第五章高速电气化铁路接触网的基本知识讲解

2020/4/18高速电气化铁路接触网1第五章接触网的基本知识5-1接触网的特点与要求接触网：一种特殊形式的输电网。1、作用：把从牵引变电所获得的电能直接传递给电力机车，是牵引系统中的一个重要环节。接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁2、工作特点（1）受电弓与接触导线滑动接触。（磨损、振动）（如何选择材料）（2）露天设置受各种大气条件的袭击：风----风偏移；空气绝缘----绝缘性能下降（3）无备用的装置（出现故障以后只能去抢修）2020/4/18高速电气化铁路接触网23、要求（1）在高速运行和恶劣的气候条件下，要求接触网悬挂弹性要均匀（保证车和线始终能接触）、高度一致（接触线距离铁轨面），以保证电力机车正常取流，而且要求接触网在机（2）接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和（3（4）设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在（5）尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。2020/4/18高速电气化铁路接触网35.2接触网的基本组成与零部件接触网由四个部分组成:接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱及基础。5.2.1接触悬挂5.2.1.1基本定义一、接触悬挂：通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。二、接触悬挂的组成：包括接触线、承力索、吊弦以及连接零件。三、接触线接触网导线也称为电车线，是接触网中重要的组成部分之一。电力机车运行中其受电弓滑板直接与接触线滑动摩擦，并从接触线上获得电能。我国电气化铁路主型接触线：1、铜接触线TCG-100、TCG-85.（电气化铁路初期）；2、钢铝接触线GLCA、GLCB（上世纪70年代）3、改进钢铝接触线GLCN；４、铜接触线TCW（上世纪80年代）5、银铜合金接触线CTHA、CTHB（上世纪90年代）2020/4/18高速电气化铁路接触网4五、接触线的主要技术要求由于接触线是接触网最重要的组成部分，所以应具有较小的电阻率，具有较大的导电能力；应具有较高的机械性能，具有较高的抗张能力；应具有较高的耐腐蚀性能，具有较长的使用寿命；1、抗拉强度高。500牛/平方毫米3、耐热性能好。材质软化点在300℃以上4、耐磨性能好。5、制造长度长。1800~2000米2.mmm2、电阻系数低。0.01768~0.022020/4/18高速电气化铁路接触网5六、承力索作用：通过吊弦悬挂接触线。承力索还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。要求：能承受较大张力、抗腐蚀能力强、温度变化时弛度变化小。分类：钢承力索GJ-100、GJ-70：采取防腐措施；电阻大，导电能力差。铜承力索TJ-70、TJ-95、TJ-120、TJ-150：铜耗大；不承受大张力铝包钢承力索7股：GJ-10、30、5019股：GJ-10、30、40、50、70位置：在直线区段位于线路中心线的正上方，允许误差150mm；在曲线区段承力索与接触线在水平面的投影重合，允许误差为200mm。2020/4/18高速电气化铁路接触网6七、吊弦1、作用：在链形悬挂中，接触线通过吊弦悬挂在承力索上，调节吊弦的长度可以保证接触悬挂的结构高度和接触线距钢轨的工作高度，增加了接触线的悬挂点，提高电力机车受电弓的取流质量。2、分类：按其使用位置分为：普通环节吊弦、弹性吊弦、滑动吊弦和整体吊弦。普通环节吊弦以直径4mm（一般称为8号铁线）的镀锌铁线制成。提速后采用不锈钢直吊弦，不锈钢直吊弦是一个整体吊弦，减小了检修工作量，提高了接触悬挂的工作特性。2020/4/18高速电气化铁路接触网75.2.1.2高速接触网主要的悬挂模式一、分类：按照有无承力索来分：简单接触悬挂（无承力索）链型悬挂（有承力索）按照承力索和接触线的相对位置分：直链型悬挂半斜链型悬挂斜链型悬挂按照定位处是否使用弹性吊弦分：简单链型和弹性链型二、简单接触悬挂：无承力索，将接触线直接固定在支持装置上的悬挂。特点：结构简单，造价低，施工与检修方便。张力与弛度随温度变化太大，且弹性不均匀，不利于机车高速运行时的取流。应用：一般用于车速较低的线路上，如次等站、库线、净空受限的人工建筑物内、以及城市电车和矿山运输线。2020/4/18高速电气化铁路接触网8三、链型悬挂接触线通过吊弦悬挂到承力索上。优点：接触线高度一致、弹性均匀、稳定性好。分类：按照线索的锚定方式（线索两端下锚的方式）分：按照悬挂链数的数目分：无补偿链型悬挂半补偿链型悬挂（半补偿简单链型悬挂、半补偿弹性链型悬挂）全补偿链型悬挂（全补偿简单链型悬挂、全补偿弹性链型悬挂）单链形悬挂(我国采用该悬挂形式)双链形悬挂多（三）链形悬挂2020/4/18高速电气化铁路接触网9四、世界高速接触网主要的悬挂模式弹性链型悬挂:Re250型和Re330型：弹性链型悬挂简单链型悬挂:法国大西洋干线:单链型悬挂；东南新干线：弹性链型悬挂复(双)链型悬挂:日本新干线属重链型悬挂，用于多弓系统或强台风地带；北陆线：简单链型悬挂。我国广（州）－深（圳）准高速铁路：简单链型悬挂哈（尔滨）－大（连）线：弹性链型悬挂秦（皇岛）－沈（阳）高速客运专线：全补偿弹性链型悬挂2020/4/18高速电气化铁路接触网10简单链型悬挂2020/4/18高速电气化铁路接触网11弹性链型悬挂2020/4/18高速电气化铁路接触网12复链形悬挂2020/4/18高速电气化铁路接触网13五、结论当行车速度不大于250Km/h时，应采用简单链形悬挂；当行车速度大于250Km/h时，宜采用弹性链形悬挂。2020/4/18高速电气化铁路接触网145.2.1.3锚段与锚段关节一锚段1、锚段：在区间或站场根据供电和机械方面的要求，将接触网分成若干相互独立的有一定长度分段，每一个独立的分段称为锚段。2、锚段的作用：（1）、限制事故的范围(断线与支柱折断)；（2）、便于架设张力补偿器，提高悬挂的稳定性，减小线索的弛度，有利于受流；（3）、缩小因检修而停电的范围；（4）、便于实现电分段和机械分段。3、锚段长度：每个锚段包括若干个跨距。隧道内一般不分锚段，但隧道长度超过2000米时，应划分锚段。2020/4/18高速电气化铁路接触网15（二）锚段关节1、概念：两个相邻锚段的衔接部分称为锚段关节。2、分类（按锚段关节所起作用分）非绝缘锚段关节：仅起机械分段的作用绝缘锚段关节：机械分段和电分段作用电分相锚段关节：机械分段和电分相作用（按锚段关节所用的跨距数分）三跨锚段关节（非绝缘锚段关节）四跨锚段关节五跨锚段关节七跨锚段关节九跨锚段关节2020/4/18高速电气化铁路接触网163、要求锚段关节结构复杂，其工作状态的好坏直接影响到接触网供电的质量和电力机车取流。电力机车通过锚段关节时，受电弓应能够平滑、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。2020/4/18高速电气化铁路接触网17(三)、三跨非绝缘锚段关节1、结构示意图2、技术要求（1）转换柱之间的两条接触线在水平面上的投影平行，线间距离100mm；铅垂面内投影的交叉点在跨距中心。（2）转换柱处，非工作支（不接触受电弓的接触线）比工作支（接触受电弓的接触线）抬高200~250mm；（3）下锚柱处，非工作支比工作支抬高500mm；（4）在转换柱与下锚柱间，距转换柱10米处安装一组电连接线。2020/4/18高速电气化铁路接触网18(四)、四跨绝缘锚段关节1、结构示意图2、技术要求（1）中心柱处两接触线距轨面高度相等。（2）转换柱间两接触线在水平面上保持平行，线间距为500mm。（3）转换柱处非支比工支接触线抬高500mm（4）电连接安装在锚柱与转换柱之间，距转换柱10m处。（5）两个锚段在电路上的连通通过隔离开关进行，严禁隔离开关带负荷打开或关闭，只能打开或关闭10km的空载线路电流。（6）中心柱一般采用双腕臂。2020/4/18高速电气化铁路接触网19(五)、五跨绝缘锚段关节1、结构示意图2、技术要求四跨距锚段关节在受电弓由一个锚段过渡到另一个锚段时，是在中心支柱处转换的，虽然可以控制并实现两支接触线等高，但其弹性明显变差，在此不仅会加大接触线的磨耗，影响受流，所以在160km/h以上的电气化铁路上采用五跨距锚段关节，变点过渡为线过渡。其他要求与四跨距相同。2020/4/18高速电气化铁路接触网20（六）七、九跨电分相锚段关节1、结构示意图2、技术要求对于160km/h以上的电气化铁路的电分相，一般不采用电分相绝缘装置，因为会在电分相装置处形成一连串的硬点，不仅造成接触线磨耗加剧，还可能形成火花，甚至拉弧，烧毁接触线，同时危害和烧伤受电弓。对于不同相供电的供电臂之间的相绝缘采用七跨电分相锚段关节或九跨电分相锚段关节。2020/4/18高速电气化铁路接触网215.2.1.4接触网的中心锚结概念：在链型悬挂的锚段中部，将接触线对承力索进行死固定，同时承力索对支柱进行死固定（全补偿），这种固定形式称为中心锚结。布置原则：1中心锚结两边线索的张力应该尽量相等。2尽量靠近锚段的中部。作用：防止接触网线索断线造成整个锚段的接触悬挂解体、缩小事故范围；同时可减少温度变化给线索造成的张力差；增加接触悬挂弹性的均匀性，分类：半补偿链形悬挂中心锚结、全补偿链形悬挂中心锚结；防窜动中心锚结。2020/4/18高速电气化铁路接触网225.2.1.5线岔（一）接触网线岔的作用渡到另一股道上运行时，要经过道岔设施达到转换。在电气化铁路区段的站场内两个股道交叉处，为了使电力机车受电弓由一股道顺利过渡到另一股道，在两条铁路交叉的上空相应有两支汇交的接触线，在两支汇交接触线的相交处用限制管连接并固定的装置称为线岔，又称空中转换器。线岔的作用是在转辙的地方，当一组接触悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一接触线产生高差Δh。高差随着受电弓靠近始触点而缩小，到达始触点时，高差基本消除而使受电弓顺利交接，以使接触线不发生刮弓现象。使电力机车受电弓由一条股道上空的接触线平滑、安全地过渡到另一条股道上空的接触线上，从而使电力机车牵引的列车完成线路转换运行的目的。2020/4/18高速电气化铁路接触网23（二）接触网线岔的结构接触网线岔是由一根限制管、两个定位线夹和固定限制管的螺栓组成，其结构是用一根限制管将相交的两支接触线上下相互贴近，限制管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接触线上。如果是非正线相交，一般是交叉点距中心锚结或硬锚近者在下面；若是和正线相交，正线在下面。上面的接触线应能在限制管和下面接触线间活动。限制管一般用3/8英寸镀锌钢管加工而成，两端扁平，带有φ13mm圆孔，限制管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上。2020/4/18高速电气化铁路接触网245.3支持装置、支柱及基础5.3.1支持装置概述作用：把接触悬挂按照要求固定在规定的位置上；并把悬挂重量传递给支柱与基础。分类：腕臂支持装置、软横跨、硬横跨。区间：腕臂支持装置。站场：软横跨、硬横跨。2020/4/18高速电气化铁路接触网255.3.1.1腕臂支持装置腕臂装配结构形式主要有两大类：拉杆腕臂装配形式。由于水平拉杆与斜腕臂为柔性连接，因此，整个腕臂装置的刚度小、稳定性差，对接触网运行环境的适应性较差（只能承受拉力）；水平腕臂装配形式。由于水平腕臂和斜腕臂是刚性连接，整个腕臂装置的稳定性高，对运营环境及行车速度的适应能力较高（能承受压力或较小的拉力）。目前主要采用水平腕臂装配形式。2020/4/18高速电气化铁路接触网262020/4/18高速电气化铁路接触网272020/4/18高速电气化铁路接触网281、中间柱支持装置作用：只固定一支接触悬挂，把承力索和接触线定位在所要求的位置上。应用：主要用在区间。装配形式双耳连接器水平拉杆腕臂底座2020/4/18高速电气化铁路接触网292、非绝缘转换柱支持装置非绝缘转换柱应用于三跨距的非绝缘锚段关节，转换柱处的接触悬挂分为工作支与非工作支。2020/4/18高速电气化铁路接触网303、绝缘转换柱支持装置绝缘转换