接触网的电分段和电分相课件.ppt

2.14.1供电与分段作用：保证供电的灵活性；缩小事故范围。分类：横向分段，纵向分段。,2.14接触网的供电与分段,横向分段,接触网线路之间进行的电分段，它用于复线上下行股道间，车站，车场各股道间的接触网电分段；由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子（用于软横跨）实现；1复线和多线路区段，正线间总是分开的；2大站上，每个车场单独分段；3装卸线、整备线等均应分段。注意：1横向分段采用分段绝缘器进行分段。2站场和区间均应有单独的供电线路。3复线区段，区间每条正线应有单独的供电回路。,2.14接触网的供电与分段,纵向分段接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段。用于沿线路方向接触网之间的电分段，如沿线路方向各供电臂之间的电分段。由绝缘锚段关节实现。,接触网沿线路方向所进行的分段站场和区间的衔接处进行纵向分段；区间一般不进行分段；大型人工建筑物，这些建筑物的接触网单独供电。,2.14接触网的供电与分段,电分段的原则（1）多个电化车场的接触网之间应设横向电分段；（2）枢纽站内上下行正线间，外包线与其它线间应设横向电分段；（3）铁路枢纽地区的各站间及编组站各分场间应根据行车组织及检修需要设置横向电分段；（4）大型客运站应根据客运需要按不同方向的列车进路或站台划分设置横向电分段；（5）站内货物装卸线、旋客列车整备线、机车整备线及路外专用线应单独电分段；,（6）电力机务段、折返段，动车组维修基地内的各检查坑所在线路及需上车顶作业的线路均应根据检修作业需要进行单独电分段。（7）单线电气化区段，在车站两端的电源侧应设绝缘锚段关节式纵向电分段；（8）双线电气化区段，应按满足上下行正线分别停电、检修安全的要求设置绝缘锚段关节式纵向电分段，安装负荷开关或消弧电动开关并纳入SCDA远动系统。（9）区间一定长度的接触网之间应设绝缘锚段关节式纵向电分段；（10）大型桥梁和隧道接触网应单独电分段。大型桥梁是指100以上的桥梁，500m以上为特大型桥。,电分段设备,2.14.2分段绝缘器,分段绝缘器又称分区绝缘器，它安装在各车站装卸线、机车整备线、电力机车库线、专用线等处，因为在这些区段设立绝缘锚段关节受站场股道限制，即不经济又无法实现。,2.14接触网的供电与分段,设规（TB10009-98）中规定：在有几个电气化车场的车站上，宜将每个车场单独分段。装卸线、旅客列车整备线、机车整备线等均应单独分段，并在该处安装带接地刀闸的隔离开关。路外专用线应单独电分段。封闭的水鹤、到发线、安全线、牵出线、机车走行线等不宜设接触网电分段。,2.14接触网的供电与分段,2.14.2分段绝缘器,玻璃钢分段绝缘器C1200高铝陶瓷分段绝缘器菱形分段绝缘器XTK消弧分段绝缘器法国分段绝缘器瑞士分段绝缘器,目前现场常用的分段绝缘器有以下几种：,2.14接触网的供电与分段,2.14.2分段绝缘器,DXF（1.6）型DXF（1.6）型分段绝缘器是中铁电气化局集团有限公司科研所研制的。它有效地解决了电力机车通过分段绝缘器时对绝缘的电弧烧伤以及烧坏接触线、绝缘器件、金属构件和绝缘器上方承力索等问题，其结构如下图所示。,图：DXF（1.6）分段绝缘器DXF（1.6）型分段绝缘器具有较强的消弧性能、结构简单、长度合理、重量轻、一定的机械和电气强度以及安装、维护方便等优点，降低了机车通过时的冲击，提高了分段绝缘器的工作平稳性，减少了离线，改善了受流质量。,2.14.2分段绝缘器,电连接线,接触线,分段绝缘器本体,承力索,硅橡胶绝缘子,消弧装置,硅橡胶绝缘子,分段绝缘器,2.14.2分段绝缘器,XTK消弧分段绝缘器,1接头线夹；2桥绝缘子；3绝缘滑板；4导流滑板；5A型引弧棒；6B型引弧棒。图：XTK分段绝缘器安装示意图XTK菱形分段绝缘器系郑州铁路局西安科研所研制的一种新型接触网绝缘分段设备，它具有结构精巧、重量轻、易于安装调整，适用于行车速度160km/h的线路。,2.14.2分段绝缘器,Re200C型分段绝缘器在从哈尔滨至大连的电气化线路技术改造时，全部引进德国Re200型悬挂类型整体技术，而分段绝缘器采用的为下图所示的形式，它由两根滑道和绝缘子组成，绝缘子为主绝缘，它的优点是绝缘性能好，缺点是绝缘子较笨重，易形成硬点。,图：Re200C型悬挂用绝缘子分段绝缘器,2.14.2分段绝缘器,法国分段绝缘器法国高速电气化铁路采用的是一种复合分段绝缘器，它由绝缘棒、消弧角隙、滑道及相应配件、组件组成。具有重量轻、结构紧凑、绝缘性能好等优点，如下图所示。,2.14.2分段绝缘器,图中的分段绝缘器的绝缘棒是由玻璃纤维加强树脂材料制成的，并覆涂有硅橡胶保护层，使用寿命可达20年，能在-300C+700C的大气温度下运行。主要机械性能是：最大工作负荷为2000deN；断裂负荷为8000deN；重量为9kg。主要电气性能是：最高电压为27.5kV；最大电流为600A；无接触绝缘器滑道耐压为160kV/min（干闪），55kV/min（湿闪）；消弧角隙为220mm；两个消弧角隙之间电弧持续时间为26S（750A、25kV）；最大允许运行速度为280km/h。,2.14电分相及分相绝缘装置,电分相分相绝缘器用于接触网需要分相供电的电分段处，避免在接触网上发生相间短路，同时承受一定的机械负荷。在变电所出口以及两牵引变电所之间（供电臂末端）必须设电分相装置。分类：常规电分相装置、地面自动转换电分相装置、柱上断载自动转换电分相装置、车载断电自动转换电分相装置,1为什么要换相？2电分相的设置原则,相关名词供电臂供电分区,设置原则：1为减少接触网分相数量，避免分区亭开关设备承受线间电压，为双边供电或越区供电提供技术平台，两相邻变电所之间的接触网一般应采用同一相电源供电；2接触网电分相区一般设置在牵引变电所和分区亭出口，牵引变电所供电分区处，铁路局分界处；3不得将接触网电分相区设置在大于5的坡道区段或距车站进站信号机的距离小于500m的范围内。,接触网电分相及其设置原则,电分相及分相绝缘装置,电分相在电分相绝缘器区段的相关位置需设立明显的断电标、合电标和禁止双弓标，以提示机车司机关闭辅助机组，断开主断路器，列车惰行通过电分相装置；过了电分相后，及时合上主断路器，恢复机车受电。断、合电标和禁止双弓预告标的安装位置如下图所示。,电分相及分相绝缘装置,电分相,图:禁止双弓标和合、断电标的设置,电分相标志牌设置示意图,锚段关节、电分相绝缘器结构：P98-P100注意事项：1避免相间短路；2考虑信号显示、调车作业、供电线路及维修管理等条件；3避免产生硬点；4消除电弧的影响。,电分相及分相绝缘装置,1、玻璃钢分相绝缘器玻璃钢分相绝缘器一般由三根相同的玻璃钢绝缘件组成，每根玻璃钢绝缘件长1.8m，底面做成斜槽，以增加表面泄漏距离，其结构如下图所示。,图：分相绝缘器安装结构图,2、XTK分相绝缘器XTK分相绝缘器是一种新型接触网分相设备，采用国内优质材料及先进工艺制作，具有优良的耐弧耐磨性能，整体重量轻（T型5.5kg，GL型6.2kg），长度T型为2200mm、GL型为2300mm，泄漏距离为1800mm。其结构如下图所示。,1绝缘元件；2接头线夹；3、4导流角隙。图：XTK分相绝缘器安装示意图,自动过电分相装置,机车自动过分相的方式：（1）地面开关站自动切换方式；（2）网上开关自动断电方式；（3）机车自动断电方式；,代表：日本：地面开关站自动切换方式法国：车载自动断电方式西班牙：车载自动断电方式瑞士：网上开关自动断电方式,自动过电分相装置,我国电气化铁路建设初期采用的电分相装置为八跨等接触网绝缘锚段关节式的气隙绝缘结构，后来，随着电气化铁路的发展和科学技术的进步，采用了由绝缘材料制作的分相绝缘器，并于20世纪80年代开始研究电分相地面自动转换装置，1995年投入试运行。鹰厦、京郑线分别引进了瑞士AF公司的柱上开关自动转换装置。广深线安装了地面磁铁传感车上自动转换过分相装置。,自动过电分相装置,若列车速度按200km/m计算，每8-10分钟要过一点分相，世界高速铁路发达的国家，都相应的采用了自动过电分相装置。分类:地面自动转换电分相装置、柱上式电分相自动转换装置、车上式过电分相自动转换装置。,车载断电自动转换电分相装置,系统组成：P1011地面感应装置2车载感应接受装置3主电路设备4控制设备,工作原理,该方案的工作原理是当机车得到过分相预告信号后,首先进行确认,然后封锁触发脉冲,延时断开主断路器,使机车惰行通过无电区。在通过无电区后,由机车自动检测网压从无到有的跳变并确认,再合主断路器,顺序启动辅机,然后限制电流上升率,启动机车。该方案中,除分相预告信号与地面设施有关外,其余一切操作都由机车自动完成,无需人工干预。,地面自动转换电分相装置,这种方案国际上以日本为代表,解决了东海道新干线上高速列车自动过分相的难题。国内郑州铁路局西安科研所在咸阳附近对这种方案进行了研究和试验。这种方案的工作原理见下图：,柱上式电分相自动转换装置,A、B两组真空开关在正常状态下均处于分断位置。当电力机车运行至a-b之间时,A组开关装置线圈有电流通过,磁铁吸合,真空开关在15ms时间内闭合使cd段有电。,柱上式电分相自动转换装置,当电力机车运行至c-d之间时,A组开关的线圈中无电流通过,磁铁释放,5ms时间内A组真空开关断开,使d-e-f-g为无电区,机车惰行。当电力机车运行至g-h之间时,B组开关装置线圈有电流通过,同理B组真空开关闭合;当机车驶离i点后,B组开关线圈失电使B组开关断开,但此时该开关不起分断电流作用。这样A、B两组开关回到初始状态。,2019/12/14,35,可编辑,设计原则,1在变电所、分区所所在车站的一侧设置电分相，在行车前进方向的一侧设置纵向联络隔离开关，并纳入远动系统。除在单相变压器变电所的电分相纵向联络开关为常闭外，其余均为常开。2全线上下行正线间电气分开。3按照以一个供电臂为单元“V”停检修设计，预留逐站逐区间“V”检修的条件。4对编组站、客运站各独立的场设独立供电线。场与场间设置电分段，有条件时设置绝缘锚段关节，无条件时采用分段绝缘器。,5对于机务段、机务折返段设独立供电线。并与正线或其他场电气分开，段内电力机车整备线、机修线根据机务要求设置电分段及隔离开关。6编组站、客运站场内分束供电，原则上1束不超过6股电化股道。7供电线一般按照独立架设设计，同一径路上的两路以上供电线可供电线支柱合架。在枢纽内编组站、客运站等独立架设困难局部区段，考虑与网柱合架。,（二）我国自动过分相装置的应用情况我国自20世纪80年代就开始研究相分段自动转换装置，由于受当时设备功能的限制，直到1994年底，采用真空开关的方案才在咸阳西正式实施并于1995年投入运行试验。鹰厦电气化铁路开通后，为解决高坡区段的电分相问题，安装了瑞士AF公司的网上自动转换装置，1997年11月投入试运行。此后，京郑电气化工程中的广武站也采用了该类型过分相装置。,（二）我国自动过分相装置的应用情况对国外的自动过分相装置进行了综合经济技术比较后，广深线采用了地面磁铁传感、车上自动转换方式。几年来，经过SS8电力机车、X-2000摆式列车及广九KTT双层列车的运行考验，较好地满足了200km/h速度电力机车的运行要求。,（二）我国自动过分相装置的应用情况国内自动过分相装置的分析比较如下：1、地面转换方式郑州铁路局西安科研所研究开发的接触网相分段自动转换装置，方案原理与日本的地面转换方式基本相同，机车通过分相区的断电时间约为0.100.15s，系统构成见下图所示。,图：地面开关自动转换方式构成图,（二）我国自动过分相装置的应用情况,G1G4为设置在线路上的无绝缘轨道电路，是机车位置传感器。S1S5为真空负荷开关，由控制系统按照传感器的信息自动控制其断开或闭合。其中，S1、S2为主用开关；S4、S5为检修备用开关；S3是S1、S5的在线备用开关，平时处于闭合位。当S1或S5发生拒分故障时，S3迅速分断，然后再闭合S2或S4。D为三级隔离开关，便于装置的投入或撤出；D2为单极隔离开关，在S3检修时将其旁路；D1为单极隔离开关，正常时处于分断位，在装置停用时，如中性段上有机车途停，D1闭合后机车受电驶离中性段。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,这种过分相转换方式，中性段长度的确定必须考虑机车运行编组的多样性，对于单受电弓的列车或是双机重联、2台机车紧靠的列车，中性段的长度可以按双机长度来确定。对于双机重联，机车分布在首尾的列车或是多弓动力分散型列车，中性段要按整个列车长度来考虑。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,电力机车通过分相区后的合闸涌流最大可达机车原负荷的9.5倍，较大的电流冲击有可能造成电机环火，列车冲动也使乘坐舒适度降低。改进控制回路可以减小电流冲击，即机车上检测到连续60ms无电压时，把司机手柄回到零，延时0.5s，然后再重新启动机车。司机手柄由零位到（电流）额定值最大延时约46s。该方案经过试验改进后已在2个分相所投入使用。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,2、柱上开关自动转换方式1993年，福州铁路分局从瑞士AF公司引进2组自动分相装置，安装于鹰厦线杏林至前场区间。分相装置长7.3m。如果机车速度为30km/h，通过分相区时，机车受电弓失电时间为0.86s，超过了SS1、SS4型电力机车零压保护整定时间（0.110%s），为此，调整了试验机车零压保护整定时间，为保证辅机可靠启动，还对控制回路进行了改造。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,该方案运行的可靠性与机车通过分相区时的速度有关，即通过速度必须在一定范围内。如果机车速度太低，机车尚未到达d点就过早地断电，靠惯性闯过无电区，则速度损失很大，严重时甚至接近停车；如果机车速度太高，机车通过ac段的时间太短，A组开关线圈受电时间过短，A组开关不能正常闭合。所以这种方案难于适应临时限速、一度停车等特殊情况。机车通过分相区过程中，开关A断开时，牵引电机电流同司机手柄给定值突变为零；通过无电区以后，由零突变为手柄给定值，产生很大的冲击电流，在辅机回路产生过电流，甚至引起机车主断路器跳闸。调整过流保护的时间参数后，情况有所改善，但电力机车电气系统的稳定性受到一定影响。在试运行过程中还发现，机车的三相接触器和受电弓滑板均有烧伤现象。这主要是机车进入分相区ac段时，由于真空开关线圈的接入，在断口处产生电弧和机车上的网压突变造成的。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,3、地面磁铁传感车上转换方式广深线200km/h电气化铁路为适应直通九龙的需要，采用了地面磁铁传感、车上自动转换式过分相装置，全线上、下行共设5套。转换装置由接触网、地面磁铁和车上接收、控制设备3部分组成。接触网为七跨绝缘锚段关节，以减少硬点，减轻磨耗。地面磁铁安装在离分相区两端约60m处的线路左、右两侧，固定在轨枕上，每分相处共安装4块。机车接收设备安装于转向架两侧，与地面磁铁在同一垂直面上，距离为120125mm。车上安装4个接收装置，相应的2个进行并联，提高装置的可靠性。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,3、地面磁铁传感车上转换方式当机车通过磁铁时，感应器接收到信号，由感应器向机车微机控制系统发送110V电平的预告信号。机车微机控制系统在收到该预告信号后延迟一定时间，向感应器发出一个20ms宽、110V电平的复位信号，使感应器复位，预告信号消失。延迟时间主要考虑完成对预告信号的确认、封锁触发脉冲、等待电机电流衰减、断开主断路器和一定裕度，延时时间不能过长，必须保证机车开始进入分相区时使感应器复位，以便进行下一次检测。当机车驶离分相区时，感应器也相应动作，机车在经过同样延时后，再次使感应器复位，而这一次感应器所发的信号只是为了线路上车辆反向行驶的需要才设置的。过分相信号的时序图如下图2-10-17所示。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,3、地面磁铁传感车上转换方式过分相信号的时序图如下图所示。,图：预告信号与复位信号的时序,这种自动转换方式，要利用机车微机控制系统的数字输入、输出口，检测预告信号、发出感应器复位信号及主断路器动作命令。电力机车必须在主断路器前设置25kV电压互感器，以检测接触网电压。国产相控电力机车一般都装有高压互感器，所以这种方案实现自动过分相，一般不需另行增加机车上的设备。,（二）我国自动过分相装置的应用情况,3、地面磁铁传感车上转换方式,这种车上自动转换方式，投资较低，设备可靠性高，检修维护简单。主断路器只分断辅机的小电流，而不需分断牵引电机电流，对主断路器寿命影响小，可适应多种速度要求。对微机控制型机车（如SS8、SS9、SS4B）可以通过软件来实现，对模拟控制型相控机车（如SS4改、SS3B、SS6、SS6B），需进行少量改造，对于用调压开关进行调压的机车（如SS1、SS3）则较难实现。,（三）自动过分相装置的主要技术参数及性能比较地面开关自动转换、柱上开关自动转换和车上自动转换这3种过分相方案的主要技术参数及性能比较见下表,（三）自动过分相装置的主要技术参数及性能比较,表2-10-1：3种过分相方案的主要技术参数及性能比较,（四）我国发展自动过分相装置的趋势1、采用自动过分相装置，根据实际运行的需要，速度在160km/h以下时，除线路条件特别困难外，一般可不考虑自动过分相装置。2、速度为160200km/h时，可采地面（磁铁）传感、车上自动转换的过分相装置，亦可作为高速电气化铁路的参考方案。在坡度大的区段可采用机车不断电、地面开关自动转换过分相方案。,（四）我国发展自动过分相装置的趋势3、在高速200300km/h时，自动过分