高铁接触网电分段与电分相.ppt

高速铁路接触网电分段与电分相 武汉高铁训练段黄秋社 高速铁路接触网电分段与电分相一 高速铁路接触网电分段二 高速铁路接触网电分相三 自动过分相技术 1 电分段的定义与设置原则 作用 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 一 高速铁路接触网电分段 电分段类型 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 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 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 接触网电分段的设置应遵循以下原则 1 多个电气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 外包线与其他线路间应设横向电分段 3 铁路枢纽地区各站间及编组站间及编组站各分场间应根据行车组织及检修需要设横向电分段 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横向电分段 5 站内货物装卸线 旅客列车整备线 机车整备线及路外专用线均应单独设电分段 6 电力机务段 折返段 动车组维修基地 各检查坑所在线路及需上车顶作业的线路均应根据检修需要单独设立电分段 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是纵向电分段 安装负荷开关或消弧电动开关 并纳入SCADA运动系统 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 大型桥梁或隧道的接触网应单独设电分段 分段绝缘器是接触网上实现同相电气分段 使受电弓平滑通过的重要绝缘设备 它将同一相供电单元的接触网分隔成几个独立的供电范围 为上下行电气分隔 站场供电分束 机务整备和车务装卸等提供作业条件 当接触网检修或发生故障时 能缩小停电范围 减少对运输的干扰 分段绝缘器故障时 往往会造成上下行 多个供电单元同时停电的严重后果 当接触网上或机车顶上有人作业时还会威胁人身安全 2 分段绝缘器简介 滑道式分段绝缘器 指绝缘部件全部或部分同时作为滑道的分段绝缘器 运行时电力机车受电弓与其直接接触 非滑道式分段绝缘器 指绝缘部件不作为滑道的分段绝缘器 分段绝缘器由导流滑道 绝缘部件 接头线夹和悬吊装置等零部件组成 按铁标TB T3036 2002 25kV电气化铁道接触网用分段绝缘器 的分类 按 铁标 分类 正常工作情况下 分段绝缘器两端通过高压隔离开关和电连接处于等电位 当断开隔离开关的时 分段绝缘器一端的接触网处于25KV高压状态 另一端接触网处于无电状态且接地 为提供一个无电区 分段绝缘器两导流板间的空气间隙和绝缘元件承受接触网对地电压 分段绝缘器安装处是接触网的薄弱点之一 主要问题有 抬高量不合理 工作面与轨面不平行 接头有硬点等 高速铁路接触网对分段绝缘器的主要技术要求分段绝缘器主绝缘本体宜采用与受电弓滑板非接触式 应具备耐弧能力和滑道自洁性能 具有引弧功能 受电弓滑动接触通过时 不允许有断电间隙 抗拉破坏荷载不小于82 5 94 05KN 耐磨性能不低于100万弓架次 在设计工作条件下 设备可持续工作 在分段绝缘器两端工作电压差800V和允许通过机车额定工作电流的工作条件下 分段绝缘器承 25KV空载电压 不小于5KA短路电流值 0 1s 分段绝缘器本体由具有高强度机械特性的轻型合金材料以及高强度聚合材料和耐腐蚀材料制成 成品重量轻 金属连接件及各种附加 紧固件等由耐腐蚀材料制成 有可靠的防松脱措施 能可靠地承受工作张力并有足够的安全系数 分段绝缘器的绝缘元件 包括绝缘滑道 和承力索的绝缘元件须具有良好的自洁性和憎水性 在动车段 动车所等整备 检修作业的处所使用时 分段绝缘器应保证一端长时间接不会绝缘击穿短路 在位于超高 60mm 最大跨距65M的线路区段间的任何位置都能允许受电弓顺利通过 并允许列车以规定的最高行驶速度双弓 双向行驶 而不会击伤受电弓滑板或其他部件和出现打弓现象 分段绝缘器与接触线或承力索 吊索连接线夹在线材标称拉断力的95 范围内不发生线材与线夹间的滑动 仿AF公司 瑞士 生产的分段绝缘器安装图 公司原产品的绝缘棒长度为1250 国内引进后按照铁标生产1600mm绝缘棒后 结构复杂 造成分段器结构庞大的结构性问题 双绝缘杆分段绝缘器 双绝缘杆分段绝缘器安装图 仿GSM 法国 分段绝缘器情况介绍 在国内直接仿制或改进后生产的多家制造商中 目前仍然在铁路上供货的只剩下一家 其DXF 1 6 型分段绝缘器在秦沈客运专线 京沪线 沪段 神朔等线运行情况良好 改进后的DXF 1 6 型分段绝缘器性能优越 在高速铁路接触网上已广泛使用 DXF 1 6 型分段绝缘器是对GSM分段器的多处改进 通过3根硅橡胶绝缘增加了分段器的结构稳定性 改进辅助绝缘滑道 绝缘靴 与金属滑道的间距 绝缘靴改进为特殊进口材料 比较耐高温 电弧 不易粘附碳膜 空气绝缘间隙提高至250mm 对绝缘靴的固定支架的改进增强了牢靠度 避免了京郑线的类似问题 缺点是空气绝缘间隙为250mm仍未达标 绝缘靴固定架的牢靠程度仍未达到让人完全放心的程度 DXF 1 6 型分段绝缘器是在DXF 1 6 型的基础上 结合当前电气化铁路发展的技术特点对其薄弱环节进行改进 补强 贯彻 免维修少维护 分段绝缘器强受电弓弱 良好的弓网匹配 三大理念而研制 DXF 1 6 型分段绝缘器主体采用锚头与三根绝缘棒的一体化结构 增强了整体的刚性 克服平面结构易产生挠度的缺点 且主绝缘棒与受电弓为非接触式 在主绝缘棒两侧有相对斜边对称的金属滑道与辅助绝缘滑道构成一个底部平面 与电力机车受电弓平滑接触 过渡 本体通过接触线夹与接触线连接 每侧两金属滑道间有消弧棒 以便两端有电位差时进行消弧 防止主绝缘件的烧损 两侧相对的金属滑道间有一个重叠区 保证供电的连续性 DXF 1 6 型分段绝缘器主要技术特点 1 分段绝缘器空气绝缘间隙达到300mm 在同类产品中属于首创 填补了国内外的空白 2 抗拉强度大 能满足接触网张力达到25 20KN的使用需求 3 选用自洁性好 耐电弧性能强 爬距达1730mm的硅橡胶绝缘棒 实现绝缘部件免维修少维护 4 各类零部件选材优质 耐腐防锈 重量轻 连接可靠 辅助绝缘滑道采用进口的优质耐弧材料 对辅助绝缘滑道的支架进行了补强 优化了锚头 导流滑道 悬挂组件等零部件 选用轻质铝合金材料制作锚头等构件 降低分段绝缘器整体质量 减小弓网接触硬点 选用耐腐蚀 免维修的导流滑道 悬挂组件等部件 结构小 重量轻 总重19kg 可以持续安全可靠运行 达到免维修少维护要求 5 工厂整体化组装 实现底面绝对整体水平 再固化相应的螺母等易松件 提高整体的安全运行可靠性 整体组装后包装运送到现场 使得分段绝缘器在现场安装 调整工作量小 只需调整吊索 使分段绝缘器底面与轨面水平即可 运行中维护工作量小 7 适用各种受电弓 主体框架结构 辅助滑道坡度 金属滑道的宽度等均考虑了各种受电弓的适用性 6 适应各种恶劣的工作环境 适用于重污染 潮湿区段的电气化铁路的各种环境 可用于分段绝缘器一端长期接地的货物线 机务整备线等处所 吴江天龙生产的DXF 1 6 分段绝缘器安装图 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 3 分段绝缘器的技术条件 表一分段绝缘器绝缘件的物理性能 表二分段绝缘器整体机电性能 二 高速铁路电分相 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6 的坡道区段或距车站进站信号机的距离小于500m的范围内 牵引变电所对接触网的供电方式 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 高速铁路关节式分相 关节式分相是一种通过在绝缘关节之间设置相间中性段的接触网分相结构 分相一般由两个或三个绝缘关节组合形成 其结构可分为双断口 三断口两种类型 按照分相中性段长度与弓间距的关系又可分为短分相和长分相 根据采用锚段关节形式 三跨 四跨或五跨 的不同 理论上可组合多种跨别 我国通常采用的有四跨 六垮 七跨 八跨 九跨 十二跨 十六跨等 郑西高铁采用有六垮 多数采用十六跨 新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定 中规定 当列车采用多弓运行时 若多弓用高压母线连接 应保证两最远端受电弓之间的距离小于电分相无电区的长度D1 若多弓不用高压母线连接 应保证任意两受电弓之间的距离小于无电区长度D1或大于中性段的长度D2 D1 D2L之间的关系 高速正线电分相采用6跨关节式电分相 动车组断电自动过分相 六跨电分相绝缘关节处共设2台单极电动隔离开关并纳入远动系统 以防止动车组误停在无电区内无法起动 车站分相关节须距最外信号机300m 六跨关节式电分相 六垮锚段关节处隔离开关的作用1 越区供电 2 动车组停在无电区救援 1 当电分段锚段关节两端是同相时 闭合任意开关即可 2 当电分段锚段关节两端是不同相时 根据动车组停的位置不同 采取不同的倒闸程序 七跨电分相 两断口 七跨式 八跨式 两断口 九跨式 十六跨式 三断口 五跨式 八跨式 无下锚 三断口式接触网电分相为了满足双列动车组重联运行的需要 首次采用了三断口锚段关节式接触网电分相 三断口锚段关节式电分相的主要优点是 1 满足双列动车组无高压母线连接的不同双弓间距运行需要 2 满足多台机车重联 连挂升弓运行的需要 3 可降低由于人为因素或设备原因导致机车带电过分相而引起的相间短路故障发生的概率 三断口锚段关节式电分相将在既有客货混运线路上推广使用 三断口 八跨式 有下锚 十一跨式 关于高速铁路接触网电分相设置有关问题指导意见 为规范高速铁路接触网电分相装置的设置 接口管理和维护抢修 制定此指导意见 本指导意见适用于200km h及以上的铁路和200km h以下仅运行动车组列车的铁路 一 电分相型式适用原则1 高速铁路接触网电分相一般采用两断口 带中性段的空气绝缘间隙的锚段关节形式 2对于开行货物列车的高速铁路 为适应牵引机车连挂产生的短距离多弓组合工况 可采用三断口形式分相结构 3 对于枢纽地区联络线区段 如因地形及线路条件限制 无法布置锚段关节式电分相时 可采用器件式分相结构形式 但其列车运行速度不得高于80km h 4 当正线采用三端口或联络线采用器件式分相时 需经过总公司主管部门批准 二 锚段关节式电分相结构与定义1 锚段关节式电分相结构有如下两种典型结构由2个4跨绝缘锚段关节构成的6跨锚段关节式电分相 其中性段小于200米 称为短分相 由两个绝缘锚段关节加2 3跨中间柱装配构成的11 13跨锚段关节式电分相 其无电区大于220米 称为长分相 2 无电区 中性段与分相区定义 1 无电区与中性段定义 详见下图 2 分相区定义分相两端同一行别正反向断电标间的区域 称为分相区 三 电分相设置原则1 接触网电分相应满足动车组无高压母线连接的两工作受电弓间距为200 215米的运用需求 重联动车组升弓模式与受电弓距离表 2 接触网电分相应尽量避免设在隧道内和6 以上大坡道地段 进站信号机前550米范围内 去除断链影响 不得设置接触网电分相中性段 3 因地形及线路条件限制 必须在6 以上大坡道地段设置接触网电分相时 应根据牵引功率 牵引质量等因素进行校验 明确运用条件 三 电分相结构选择1 接触网电分相设置可按中性段长度小于两工作受电弓间距或无电区长度大于两工作受电弓间距进行设计 其中性段应小于200米或无电区应大于220米 2 对于时速200 250公里近期兼顾货运的高速铁路 接触网电分相宜采用中性段长度小于两工作受电弓间距的短中性段电分相方案 即由2个4跨绝缘锚段关节构成的6跨锚段关节电分相 其中性段小于200米 3 对于时速200 250公里 300 350公里高速铁路和只开行动车组列车的城际铁路 接触网电分相宜采用无电区大于两工作受电弓 间距的长无电区方案 即由两个绝缘锚段关节加2 3跨中间柱装配构成 接触网电分相无电区大于220米 4 对于接触网电分相只能设在大坡道或车站出站附近时 可采用中性段长度小于双弓间距的短中性段电分相 由2个4跨锚段关节构成的6跨锚段关节电分相 四 断合电标识1 为提示列车在进入接触网电分相无电区之前及时切断主断路器 实现牵引回路与接触网间的电气隔离 应在接触网电分相的接近端设置断电标 断电标设置在电分相中性区段起始位置前第2根支柱上 该支柱距电分相中性区段起始位置不小于80米 表示列车在该标识前应断电 普速列车在高速铁路运行时 如需手动过分相时亦使用此断电标 2 为提示列车在离开接触网电分相无电区之后及时闭合主断路器 实现牵引回路与接触网间的电气连通 应在接触网电分相的驶离端设置合电标 合电标设置在电分相中性区段终止位置后400米处附近的接触网支柱上 该支柱距分相中性区段终止位置不小于400米 表示自该标识之后列车可以合闸 对于开行普速列车或者兼顾货运的高速铁路 为满足普速列车或者货物列车手动过分相操作需要 在反向断电标的背面 列车前进方向 增设 T合 标志 表示自该标识之后普速列车和货物列车可以合闸 3 线路反方向按上述规定设置断电标与合电标 包括T合标 下同 四 磁感应器设置对于采用地面磁感应器的过分相控制模式的高速铁路 地面磁感应器的设置应满足 车载控制自动过分相系统技术条件 TB T3197 2008 的规定 六 其他1 本文自2015年1月1日起实施 2 本文由中国铁路总公司运输局负责解释 三 自动过分相技术我国主要采用地面感应装置 车载设备自动切换过分相方式 它由安装于电分相区的四个地面感应器 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 车载自动过分相系统结构简图 地面开关布置示意图 电力机车运行至1 反向为4 地面感应装置 自动过分相信号处理器接收到感应接收器感应的预告地面定位信号 信号处理器向系统控制柜发出过分相预告信号 系统控制柜根据此时机车的运行速度 控制机车电机电流平稳下降到O 发出断 主断路器 信号给机车控制电路 机车控制电路控制机车断劈相机 断主断路器 预告断电模式 同时 位于司机室的蜂鸣器响3秒钟 提醒