接触网知识

接触网的初步认识；接触网的结构；电气化牵引供电方式的介绍；须明确的几个关键点；零部件；是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触网、钢轨与大地、回流线统称为牵引网。一、接触网的初步认识接触网是将电能传给电力机车的供电设备。它包括接触线、承力索、吊弦以及连接它们的零件。一）接触悬挂弹性吊索吊弦承力索接触线接触悬挂是通过支持装置架设在支柱上，接触线与电力机车受电弓直接接触。是直接与电力机车受电弓接触，经常处于磨擦状态铜合金导体。是将接触线通过吊弦悬挂起来，不直接参与与电力机车受电弓磨擦的铜合金绞线。主要是在不增加支柱的情况下，增加了接触线的悬挂点，提高了接触线的稳定性，减小了接触线的弛度，改善了接触线的弹性。接触线承力索盘营客专接触网承力索、接触线设计使用类型线材用途线材规格张力承力索客专正线JTM-12021站线JTM-9515接触线客专正线CTMH–15030站线CTMH–12015区段线材用途线材规格张力右线：右DK1+601至DK5+636正线(承力索+接触线)JTM-120+CTMH–15015+15左线：DK0+000至DK5+636正线(承力索+接触线)JTM-120+CTMH–15015+15盘锦北至右DK1+601正线(承力索+接触线)JTM-95+CTHA-12015+15与哈大联络线正线(承力索+接触线)JTM-120+CTMH–15015+151.高速段2.低速段（联络线）接触线载流环承力索载流环接触线承力索吊弦用来在链形悬挂中，将接触线悬挂在承力索上，通过调节吊弦的长短来保证接触悬挂的结构高度和接触线高度，从而改善接触悬挂的弹性，提高受电弓的受流质量。施工注意问题：1.接触线截流环安装在吊弦本体的列车前进侧，与接触线成45º~60º的夹角；2.承力索载流环与接触线载流环方向相反；列车前进方向是沿铁路线路纵向安装，随着不同的线路情况（区间、站场、桥梁、隧道），支持接触悬挂的结构也有不同的类型。1.在区间主要是以腕臂支持结构；2.站场大于3个股道时，一般采用软横跨、硬横跨结构方式，其中硬横跨也是以腕臂结构安装的一种。3.隧道和桥梁等大型建筑物处则据其内部结构而有不同的设计形式，必要时采用特殊结构（如大限界框架、多线路腕臂等方式）。二）支持装置（腕臂系统等）是安装在支柱上（由平腕臂、斜腕臂、支持等组成），用以支持接触悬挂，并起传递负荷的作用腕臂管一般采用圆钢管制成。目前常速铁路一般采用无缝型热镀锌钢管，客专和高铁一般采用铝合金管。盘营客专平、斜腕臂采用Φ70型铝合金管，定位管采用Φ55型铝合金管，支撑采用Φ45型铝合金管。腕臂结构a)反定位结构b)正定位结构平腕臂斜腕臂腕臂支撑定位管支撑腕臂底座棒式绝缘子吊线定位管定位器软横跨节点*横承上部固定绳下部固定绳软横跨弹簧补偿器硬横跨硬横跨横梁钢柱吊柱是使电力机车受电弓滑板在运行中与接触线始终良好地接触取流，将接触线按受电弓运行要求进行定位的装置。三）定位装置作用：1.使接触线始终在受电弓滑板的工作范围内，保证电车机车良好的取流，避免脱弓，造成成事故。2.将接触线在直线区段的“之”字力、曲线区段的水平力及风力传递给腕臂1.支柱按材质分为钢柱和钢筋混凝土支柱；2.按用途分为中间柱、转换柱、中心柱、锚柱、定位柱、道岔柱、软横跨柱、硬横跨柱和桥支柱。四）支柱和基础是用来承受接触悬挂和支持装置的负荷，并将接触悬挂固定在规定的高度1.25辅助承力索接触线承力索弹性吊索承力索接触线承力索接触线弹性吊索接触线简单链形悬挂简单悬挂弹性链形悬挂复链形悬挂二接触网的结构三接触网的供电方式介绍二）BT供电方式三）AT供电方式（盘营客专采用）四）DN供电方式（直供加回流）一）直接供电方式一）直接供电方式由牵引变电所引出至两个牵引变电所之间分区（开闭）所处所形成的一条供电支路。1.供电臂：一般在两个牵引变电所之间将接触网分成两个供电分区（后称供电臂）。正常情况两相邻供电臂之间在接触网上是绝缘的。每个供电臂只从一端牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电。若两个供电臂通过开关设备，在电路上连通，两个供电臂可同时从两个牵引变电所获得电能，这种供电方式称为双边供电。双边供电可提高接触网电压水平，减少电能损耗。但馈线及分区亭的保护及开关设备都较复杂，因此，目前采用较少。2.直接供电方式：1—220/110Kv高压输电线2—牵引变电所3—馈电线4—接触网5—电力机车6—钢轨3.直接供电方式原理图单边和双边供电为正常的供电方式，还有一种非正常供电方式（也称事故供电方式）叫越区供电，如下图所示。单边和双边供电为正常的供电方式，还有一种非正常供电方式（也称事故供电方式）叫越区供电，如下图所示。1—故障牵引变电所2—越区供电分界*.越区供电原理图越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备与相邻供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。因越区供电增大了该变电所主变压器的负荷，对电器设备安全和供电质量影响较大，因此，只能在较短时间内实行越区供电，是避免中断运输的临时性措施。复线区段供电方式与上述基本相同，但每一供电臂分别向上、下行接触网供电，因此每牵引变电所馈出线有四条。同一侧供电臂上、下行线实行并联供电，可提高供电臂末端电压。当须越区供电时，通过分区亭开关设备来实现。复线区段供电情况如下图所示。复线区段供电示意图4.复线区段供电方式原理图即带吸流变压器的供电方式。它须要在牵引网中，每相距1.5km~4km间隔，设置一台变比为1:1的吸流变压器。其原边串入接触网，副边串入沿铁路架设的回流线。（回流线通常就悬挂在铁路沿线的接触网支柱外侧的肩架上）在每两相邻吸流变压器间，将回流线与钢轨作一次并联连接（吸上线），在回流线的首、未两端也分别与钢轨连通。借助吸流变压器一、二次绕组间的互感作用，将直接供电方式时流经钢轨和大地的回流全部吸入回流线中，使接触网和回流线的电流达到完全平衡，减轻了对通信线的电磁感应影响。二）BT(Booster-Transformer)供电方式1.BT供电原理图及优缺点分析说明：采用吸流变后，只有变压器原边的激磁电流仍流经轨道和大地，且电流数量很小。如果不设吸流变，单凭接触网和回流线之间的分布互感，仅约10～20%牵引电流经回流线流回。优点：回流线和接触网中的电流基本上大小相等，方向相反。两者的交变磁场基本上可互相平衡(抵消)。显著地减弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场，使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大地减小。ab缺点：1.电力机车处于吸流变压器附近时防护效果差。如右图，接触网在ab、cd段中没有电流，而回流线中有电流，在ab、cd段的长度内等于没有防护。这种使吸流变压器至回流线在半段长度里失去效用的现象叫半段效应，失效区相当于分段长度之半。2.解决此效应，需在供电臂内每隔1.5~4km，设置一台吸流变压器，使得牵引网阻抗显著增大。由于牵引网阻抗增高，有时须缩短牵引变电所间的距离，或增设串联电容补偿，来保证牵引网电压水平。cdAT供电方式：由接触网T、正馈线F、轨道大地系统R以及每隔一定距离的自耦变压器(AT)构成。AT并联于接触导线与正馈线之间，AT中点与钢轨相连。三）AT(Auto-Transformer)供电方式AT供电方式原理图1.AT供电的组成及原理图2.AT供电方式的优缺点优点：①结构上，AT方式是用自耦变压器代替了吸流变压器，正馈线代替了回流线。消除了接触网中的吸流变压器分段。大部分回流流经正馈线，从而降低对邻近通信线的干扰。②AT输出电压为BT输出电压的2倍，电流则相反，为BT输出电流的一半。从牵引变电所看，以两倍接触网电压沿线输送1/2I。③送电电压加倍，送电电流减半，送电电路中的电压损失将降低为1/4。④由AT供电的上面2个特点，可增大变电所间的距离和传输功率，减少牵引网损耗。缺点：必须在沿线安设电压较高、容量较大的自耦变压器，牵引网设备的投资相应增加。由于AT方式设备复杂，一次投资高、运营费用高、维护困难，特别在多隧道区段应用更为困难。BT方式由于其半段效应、接触网分段及牵引网阻抗大等缺点，对高速和重载行车的适应能力差。因此，常采用直接供电加回流线(负馈线)的供电方式。DN供电方式：由接触网、钢轨、沿全线架设的负馈线NF(每隔几公里用P金属线【吸上线】和钢轨相连)组成。三）带回流线的直接供电方式(DN)1.DN供电方式的组成及原理图1—牵引变电所2—馈电线3—接触网；4—电力机车5—钢轨6—回流线8—吸上线①由于NF和钢轨并联连接，使得正常运行时钢轨中负荷电流的一部分分流到NF中去，因此，可以减少流入大地的电流，减轻对通讯的干扰危害，降低钢轨电位，减小馈电回路的阻抗。②DN方式与AT、BT相比，其馈电回路和设备简单、投资省、运营维护方便。2.AT供电方式的优缺点说明：为了能取得最好的防干扰效果，需研究回流线的空间接触网施工中除跨距、支柱高度采用m为单位，其他一般采用mm为单位。跨距(L)：相邻两根接触网支柱的中心对中心的跨度，一般由设计给出，但按标准相邻两跨距之比不行大于1:1.25，困难地段可为1:1.5，特殊地段（如站场咽喉区）有时需特殊对待；限界(Cx)：与支柱相邻的线路中心到支柱线路侧的水平距离；超高(h)：曲线段线路外轨较内轨的相对高差；拉出值(a)：曲线段，定位点处接触线相对于受电弓中心的直线距离；直线段称为“之”字值；定位点处接触线位于受电弓中心的支柱侧为“+”值，反之为“-”值。四须明确的几个关键点导高(H)：接触线相对于轨平面的高度；在有超高段，导线高度=接触线相对于底轨的高度+外轨超高/2；（盘营为5300mm）结构高度：定位点处承力索与接触线间的垂直距离；（盘营为1600mm）定位是一种腕臂安装形式，而不取决于拉出值的正与负。（如：个别道岔定位）当量跨距(D)：是假设的一个与实际锚段跨距中导线随温度变化规律相同的独立跨距，其值最接近于锚段中大多数跨距的值，或者就与某一实际跨距相同。