第3讲接触网的电气设备与装置

1、济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )接触网的电气设备与装置接触网的电气设备与装置主讲人主讲人 董昭德董昭德西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院2009.09.成都成都济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接1 1接触网电分段的目的接触网电分段的目的2 2接触网电分段的类型接触网电分段的类型3 3接触网电分段原则接触网电分段原则4

2、4接触网电分段设备接触网电分段设备5 5接触网电连接接触网电连接1目的增加接触网供电的灵活性和安全性，缩小停电事故范围，满足供电和检修以及其它特殊需要 。接触网电分段示意图接触网电分段示意图济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置2 2电分段的类型电分段的类型横向电分段：横向电分段：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，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；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

3、子（用于软横跨）实现；由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子（用于软横跨）实现；纵向电分段：纵向电分段：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。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。由绝缘锚段关节实现。 3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置3电分段的原则电分段的原则（1

4、）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

5、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。3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接4电分段设备电分段设备济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2

6、009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置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3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的电气设备与装置接触网的电分段设备分段绝缘器接触网的电分段设备分段绝缘器硅橡胶绝缘子分段绝缘器插入录相3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )第3讲接触网的

7、电气设备与装置组成：电连接线和电连接线夹；作用：等电位，导流、减少网阻抗。种类：横向和纵向两种。锚段关节处的电连接为纵向电连接。几股道接触悬挂并联起来的跨越股道间的电连接为横向电连接。接触网的电连接接触网的电连接3.13.1接触网的电分段及电连接接触网的电分段及电连接济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )1 1为什么要换相？为什么要换相？2 2电分相的设置原则电分相的设置原则3.23.2接触网的电分相接触网的电分相第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置相关名词供电臂供电分区设置原则：1为减

8、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。 3.2.13.2.1接触网电分相及其设置原则接触网电分相及其设置原则 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )根据牵引变电所对供电臂的供电情况和线路单复线及上下行接触网间的连接情况，牵引变电所对接触网的供

9、电形式可分为单线单边供电、单线双边供电、单线越区供电、复线单边并联供电、复线单边分开供电以及复线双边纽结供电等多种形式。简言之，有单边供电、双边供电和越区供电三种方式。 3.2.23.2.2牵引变电所对接触网的供电方式牵引变电所对接触网的供电方式 第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.2.33.2.3接触网电分相设备与结构接触网电分相设备与结构第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置单元件式多元件式济南局供电技术培训班济南局供电技

10、术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )带中性段的绝缘锚段关节（电分相）3.2.33.2.3接触网电分相设备与结构接触网电分相设备与结构第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置铁道部2003年颁部的京沪高速铁路设计暂行规定（下册）和2005年颁部的新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定中均规定我国时速200公里以上接触网的电分相均采用带中性段的绝缘锚段关节式电分相 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )1111跨带中性段绝缘锚段关节跨带

11、中性段绝缘锚段关节两个中性段的结构两个中性段的结构3.2.33.2.3接触网电分相设备与结构接触网电分相设备与结构第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )电分相标志牌设置示意图电分相标志牌设置示意图第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.33.2.3接触网电分相设备接触网电分相设备济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )机车自动过分相的方式：机车

12、自动过分相的方式：（1 1）地面开关站自动切换方式；）地面开关站自动切换方式；（2 2）网上开关自动断电方式；）网上开关自动断电方式；（3 3）机车自动断电方式；）机车自动断电方式；代表：代表：日本：地面开关站自动切换方式日本：地面开关站自动切换方式法国：车载自动断电方式法国：车载自动断电方式西班牙：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瑞士：网上开关自动断电方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 20

13、09.(第第4 4期期) )1 1地面开关自动切换方式地面开关自动切换方式（1）系统构成及工作原理）系统构成及工作原理真空负荷开关的主要技术参数额定工作电压：27.5kV;工频耐压：95kV，持续1分钟；额定关合电流：20kA;额定工作电流：1000A;合闸时间：不大于70ms;分闸时间：不大于40ms;冲击耐压：185kV;电气寿命：大于5万次；机构寿命： 大于5万次。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期

14、期) )（）（）电源电源（）（）电源电源中间断电区轮轨在线检测电路开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）闭合闭合无列车状态无列车状态地面开关方式工作过程地面开关方式工作过程第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线检测电路开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）闭合闭合列车靠近列车靠近第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置地面开关方式

15、工作过程地面开关方式工作过程济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线检测在线检测开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）闭合闭合进入中间断电区、在线检测进入中间断电区、在线检测第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程地面开关方式工作过程济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间

16、断电区轮轨开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）断开断开在线开关断路器开关断路器（）（）断开断开第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程地面开关方式工作过程济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线开关断路器开关断路器（）（）闭合闭合开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）闭合闭合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程地面开关方式工作

17、过程济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨无列车开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）断开断开开关断路器开关断路器（）（）断开断开第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程地面开关方式工作过程济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )1 1地面开关自动切换方式地面开关自动切换方式系统关键技术：系统关键技术：真空负荷开关

18、；真空负荷开关；控制系统；控制系统；机车、变电所、自动装置之间的兼容机车、变电所、自动装置之间的兼容控制系统：由可编程控制器、机车位置传感器、输入信号隔离、输出驱动、电源、显示、报警、试验等部分组成。必须精确可靠地实现对各执行部件的自动控制和状态监视，并具有以下功能：有足够的逻辑运算及控制能力；能自动检查出装置中出现的各种故障并分类报警；响应速度快，开关切换时的瞬时断电时间短；抗干扰性能强，能在接触网的电磁干扰环境下可靠工作； 能适应长时间无间歇的连续工作。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术真空负荷开关：为减轻过渡过程

19、对机车电器设备的机电冲击，真空负荷开关切换过程中的瞬间断电时间应很短，其分合闸速度应很快； 真空负荷开关动作频繁，其机械和电气寿命受到严重威胁，应想尽一切办法提高其机电寿命。兼容问题：大功率负荷切换势必产生较大的过渡过程，过渡过程产生的危险高电压对机车电气设备、供电系统电气设备及其运行安全危害极大，它使机车电气设备寿命缩短，变电所跳闸，烧伤或烧损接触网。因此，选择恰当的合闸相位和时间，实现系统与供电设备和机车电气设备间的兼容性是本系统的关键技术之一， 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )1 1地面开关自动切

20、换方式地面开关自动切换方式地面方式的利弊：地面方式的利弊：涉及面大，重叠的冗余既涉及面大，重叠的冗余既不可少也不可靠。不可少也不可靠。由于切换用的断路器在列车过分相时均要进由于切换用的断路器在列车过分相时均要进行开闭动作，因此要求断路器具有承受高频度的行开闭动作，因此要求断路器具有承受高频度的开闭动作性能。操作机构故障多，是供电设备中开闭动作性能。操作机构故障多，是供电设备中的维修重点。的维修重点。带负荷转换产生较大的过渡过程，对电力机带负荷转换产生较大的过渡过程，对电力机车电气的安全危害大。车电气的安全危害大。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动

21、过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )1 1地面开关自动切换方式地面开关自动切换方式地面开关方式原理图地面开关方式原理图日本地面开关自动切换方式日本地面开关自动切换方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术列车过分相区产生过电压的原因是一个相当复杂的电磁过渡过程，其形成机理和过程仍在不断探索之中。为解决过电压的问题，2003年以后，日本对新干线地面转换过分相装置在上图的基础上进行了技术改进，将两台串联的真空断路

22、器分别代替S1和S2，即装置采用了四台真空断路器，以此提高灭弧能力 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )2 2网上开关方式网上开关方式网上开关方式原理图网上开关方式原理图L1,L2磁控线包；K1，K2真空灭弧室；ab、cd、ef、gh电分段器；xy相间主绝缘；MDA过电压吸收器。优缺点：结构简单，截流过电压和重然过电压；瞬间失电，涌流优缺点：结构简单，截流过电压和重然过电压；瞬间失电，涌流很大，常引起变电所和机车主断路器跳闸；适合很大，常引起变电所和机车主断路器跳闸；适合100km/h.第第3 3讲接触网的

23、电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术（1）系统构成与工作原理）系统构成与工作原理济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )2 2网上开关方式网上开关方式 (a) 过渡过程中的过电压；（b）涌流的限制；（C）装置的机械和电气寿命。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术（2）系统关键技术）系统关键技术（a）过电压截流过电压和重燃过电压是网上自动转换过电分相系统中出现的两类过电压，截流过电压大多

24、采用RC回路或氧化锌能量吸收装置消除。采用在电流零点上截流的方法消除重然过电压；通过改善过电压的变化率或降低峰值的方法以使过电压得到缓解。 日本资料介绍日本自动过电分相装置的涌流值可达到正常工作电流的67倍，易造成电力机车主断路器和牵引变电所的跳闸。为消除涌流，应合理设计L1与L2的阻抗，使涌流得到了大幅度的限制。为保护机车在过渡过程中有充分余量保障不跳闸,根据涌流时间短的特点，应把机车主变压器过流保护与辅机电路过流保护在电流整定值不变的前提下，将原来的速动型保护改为延迟型保护具体延迟时间应根据机车电器参数和电流大小进行相应整定计算 。 牵引电流变化很大，由此引起的电磁力变化也非常大，电流过小

25、电磁力不足，电流过大电磁力过大，电磁吸合冲击力过大，对机械寿命影响很大。利用电磁饱和原理来恒定电磁吸合力，当牵引电流达到30 A时系统就具备了正常的工作能力，当牵引电流大于40 A时，该装置进入饱和状态，保证电磁力恒定，尽管电流有很大范围内变化，但电磁吸合力均处于恒定许可的范围内，保障了机械结构的可靠性。 。 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术（1 1）车

26、载自动过分相系统的组成）车载自动过分相系统的组成车载自动断电过分相系统由安装于电分相区的四个地面磁性感应器、安装于机车底部的车载地面感应信号接收器、安装于机车室内的控制系统和安装于司机室的信号指示系统四个部分组成。 四个地面感应信号接收器，前后互为备用，其安装位置在机车转向架处，距线路中心距钢轨轨面 mmmm10300mmmm10110济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自

27、动过电分相技术（1 1）车载自动过分相系统的组成）车载自动过分相系统的组成四个地面磁性感应器；四个车载地面感应信号接收器；控制系统；指示系统。 地面设备的安设地面设备的安设1、2号地面感应器间的距离列车设计最大运行速度X主断路器断开前系统响应时间济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源中间断电区轮轨无列车无列车状态无列车状态3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术（2

28、2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线检测电路列车从列车从B相向相向A相通过，滑板通过锚段关节使中性段为相通过，滑板通过锚段关节使中性段为B相电相电第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式（2 2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理济南局供电技术培训班济南局供电

29、技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线列车进入中性区，靠惯性运行列车进入中性区，靠惯性运行第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式（2 2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨在线通

30、过锚段关节，中性段带通过锚段关节，中性段带A相电相电第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术3 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式（2 2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（）（）电源电源（）（）电源电源架线中间断电区轮轨无列车接触网恢复无列状态接触网恢复无列状态第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术3

31、 3车载自动过分相方式车载自动过分相方式（2 2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )中性段的长度应根据机车编组情况，即：中性段的长度应根据机车编组情况，即：动力集中或动动力集中或动力分散、升弓数量、两相邻受电弓间的距离、受电弓之间的力分散、升弓数量、两相邻受电弓间的距离、受电弓之间的联接情况以及最高运行速度联接情况以及最高运行速度等因素确定。等因素确定。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3 3车载自动过分相方式车载自动过分相

32、方式（2 2）车载自动过分相系统的工作原理）车载自动过分相系统的工作原理3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（3 3）系统关键技术）系统关键技术(a)如何根据接收到的不同地面感应信号时的通过速度、升前弓和升后弓、接收感应器所处位置进行断电和合电的时间和位置的精确计算，尽量减少机车过分相时的速度损换和断电距离是该系统的关键技术之一；(b)车载自动过分相系统与列车控制系统是两套具有相对独立性的系统，存在两个控制系统并存的资源浪费，如何实现系统集成和资源融合是该

33、系统的关键技术之一；(c) 该系统在过分相区时，同样伴随有较强的过渡过程，过电压对电力机车电器、接触网和变电所设备与运营安全存在严重威胁，如何缩短过渡过程，严格控制过电压峰值是该系统的关键技术之一；（d）地面感应器对钢轨产生磁化作用，使车载感应器对地面识别发生混乱，从而影响系统的正常判定和动作时间，如何提高系统的识别精度是该系统的关键技术之一。3 3车载设备自动断电方式车载设备自动断电方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 200

34、9.(第第4 4期期) )系统优缺点：系统优缺点：（1）地面感应器免维护，可靠度高；）地面感应器免维护，可靠度高；（2）安全性较高，速度损失小；）安全性较高，速度损失小；（3）不适宜大坡道或低速运行；）不适宜大坡道或低速运行；（4）机车控制系统和过分相系统独立，资源浪费；）机车控制系统和过分相系统独立，资源浪费；（5）磁铁会对钢轨产生磁化作用。）磁铁会对钢轨产生磁化作用。3 3车载设备自动断电方式车载设备自动断电方式第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.

35、(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )（1）问题涉及的范围：）问题涉及的范围：接触网方面：本身结构参数是否达标； 中性段长度与列车和受电弓运行方式是否匹配。装置本身的问题：车载地面感应接收器判定和控制系统计算是否合理；供电方面：最高电压是否达标；列车方面：列车本身电子电路问题；司机方面：是否按规定操作。第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术4 4关于机车过分相烧损接触网的问题关于机车过分相烧损接触网的问题济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(

36、第第4 4期期) )（2 2）解决方案（推荐）：）解决方案（推荐）：过分相的烧损问题，原因复杂，后果严重，它不单会造成接触线和承力索的烧伤断线，中断供电和运输；频繁的近端短路，数千安的大电流冲击，还直接威胁牵引变电所主变压器的设备安全。因此，建议大家做好以下几方面工作：（1）在接触网电分相处设置过电压保护装置，并保证其状态良好；（2）全面启用机车过分相自动断电装置，改人控为机控，并增设机车电器和受电弓过分相时过渡过程的数据（电压、电流、电弧）监控，通过科技手段确保安全。（3）将机车过分相断、合电信号纳入运营计划管理，便于故障分析和改进。（4）组织机车专业技术人员对机车电路进行系统分析，寻找过电

37、压机理及防范措施。（5）组织电磁方面的专家对过渡过程的电磁变化进行分析并提出解决方案。3.2.43.2.4自动过电分相技术自动过电分相技术第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置4 4关于机车过分相烧损接触网的问题关于机车过分相烧损接触网的问题济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )课间休息！第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝

38、缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置1 1定义定义接触网的绝缘配合是指接触网的绝缘配合是指按现有技术条件，综合考虑按现有技术条件，综合考虑电气化铁路供电系统中各电电气化铁路供电系统中各电气设备的绝缘要求和能力，气设备的绝缘要求和能力，使接触网绝缘设备或结构处使接触网绝缘设备或结构处于最佳工作状态，使接触网于最佳工作状态，使接触网绝缘性能和投资最优化绝缘性能和投资最优化 。2 2绝缘方式：绝缘方式：器件式：绝缘子器件式：绝缘子结构式：空气绝缘间隙结构式：空气绝缘间隙机械方面：满足抗拉及抗剪切的破坏负荷强度，并有2.53.0的安全裕度；电气方

39、面：满足干闪络、湿闪络和击穿电压要求。干闪络电压：绝缘子在干燥、清洁的状态下其表面达到闪络时的最低电压（对室内用绝缘子而言）；湿闪络电压：与绝缘子表面成45度角淋雨时绝缘子表面发生闪络的最低电压；击穿电压：绝缘子瓷体被击穿而失去绝缘作用的最低电压。冲击闪络电压：绝缘子满足防雷要求的电气指标。绝缘子的干闪、湿闪和击穿电压的数值决定于工作电压。工作电压越高，则各数值的要求就越高，绝缘子的击穿电压至少比干闪电压高1.5倍。随着使用时间的增长，绝缘子的绝缘强度会逐渐下降，所以每年至少应进行一次绝缘子电压分布测量。3绝缘子绝缘子济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SW

40、JTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置4 4接触网空气绝缘间隙接触网空气绝缘间隙 接触网带电体与接地体(包括大型建筑物、机车车辆、扩大货物等)之间的空气绝缘距离称为绝缘间隙绝缘间隙。绝缘间隙是接触网绝缘配合的重要内容绝缘间隙是接触网绝缘配合的重要内容合理、过大？过小？ 对绝缘间隙的要求：对绝缘间隙的要求：能经受住在空载条件下的操作过电压；能保证接触网在任何恶劣气候条件下的良好工作状态；能保证在任何运营条件下，接地零件上不发生闪络现象。 1501 . 0HUd绝缘间隙的确定

41、绝缘间隙的确定d一接触网带电体与接地体之间的绝缘间隙(m)；UH一接触网额定电压(kV)。绝缘间隙的确定都是建立绝缘间隙的确定都是建立在试验基础上的。在试验基础上的。在进行试验时，不仅要考虑绝缘间隙自身的放电电压特性，还要考虑接触网各绝缘元件的相互配合和工作条件 。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置接触网空气绝缘间隙的参考取值（接触网标称电压25kV）序号间隙类别正常值（mm）最小值（mm）1

42、绝缘锚段关节两悬挂间的间隙一般情况450吸流变处3002同回路自耦变压器供电线带电体与接触悬挂或供电线带电体的间隙500450325kV带电体距固定接地体的间隙300240425kV带电体距机车车辆或装载货物的间隙3505受电弓极限位置和导线被抬起的最高位置距接地体的瞬时间隙2001606隔离开关引线、电连接线(包括跨过另一支接触悬挂时)及自藕变压器供电线、供电线跳线距接地体间隙3307在有对向风压、风速为13m/s时,25kV带电体与自耦变压器中线或保护线的间隙2508绝缘元件接地侧裙边距接地体的间隙瓷质及钢化玻璃绝缘子10075环氧树脂绝缘元件50注：表中最小值适用于净空受限的地方。济南局

43、供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置5接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙（取决于操作过电压）接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙（取决于操作过电压） 工频放电电压试验曲线模拟隧道内工频放电电压试验曲线日本测得操作过电压为接触网空载电压的2.46倍；中国早年曾在宝(鸡)一凤(州)段做过类似的实测试验，仅为1.25倍；参考日本实测数据，中国按2.5倍估算过电压。建议在客运专线开通运营后通过试验取得我

44、国相关实测数据 ！济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )根据绝缘配合原则，最小允许固定间隙的干放电电压必须大于最大操作过电压，否则，接触网将可能不能正常工作，再考虑气象条件变化等因素，应在实测值与计算值之间取一合理的安全系数。若取安全系数为1.26，最大操作过电压为75kV，则固定绝缘间隙的干放电电压为94.5kV，从工频放电电压试验曲线中查得放电间隙为230mm；若取安全系数为1.5时，则绝缘间隙的干放电电压为112.5kV，从图中查得放电间隙为275mm；因此，设计规范规定接触网的固定绝缘间隙取300mm

45、，最小允许240mm是合理的和可行的。 第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合5接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )6瞬时绝缘间隙的确定瞬时绝缘间隙的确定第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合A1为超限货物或车辆与接触线最低位置时的垂直距离；A2为承力索与建筑物接地体间的垂直距离；D

46、为受电弓带电部分与建筑物间的瞬间垂直距离；S为受电弓工作过程瞬间游动范围。瞬时绝缘空气间隙是在电力机车运行过程中产生的，最危险的情况出现在“受电弓运动处于极限位置而又受到大气过电压的影响”时，因此，在大气过电压的情况下,应根据电力机车顶部安装的110mm绝缘间隙的配合关系来确定瞬时绝缘间隙机车顶部避雷器的110mm绝缘空气间隙的50%冲击放电电压为90kV，工频放电电压为55kV。按照绝缘配合的原则，瞬时绝缘间隙的50%冲击放电电压应比避雷器的放电电压大10%以上，即最小瞬时绝缘间隙的50%冲击放电电压不小于99kV。 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(S

47、WJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )7 7绝缘子接地侧瓷裙至接地体的距离绝缘子接地侧瓷裙至接地体的距离第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合铁路电力牵引供电设计规范规定：绝缘子接地侧瓷裙至接地体间应保150mm的空气绝缘间隙，这主要是考虑了分布电压的关系。 绝缘子个数绝缘子状态分布电压（kV）12343片悬式绝缘子串正常8711.54片悬式绝缘子串正常5.55610海拔1000m以下地区悬式绝缘子串正常工作时的电压分布 注：海拔高度每增100m,其耐压强度降低1% 。)1( 1 . 01 HnN在海拔为1

48、0003500m的地区,绝缘子数量一般按下式确定 N一高海拔地区的绝缘子数量(片)； n一海拔1000m以下地区的绝缘子数量(片)； H一高海拔地区的海拔高度(km)。棒式绝缘子的耐压强度应以不低于增加后的悬式绝缘子串的绝缘水平为依据。在海拔高度超过1000m的地区,海拔高度每增高100m，接触网空气绝缘间隙的参考取值应增大1%。 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置绝缘配合取决于过电压的大小。

49、过电压可分为内部过电压(包括操作过电压等)和大气(雷电)过电压两类。内部过电压通常按额定电压的倍数计算。中国水电部过电压保护规程规定：对于360 kV级电力系统，内部过电压按4倍额定电压计算；日本国铁对电气化铁路进行了内部过电压测试，认为通过避雷器的配合，内部过电压一般不超过2.5倍额定电压。综合考虑，中国电气化铁路一般按3.0倍接触网最高运行电压计算。大气过电压造成的感应过电压可达500kV，直击雷造成的过电压还要高。显然,对电气化铁路牵引供电系统来说，把大气过电压限制到比内部过电压还低的程度是不经济的。因此,接触网及牵引变电所中电气设备的绝缘主要由大气过电压决定，具有正常绝缘水平的电气化铁

50、路牵引供电设备及牵引网，应能承受内部过电压的作用。8 8绝缘配合原则（绝缘配合原则（1 1） 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.33.3接触网的绝缘及绝缘配合接触网的绝缘及绝缘配合第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置8 8绝缘配合原则绝缘配合原则 （2 2）对于接触网在任何运行条件下(如由于风力或受电弓的抬升力使导线摆动或振动)，导线及其它带电金具和接地部分(如钢柱、隧道壁等)之间空气间隙的绝缘强度不小于接触网绝缘子的绝缘强度。对AT区段接触网，还应使保护自耦变压器的避雷器的起始

51、放电电压低于自耦变压器的冲击绝缘强度。 架设于污秽地区的接触网，其绝缘能力受污秽影响将大为下降，因此，在污秽地区特别是严重污秽地区，必须要加强接触网的外绝缘水平。外绝缘是指直接与大气相接触条件下工作的各种形式的绝缘。对牵引变电所当雷电波侵入变电所母线后，阀式避雷器将首先动作，以便保护其他电气设备不致被击穿绝缘。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置接触网附加导线是指牵引网中除接触悬挂线索以外的架空导线，如供电线、

52、回流线、并联线、加强线、正馈线、吸上线、保护线、接地线、捷接线等。1 1供电线供电线供电线又称为馈电线，是变电所、分区亭、开闭所与接触网之间的电气连接线，其主要作用是将电能输送到接触网。供电线一般由变电所馈线出口至接触网电分相两侧 济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置2 2加强线和并联线加强线和并联线为改善接触网的电压水平或载流能力，同接触线并联架设以增加接触线导流横截面积的架空导线为加强线，增设加强线会增加支

53、柱负载，使接触悬挂变得复杂。为减少线路阻抗、提高供电臂末端电压，在供电臂较长或坡度较大的线路上，与接触网同杆架设的架空导线为并联线。加强线和并联线的电压等级与接触线、承力索相同，一般采用185mm2、240mm2、300mm2钢芯铝绞线。3 3回流线（回流线（NFNF线）线）在带回流线的直接供电方式（即1x25kV供电方式）和BT供电方式中，与接触网同杆异侧架设的起回流作用的一条架空导线。在变电所附近，连接钢轨和变电所，并将牵引电流引回变电所的导线也称作回流线。回流线的电压等级按13kV考虑，一般采用120mm2、185mm2、240mm2钢芯铝绞线。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班S

54、WJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置4 4吸上线吸上线连接回流线与钢轨的电缆称作吸上线。在有轨道电路区段，吸上线应接至扼流变压器的中性端上。吸上线应至少每隔一个闭塞分区设置一处（信号断轨检测需要）。吸上线一般采用铜芯或铝芯电缆。变电所和分区亭附近，吸上线的截面应比其它地点的吸上线的截面大。5 5正馈线（正馈线（AFAF线）线）在AT供电方式中起回流作用的导线称作正馈线（AF线）。AF的电压与接触线相同，电流方向则与接触线相反。AF线、PW线、接触网均架

55、设在同一支柱上，AF线与PW线位于田野侧，PW线在支柱侧、AF线在田野侧。停电作业时，AF线的接地线和接触线的接地线同时接钢轨，而PW线经支柱接地线接大地。AF线一般采用185mm2、240mm2、300mm2钢芯铝绞线。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置6 6保护线（保护线（PWPW线）线）在AT供电方式中，因保护的需要，将绝缘子的双重绝缘部分或者腕臂支持零件连接到钢轨上的架空导线称作保护线（PW线）。保护

56、线经保护跳线与接触网各绝缘子接地端相连，在AT所自耦变压器的中点处和钢轨连在一起。当绝缘子发生闪络或击穿时，保护线为短路电流提供一个良好的电气通路，使变电所继电保护装置迅速动作，达到及时反应和排除故障的目的。保护线的作用很重要，当正馈线绝缘击穿或闪络时，如果没有保护线的存在，支持装置的绝缘子将承受55kV的高电压，存在绝缘子绝缘闪络导致牵引变压器55kV侧短路的可能。安装保护跳线时应充分考虑其与正馈线之间的绝缘距离，防止因跳线与正馈线之间的空气绝缘间距不够，造成放电，烧断正馈线。在考虑线索最大风偏移之后，保护跳线与正馈线之间的最小间距应不小于360mm。正常情况下，保护线的电压一般为20030

57、0V，短路故障时可达3000V左右，因此，PW线的电压等级按13kV考虑。一般采用70mm2、95mm2、120mm2钢芯铝绞线。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置7 7架空地线（架空地线（GWGW线）线）在交流电气化铁路的车站上，为增加人员和设备的电气安全，减少支柱对钢轨的连接，除架设保护线外，还在支柱顶部顺线路方向架设一条架空地线（GW线），为站台钢柱设置双重保护。架空地线不设绝缘，直接固定在支柱支架上并

58、与钢柱相连，延长至站台两端下锚，在下锚处各打一个接地极。为了与PW线线材统一，减少备料，GW线一般采用与PW线相同的导线。GW线一般用于车站成排支柱的工作接地和安全接地。8 8自耦变压器中线（自耦变压器中线（N N线）线）在自耦变压器供电方式中，从自耦变压器绕组中点端子引出的导线。N线电压等级按13kV考虑，一般采用240mm2、300mm2钢芯铝绞线。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备与装置9 9保护线用接轨线（

59、保护线用接轨线（CPWCPW线）线）连接保护线和钢轨（或扼流变压器中点）的导线。CPW线一般采用铜芯或铝芯电缆，变电所和分区亭附近的CPW线所需截面应较其它地点的大些。CPW线应至少每隔一个闭塞分区设置一处（信号断轨检测需要）。1010捷接线捷接线在线路弯曲、坡度较大以及运输繁重的线路上，接触网电压损失严重。为提高供电臂末端电压，在线路迂回弯折的最近处架设的一条架空导线称作捷接线。济南局供电技术培训班济南局供电技术培训班SWJTUDONG 2009.(SWJTUDONG 2009.(第第4 4期期) )3.43.4接触网附加导线接触网附加导线第第3 3讲接触网的电气设备与装置讲接触网的电气设备

60、与装置导线名称供电线、加强线、AF线、捷接线回流线、PW线、架空地线电压等级25（kV）13（kV）导线处于最大弛度时与地面的最小距离居民区及站台处7 0006 000非居民区6 0005 000交通困难地区5 0004 000导线与峭壁、岩石、挡风墙的最小净空距离人可到达5 0003 000人不可到达无风时1 000500最大风偏时300100导线与建筑物的距离最小垂直距离（最大弛度时）4 0002 500最小水平距离（最大风偏时）3 0001 500导线与树木的距离最小垂直距离（最大弛度时）4 0003 000最小水平距离（最大风偏时）3 5003 000导线跨越铁路时非电化股道（对轨平面