市轨道交通供电技术5 接触网

1、5.1 接触网概述接触网概述5.2 架空接触网架空接触网5.3 第三轨接触网第三轨接触网5.4 牵引变电所向接触网的供电方式牵引变电所向接触网的供电方式 5.5 接触网的运行管理及检修接触网的运行管理及检修 【主要内容】【主要内容】5.1 接触网概述接触网概述 一、接触网的作用和特点一、接触网的作用和特点二、对接触网的基本要求二、对接触网的基本要求 三、接触网的分类三、接触网的分类 5.2 架空架空接触网接触网一、概述一、概述二、架空柔性接触网二、架空柔性接触网三、架空刚性接触网三、架空刚性接触网 架空接触网是将接触导线架设于车体上方的一种架空接触网是将接触导线架设于车体上方的一种接触网形式，

2、可用于铁路干线、城市轨道交通以接触网形式，可用于铁路干线、城市轨道交通以及工矿电力机车牵引线路。及工矿电力机车牵引线路。 1.架空接触网的供电制式架空接触网的供电制式 根据根据城市轨道交通直流牵引供电系统城市轨道交通直流牵引供电系统(GB10411)规定，我国城市轨道交通的架空接规定，我国城市轨道交通的架空接触网有以下两种制式：直流触网有以下两种制式：直流1500V和直流和直流750V。 l基础承受支柱所基础传递基础承受支柱所基础传递的力矩并传给土体，是起的力矩并传给土体，是起支持作用支持作用 l基础可分为支柱基础和拉基础可分为支柱基础和拉线基础线基础l按外形可分：工字形、锥按外形可分：工字形

3、、锥形、单阶梯形、多阶梯形形、单阶梯形、多阶梯形 为了减少隧道的净空，在隧道内采用一些特殊的支持与定为了减少隧道的净空，在隧道内采用一些特殊的支持与定位装置。位装置。1-加长滑动管；加长滑动管；2-滑动环；滑动环；3-环氧树脂绝缘子；环氧树脂绝缘子；4-人字形悬挂埋入杆；人字形悬挂埋入杆；5-接触线接触线隧道内隧道内“人人”字形支持装置字形支持装置1-滑动管；滑动管；2-吊弦；吊弦；3-棒式绝缘子；棒式绝缘子；4-简单形悬挂埋入杆；简单形悬挂埋入杆；5-接触线接触线隧道内隧道内“T”字形支持装置字形支持装置 1-底板；底板；2-橡皮扭转部件；橡皮扭转部件；3-支架臂；支架臂；4-转体夹钳转体夹

4、钳弹性支架结构图弹性支架结构图弹性支架：可以减少接触线的磨耗，增加接触线的寿命。弹性支架：可以减少接触线的磨耗，增加接触线的寿命。 在地面段及空间较大时，区间接触网的支持装置通常采用在地面段及空间较大时，区间接触网的支持装置通常采用腕臂结构。腕臂结构。 腕臂支持的具体结构多种多样。按结构分有水平腕臂、反腕臂支持的具体结构多种多样。按结构分有水平腕臂、反腕臂和斜腕臂。腕臂和斜腕臂。（a）水平腕臂；（）水平腕臂；（b）反腕臂；（）反腕臂；（c）斜腕臂）斜腕臂1-支柱；支柱；2-腕臂；腕臂；3-拉杆；拉杆；4-斜撑。斜撑。由定位管、定位器、定位线夹及连接零件组成的。由定位管、定位器、定位线夹及连接零

5、件组成的。定位管：使定位器在水平和坡度方向便于调节，增加定位点的弹性。定位管：使定位器在水平和坡度方向便于调节，增加定位点的弹性。定位器：通过定位线夹把接触线按设计标准拉出值的要求，通过线夹定位器：通过定位线夹把接触线按设计标准拉出值的要求，通过线夹把接触线固定在一定位置，保证接触线工作面平行于轨面，并承受接把接触线固定在一定位置，保证接触线工作面平行于轨面，并承受接触线的水平力。触线的水平力。1-定位管；定位管；2-定位支架（定位环）；定位支架（定位环）；3-定位器；定位器；4-定位线夹定位线夹定位器结构图定位器结构图 作用：通过吊弦将接触线悬挂起来；另外还可作用：通过吊弦将接触线悬挂起来；

6、另外还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。耗和能耗。 材质：要求柔软，能承受较大的张力，并且在材质：要求柔软，能承受较大的张力，并且在温度变化时弛度变化要小。一般为铜、钢或者温度变化时弛度变化要小。一般为铜、钢或者合金等形式。合金等形式。 结构：一般是单芯式的结构：一般是单芯式的多层绞线多层绞线。图图5-22 全补偿弹性链形悬挂全补偿弹性链形悬挂全补偿链形悬挂：即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置。全补偿链形悬挂：即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置。全补偿链形悬挂在温度变化时由于补偿装置的作用，承力索和接触线的张力全补偿链形悬挂

7、在温度变化时由于补偿装置的作用，承力索和接触线的张力基本不发生变化，弹性比较均匀，承力索和接触线均产生同方向纵向位移，基本不发生变化，弹性比较均匀，承力索和接触线均产生同方向纵向位移，因而吊弦偏斜大大减小（接触线和承力索为相同材质时，偏斜更小，几乎可因而吊弦偏斜大大减小（接触线和承力索为相同材质时，偏斜更小，几乎可以忽略），有利于机车高速取流。以忽略），有利于机车高速取流。l如果线路设一个道岔，接触网就必须设一个线岔（也称架如果线路设一个道岔，接触网就必须设一个线岔（也称架空转辙器）。空转辙器）。l线岔的作用是保证电力机车受电弓安全平滑地由一条接触线岔的作用是保证电力机车受电弓安全平滑地由一条

8、接触线过渡至另一条接触线，达到转换线路的目的。线过渡至另一条接触线，达到转换线路的目的。l接触网线岔是由两相交接触线、一根限制管和固定限制管接触网线岔是由两相交接触线、一根限制管和固定限制管的定位线夹、螺栓组成。的定位线夹、螺栓组成。1-定位线夹；定位线夹； 2-限制管；限制管；3-侧线接触线；侧线接触线；4-正线接触线。正线接触线。 分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设备。备。 它安装在各车站装卸线、机车整备线、电力机车库线、专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。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。用线

9、等处。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。 当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，而其他部段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，而其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性。分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性。 架空刚性接触网一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相架空刚性接触网一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。架空刚性接触网有两种典应刚度的汇流排与接触线组成。架空刚性接触网有两种典型代表（以汇流排的形状分），即以日本为代表的型代

10、表（以汇流排的形状分），即以日本为代表的“T形形构和以法国、瑞士等国为代表的构和以法国、瑞士等国为代表的“”形结构。形结构。刚性接触网汇流排刚性接触网汇流排 架空刚性悬挂主要由汇流排、接触导线、伸缩部件、中心架空刚性悬挂主要由汇流排、接触导线、伸缩部件、中心锚结等组成。接触悬挂通过支持与定位装置安装于隧道顶锚结等组成。接触悬挂通过支持与定位装置安装于隧道顶或钢梁上。或钢梁上。 汇流排一般用铝合金材料制成，其形状一般做成汇流排一般用铝合金材料制成，其形状一般做成“T”形和形和“”形。形。 接触导线一般采用银铜导线，通过特殊的机械镶嵌于接触导线一般采用银铜导线，通过特殊的机械镶嵌于“”形汇流形汇流

11、排上，或通过专用线夹固定于排上，或通过专用线夹固定于“T”形汇流排上。形汇流排上。 伸缩部件能在一定范围内自由伸缩，既能保证电气上的良好接触伸缩部件能在一定范围内自由伸缩，既能保证电气上的良好接触和导电的需要，又能保证机械上的良好伸缩性。和导电的需要，又能保证机械上的良好伸缩性。 接头主要由汇流排接头连接板和螺栓组成，用于连接两根汇流排。接头主要由汇流排接头连接板和螺栓组成，用于连接两根汇流排。 中心锚结主要由中心锚结线夹、绝缘线索、调节螺栓及固定底座中心锚结主要由中心锚结线夹、绝缘线索、调节螺栓及固定底座组成。其作用是防止接触悬挂窜动。组成。其作用是防止接触悬挂窜动。 支持和定位装置主要有腕

12、臂结构和门形结构两种。支持和定位装置主要有腕臂结构和门形结构两种。两者都能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受两者都能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受电弓单弓受流电流以及最大行车速度的要求。电弓单弓受流电流以及最大行车速度的要求。在受电弓运行的安全性以及对弓网故障的适应性方面，在受电弓运行的安全性以及对弓网故障的适应性方面，由于刚性较柔性有如下特点，刚性悬挂受电弓的安全性由于刚性较柔性有如下特点，刚性悬挂受电弓的安全性和适应性要明显好于柔性。和适应性要明显好于柔性。刚性汇流排和接触线无轴向力，不存在断排或断线的可能，从刚性汇流排和接触线无轴向力，不存在断排或断线的可能，从而避免了柔

13、性钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷而避免了柔性钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷以及受电弓故障造成的断线故障。以及受电弓故障造成的断线故障。刚性悬挂的锚段关节简单，锚段长度是柔性悬挂的刚性悬挂的锚段关节简单，锚段长度是柔性悬挂的1/71/6，因，因此固定金具窜动回转范围小，相应的提高了运行中的安全性和此固定金具窜动回转范围小，相应的提高了运行中的安全性和适应性。适应性。 第三轨，就是在在两根钢轨的外侧，在铺设一根第三轨，就是在在两根钢轨的外侧，在铺设一根钢铝钢铝复合轨复合轨，由他将直流电能可靠地传给电力机车。，由他将直流电能可靠地传给电力机车。 电压等级：电压等级：600V、

14、630V、700V、750V、825V、900V、1000V、1200V等。等。 安装方式：上接触式、下接触式及侧接触式三种形式。安装方式：上接触式、下接触式及侧接触式三种形式。 导电轨材料：导电轨材料：接触轨可采用低碳钢材料或钢铝复合材料。接触轨可采用低碳钢材料或钢铝复合材料。 低碳钢导电轨主要的特点是磨耗小，制作工艺成熟，低碳钢导电轨主要的特点是磨耗小，制作工艺成熟，价格较低。价格较低。 钢铝复合轨主要特点是电导率高，重量轻，磨耗小，钢铝复合轨主要特点是电导率高，重量轻，磨耗小，电能损耗低。电能损耗低。 1.接触轨接触轨l接触轨：在我国城市轨道第三轨供电中，接触轨多采接触轨：在我国城市轨道

15、第三轨供电中，接触轨多采用用50 kg/m（或（或60 kg/m）高电导率低碳钢轨，轨头宽）高电导率低碳钢轨，轨头宽度为度为90 mm。 l接触轨端部弯头：主要是为了保证集电靴顺利平滑通接触轨端部弯头：主要是为了保证集电靴顺利平滑通过接触轨断轨处而设置的。过接触轨断轨处而设置的。 l接触轨接头：分为正常接头和温度伸缩接头两种。接触轨接头：分为正常接头和温度伸缩接头两种。l防爬器：在一般区段，在两膨胀接头的中部设置一处防爬器：在一般区段，在两膨胀接头的中部设置一处防爬器，并在整体绝缘支架两侧安装；在高架桥的上防爬器，并在整体绝缘支架两侧安装；在高架桥的上坡起始端、坡顶、下坡终端等处安装防爬器。坡

16、起始端、坡顶、下坡终端等处安装防爬器。2.安装底座安装底座 下磨式接触轨的安装底座一般采用绝缘式整体安装底下磨式接触轨的安装底座一般采用绝缘式整体安装底座，且一般安装在轨道整体道床或者轨枕上。座，且一般安装在轨道整体道床或者轨枕上。3防护罩防护罩 防护罩的作用在于尽可能地避免人员无意中触碰到带防护罩的作用在于尽可能地避免人员无意中触碰到带电的设备，一般采用玻璃纤维增强树脂电的设备，一般采用玻璃纤维增强树脂( GRP)材质的材质的防护罩，机械性能在工作支撑条件下可承受防护罩，机械性能在工作支撑条件下可承受100 kg垂垂直荷载，并应在高温下具有自熄、直荷载，并应在高温下具有自熄、 无毒、无烟和耐

17、火的性能。无毒、无烟和耐火的性能。 上接触式是接触轨面朝上固定安装在专用绝缘子上，并且上接触式是接触轨面朝上固定安装在专用绝缘子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。 下接触式轨头朝下，通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺下接触式轨头朝下，通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安装在底座上。栓、支架等安装在底座上。 侧面接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨，集电靴从侧侧面接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨，集电靴从侧面受流。面受流。 接触网通常在相邻两牵引变电所间的中央断开，将两牵引接触网通常在相邻两牵引变电所间的中央断开，将两牵引变电所之间两供电臂的接触网

18、分为两个供电分区。变电所之间两供电臂的接触网分为两个供电分区。 单边供电：每一供电分区的接触网只从一端的牵引变电所单边供电：每一供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电流。获得电流。 双边供电：相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区均可双边供电：相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区均可同时从两个变电所获得电流。同时从两个变电所获得电流。接触网供电原理图 单边供电有很多不足：使牵引网供电距离缩短、牵引变电单边供电有很多不足：使牵引网供电距离缩短、牵引变电所数量增加，运营损耗和杂散电流增大。所数量增加，运营损耗和杂散电流增大。 但在下列场合仍使用单边供电方式：但在下列场合仍使用单边供电方式： 车场

19、线、停车线、检修线、试车线，因这些线路上的车场线、停车线、检修线、试车线，因这些线路上的车辆少取流小。车辆少取流小。 当线路终端牵引变电所故障解列或一路馈线开关故障当线路终端牵引变电所故障解列或一路馈线开关故障退出运行时。如因单边供电距离长，最大电压损伤超退出运行时。如因单边供电距离长，最大电压损伤超过国家标准允许值，为减小牵引网回路电阻，可在终过国家标准允许值，为减小牵引网回路电阻，可在终端变电所处将上、下行接触网并联。端变电所处将上、下行接触网并联。 双边供电比单边供电具有明显的优点：双边供电比单边供电具有明显的优点： 牵引网的平均电压损失：是单边供电的牵引网的平均电压损失：是单边供电的1

20、/31/4。 列车带电运行时受流器上的电压损失：是单边供电的列车带电运行时受流器上的电压损失：是单边供电的1/31/4。 列车最大平均电压损失，是单边供电的列车最大平均电压损失，是单边供电的1/4。 列车起动时最大电压损失：是单边供电的列车起动时最大电压损失：是单边供电的1/4 牵引网的功率损失：是单边供电的牵引网的功率损失：是单边供电的1/31/4。 双边供电时，列车的再生能量可以被同行列车吸收，双边供电时，列车的再生能量可以被同行列车吸收，当车流密度高时再生能量更易被同行列车利用性极小。当车流密度高时再生能量更易被同行列车利用性极小。 双边供电时，杂散电流值仅为单边供电的双边供电时，杂散电

21、流值仅为单边供电的1/31/4。1.利用解列的牵引变电所的直流母线构成大双边供电利用解列的牵引变电所的直流母线构成大双边供电 利用牵引变电所直流母线构成大双边供电的条件是：利用牵引变电所直流母线构成大双边供电的条件是：牵引变电所只有两套整流机组退出运行。牵引变电所只有两套整流机组退出运行。直流母线、上下行直流母线、上下行4路馈线开关及其二次回路完好无损且能正常路馈线开关及其二次回路完好无损且能正常运行。运行。利用直流母线构成大双边供电利用直流母线构成大双边供电 2.2.利用纵向电动隔离开关构成大双边供电利用纵向电动隔离开关构成大双边供电 当牵引变电所故障解列时，利用电分段处的纵向电动隔当牵引变

22、电所故障解列时，利用电分段处的纵向电动隔离开关构成大双边供电，使整座牵引变电所（含隧道开离开关构成大双边供电，使整座牵引变电所（含隧道开关柜）退出运行，牵引网运行不受故障牵引变电所的影关柜）退出运行，牵引网运行不受故障牵引变电所的影响。响。利用纵向电动隔离开关构成大双边供电利用纵向电动隔离开关构成大双边供电 一、接触网运行管理规程和制度一、接触网运行管理规程和制度二、接触网检修的修程二、接触网检修的修程三、接触网检修的作业方式三、接触网检修的作业方式1接触网安全工作规程接触网安全工作规程 “接触网安全工作规程接触网安全工作规程”（简称（简称“安规安规”）包括总则、）包括总则、一般规定、作业制度

23、、高空作业、停电作业、带电作一般规定、作业制度、高空作业、停电作业、带电作业、倒闸作业、作业区的防护和附录等八章内容，共业、倒闸作业、作业区的防护和附录等八章内容，共计计81 个条目。个条目。2接触网运行检修规程接触网运行检修规程 “接触网运行检修规程接触网运行检修规程”又称又称“检规检规”，分为总则、，分为总则、运行和管理、监测和清扫绝缘部件、检修、维修技术运行和管理、监测和清扫绝缘部件、检修、维修技术标准、大修技术标准和附则附录组成，共计标准、大修技术标准和附则附录组成，共计208 个条个条目。目。 3交接班班制度交接班班制度 接触网检修工作要有安全等级不低于三级的人员昼夜接触网检修工作要

24、有安全等级不低于三级的人员昼夜值班。值班人员要认真填写值班。值班人员要认真填写“接触网工段值班日志接触网工段值班日志”，及时传达和执行供电调度的命令。接触网工段值班人及时传达和执行供电调度的命令。接触网工段值班人员要按时作好交接班工作。员要按时作好交接班工作。 4巡视检查制度巡视检查制度 为贯彻为贯彻“修养并重，预防为主修养并重，预防为主”的方针，要定期巡视的方针，要定期巡视接触网设备的技术状态和客车受电弓状态，巡视包括接触网设备的技术状态和客车受电弓状态，巡视包括梯车巡视、步行巡视及登车巡视。梯车巡视、步行巡视及登车巡视。1接触网小修接触网小修 小修系维持性的修理，主要是：对接触网进行检测、

25、小修系维持性的修理，主要是：对接触网进行检测、清扫、涂油；对磨损、锈蚀到期的接触线、承力索、清扫、涂油；对磨损、锈蚀到期的接触线、承力索、馈电线及架空地线进行整修、补强或局部更换，以保馈电线及架空地线进行整修、补强或局部更换，以保持接触网的正常工作状态。持接触网的正常工作状态。2接触网大修接触网大修 接触网大修系恢复性的彻底修理。主要是：成批更换接触网大修系恢复性的彻底修理。主要是：成批更换磨耗、损伤到期的接触线、承力索及供电线、架空地磨耗、损伤到期的接触线、承力索及供电线、架空地线；更新零部件、支撑装置和支柱、隧道内预埋件、线；更新零部件、支撑装置和支柱、隧道内预埋件、定位立柱；对接触网、馈

26、电线和架空地线进行必要的定位立柱；对接触网、馈电线和架空地线进行必要的改造，以及改善接触网的技术状态，提高供电能力。改造，以及改善接触网的技术状态，提高供电能力。 1停电作业停电作业 所谓停电作业是在接触网不带电情况下所进行的检修所谓停电作业是在接触网不带电情况下所进行的检修作业。停电作业一般用于带电作业难以进行的项目。作业。停电作业一般用于带电作业难以进行的项目。这是目前常用的接触网检修方式。这是目前常用的接触网检修方式。 停电作业的作业程序：停电作业的作业程序： 填写工作票填写工作票 申请停电申请停电 宣读工作票宣读工作票 要令要令 开工开工 收工与消令收工与消令2带电作业带电作业 可分为直接带电作业（或等电位作业）和间接带电作可分为直接带电作业（或等电位作业）和间接带电作业（或远离作业）。业（或远离作业）。 直接带电作业：通过绝缘工具与接地体隔离开，作业直接带电作业：通过绝缘工具与接地体隔离开，作业人员直接接触带电体，使