接触网供电设施及结构.

1、第一节第一节 接触网的供电与分段接触网的供电与分段一、接触网的供电一、接触网的供电l 牵引变电所向接触网供电有三种方式：单边供电和双边供电和越区供电。单边和双边为正常供电方式；越区供电是一种非正常的工作方式。l 接触网通常在两相邻牵引变电所间的中央断开，将两牵引变电所之间两个供电臂的接触网分成两个供电分区。如果在中央断开处设置开关设备时可将两供电分区连通，此处称为分区亭。接触网供电原理图l 单边供电单边供电l 每一个供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电流的供电方式。l 双边供电双边供电l 将分区亭的短路器闭合，则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的供电方式。

2、l 越区供电越区供电l 当某牵引变电所发生严重故障而全所停电的情况下，此变电所担负的供电臂，通过分区亭开关的闭合，则接触网从两相邻牵引变电所取得电流的供电方式。单线单边接触网供电单边供电单边供电l 优点优点：一旦接触网发生故障，只影响本供电分区，故障范围小，牵引变电所馈电线保护装置也较简单，目前采用较多。l 缺点缺点：正常情况下供电臂末端（靠分区亭处）电压较低。双边供电双边供电l 优点优点：可以提高接触网电压，使整个供电范围内接触网电压水平有较大提高，并降低接触网中的电能损耗。l 缺点缺点：一旦发生接触网故障，影响范围比单边供电时扩大到两个供电分区。（需安装保护装置和分区亭开关控制装置）。复线

3、区段供电情况复线区段供电情况l 牵引变电所有四条馈出线分别向两侧上、下行接触网供电。同一侧的上、下行接触网供电相相同，以便于上、下行实现并联供电，可提高接触网末端网压。越区供电时则通过分区亭内的开关设备来实现。复线区段供电示意图二、接触网的供电分段二、接触网的供电分段分段目的分段目的：保证供电的可靠性和灵活性，缩小停电事故的范围。分段的形式分段的形式：横向分段和纵向分段。横向分段横向分段定义：定义：接触网线路（或线群）之间所进行的分段称为横向分段。l 横向分段采用分段绝缘器的方法进行分段。纵向分段纵向分段定义定义：接触网沿线路方向所进行的分段成为纵向分段。l 站场和区间衔接处必须进行分段，区间

4、接触网除遇有大型建筑物一般不进行电分段。三、分段绝缘器（分区绝缘器）三、分段绝缘器（分区绝缘器） 分段绝缘器在电气化铁路区段各车站的装卸线、机车整备线及电力机车库线等地，为了保证工作人员的作业方便及人身安全，将接触网在电的方面分成独立的区段。分段绝缘器安设在上述独立区段的两端，其结构既能保证供电的分段，又能使受电弓平滑地通过该设备。 分段绝缘器大多配合隔离开关使用，以便使分段绝缘器两端的接触线当开关闭合时都能带电；当隔离开关打开时，分段绝缘器与隔离开关之间的的区段中则没有电，便于在该独立区段中进行装卸或停电作业。 分段绝缘器的种类较多，但由于接触网设备及材料的发展，曾经广泛使用的有三式、玻璃钢

5、、环氧树脂分段绝缘器等，因结构笨重或耐脏污、耐电弧性能差，也有的易老化开裂或泄漏距离不足等原因，现已逐渐淘汰，被新型的C1200高铝陶瓷分段绝缘器和引进英国的滑道式菱形分段绝缘器所代替。四、隔离开关及电连接四、隔离开关及电连接1、隔离开关、隔离开关l 作用：连通或断开接触网中各分段供电部分间的电路。l 隔离开关的装设地点：隔离开关装设在车站两端绝缘锚段关节处、车站的货物装卸线上、机车整备线上以及其他需要进行电分段和电分相的地方。l 隔离开关的类型 接触网系统中的隔离开关是电力系统中的35KV电压等级的单级隔离开关。按使用情况分为：l 经常操作类型：利用接地闸将停电部分接地，以保证停电范围内作业

6、人员的人身安全。一般安装在车站的货物装卸线、机车整备线和车库线等处。l 不经常操作类型：不带接地刀闸型，一般安装在车站两端四跨绝缘锚段关节、分相电分段、并联线以及馈电线等处。l 2、电连接线、电连接线作用作用：保证接触网各线之间或各分段之间、各股道之间电流的畅通，电连接线将各导线并联起来，实现并联供电，这样起到了增大载流截面，减小了电阻，降低了能耗。分类分类: 电连接线是通过电连接线夹、接触线电连接线夹分别与承力索和接触线连接。电连接线根据安装位置分为：l 横向电连接线 ：承力索和接触线之间的连接。l 股道间电连接线 作用是将各股道接触网并联起来。当电力机车在起动取流时，各股道接触网并联供电，

7、就可满足电力机车起动时所需的最大电流。安装在电力机车起动的附近。l 道岔电连接l 锚段关节电连接（纵向电连接）：安装在锚段关节转换柱处。l 隔离开关电连接l 避雷器电连接：接触网和避雷器之间安装电连接线。接触网有大气过电压时，接触网能通过避雷器接地。横向电连接线 股道间电连接线第二节第二节 电分相及分相绝缘装置电分相及分相绝缘装置一、电分相一、电分相 在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了平衡电力系统的A、B、C各相负载，一般要实行A、B相轮流供电。所以A、B相之间要进行分开，这称为电分相。l 电分相通常由分相绝缘器实现。二、常规电分相及电分相装置二、常规电分相及电分相装置实

8、现电分相的两种方法：实现电分相的两种方法：1）利用锚段关节进行电分相；2）利用专门的电分相绝缘器进行电分相。l 电分相绝缘器的作用作用：将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生相间短路，并起机械连接作用，使接触网成为一个整体。l 注意注意：电分相绝缘器只能进行电气上的绝缘，而导线在机械上则是通过电分相绝缘器连接在一起，不能作为机械分段。而绝缘锚段关节则既可以实现电气分开，也可以实现机械方面的分开。l 电分相绝缘装置包括电分相绝缘器和有关分相绝缘器的线路标志。l 电分相绝缘器一般设在两供电臂连接的地方。如牵引变电所、分区亭等处。l 电分相绝缘器一般由几组分段绝缘元件串联组成。每件绝缘元件长1.8

9、m，宽度25mm，高度60mm，底部开有斜沟槽。l 两端部绝缘元件之间的接触线为一不带电区段，称为中性区段。中性区段的长度按照规定不小于18m。这一规定是考虑到机车双弓升起时不致短接不同相位的接触线为限。在分相绝缘器处配置隔离开关，以便越区供电。l 为了不缩短中性区长度和避免接触线供电相间短接，确保电分相绝缘器的功能，电力机车通过电分相绝缘器时，上行和下行方向均应设立“断”、“合”标示牌，用以通知司机当机车通过电分相绝缘器时，必须先断开机车的主断路器，通过电分相绝缘器后，再重新合上主断路器。这是为了防止受电弓通过中性区时，拖带电弧烧毁绝缘件和接触线或造成其他事故。l 现在，提速后我国采用XTK

10、型，郑州铁路分局供电段采用的电分相绝缘器还有自动过分相绝缘装置，可不断开机车主断路器通过。电分相绝缘器结构图第三节第三节 接触网的绝缘部件接触网的绝缘部件绝缘子是接触网带电体与支柱设备或其他接地体保持电气绝缘的重要部件。l 对绝缘部件的要求: 有足够的电气绝缘强度，能承受一定的机械荷载和能经受不利环境和大气的影响。l 分类:瓷质悬式绝缘子和棒式绝缘子以及针式绝缘子。 悬式绝缘子悬式绝缘子主要用来悬吊或支撑接触悬挂； 棒式绝缘子棒式绝缘子主要用于承受压力及弯矩的场合。 针式绝缘子针式绝缘子多用于回流线、保护线及接地跳线，它承受以上线索不同方向的负荷，对地起电气绝缘作用。绝缘子的性能绝缘子的性能电

11、气性能：电气性能：l 绝缘子干绝缘子干闪络闪络电压电压 在绝缘子表面清洁和干燥的情况下，在其两端施加电压直至绝缘子表面闪络时的最低电压值。对室内绝缘子。l 绝缘子湿闪电压绝缘子湿闪电压 在下雨方向与水平面成45度角淋于表面清洁的绝缘子上，再在绝缘子两端加工频电压直至其表面闪络所达到的最低电压值。用来验证绝缘子在露天的抗湿闪能力。l 绝缘子击穿电压绝缘子击穿电压 绝缘子两端加工频电压直至其绝缘性能遭到破坏所达到的最低电压值。 绝缘子的干闪、湿闪和击穿电压值得要求取决于工作电压，工作电压越高，要求的值越大。机械性能机械性能 是指它所承受机械负荷的能力。使用绝缘子时，一般安全系数规定为2.5-3。f

12、orwardl 闪络：绝缘子经过长期使用，风吹日晒，闪络：绝缘子经过长期使用，风吹日晒，以及其他污染物，如扬尘、盐分或化工粒以及其他污染物，如扬尘、盐分或化工粒子等侵蚀，会导致绝缘性能下降，并产生子等侵蚀，会导致绝缘性能下降，并产生放电现象，这种放电发展到表层空气绝缘放电现象，这种放电发展到表层空气绝缘被击穿时称为闪络。被击穿时称为闪络。 back第四节第四节 接触网的干扰影响与防护措施接触网的干扰影响与防护措施一、交流电气化铁路的干扰影响一、交流电气化铁路的干扰影响单相交流电气化铁路将对沿线架设的通信线路产生的影响：单相交流电气化铁路将对沿线架设的通信线路产生的影响：l 静电感应电压影响；l

13、 电磁感应影响：产生纵电势；l 杂音干扰：产生谐波感应电压。解决电气化铁路对通信线路干扰的途径：解决电气化铁路对通信线路干扰的途径：l 在供电方面采取抑制干扰的措施；l 在通信方面采取提高屏蔽的措施；l 将受影响的通信线路及设备迁到影响范围之外。常用的防干扰措施：常用的防干扰措施：l 附加回流线方式；吸流变压器-钢轨方式；吸流变压器-回流线方式（BT）；自耦变压器（AT）方式；同轴电缆方式。l 改迁线路或实现电缆化。forwardl 静电感应：接触网在带电时，将在邻近空间产生高电压电场，从而使邻近空间各点具有一定的相位。l 电磁感应：接触网在其周围产生交变磁场，从而在邻近的通信线路中感应电势。

14、l 杂音干扰：主要来自正常运行时牵引电流中的高次谐波。电力机车采用直流牵引电动机而在机车上将交流整流变成直流，因而在交流中出现非正弦波。back二、吸流变压器二、吸流变压器-回流线（回流线（BT）方式）方式吸流变压器的接线吸流变压器的接线l 吸流变压器XLB的原边串接在接触网中，次边串接在回流线HLX中（回流线通常就是悬挂在铁路沿线的接触网支柱外侧的横担上）。在两个吸流变压器中间，吸上线把轨道和回流线连接起来，吸上线（XSX）是机车电流返回回流线的通路。吸流变压器接线图l 吸流变压器吸流变压器-回流线方式的原理回流线方式的原理l 当牵引电流IJ流经吸流变压器原边时，在副边的回流线中将产生很大的

15、互感电势，由于电磁的作用，将强迫流经轨道的大部分电流通过吸上线XSX流到回流线中去（IH），并返回牵引变电所。由于回流线抵消了绝大部分因接触网电流产生的电磁感应影响（两电流流向相反），因而对通信线路的影响大为减轻。l 即：吸流变压器-回流线装置可以迫使由轨道回路和从大地返回牵引变电所的机车牵引电流的绝大部分经由回流线流回牵引变电所。而回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流正好相反，使形成的电磁场互相抵消。 l 这种装置的防护作用在于，它把本来是尺寸很大的接触网-轨道大地回路，改变成尺寸相对很小的接触网-回流线回路，这样就极大地减弱了周围的磁场，从而使牵引电流在附近的通信线中的影响大大减弱。

16、缺点：缺点：长回路感应影响长回路感应影响l 定义定义：这种装置并不能完全抵消牵引网对通信线路的感应影响，未能抵消的对通信线路残留的感应影响，称为长回路感应影响。l 原因原因：由于机车电流和返回电流不相等、接触网和回流线相对于通信线的位置不相等、互感系数不一样引起。l 约占无吸流变压器-回流线装置时电气化铁路对通信线路影响的5% l 半段效应半段效应过程分析：过程分析：l 当机车在吸流变压器附近的a点时，机车牵引电流将经过轨道、大地、然后经回流线流回，这时，在ab段接触网中没有电流，在回流线中确有电流，即在ab段内相当于没有防护。段内相当于没有防护。l 若机车在吸流变压器附近的d点时，在cd段内

17、接触网中没有电流，回流线中却没有电流，即在cd段内相当于没有防护段内相当于没有防护。 定义：定义：以上两种情况都为吸流变压器-回流线间的长度之半，所以称为半段效应。二、吸流变压器二、吸流变压器-钢轨方式钢轨方式原理原理：l 吸流变压器的原边串在接触网中，次边绕组接于钢轨中。在吸流变压器的作用下，使原来流经大地中的电流大部分流经钢轨，即沿轨道回路流回牵引变电所，此时钢轨和接触网中产生的电磁影响互相抵消，从而对沿线通信线路起防护作用。缺点缺点：防护作用较弱。主要表现：l 钢轨和大地不绝缘，有部分电流依然经轨道后流入大地；l 钢轨和接触网相距较远；l 对通信线路的位置很不对称。三、单设回流线方式（回

18、流线钢轨方式）三、单设回流线方式（回流线钢轨方式）l 原理：在接触网支柱上仅架设一条与钢轨并联的导线，以使钢轨中的电流尽可能经由回流线流回牵引变电所。l 回流线的架设有两种方式：回流线的架设有两种方式：l 在接触悬挂的侧面；l 在接触悬挂的正上方。四、自耦变压器（）方式四、自耦变压器（）方式l 自耦变压器是一种电力变压器，它并接于接触网、钢轨和正馈线之中。l 防护原理分析：利用自耦变压器的耦合原理进行防护。当机车运行于AT2 与AT3之间的位置时，由AT2n1、 AT3n1绕组同时向机车供应电流，根据变压器安匝平衡的原理，必定有一定的机车电流分量被吸入n2绕组中，并经正馈线返回电源，当忽略变压

19、器的励磁电流，且在n1n2时，两绕组中的电流大小相等、方向相反。即在AT2 与AT3的区间内，接触线与正馈线中将对称的流过供给机车的电流，而且方向相反，因而产生的的感应影响互相抵消。当机车运行于AT2 与AT3之间或任意两相邻变压器之间时，牵引电流将由两侧流向机车，且在机车两侧钢轨内的电流方向相反，因而在通信线中的影响也起抵消作用。l 同时，机车的回归电流除了机车在AT2 、AT3区间之外，均被限制在正馈线内。由于接触网和正馈线相隔较近，电流大小相等，方向相反，因而能有效地减弱对通信线的电磁影响。l 这种方式由接触线、钢轨、正馈线和自耦变压器组成供电回路，并在接触网与正馈线之间每隔左右并联一个

20、自耦变压器，其中性点与钢轨联结，正馈线与接触悬挂同杆架设，正馈线架设于接触悬挂的背后。l 五、同轴电力电缆方式五、同轴电力电缆方式l 电缆分为内导体和外导体。电缆的内导体作为正馈线，与接触网连接；电缆的外导体作为回流线，与钢轨连接。每隔一定距离分成一个电缆分段。优点优点：防干扰性强。内外导体同轴，彼此绝缘，间距为，可认为内外导体处于全耦合状态，当内导体流过一定电流时，外导体会感应产生几乎大小相等、方向相反的电流，因而，改善了供电回路内的对称性，提高了抗干扰能力。分类分类：l 接触网分段方式l 接触网不分段方式接触网分段方式第五节接触网的接地与防雷第五节接触网的接地与防雷一、接触网的接地一、接触

21、网的接地铁路电力牵引设计规范规定：接触网金属柱、金属支持结构和距接触网带电部分以内的所有金属结构均应接地。定义定义：将电力设备、杆塔、支撑结构及过电压保护装置用接地线与接地体（常为牵引轨）连接起来称接地。由接地线及接地部件组成的接地设备称为接地装置。原因：原因：l 泄露电流会在支柱上引起过渡电压；l 由于支柱、基础等的电阻较大，限制了短路电流的数值，不足以使继电器的高速电流保护动作，而形成电弧。分类：分类：l 工作接地为设备的安全运行而设置的接地。l 防护接地以防护为目的而设置的接地。自动闭塞区段的轨道为双轨道回路时：自动闭塞区段的轨道为双轨道回路时：l 单线区间内的腕臂支柱在每个闭塞区间范围内应连到同一钢轨上；l 复线区段上，腕臂支柱要连接到最近的钢轨上。l 采用软横跨或硬横