǎng)和正饋線相隔較近，電流大小相等，方向相反，因而能有效地減弱對通信線的電磁影響。l這種方式由接觸線、鋼軌、正饋線和自耦變壓器組成供電回路，并在接觸網(wǎng)與正饋線之間每隔左右并聯(lián)一個自耦變壓器，其中性點與鋼軌聯(lián)結(jié)，正饋線與接觸懸掛同桿架設(shè)，正饋線架設(shè)于接觸懸掛的背后。l五、同軸電力電纜方式五、同軸電力電纜方式l電纜分為內(nèi)導體和外導體

20、。電纜的內(nèi)導體作為正饋線，與接觸網(wǎng)連接；電纜的外導體作為回流線，與鋼軌連接。每隔一定距離分成一個電纜分段。優(yōu)點優(yōu)點：防干擾性強。內(nèi)外導體同軸，彼此絕緣，間距為，可認為內(nèi)外導體處于全耦合狀態(tài)，當內(nèi)導體流過一定電流時，外導體會感應(yīng)產(chǎn)生幾乎大小相等、方向相反的電流，因而，改善了供電回路內(nèi)的對稱性，提高了抗干擾能力。分類分類：l接觸網(wǎng)分段方式l接觸網(wǎng)不分段方式接觸網(wǎng)分段方式第五節(jié)接觸網(wǎng)的接地與防雷第五節(jié)接觸網(wǎng)的接地與防雷一、接觸網(wǎng)的接地一、接觸網(wǎng)的接地鐵路電力牽引設(shè)計規(guī)范規(guī)定：接觸網(wǎng)金屬柱、金屬支持結(jié)構(gòu)和距接觸網(wǎng)帶電部分以內(nèi)的所有金屬結(jié)構(gòu)均應(yīng)接地。定義定義：將電力設(shè)備、桿塔、支撐結(jié)構(gòu)及過電壓保護裝置用接地線與接地體（常為牽引軌）連接起來稱接地。由接地線及接地部件組成的接地設(shè)備稱為接地裝置。原因：原因：l泄露電流會在支柱上引起過渡電壓；l由于支柱、基礎(chǔ)等的電阻較大，限制了短路電流的數(shù)值，不足以使繼電器的高速電流保護動作，而形成電弧。分類：分類：l工作接地為設(shè)備的安全運行而設(shè)置的接地。l防護接地以防護為目的而設(shè)置的接地。自動閉塞區(qū)段的軌道為雙軌道回路時：自動閉塞區(qū)段的軌道為雙軌道回路時：l單線區(qū)間內(nèi)的腕臂支柱在每個閉塞區(qū)間范圍內(nèi)應(yīng)連到同一鋼軌上；l復線區(qū)段上，腕臂支柱要連接到最近的鋼軌上。l采用軟橫跨或硬橫