3-第三章接触网基本知识解读

1、第三章 接触网基本知识接触网是电气化铁路牵引供电系统重要装置之一，是牵引网的主体，它的构造及工作 状态对列车的运行安全和运行速度影响之大。第一节接触网的组成接触网由接触悬挂、支持装置、支柱与基础，三部分组成，如图3-1-1所示。图3-1-1接触网组成示意图（a）接触悬挂；1-承力索2-吊弦3-接触线（b）支持装置：4-绝缘子5-平腕臂6-斜腕臂7-定位管8- 定位器 （c）9-支柱10-轨道一、支柱与基础支柱与基础用于承受支持装置和接触悬挂的全部负载，并将接触悬挂固定在规定的位置。二、支持装置支持装置用于支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱。支持装置由棒式绝缘子、腕臂、定位装置及连接零件构成。要求

2、它具有足够的机械强度、轻巧耐用，便于施工和维修。三、接触悬挂接触悬挂是架设在铁路上空的输电线路，与机车受电弓摩擦接触，将从牵引变电所获 得的电能输送给电力机车。接触悬挂由承力索、接触线、吊弦及连接零件构成。要求接触悬挂弹性好，高度一致，机械强度高，耐磨、耐腐、耐热性能好，稳定性好, 使用寿命长，结构简单，便于安装与维修。第二节接触悬挂的分类由于列车运行速度不同，接触悬挂的结构形式也较为繁多，按有无承力索分为简单悬挂和链形悬挂。简单悬挂由支持装置直接对接触线进行悬挂和定位。它结构简单、施工维修方便、造价低，但接触线高度变化大、弹性差，不适应高速列车运行。链形悬挂通过承力索悬吊接触线，它弹性均匀，

3、接触线高度一致，稳定性好，适应高速列车运行，在我国电气化铁路中广泛采用。这里只介绍链形悬挂的类型。一按终端下锚方式分类链形悬挂按终端下锚的方式分为未补偿、半补偿、全补偿三种。如图3-2-1所示。未补偿和半补偿链形悬挂，线索张力和弛度变化大，不适于高速列车运行，故已不采用。全补偿链形悬挂承力索和接触线都采用补偿装置下锚，当温度变化时，补偿装置能自动调整1无朴悽下锚2半朴偿下钳3全朴偿下锚=三 _一_二 =三一二二二图3-2-1线索下锚示意图线索张力，保持线索张力不变。因此，全补偿链形悬挂具有弹性好、线索张力恒定、接触 线高度一致、吊弦偏移小、结构高度低、支柱容量小、施工方便等优点，在我国电气化铁

4、 路中广泛应用。按悬挂点处吊弦形式分类链形悬挂按悬挂点处吊弦形式分为简单链形悬挂和弹性链形悬挂。简单链形悬挂在悬挂点处采用普通吊弦，如图3-2-2 (a)所示。简单链形悬挂中，悬挂点弹性不如弹性链形悬挂好，但结构简单，施工方便。弹性链形悬挂在悬挂点处采用弹性吊弦，如图3-2-2 (b)所示，它改善了悬挂点弹性,使接触悬挂弹性均匀，适用于高速电气铁道接触网中。简单琏形最挂图3-2-2单链形接触悬挂示意图三按接触线和承力索相对位置分链型悬挂按接触线和承力索的相对位置分为直链形、半斜链形和斜链形三种。1、直链形悬挂直链形悬挂承力索和接触线布置在同一铅垂面内，它们的投影重合。在直线区段接触 线与承力索

5、均布置成“之”字形，使受电弓滑板均匀磨耗。在曲线区段，接触线承力索均 布置成折线形，为了增大跨距，在悬挂点处向曲线外侧拉出，如图3-2-3所示。-3-roo3）頁绒区段曲籬区段图3-2-3直链形悬挂示意图1-承力索和接触线2-受电弓中心运行轨迹 3-支柱在直链形悬挂中，吊弦无横向偏移，计算简单，施工方便，但稳定性较差。目前在我 国铁路的直线、曲线区段均采用。2、半斜链形悬挂半斜链形悬挂承力索沿线路中心布置，接触线呈“之”字布置，它们的投影有一较小 的位移，如图3-2-4所示。半斜链形悬挂吊弦横向偏移小，施工方便，稳定性较好，在我 国直线区段有所采用。1-接触线2-线路中心线级承力索3-吊弦3、

6、斜链形悬挂斜链形悬挂，承力索与接触线投影有较大位移，在直线上，两者呈反向“之”字值布 置，在曲线上承力索较接触线向曲外拉出较多，如图3-2-5所示。ooo1 132a丄十图3-2-5直线区段链形悬挂示意图1-接触线2-承力索3-线路中心线4-吊弦斜链形悬挂，吊弦横向偏移大、稳定性好、计算复杂、施工不便，适应于有强劲风力 经常侵害的地区，目前我国尚未采用。第三节接触网线索一、承力索承力索是悬吊接触线的承力线索，与接触线实现并联供电，并将接触线、吊弦的重力 负荷传给支持装置。为满足接触悬挂的要求，承力索应具有导电性能好，机械强度高，耐 腐蚀能力好，制造成本低等特点。我国目前采用的承力索主要有下列种

7、类。1、钢承力索钢承力索由多股钢材质线绕制而成，具有机械强度高，造价低，导电性能差、耐腐蚀 能力差等特点。常用钢承力索型号如下：镀锌钢绞线：GJ- 70镀铝锌钢绞线：LXG 70、LXG100其中：GJ 镀锌钢绞线。LXGJ 镀铝锌钢绞线。70、100 标称截面积，单位 mrK根据钢承力索特点，一般作为非载流承力索使用。2、铜承力索铜承力索由多股铜材质线绕制而成，具有导电性能好，耐腐蚀能力强，机械强度高， 造价高等特点，一般作为载流承力索使用，常用型号如下：铜绞线：TJ 70、TJ95、TJ120、TJ127、TJ150其中：TJ铜绞线；70、95、120、127、150 标称截面积，单位 m

8、rK二接触线接触线与机车受电弓滑动接触，直接给电力机车输送电能。要求它导电性能好，机械强度高，耐磨、耐蚀、耐热性能好，柔性好，表面光滑，造价低。为了与受电弓良好接触，接触线底面呈圆弧状，上部呈燕尾槽形，以便安装定位，其截面结构如图3-3-1所示。我国目前多采用铜接触线或铜合金接触线，它们的技术指标达到了高速铁路接触线的要求。接触线主要有下列型号：S.05图3-3-1铜接触线横截面1、铜接触线铜接触线导电性能好，弹性好，机械强度高，耐磨耐蚀性能好，便于架设，是目前接 触网的主型接触线。铜接触线根据载流量的不同，主要有下列型号。TCG-110，TCG- 100，TCG-85 型。其中，TCG 铜接

9、触线；110、100、85 标称截面积，单位 mr2。TCG-110，TCG- 100型接触线一般用于正线铁路接触悬挂中，TCJ 85型接触线一般用于侧线铁路接触悬挂中。2、银铜合金接触线银铜合金接触线导电性能好，耐磨抗腐能力好，一般用于高速铁路接触网悬挂中，主要有下列型号：CTHA120 TCHA110 TCHA85型其中，CTHA-银铜合金接触线；120、110、85 标称截面积，单位 mr2。随着电气化铁路的发展，还有新型接触线不断研制生产，如RIM120型镁铜合金接触线,CTS100型锡铜合金接触线等。第四节支柱支柱在接触网工程中用量大造价高，占有较大的投资比例，合理选用支柱意义重大。

10、 由于支柱位置、作用、承载情况不同，所需支柱的种类、高度和容量不同。支柱的选用应 在满足支柱负载要求的前提下，尽量选用小容量的支柱，以减少工程投资。设计部门根据 支柱承受负荷的大小进行了合理选择。一、支柱按用途分类1、中间柱中间柱位于区间和站场，对一组接触悬挂进行悬挂和定位，承受接触悬挂的垂直负荷及水平负荷，是接触网工程中用量最多的支 柱。2、锚柱锚柱位于接触网锚段关节或其他需要接 触网线索下锚处，承担线索下锚的全部张力。 锚柱一般在垂直线路方向兼作中间柱，锚柱 应具有两个方向的支柱容量。3、转换柱转换柱位于锚段关节，对工作支悬挂和 非工作支悬挂进行悬挂和定位，并承受悬挂 的垂直负荷和水平负荷

11、。4、中心柱中心柱位于锚段关节，对两工0 0 0|D1 0 C 0 0 0<h)支柱按用途分为中间柱、转换柱、中心柱、锚柱、定位柱、道岔柱、软横跨支柱和硬 横跨支柱等，如图3-4-1所示。-7-图3-4-2混凝土橫腹杆支柱结构示意图(a) H-38MNM (b) H-90MNM作支接触悬挂进行悬挂和定位，并承受它们的全部负荷。5、道岔柱道岔柱位于道岔处，为满足机车受电弓转线而设置，它对两工作支接触悬挂进行悬挂 和定位。6定位柱定位柱为满足接触网线索偏移的要求而设置，只起线索定位作用，只承受线索的水平 负荷。7、软横跨支柱软横跨支柱位于车站及多股道铁路线路处，对多组接触悬挂进行悬挂和定位，

12、承受多 组悬挂的负荷。软横跨支柱所需容量较大，一般采钢柱。&硬横跨支柱硬横跨支柱用于硬横梁的支持固定，对多组接触悬挂进行悬挂和定位，承受多组悬挂 的负荷，一般采用较大容量的钢柱或钢筋混凝土支柱。二、支柱按材质分类接触网支柱按材质分为钢柱和钢筋混凝土支柱。1、钢筋混凝土支柱钢筋混凝土支柱采用预应力钢筋和高强度混凝土浇制而成。它具有节约钢材，造价低，整体性强，安装方便，维修工作量小，使用寿命长等优点，所以在我国接触网工程中应用 广泛。钢筋混凝土支柱按截面形状分为横腹杆式和环形等径支柱两种。横腹杆式钢筋混凝土支柱,钢筋多分布在支柱受拉侧，钢筋利用率高，攀登方便，在我国 区间腕臂柱及小站软横跨

13、支柱多被采用如图3-4-2所示。横腹杆钢筋混凝土支柱，受冲击力易裂纹，受压易变形， 运输存放不便，制造工序复杂。所以在运输、存放、安装 时要注意保护。环形等径钢筋混凝土支柱具有容量大，承受冲击力能 力较强，制造工序简单，机械生产程度高等优点，目前我 国的硬横跨支柱采用较多。环形等径钢筋混凝土支柱存在 钢筋利用率低，笨重，攀登不便的缺点，所以目前只在部分线路的腕臂柱使用。环形等径支柱按直径分为0 400mm和$ 350mm的两种。常用混凝土支柱分为下列规格，如表 3-4-1、表3-4-2、表3-4-3所示。横腹杆钢筋混凝土支柱型号规格表3-4-1支柱型号支柱 容量(KN m)柱 长柱底尺寸(mm

14、)柱顶尺寸(mm)锥度使用范围LL1+L3L2bdaci 1i 2H383811.38.72.6550290267196118.7 +2.6401207811H7811.78.73.07052914132138.7 43.040150H939311.78.73.070529141321311腕8.7 -43.040150H606012.29.23.070529140021011臂9.2 43.0401503811H3810.88.22.6550290280200支8.2 乜6401207811H7811.28.23.07052914252178.2 乜040150柱H939311.28.23.

15、0705291425217118.2 乜040150H606011.78.73.0705291413213118.7+3040150H909015.5123.59204033003001112 七.525150软H13013015.5123.592040330030011横12 七.525150跨H15015015.5123.592040330030011支12 七.525150柱17011H17015.5123.592040330030012 七.525150$ 400环形等径混凝土支柱型号规格表3-4-2支柱型号容量(KN m)长度(m)杆径(mm)参考重量(kN/m)适用范围GQ 60

16、申0011七60144002.15腕臂柱GQ 80 申0011七80144002.15GQ100 如0011七100144002.15锚柱GQ 60 .率009+360124002.15腕臂柱80GQ.划009 +380124002.15锚柱0 350环形等径混凝土支柱型号规格表3-4-3柱型容量(KN m)长度(m)杆径(mm)参考重量(kN/m)适用范围GQ 40 血5011 4340143501.90腕臂柱GQ 50 申5011七50143501.90GQ 60 率5011七60143501.90锚柱GQ 40 43509七40123501.90腕臂柱50GQ畑509七50123501.

17、90GQ 60 (jS509七60123501.90锚柱支柱型号意义如下：H-钢筋混凝土支柱；GQ高强等径钢筋混凝土支柱；分子数字-支柱容量，单位KNM分母数字-支柱地面上高度和规定埋深，单位米；0 400mm和0 350mm表示支柱的直径。2、钢柱钢柱按构造分为桁架式、管形和GH型三种，它们具有重量轻，容量大、运输方便、 美观等优点；但是存在钢材用量大、造价高、耐腐性能差、维修工作量大、安装需另设基 础等缺点。所以，一般用于车站软横跨支柱、硬横跨支柱、桥支柱，双线路腕臂柱及其他 需要较大支柱容量的地方。软横跨钢柱为桁架式结构，按高度主要分为13m 15m 20m 25m几种，其构造如图3-4

18、-4、3-4-5 所示。桥支柱分为9m 9.5m、10m三种，为桁架式结构。常用软横跨和桥钢柱规格和型号如表3-4-4所示。X XXXXX§XXX斗 一 IXX1XX1XXXXX1XX柱底平面图3-4-5 15m钢柱构造图白去 XIX XMIXX XXIXNIn (单 柱底平面图3-4-4 13m钢柱构造图钢支柱型号规格表3-4-4尺型'、.寸号7、a(mm)b(mm)c(mm)d(mm)l(mm)支柱重量(kN)使用范围g50928760022040092.371桥支柱或区间中间柱70G 928760022040092.688G竺928760022040093.102G竺9

19、.52706002104009.52.470G卫9.52706002104009.52.800G1009.52706002104009.53.240g5010250600200400102.560G7010250600200400102.910G空10250600200400103.420续表G150135001000400600135.63双线路腕臂柱200 G135001000400600136.51c 150G135001000400600134.69软横跨柱200 G135001000400600135.15c 200G154001200400800155.86250G15400120

20、0400800156.32c 300G154001200400800156.81350G 154001200400800157.62g450154001200400800159.25-150 250Gm135001000400600135.15软横跨柱、锚柱（带拉线）c 200 250 gm” c135001000400600135.58-200 250Gm154001200400800156.32250 250GM154001200400800156.81150 -400 G FF1340025005001000131.135分腿锚柱G 2502501540012004001200159.8

21、3软横跨锚柱350 -2501540012004001200151.095钢柱型号的意义为：G-钢柱；Gm-钢锚柱；分子数字第一项表示支柱垂直线路方向的容量，单位KNM第二项顺线路方向的支柱容量；分母数字一支柱高度，单位米。硬横梁钢柱分为管形结构和桁架结构两种，主要有下列型号。管形钢柱：Gg-1、Gg-2、Gg-3、Gg-4Gg-1用于站台上梁跨L在20.0m v Lw 30.0m硬横跨支柱。Gg-2用于站台上梁跨L在30.0m v Lw 34.5m硬横跨支柱。Gg-3用于站台外梁跨L在20.0m v Lw 30.0m硬横跨支柱。Gg-4 用于站台外梁跨 L在30.0m v L< 34.

22、5m硬横跨支柱。桁架结构钢柱： GY1-H、GY2-H、 GY3-H、GY4-H。GH型钢柱，截面呈H形，其型号为GH240 （或260、280、300）A（或E、C）/H,其型号意义为H型钢柱，截面长、宽度240, A、E、C分别表示法兰盘6、8、10个螺栓孔，H表示支柱高度。第五节 绝缘子绝缘子用以保证接触网带电体与接地体之间和接触悬挂之间的电气绝缘，并起机械连 接作用，承受较大的机械负荷。要求绝缘子不但具有良好的电气性能，还应具有较高的机 械强度。绝缘子种类较多，以适应不同环境的需要。合理选择绝缘子对接触网的投资与供 电安全十分重要。一、绝缘子种类 接触网常用绝缘子按制造材料分为瓷质、钢

23、化玻璃、复合材料的绝缘子三种。按构造 分为：棒式、悬式、针式和柱式几种。1、棒式绝缘子 棒式绝缘子能承受压力、拉力和扭矩，常用于腕臂和隧道支持装置中。 棒式绝缘子常用型号主要有下列几种。瓷质绝缘子： QBN-25/8D；QBZ-25/8D；QBG-25/8D；QBSG-25/8D；QXN-25；QXN-25A；复合绝缘子： FQB-25/8；FQB-25/12；FQBS -25 / 8；FQBS -25/12；FQX1-25 ； FQX2-25 ； FQX3-25 ；其中：QBN电气化铁道腕臂用耐污型瓷质绝缘子，根据耐污性能分为QBM QBN、QBN三种，分别为轻污、重污、特污型。D与$ 60

24、腕臂连接，否则与 $ 48mm腕臂连接。QBZH电气化铁道腕臂用双重绝缘耐污型瓷质绝缘子，分为轻污、重污、特污型三种。QBG-电气化铁道高海拔腕臂用瓷质绝缘子。QBS电气化铁道高海拔腕臂用双重绝缘瓷质绝缘子。QXN电气化铁道隧道用耐污型瓷质绝缘子。FQB-电气化铁道腕臂用复合型绝缘子。FQB电气化铁道腕臂用复合型双重绝缘子。FQX-电气化铁道隧道悬挂用复合型绝缘子。A连接附件上端为单孔，下端为双孔，否则上下端均为单孔环。25电压等级（KV）O& 12额定抗弯破坏负荷（KN）o棒式绝缘子外形结构如图3-5-1所示。图3-5-1棒式绝缘子外形图（a）隧道悬挂用（b）隧道定位用（c ）、（

25、d）腕臂用2、悬式绝缘子悬式绝缘子只能承受拉力，用于水平拉杆、线索下锚、及悬挂分段绝缘处，常用型号瓷质绝缘子： XP-70 ； XP-70T； XWP70 ； XWP-70T ；钢化玻璃绝缘子：LXP-70 ； LXP-70T ；棒形悬式复合绝缘子：FQX-25/120QH; FQX-25/120HH;FQXS-25/120QH; FQXS-25/120HH其中：X悬式绝缘子。XW防污形悬式绝缘子。LX-钢化玻璃悬式绝缘子。P 70拉伸破坏负荷 70KN,T-耳环连接，否则球形连接。FQX棒形悬式复合绝缘子。FQXS-棒形悬式双重复合绝缘子。25电压等级（KV。120 额定抗拉破坏负荷 KNo

26、QH HH连接方式，其中 Q-球窝，H 单耳环。 悬式绝缘子外形结构如图 3-5-2所示。UI图3-5-2悬式绝缘子外形图（a）普通型瓷质（b）防污型瓷质（c）HH型复合绝缘子3、针式绝缘子针式绝缘子用于回流线、保护线、接地跳线等低压 线路的绝缘支持。它承受线索的自重负荷和水平负荷， 一般采用P-10T型针式绝缘子，其外形结构如图3-5-3所示。4、柱式绝缘子柱式绝缘子主要用于设备的绝缘支撑，如吸流变压 器引线、隔离开关等。二、绝缘子性能绝缘子应具有电气和机械两方面的性能。（d）QH型复合绝缘子1、电气性能（1）绝缘子干闪电压图3-5-3针式绝缘子结构图（P-10T）干闪电压是指绝缘子表面在干

27、燥、清洁状态下，施加外部电压使其表面闪络放电的最 低电压。干闪电压是衡量室内绝缘子的抗闪络指标。（2）绝缘子湿闪电压湿闪电压是指雨水降落方向与绝缘子呈45°角，施加外部电压使其表面闪络放电的最低电压。湿闪电压是衡量室外绝缘子的抗闪络指标。绝缘子发生闪络时只是表面放电，而绝缘子材料未被破坏，闪络消失后绝缘子恢复绝 缘性能。绝缘子闪络电压主要与绝缘子表面清洁程度、大气湿度有关，所以对绝缘子要经 常清扫，保持其表面清洁、干燥。（ 3）绝缘子冲击闪络电压绝缘子冲击闪络电压是衡量绝缘子防雷性能的指标。室外用绝缘子经常受到雷电的侵 害，绝缘子冲击闪络电压应满足防雷的要求。（ 4）绝缘子击穿电压击

28、穿电压是指绝缘子材料被击穿而失去绝缘作用的最低电压，绝缘子被击穿后不能使 用。绝缘子电气性能随着使用时间的增长绝缘强度会逐渐下降，这种现象叫绝缘子的老 化。在使用过程中，每年至少对绝缘子电压分布进行一次测量，以检查其绝缘性能。若发 现绝缘子老化严重应及时更换，以提高供电的可靠性。2、绝缘子机械性能绝缘子应能承受规定的机械负荷，有足够的机械强度。绝缘子机械强度安全系数一般 为2.53.0 ,在接触悬挂发生震动和摆动时，绝缘子能承受剧烈变化的机械负荷。三、绝缘子使用注意事项1、绝缘子在运输和安装过程中应注意保护，防止绝缘子与支柱或与其他硬物之间碰 撞损伤绝缘体。2、绝缘子金属连接件不得进行任何机械

29、加工和热加工处理，不得锤击与绝缘子直接 连接的部件。3、绝缘子使用前应进行严格检查。检查金属件防腐层是否良好，金属件与绝缘体的 连接应紧密无松动；绝缘体与金属连接浇注部分不得有辐射状裂纹；绝缘子绝缘体不得破 损，瓷质绝缘子表面光滑、无气泡、无裂纹、无斑点、无电烧痕等缺陷；棒式绝缘子弯曲 度不得大于1 %。4、为保证绝缘子良好的电气性能，对使用中的绝缘子，根据具体情况要进行定期和 不定期的检查和清除表面污尘。第六节 锚段及锚段关节根据机械和供电方面的要求，将接触网划分为若干独立的分段，这每一个分段叫作一 个锚段，锚段与锚段的衔接部位称作锚段关节。接触网由若干锚段组成，机车受电弓通过 锚段关节实现

30、锚段间的过渡。一、锚段1 、锚段的作用（1）缩小事故范围 当发生断线或支柱折断事故时，由于锚段之间在机械方面的相互独立，从而将事故限 制在一个锚段内，缩小了事故范围。（2）便于张力补偿 根据补偿装置的作用及工作原理，补偿装置的补偿性能受线索长度限制，为确保补偿 装置正常工作接触网必须划分锚段。锚段的划分同时限制了吊弦、定位器、腕臂等装置的 偏移量，使接触悬挂状态有利于受电弓取流。（3）便于实现电分段 锚段关节可以使锚段间电气绝缘，实现接触网纵向电分段，便于运营管理和缩小事故 停电检修的范围，使得供电灵活。（4）便于施工与维护 悬挂线索的架设与更换等需要划分锚段。2、确定锚段长度考虑的因素（1）

31、为了限制事故范围，锚段不宜过长。（2）为使补偿装置正常工作，锚段不宜过长。（3）为使线索在下锚处与中心锚结处的张力差不大于允许值，锚段不宜过长。 “技规”规定，在极限温度下，下锚处与中心锚结处的张力差，接触线不超过其额定 张力的土 15%，承力索不超过其额定张力的土10%。（4）为限制锚段关节的数量，锚段不宜过短。3、锚段长度确定的原则 通过分析与计算，悬挂线索的张力差是确定锚段长度的限制条件，而线索的张力差与 线路情况有关；所以，确定锚段长度一般遵循下列原则。（1 ）直线区段，对全补偿链型悬挂，一般不超过1800m困难条件下不超过 2000m。（2） 曲线区段，当曲线半径不大于1500m,曲

32、线长度占锚段长度的 50%及以上时，锚 段长度不大于 1500m。（3）当锚段长度不大于 1000m时，可作为半锚段考虑。（ 4）对于高速铁路,站场内接触悬挂只设置一个锚段,并在站场两端下锚。、锚段关节锚段关节按作用分为非绝缘锚段关节和绝缘锚段关节；锚段关节按占用的跨距一般分为三跨、四跨、五跨、七跨、九跨、卜一跨、十三跨锚段关节等。-20-#-1、三跨非绝缘锚段关节三跨非绝缘锚段关节，用于实现机械分段电不分段的接触悬挂中，一般设置在区间;它由两棵锚柱和两棵转换柱构成三跨式，如图3-6-1 （ a）所示。*1 OfTl1oo*1 OfTl-#-#-图3-6-1 a三跨锚段关节示意图三跨非绝缘锚段关节的技术特点如下：（1） 两支接触线在两转换柱跨距中心立体交叉，等高段为跨距的1/3，以保证受电弓 平滑过渡。200mm 两（2）