《接触网基础知识》PPT课件

新员工培训教材 接触网基础知识 第一节接触网认识 一 电气化铁道的组成1958年 我国开始修建电气化铁路 1961年8月15日我国第一条干线电气化铁路试验区段宝鸡至凤州段建成通车 1975年7月1日宝成电气化铁路电气化铁路全线建成通车 电气化铁路的组成 电气化铁路是由电力机车 牵引接触网 牵引变电所及轨道回路组成 二 供电方式接触网上的额定电压为25KV 由于供电距离较长 电能在输电线路和接触网中产生电能损耗 使接触网末端电压降低 为了让接触网末端电压不低于电力机车的最低工作电压 要求两牵引变电所之间的距离一般为40 60KM 具体位置需经供电计算确定 牵引供电系统的供电方式 直接供电方式 是指牵引变电所输出的电能直接通过接触网输送给电力机车 牵引电流通过钢轨或大地返回牵引变电所 BT供电方式 在牵引供电系统中加装吸流变压器 回流装置的供电方式称为BT供电 AT供电方式 AT供电方式是在牵引网中增设自耦变压器和正馈线的供电方式 该供电方式是沿接触悬挂并行架设一条正馈线 AF线 每隔10KM设一台自耦变压器 自耦变压器并联在接触悬挂和正馈线之间 其特点是供电距离长 结构复杂 造价高 直供加回流供电方式 是指牵引变电所输出的电能直接通过接触网输送给电力机车 牵引电流通过钢轨 回流线或大地返回牵引变电所 图l供电系统图1 输电线 2 牵引变电所 3 馈电线 4一接触线 5一电力机车 6 钢轨 三 接触网的组成接触网定义 接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路 接触网的组成 由接触悬挂 支持装置 定位装置 支柱与基础等几部分组成 第二节接触悬挂一 接触悬挂的分类 接触悬挂分为简单悬挂和链型悬挂两种类型 简单悬挂不设承力索 是直接将接触线悬吊固定在支持装置上的一种悬挂形式 因为没有承力索 接触线驰度较大 弹性不均匀 悬挂稳定性差不适合高速运行的要求 目前已不采用 链型悬挂是指在接触线上方设有承力索 接触线通过吊弦悬挂在承力索上的悬挂形式 这是电气化铁路广泛采用的悬挂类型 链型悬挂按悬挂点处的吊弦形式 下锚方式 接触线和承力索的相对位置分为一下几种类型 1 1 按悬挂点处吊弦形式分为 简单链型悬挂和弹性链型悬挂 a 图简单链型悬挂 b 图弹性链型悬挂 1 简单链型悬挂在悬挂点处采用整体吊弦 如图a所示 2 弹性链型悬挂在悬挂点处采用弹性吊索和整体吊弦 如图b所示1 2 按下锚方式分类 链型悬挂按下锚方式分为 无补偿链型悬挂 半补偿链型悬挂 全补偿链型悬挂 无补偿链型悬挂下锚也叫硬锚 接触悬挂的承力索和接触线通过绝缘子直接固定在支柱上 半补偿链型悬挂下锚承力索为硬锚 接触线通过张力补偿装置下锚 目前较少采用 全补偿链型悬挂下锚是接触线和承力索均通过张力补偿装置固定到支柱上 当温度变化时 补偿装置自动调整 保证线索张力和驰度不变 如图a无补偿下锚b半补偿下锚c全补偿下锚 1 3按接触线和承力索相对位置分类按接触线和承力索相对位置可分为直链形悬挂 半斜链形悬挂 斜链形悬挂三种形式 直链形悬挂是承力索和接触线布置在同一垂面内 半斜链形悬挂是将承力索布置在线路中心的正上方 接触线呈 之 字形布置 斜链形采用较少 不再具体讲述 二 接触悬挂的线索1 接触线接触线是直接和受电弓滑板相接触并摩擦的 电力机车从接触线上取得电能 因此 接触线既要有足够的机械强度又要有良好的电气性能 接触线制成带沟槽的圆柱状 沟槽便于安装线夹 固定接触线又不影响受电弓取流 接劁线底面与受电弓接触的部分呈圆弧状 图3 1铜接触线截面 一 铜接触线1 根据截面积不同 目前使用较多的有CTM 150 CTS 120 TCG 85三种 其符号意义 TCG表示铜接触线 CTS表示铜锡合金接触线 CTM表示铜镁合金接触线 150 120 85表示接触线的截面积 形状如图3 1所示 二 银铜合金 镁铜合金接触线银铜合金接触线与铜接触线相比具有热软化特性高 耐高温的特点 从而适合于大电流及最高时速250km h的运行条件 镁铜合金线应用于更高速场合下 结构如图3 2所示 图3 2镁铜合金接触线结构示意图 三 接触线 2 承力索承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来 要求承力索能够承受较大的张力和具有抗腐蚀能力 并且在温度变化时弛度变化较小 一 铜承力索铜承力索导电性能好 可做牵引电流的通道之一 和接触线并联供电 降低压损和能耗 且抗腐蚀性能高 但铜承力索消耗铜多 造价高且机械强度低 不能承受较大的张力 温度变化时弛度变化也大 规格型号有TJ 95 TJ 120等几种 TJ表示铜绞线 数字表示截面积 铜承力索截面图 3 吊弦吊弦是链型悬挂中承力索与接触线间的连接吊索 吊弦的作用在链形悬挂中 利用调节吊弦的长短来保证接触悬挂的结构高度 接触线的弛度 接触线距轨面的高度 以及线岔处的水平 抬高 改善接触悬挂的弹性 调整接触线的弛度 保证接触线与受电弓良好接触 提高电力机车受电弓取流质量 吊弦是不应有电流通过的 如发现吊弦有温升 发红或烧伤就说明该段接触网正常导流有问题 二 吊弦分类吊弦一般分为普通环节吊弦 弹性吊弦 整体吊弦和滑动吊弦四种 一 普通吊弦普通吊弦是指链形悬挂跨距中内所用的吊弦 用 4 0mm镀锌铁线制成 一般由二节或三节连在一起 故又称环节吊弦 制作环节吊弦前 应将 4 0mm镀锌铁线拉伸后再下料 两端环孔形状应做成滴水珠形 环的直径为线径的5 10倍 20 40mm 环孔收口处缠绕两圈半至三圈 多余部分截去 每节吊弦两端环孔应互相垂直 其结构如图7 1所示 普通吊弦最下面的一节应预留有穿过接触线吊弦线夹后回头 约300mm 的长度 现代化电气化铁路大多已不采用 图7 1普通吊弦结构图 二 弹性吊弦为改善悬挂点处的弹性 使接触悬挂弹性均匀 在支柱悬挂点处安装一根吊索和两根整体吊弦 这样的结构形式称为弹性吊弦 吊索采用TJ 35型铜合金绞线 弹性吊弦有利于消除定位点处接触线的硬点 改善定位处悬挂的弹性 如图7 2所示 图7 2 承力索 2 吊索 3 整体吊弦 4 接触线 三 整体吊弦我国以前大量采用的是 4 0mm铁线的环节式吊弦 其存在的主要问题首先是耐腐蚀性差 使用寿命短 其次是强度低 安全裕度小 再者 当受电弓通过导线抬升时在环节处造成吊弦线磨损 产生电火花烧伤 另外环节式吊弦一般采用现场调整吊弦长度来调整接触线高度 根据京郑线上台阶的要求 结合国外的运行经验 在施工中 首次在正线上采用整体吊弦 在吊弦线的材质上使用机械强度高 耐腐蚀性强的铜合金绞线 增长使用寿命 同时线材与 线夹的连接改用压接工艺 具有连接可靠 同时采用扼流圈 将吊弦与线索进行短接 整体性好 在电气上没有环节的断点 避免了磨损及电火花烧伤 确保了可靠的电气连接和防护措施 吊弦的长度根据不同的跨距和悬挂点高度利用专门的计算软件进行计算 预制的 使接触网处于受控状态 施工安装一次到位 通常不需再进行调整 因此可大大提高接触悬挂的运行可靠性 为运营的少维修无维修创造条件 可调与不可调整体吊弦示意图 如图7 5 7 6 7 7所示 图7 5整体不可调吊弦结构图 图7 6铜合金载流可调整体吊弦 图7 7整体可调吊弦结构图 主要安装标准 铜合金整体吊弦一般采用截面积为10mm2带心形环的铜合金整体式吊弦 整体吊弦的下料 测量 制作宜工厂化 采用整体吊弦制作专用平台 整体吊弦的制作长度误差不超过 1 5mm 定位线夹螺栓穿向符合设计要求 整体吊弦的安装位置测量应从悬挂点向跨中进行 偏差应积累在跨 中 最大偏差不得超过 50mm 吊弦应竖直安装 顺线路方向允许偏斜不得超过20mm 吊弦顺线路方向的安装位置误差 100mm 四 滑动吊弦在极限温度下安装普通吊弦 弹性吊弦 若其偏斜角超过允许范围 就要采用滑动吊弦 如 在隧道内因受净空高度的限制 接触网结构高度较小 吊弦较短 偏斜角易超过允许范围 所以在隧道内多采用滑动吊弦 所谓滑动吊弦就是吊弦的一端可沿线路方向移动 其形式多种多样 如图7 4所示 图7 4铜合金不可调滑动整体吊弦 第三节支柱一 支柱按材质分类接触网支柱按其使用材质分为预应力钢筋混凝土支柱和钢柱两大类 一般在区间及站场单根定位 五股道及以下的软横跨以及25m以下硬横梁支柱采用钢筋混凝土支柱 五股道以上的软横跨支柱 桥梁以及25m以上硬横梁支柱采用钢柱 一 预应力钢筋混凝土支柱预应力钢筋混凝土支柱一般简称为钢筋混凝土支柱 现场又称水泥支柱 预应力钢筋混凝土支柱采用高强度的钢筋 在制造时预先使钢筋产生拉力 具有节省钢材 强度大 成本低 寿命长等优点 主要缺点是支柱较笨重 且经不起碰撞 因此在运输和施工中应小心谨慎 钢筋混凝土支柱从外形上可分为矩形横腹板支柱和等径圆支柱两种 矩形横腹板支柱便于攀登 利于维修和检查 但在安装时受方向性限制 等径圆支柱安装时不受方向性限制 且受力均匀 但等径圆支柱不利于攀登检查和维修 按使用场合又有普通支柱 软横跨支柱和硬横梁支柱之分 普通支柱结构见图2 1 软横跨支柱见图2 2 混凝土横腹杆结构图 图2 1 图2 2 图2 5 混凝土等径圆杆结构图 在选择使用钢筋混凝土支柱时 要根据其使用的场合而定 在选择时 由于腕臂支柱不具有顺线路方向的容量 不能用来代替锚柱 腕臂支柱分带预留孔的和不带预留孔的 选择时 应根据所采用的腕臂 拉杆底座而定 选择什么样的支柱 应充分考虑其使用场合 不能盲目选择 二 钢柱 见图2 3 2 4 钢柱是用工字形钢 槽钢或角钢制成 我国一般用角钢 工字钢 图2 3 桥钢柱外形结构图 13m钢柱结构图 图2 4 H型钢柱 三 各种支柱表示方法和意义 1 钢筋混凝土93钢筋混凝土支柱的符号意义 H9 2 3 0H 钢筋混凝土支柱 93 支柱容量 kN m 9 2 为支柱露出地面的高度 m 3 0 为支柱埋入地下的深度 m 分母9 2M为支柱露出地面的高度 3 0M为支柱埋入地下的深度 78 250用于下锚支柱 H9 2 378 垂直线路方向的支柱容量 kN m 250 顺线路方向的支柱容量 kN m 9 2 为支柱露出地面的高度 m 3 为支柱埋入地下的深度 m 2 等径圆杆 见图2 5 100钢筋混凝土圆柱 400GQ10 5 1 5 400 直径为400mm的等径支柱 GQ 高强度混凝土 分子100 支柱容量 kN m 分母10 5 支柱露出地面的高度 m 分母1 5 支柱埋人基础的深度 m 钢柱圆杆 GY 2Gg 2GY 硬横跨钢柱 Gg 钢管柱 2 支柱型号 3 钢柱G 普通钢柱 X 斜腿钢柱 Gs一双线路腕臂钢柱 Gm一带拉线钢锚柱 Gf 分腿式下锚钢柱 5G9 5分子 5 垂直线路方向的支柱容量 10kN m G 钢柱的符号 分母9 5 钢柱的高度 m 25 4 8G1525 垂直于线路方向能承受的力矩 10KN m 4 8 顺线路方向能承受的力矩 10kN m 15 为支柱高度 m 二 支柱按用途分类接触网支柱按其用途可分为中间柱 转换柱 中心柱 锚柱 定位柱 道岔柱 软横跨柱 硬横梁和桥梁柱等 如图所示 1 中间柱在区间和站场都有使用 它仅承受工作支接触悬挂的重力和风作用于悬挂上的水平力上面仅悬挂一支接触悬挂 2 锚柱在锚段关节处或其他接触悬挂下锚的地方采用 承受两个方向的负荷 在垂直线路方向上起中间柱作用 在平行线路方向上承受接触悬挂下锚的全部拉力 3 转换柱位于锚段关节处两锚柱之间 承受接触悬挂下锚 非工作支和工作支的重力和水平力 4 中心柱在四跨锚段关节位于两转换之间的支柱称为中心柱 同时承受两工作支接触悬挂的重力和水平力 并使两工作支在此定位处呈水平 等高 状 且线间的距离符合要求 电力机车受电弓在此进行锚段转换 5 定位柱及道岔柱多用于站场两端 定位接触线拉出值 线岔交叉点符合要求 保证受电弓正常接触取流而专门设置的支柱 6 软横跨 硬横梁前者多用于多股道的站场 后者适用于200km h站场 第四节支持定位装置一 支持定位装置的组成 支持装置主要包括绝缘子 平腕臂 斜腕臂 定位管 定位器 定位线夹及连接零件 其中定位管 定位器 定位线夹又称为定位装置 1 1绝缘子绝缘子是接触悬挂的主要部件之一 用于电气绝缘以隔离带电体和非带电体 使接触悬挂对地保持电气绝缘 绝缘子在接触悬挂当中 不仅起着电气绝缘的作用 而且还承受着一定的机械负荷 因此 要求绝缘子不但要有一定的电气绝缘性能 而且还要有一定的机械强度 一 绝缘子构造目前采用的绝缘子是瓷质的 表面涂一层光滑的釉质 防止水分渗入 另外 由于绝缘子要承受机械负荷 故钢连件与瓷体间要用高标号水泥浇注成一体 以保证足够的机械强度 接触网常用绝缘子按结构形式分为悬式 棒式和针式绝缘子三大类 接触网常用绝缘子按材质分为瓷质 钢化玻璃复合绝缘子三种 瓷质和钢化玻璃绝缘子为陶瓷或钢化玻璃煅烧制成 复合绝缘子采用硅橡胶制成 一 悬式绝缘子悬式绝缘子由钢帽 杵头 耳环 瓷体三部分组成 钢帽和杵头 耳环 间夹着瓷体 悬式绝缘子多用于线索下锚 水平拉杆 软横跨 馈线 锚段关节等处 根据连接件的状态又可分为杵头式和耳环式两种悬式绝缘子 如图4 1和图4 2所示 图4 1非防污悬式绝缘子结构图1 钢帽 2一瓷体 3 耳环 4 杵头 图4 2防污悬式绝缘子结构图 常用的型号有以下几种 瓷质悬式绝缘子 XP 70 XP 70T XWP 70 XWP 70T 钢化玻璃悬式绝缘子 LXP 70 LXP 70T其中 XP 悬式绝缘子 W 防污型 70 拉伸破坏负荷70KN T耳环式 未标T为杵头式 二 棒式绝缘子棒式绝缘子用于承受压力和弯矩的地方 一般TB 25A型与1英寸绝缘腕臂配套使用 TB 25型与2英寸绝缘腕臂配套使用 常用的棒式绝缘子型号有以下几种 1 瓷质绝缘子 QBN 25 8D QBZ 25 8D2 复合绝缘子 FQB 25 8 FQBS 25 12其中 QB 电气化铁道腕臂用绝缘子 N 耐污型 Z 双重绝缘 25 电压等级 KV 8 抗弯破坏负荷 KN D与表示与外径60的腕臂连接 FQB 电气化铁道腕臂用复合棒式绝缘子 S 复合绝缘子双重绝缘 25 电压等级 KV 8 12 抗弯破坏负荷 KN 三 针式绝缘子多用于回流线及跳线处 它承受线索不同方向的负荷 将线索固定 并对地起电气绝缘作用 一般采用P 10T型针式绝缘子 针式绝缘子P 10M螺栓比P 10T长 用于回流线柱顶支架 二 绝缘子性能 一 电气性能绝缘子电气性能用干闪 湿闪 击穿电压表示 1 干闪电压 绝缘子表面干燥状态时 施加电压使其表面达到闪络时的最低电压 2 湿闪电压 雨水降落方向与绝缘子表面成45度角施加外部电压 使其闪络的最低电压 绝缘子发生闪络时 实际上是沿绝缘子表面放电的发展 导致了绝缘子表面的空气击穿 而绝缘子本身没有击穿 绝缘子没有受损害 气体绝缘击穿后都能自己恢复绝缘性能 所以 闪络消失后 绝缘子的绝缘性能即可恢复 可以继续使用 但发生闪络后 其绝缘性能有所下降 易再次发生闪络 3 击穿电压 瓷体被击穿损害而失去绝缘作用的最低电压 击穿后不能继续使用 应更换 击穿电压至少应比干闪电压高1 5倍 绝缘子发生击穿时 绝缘遭到急剧破坏 丧失了绝缘性能 不能再使用 绝缘子电气性能随着时间增长 其绝缘强度会逐渐下降 这种现象称为老化 为保证绝缘可靠 在使用中每年至少应进行一次绝缘子电压分布测量 检查绝缘性能是否正常可靠 三 机械性能绝缘子除起电气绝缘作用外 还承受一定的机械负荷 因此 要求绝缘子有一定的安全系数 一般绝缘子安全系数规定为2 5 3 四 绝缘子使用注意事项1 连接部件不允许机械加工或进行热处理 2 绝缘子瓷体及连接部件连接间的水泥浇注有辐射状态裂纹时不能使用 3 瓷体表面破损面积超过300mm 时 不准使用 4 绝缘子在使用中 应进行定期检查清扫 1 2腕臂腕臂起支撑作用 它承受接触悬挂的全部负荷具有较高的机械强度耐腐蚀性强等特点 腕臂在支持装置中的安装位置不同分为平腕臂和斜腕臂两种 一 平腕臂如图在距端部60mm处打一圆孔 以便于与平腕臂绝缘子压板的销钉相连 防止受拉力时抽出脱落 二 斜腕臂斜腕臂的结构有两种 一种与平腕臂结构相同 另一种一端焊接单耳 通过套管双耳与平腕臂连接 斜腕臂单耳与平腕臂相连 第五节接触网补偿装置一 补偿装置补偿装置是一种自动调节承力索和接触线张力的装置又称补偿器 它设在锚段两端 能自动补偿接触线或承力索的张力 它是自动调整接触线或承力索张力的补偿器及其制动装置的总称 由滑轮和坠砣组成 其作用是温度变化时 线索受温度影响而伸长或缩短 由于补偿器坠砣的重量作用 可使线索沿线路方向移动而自动调整线索张力 使张力恒定不变 并借以保持线索的弛度满足技术要求 补偿装置中的坠砣串为什么能随温度的变化而升高或降低呢 这是因为坠砣串同时受到自身重力和接触线 或承力索 的张力的作用 当温度不变时处于平衡状态 坠砣不升不降 当温度升高时 接触线 或承力索 长度增加 在坠砣自身重力作用下 坠砣会随着温度升高而降低 反之当温度下降时 接触线 或承力索 就会缩短 坠砣上升 当某种原因 造成补偿器坠砣卡滞时 如 无中心锚结的悬挂向一侧偏移造成一端坠砣 升天 补偿绳自由长度不够 限制管卡住坠砣 齿轮式制动器失灵等 坠砣不能升降 会使接触线 或承力索 的张力得不到补偿 当温度升高时 接触线的弛度就会增大 有可能使导线高度不够 造成跳闸 烧断接触线 当温度降低时 接触线的张力就会增大 有可能发生断线事故 补偿器要设在锚段两端线索需要下锚处 补偿器一般采用三滑轮组 一动 两定 四滑轮组 两动 两定 二 滑轮组传动比的确定补偿器能使线索内保持恒定的张力 如图5 1所示 对于各种线索的张力 采用以下的数值 图5 1 1滑轮组传动比示意图1 3 图5 1 2滑轮组传动比示意图1 2 现场确定传动比的方法可以根据接触线或承力索由几根绳承担来确定 即接触线张力 Tj 或承力索张力 Cj 有几根绳承担 传动比即为几比1 例如 图5 1 2所示接触线由 两根绳承担 故传动比为2 1 依次类推图5 1 1由三根绳承担 传动比分别为3 1 1 若滑轮组传动比为2 1 坠砣的重量为被补偿接触线标准张力的1 2 即接触线标准张力是坠砣重量的2倍 2 若滑轮组传动比为3 1 坠砣重量为补偿承力索 接触线 标准张力的1 3 即承力索 接触线 标准张力是坠砣重量的3倍 4 运营中 由于接触线的磨耗 截面逐渐减小 对坠砣块数应相应调整 应当注意在两端补偿器同时调整 三 补偿器的组成补偿器由补偿滑轮 补偿绳 杵环杆 坠砣杆 坠砣和坠砣限制架组成 坠砣一般采用混凝土或灰口铸铁 HT10 26 制成 每块约25kg 中间呈开口的圆饼状 补偿滑轮 补偿绳 杵环杆 坠砣杆 坠砣 第六节中心锚结在两端设有补偿装置锚段的中部 为了防止线索因温度变化向一侧发生位移 通过承力索中心锚结绳将承力索固定到悬挂点或相邻支柱上 在通过接触线中心锚结辅助绳将接触线和承力索相固定 这种固定的方式称为中心锚结 其布置原则是尽量使中心锚结两端张力相等 直线区段中心锚结设在锚段中部 曲线区段曲线半径相同的整个锚段仍设在锚段中部 当锚段处于直线和曲线共有区段且曲线半径不等时 应设在靠曲线多 半径小的一侧 一 中心锚结的作用安设中心锚结后 由于接触线和承力索在中心锚结处系死固定 防窜中心锚结除外 因此 当温度变化时 锚段两端的补偿器只能使线索由中心锚结处 分别向两端移动 不致向一端滑动 保证线索张力均匀 并使接触线工作状态良好 同时能缩小事故范围 当锚段一端的接触线发生断线时 不致影响锚段另一端接触线 以利于抢修和缩短事故停时 实践表明 接触网发生断线事故情况较少 即使发生事故 影响范围也仅为3 4跨距 而只要装设中心锚结 就使接触网结构复杂 特别在站场内 全补偿中心锚结绳 在下锚时要穿过很多股道 使站场中心部分拉线纵横交错 影响站场工作人员的作业和行人安全 同时也影响站场的美观 因此 我国从京秦线开始以后 设计的线路站内都采用能防止接触悬挂串动而不考虑断线的中心锚结 即防窜中心锚结 二 中心锚结的结构及要求 一 半补偿链形悬挂中心锚结半补偿链形悬挂 由于只有接触线设有补偿装置 而承力索不设补偿装置 所以 半补偿链形悬挂中心锚结在锚段中部某跨距中间 只是把接触线和承力索固定连结起来 中心锚结由一段辅助绳构成 辅助绳中点固定在接触线上 而两端固定在承力索上 辅助绳采用GJ 50镀锌钢绞线制成 其长度等于所在跨距中心处接触线与承力索间距的20倍 总长度不小于15m 半补偿链形悬挂中心锚结的范围内不得安装吊弦 辅助绳在承力索上的固定线夹应距吊弦不小于1m 其技术标准及结构如图6 1所示 图6 1半补偿链形接触悬挂中心锚结结构1 接触线 2一中心锚结线夹 3 承力索 4 辅助绳 5 钢线卡子 6 绑扎线段 中心锚结辅助绳两边长度应相等 并呈拉紧状态 两边不应出现弛度 中心锚结线夹处 接触线允许抬高0 20mm 二 全补偿链形悬挂中心锚结全补偿中心中心锚结按其安装形式可分为三跨式和两跨式 1 三跨式中心锚结对于全补偿链形悬挂 由于承力索也装设有补偿装置 除了接触线设中心锚结与半补偿相同外 承力索也必须设中心锚结 所以 全补偿链形悬挂中心锚结接触线的辅助绳固定在承力索上 而承力索上的辅助绳又专门锚结在支柱上 从而使承力索在锚段中间也成固定状态 承力索中心锚结辅助绳则采用GJ 70型镀锌钢绞线 辅助绳中部与承力索用钢线卡子固定在一起 两端分别通过一串绝缘子硬锚到中心锚结所在跨距相邻两跨的支柱上 支柱上应打单拉线 接触线中心锚结的安装要求与半补偿相同 承力索中心锚结辅助绳位于承力索上方 其技术标准及结构如图6 2所示 三跨式防断中心锚结平 立面图 三跨式中心锚结节点图 图6 1全补偿链形接触悬挂中心锚结结构图1 接触线 2 承力索 3 中心锚结线夹 4 GJ 50辅助绳 5 绝缘子串 6 GJ 70承力索辅助绳 7 GQ 4钢线卡子 2 二跨式中心锚结这种形式是近几年出现的一种新型安装方式 其显著特点是结构简单 安装方便 其固定形式同三跨式中心锚结一样 由接触线中心锚结和承力索中心锚结两部分组成 接触线的中心锚结辅助绳采用不锈钢软绞线 截面积不小于50mm 在定位点两端用专用的中心锚结线夹与接触线固定 中心锚结绳与中心锚结线夹压接连接 而承力索的中心锚结材质和型号选用与所在的承力索相同 通过在接触线中心锚结所在的跨距内增加一根承力索 在该定位点的腕臂上固定后 使该跨距的承力索不产生位移 因此承力索中心锚结由两个跨距组成 承力索辅助绳锚固在定位点两端支柱上 安装时辅助绳应抬高锚固 一般不低于承力索高度 a 防断中心锚结示意图 b 防窜不防断中心锚结示意图图6 2二跨式中心锚结示意图 如图6 2所示 接触线中心锚结 承力索中心锚结 承力索 两跨式中心锚结立面 两跨式中心锚结立面 三 接触网 防窜 中心锚结电气化铁路运行实践表明 接触网断线事故较少 而且影响范围不大 为了使站场作业人员和行人安全 不宜设结构复杂的中心锚结 因此从京秦线电气化铁路开始后 在站场设置了能防止接触悬挂串动而不考虑断线的 防窜 中心锚结 其优点是结构简单 安装方便 缺点是不防断线 防窜 中心锚结就是在站场内的正线及站线锚段的中间位置设置 软横跨上节点14就是防串中心锚结 结构如图6 3所示 图6 3站场防窜中心锚结1 接触线 2 承力索 3 GJ 50辅助绳 4 GJ 70辅助绳 5 悬吊滑轮 6 中心锚结线夹 7 钢线卡子 Z1 l2 相邻跨距长度 软横跨防窜中心锚结结构图 硬横跨腕臂上防窜中心锚结结构图 第七节定位装置及拉出值定位装置是支持结构中的主要组成部分 它是在定位点处实现接触线相对于线路中心进行横向定位的装置 定位装置就是对接触线进行定位的装置 为了使电力机车在运行中受电弓滑板与沿线路上空架设的接触线 始终保持良好的接触取流状态 就需要将接触线按受电弓运行轨迹的要求安装在一定的位置上 对接触线进行这种定位是由定位装置来实现的 它保证接触线与受电弓中心的相对位置在规定的范围内 以避免接触线越出受电弓而脱弓 造成刮断接触线或刮坏受电弓等弓网事故 并将水平负荷传递给支持装置 同时又要使接触线对受电弓的磨耗均匀 定位装置是腕臂结构中的主要组成部分 它是在定位点处对接触线实现相对于线路中心进行横向定位的装置 也就是说 定位装置的作用是根据技术要求 把接触线进行横向定位 在直线区段 相对于线路中心把接触线布置成之字形状 在曲线区段 相对于受电弓中心轨迹布置成切线或割线 对定位装置的技术要求 一是转动灵活 在温度变化时 接触线沿顺线路发生移动时 定位装置应能以固定点为圆心 灵活地随接触线沿线路方向相应移动 其二是重量尽量轻 在受电弓通过定位点时 它能上下动作自如 并且有一定的抬升量 不产生明显的硬点 其静态弹性和跨距中部应尽量一致 其三是具有一定的防风稳定功能 一 定位装置的结构定位装置是由定位管 定位器 定位线夹以及连接零件组成的 根据支柱所在位置不同及受力情况定位装置采用不同的形式 一般有正定位装置 软定位装置 反定位装置 双定位装置 特殊定位装置等 一 定位管定位管有两种类型 普通定位管和特型 T型 定位管 1 普通定位管是用镀锌钢管加工制成的 尾部焊有定位钩 以便和定位环配套使用 通常通过定位环固定在腕臂上 定位管安装后应呈水平状态 当定位管较长时 为了保持其水平 可将其前端用声4 0mm镀锌铁线吊住 图8 1普通定位管结构图 设置普通定位管目的是为了定位器在水平方向和坡度方向便于调节 使定位装置结构较灵活 增加定位点的弹性 定位管的长度和外径的选用是根据支柱所在位置和定位管受力情况而确定的 普通定位管结构如图8 1所示 2 T型定位管又称套管式定位管 它仅与普通定位管的尾部不同 加焊了一段套管来代替定位钩 便于以棒式绝缘子配套并增加其尾部的机械强度 T型定管多用于隧道定位和多线路腕臂支柱装配使用 由棒式绝缘子 T型定位管 支持器 定位线夹及其他连接零件构成了特殊定位装置 如图8 2 8 3所示 图8 2带支持器的定位器1 T型定位管 2 长支持器 或支持器 3 TB 25型棒式绝缘子 图8 3T型定位管结构图 二 定位器定位器是定位装置中关键的部件 其作用是通过定位线夹把接触线按设计标准拉出值的要求 固定在一定位置 并承受接触线的水平力 定位器是由镀锌钢管 套筒 定位销钉焊接而成 定位器从形状上可分为直管定位器 弯管定位器等几种常用的定位器 如图8 4所示 定位器根据材质 适用地点可分为钢定位器 多功能定位器 铝合金定位器如图8 5 软定位器如图8 6 T型定位器如图8 7所示 钢定位器适用于时速120km以下区段 多功能定位器适用于时速120 160km区段 铝合金定位器适用于160 200km h区段 图8 4直管定位器 图8 5铝合金矩形定位器 图8 6软定位器 图8 7T型定位器结构图 二 直线区段 之 字值和曲线区段拉出值及曲线力 一 直线区段 之 字值和曲线区段拉出值1 接触线直接与电力机车受电弓接触且发生摩擦 为了保证受电弓和接触线永远接触 不脱线和保证受电弓磨耗均匀 要求接触线在线路上按技术要求固定位置 即定位 即在定位点处保证接触线与电力机车受电弓滑板中心有一定距离 这个距离 直线区段定位点处接触线至受电弓中心的水平距离 曲线区段定位点处接触线至受电弓中心运行轨迹的水平距离 在直线区段叫做接触线的 之 字值 在曲线区段称拉出值 接触线的 之 字值或拉出值的作用主要是使在运行中的电力机车受电弓滑板工作面与接触线摩擦均匀 否则会使滑板工作面某些部分磨出沟槽 降低受电弓使用寿命 保证接触线与受电弓接触 不发生脱弓 避免因脱弓造成的弓网事故 接触线 之 字值和拉出值差别是 之 字值概念用于直线区段 拉出值概念用于曲线区段 两者只是使用地方不同 它们的共同点是 之 字值和拉出值均为接触线在定位点处距受电弓中心的距离 接触线的拉出值与电力机车受电弓最大允许工作范围 950mm 和动态包络线 受电弓动态包络线是指受电弓外形轮廓加上允许的抬高和摆动量所形成的包络线 有关 与线路情况也有关系 在直线区段 线路中心线与机车受电弓中心线重合 接触线沿线路中心线上空成 之 字形对称布置 受电弓动态包络线是指运行中的受电弓在最大抬升及摆动时可能达到的最大轮廓线 受电弓动态包络线范围内不得有任何障碍影响受电弓运行 120Km h及以下抬升量为100mm摆动量200mm 120 160Km h抬升量为120mm摆动量250mm 200Km h区段抬升量为160mm摆动量直线250mm曲线300mm 200 250Km h抬升量为200mm摆动量直线250mm曲线350mm 受电弓动态包络线 即所谓直线区段 接触线拉出值也称 之 字值的原因 其标准为 300mm 曲线区段电力机车车身随线路的外轨超高向内轨倾斜 受电弓也呈倾斜状 线路中心线与受电弓中心不重合 曲线区段上随曲线半径不同拉出值有差异 拉出值的允许误差为 30mm 在曲线区段 正确选用拉出值可以增大跨距的长度 但选用的拉出值应保证最大风偏移时 跨距中任一点接触线产生的最大水平偏移不超过规定的受电弓允许工作范围 二 定位方式1 正定位 2 反定位 3 软定位 4 双定位 5 单拉定位 第九节接触网线岔一 线岔的作用在两条铁路交叉处 条铁路运行时 需要经过道岔线实现交叉转换 在两条铁路交叉的上方 也会有两条接触悬挂在此交叉或无交叉过渡 线岔的作用是保证受电弓能从一条接触线顺利的过渡到另一条接触线上 从而达到线路转换的作用 在两条铁路交叉的上空 用限制管或固定筋将两条相交的接触线联结并固定的装置称为线岔 又称为线岔转辙器 线岔主要有普通线岔 高速线岔 高速线岔无交叉三种 当机车由一条铁路过渡到另一线岔的作用是在转辙的地方 当一组接触悬挂的接触线被受电弓抬高时 另一组悬挂的接触线也能同时被抬高 从而使它与另一接触线产生高差 h 高差随着受电弓靠近始触点而 缩小 到达始触点时 高差基本消除而使受电弓顺利交接 以使接触线不致发生刮弓现象 使电力机车受电弓由一条股道上空的接触线平滑 安全地过渡到另一条股道上空的接触线上 从而使电力机车牵引的列车完成线路转换运行的目的 二 线岔的结构接触网线岔是由一根限制管 两个定位线夹和固定限制管的螺栓组成 其结构是用一根限制管将相交的两支接触线上 下相互贴近 限制管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接触线上 如果是非正线相交 一般是交叉点距中心锚结或硬锚近者在下面 若是和正线相交 正线在下面 上面的接触线应能在限制管和下面接触线间活动 如图9 1所示 图9 1线岔安装示意图1 限制管 2 定位线夹 3 正线接触线 下面 4 渡线接触线 上面 5 螺栓 限制管用蔷英寸 等 镀锌钢管加工而成 两端扁平 带有声13mm圆孔 限制管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上 由于接触线在温度发生变化时 有伸缩变化 就会引起在限制管内的两支相交的接触线的交叉点位发生变化 为了保证交叉点在接触线伸缩变化时 不出限制管的范围或防止交叉点过多偏向限制管一端 造成上面接触线磨损定位线夹或接触线卡死 故对限制管的长度进行合理选择 限制管的安装长度是根据两接触线的交叉点到接触线 安装限制管的接触线 的中心锚结的距离来确定的 接触线线岔型号有两种 即500型和700型 一般情况下 交叉点到中心锚结 硬锚 的距离为500m以下时 采用500型线夹 交叉点到中心锚结 硬锚 的距离超过500m时 采用700型的线岔 限制管在平均温度下安装时 限制管的中心应重合于两支接触线交叉点 若安装温度高于平均温度 应略偏于下锚方向 若安装温度低于平均温度时 应略偏于锚结方向 三 线岔的定位为了使电力机车受电弓平滑 可靠地过渡 对接触线岔的安装提出了严格的技术要求 为了保证相交的两条接触线同时升降 在两条接触线相交处安装了限制管 这样 当一条接触线抬高时 由于限制管的作用 另条接触线也就会同时升高 为了保证线岔的位置 在距线岔交叉点向道岔尖方向1 0 2 0m范围内安设支柱或软横跨 对两支接触线进行定位 两条接触线相交点距受电弓抓托点越近越好 受电弓抓托点 线岔始触区 是指受电弓滑板同时接触到两支接触线的那一点 对于单开道岔 接触线的交叉点 线岔投影 最佳位置是两内轨轨距为745mm处辙叉角的平分线上 如图9 2所示 如果两接触线相交点在岔心轨距比730mm小得多的地方 会使接触线距受电弓偏移过大 因而有脱弓的危险 相反 若两接触线相交点在岔心轨距过大的地方 两接触线交角很小 距受电弓中心偏移很小 受电弓通过时 将一根接触线抬高 而另一根接触线虽然在受电弓抓托范围 但因抬高不够 当受电弓到达始触点时 高差 h难以消除 易发生钻弓的危险 有可能造成刮弓事故 对于单开道岔 线岔投影一般应在岔心轨距 道岔导曲线处两内轨距 630 800mm之间 图9 2单开道岔标准定位两接触线交叉点最佳位置 线岔 第十节锚段及锚段关节一 锚段和锚段长度的确定在区间或站场 为满足供电 机械方面的分段要求 将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段称锚段 锚段两端承力索和接触线都直接或间接地通过补偿装置固定到锚柱上 一 锚段的作用 1 缩小事故范围 发生断线或支柱折断等事故时 由于接触网锚段在分段方面的独立性而把事故限制在一个锚段内不再扩大 不致波及相邻锚段 2 便于线索两端加张力补偿装置 调整线索张力 使承力索和接触线张力基本保持不变 提高悬挂稳定性 同时调整接触线的弛度 使接触线弛度减小 有利于电力机车取流 3 锚段便于供电分段 缩小检修或故障时的停电范围 在进行接触网停电检修时 可以打开绝缘锚段关节的隔离开关 使被检修设备和其他锚段分开 使停电范围缩小 可保证非检修锚段的正常供电 4 锚段便于设供电分相 通过绝缘锚段关节可以将不同段的异相电分开 以满足供电方式的需要 二 锚段长度的确定接触网的每一个锚段包括若干跨距 接触网锚段长度确定时主要考虑以下几个方面的因素 1 首先考虑到发生事故时 使事故范围尽量缩小 因此锚段长度不宜过长 2 其次考虑到在温度变化时 由于线索的伸缩而引起的吊弦 定位器及腕臂等处的偏移不得超过允许值 同时考虑到锚段两端补偿器坠砣在极限温度下不致过低 坠砣底面触及地面或基础面 或过高 碰触定滑轮 必须限制锚段长度 3 最后考虑在极限温度下 承力索和接触线在补偿器处与在中心锚结处的张力差不能超过允许值来确定锚段长度 对于半补偿链形悬挂 接触线在中心锚结处张力和在补偿器处的张力差 不能超过补偿器处接触线额定张力的15 对于全补偿链形悬挂 除考虑接触线张力差外 还要考虑承力索的张力差 不能超过补偿器处承力索额定张力的10 在长大隧道内 全补偿 半补偿链形悬挂锚段长度确定原则是一样 在长度不超过2000m时 隧道内尽量避免设置锚段关节 隧道长度超过2000m时 方可考虑在隧道内下锚 二 锚段关节两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节 在锚段关节处 两锚段的接触悬挂是并排架设的 对它的基本要求是当机车通过时 应保证电力机车受电弓平滑地由一个锚段过渡到另一个锚段 根据锚段所起的作用 可分为非绝缘锚段关节和绝缘锚段关节 根据锚段关节内所含跨距多少 可分为三跨 四跨锚段关节 另外 在BT供电区段还存在一种吸变台锚段关节 一 非绝缘锚段关节它仅起接触悬挂在机械分段方面的分段作用 电气方面仍然相连结 不进行电的分段 此时用电连接将工作支和非工作支联接起来 保证电流畅通 通常由三个跨距组成 故称三跨 平面图 直线 非绝缘锚段关节 现场称 三跨 它包括两根锚柱 两根转换柱 如图10 1所示 平面图 曲线外侧 平面图 曲线内侧 图10 1接触网链形悬挂三跨非绝缘锚段关节示意图 三跨非绝缘锚段关节简图 1 2 3 4 在非绝缘锚段关节中 承力索和接触线各有重叠的两支 与受电弓接触工作的接触线称为工作支 为了脱离受电弓的接触而人为抬高去下锚的接触线称为非工作支 三跨非绝缘锚段关节是在锚段关节的中间跨距内 即两转换柱之间 实现受电弓从一个锚段过渡到另一个锚段的 为实现相邻两锚段在电路上畅通和保证受电弓顺利过渡 对锚段关节要求要设电连接和按技术要求调整合格 二 绝缘锚段关节 绝缘锚段关节除可做机械分段外 主要用于同相之间的电分段 一般又称电分段锚段关节 在绝缘锚段关节中 承力索和接触线也各有重叠的两支 分工作支接触线和非工作支接触线 绝缘锚段关节根据其组成的跨距数不同 又可分为五跨绝缘锚段关节 四跨绝缘锚段关节 三跨绝缘锚段关节 1 四跨绝缘锚段关节四跨绝缘锚段关节由四个跨距组成并配合一台隔离开关 包括两根锚柱 两根转换柱和一个中心柱 现场简称 四跨 电力机车受电弓在 四跨 的中心柱处实现锚段转换过渡 配合使用的隔离开关也应装在接触线不交叉的转换柱上 结构示意图如图10 2所示 平面图 直线 图10 2接触网链形悬挂四跨绝缘锚段关节示意图 四跨绝缘锚段关节简图 1 2 3 4 5 2 三跨绝缘锚段关节三跨绝缘锚段关节由三个跨距组成并配合一台隔离开关 包括两转换柱和两根锚柱 电力机车受电弓在三跨绝缘锚段关节两转换柱跨中实行锚段转换过渡 如图10 3所示 平面图 直线 平面图 曲线内侧 图10 3接触网链形悬挂三跨绝缘锚段关节示意图 三跨绝缘锚段关节简图 1 2 3 4 3 五跨绝缘锚段关节因为四跨锚段关节在受电弓由一个锚段过渡到另一个锚段时 是在中心柱处转换的 此处虽然可以控制并实现两支接触线等高 但在定位点处 由于有两个定位器 其弹性性能明显变差 在此不仅会加大接触线的磨耗 而且影响受流 所以在时速为160km h以上的电气化线路上 绝缘锚段关节一般都采用五跨绝缘锚段关节 1 2 3 4 5 6 五跨绝缘锚段关节简图 第十一节分段绝缘器 分相绝缘器及关节式电分相一 分段绝缘器为了保证接触网供电的可靠性 灵活性 并能缩小停电事故的范围 需要对接触网进行电分段 电分段分为同相电分段和分相电分段 分段绝缘器用于接触网同相电分段处 分段绝缘器又称分区绝缘器 常用的分段绝缘器有普通型高铝陶瓷绝缘器 玻璃钢分段绝缘器 环氧树脂分段绝缘器 菱形分段绝缘器 菱形分段绝缘器的最大优点是其采用整体式结构 因而结构紧凑 重量轻 便于安装和维护 使用寿命长 且不易出现打弓现象 在电气化铁路区段 分段绝缘器一般装设在各车站的装卸线 机车整备线 电力机车库线 上 下行渡线及工厂专用线等地 为保证工作人员的作业方便及人身安全 保证上 下行接触网实现同相电分段 如果在这些地方设置绝缘锚段关节 不仅不经济而且在某些地段由于场地限制等因素也无法实现 因此 应设置简单轻巧的分段绝缘器 分段绝缘器安装在上述独立区段的两端 其结构既能保证供电的分段 又能使电力机车受电弓平滑地通过 除上 下行渡线分段绝缘器之外 其他地方分段绝缘器可与隔离开关配合使用 当隔离开关闭合时 将有电接触网设备上的电送入独立区段接触网 当隔离开关打开时 独立区段接触网中则没有电 便于在该独立区段进行 图11 1分段绝缘器安装示意图 作业 待作业完毕 再闭合隔离并关向该段送电 二 分相装置分相是用在牵引变电所向接触网馈送不同相位电源时 接触网需要分相供电的电分相处 一般应设在牵引变电所 分区亭 开闭所 接触网分界点处 它既承受接触网设备上不同相位的电压 又起机械连接作用 分相一般分器件式与关节式 一 分相绝缘器分相绝缘器一般由两块 三块或四块相同的绝缘件组成 每根绝缘元件长1 8m 宽25mm 高60mm 绝缘件接触底面有斜槽 以增加表面泄漏距离 在分相绝缘器两端绝缘元件之间是不带电的 称为中性区 中性区的长短是考虑到机车双弓升起时不会短接不同相位的接触网 造成接触网相间短路而设置的一定距离的无电区段 防止电力机车通过分相处取流拉弧烧损绝缘元件 或烧损 烧断接触线 要求电力机车通过分相绝缘器时 必须先断开机车的主断路器 使机车通过分相时只能断电滑行通过 不再取流 因此 在接触网分相处设置禁止双弓标 如图11 2所示 断电标如图11 3所示 合电标如图11 4所示 设置位置如图11 5所示 这样可以提示电力机车司机在机车过分相时严禁双弓 过分相之前断开机车主断路器 过分相后重新合上机车主断路器 图11 2禁止双弓标志 如图11 3断电标如图 如图11 4合电标 分相绝缘器的安装距离 即中性区外侧两组分相绝缘元件的外侧分相接头线夹之间的距离 如图11 5所示 长度单位 m如图11 5断 合标设置 二 关节式分相在高速电气化铁道线路上 由于机车高速运行中 受电弓对接触线有较大的接触压力 普通分相绝缘装置硬点现象严重 不仅造成接触线磨耗增加 而且会形成电弧烧损接触线和受电弓 满足不了机车高速通过要求 为解决高速机车通过分相区段 目前广泛采用锚段关节电分相结构 1 六跨式分相简图1234567 列车运行方向 2 七跨式分相简图12345678 在七跨锚段关节中 加入七跨长的中性嵌入线 中性嵌入线要保证在中间五个跨距内是绝缘的 该中性区从左侧第二根支柱起工作支到右侧第六根支柱后变为非工作支 其中有三个跨距处于工作状态 大概保证有100 150m长度的中性区 即无电区 列车运行方向 12345678910 在高速接触网电分相区段 为适应更高时速电力机车通过要求 可采用九跨锚段关节 机车在通过九跨锚段关节电分相区段时 可以保证有更平稳的过渡 由于加大了中性段长度 有利于机车双弓和多弓运行 3 九跨式分相简图 列车运行方向 第十二节隔离开关与电连接一 隔离开关在大型建筑物 车站两端 装卸线 专用线 电力机车库线 机车整备线需要进行电的分段 凡需要进行电分段的地方 除上 下行渡线 都应设置隔离开关 另外 当供电线距上网点距离过长也需设置隔离开关 它是接触网设备之一 主要增强接触网供电的灵活性和可靠性 如图12 1 接触网采用的隔离开关是外露的 作业人员可以明显地看到它的开 闭状态 隔离开关严禁在线路上有电力机车取流情况下打开或闭合 它只有当接触网上已停电或有电压无负荷电流空载情况下 即线路上无电力机车取流时方能进行隔离开关分 合闸操作 隔离开关可开 合不超过10km 延长 公里 线路的空载电流 一 隔离开关的类型接触网上采用27 5KV单极隔离开关和双极隔离开关 按其用途分带接地刀闸 GW4 27 5D 和不带接地刀闸 GW4 27 5 两种 经常操作的隔离开关 为保证人身安全 一般采用带接地刀闸的 安装在车站装卸线 机务段的机车整备线 电力机库线 工厂的专用线上 不经常操作的隔离开关 一般采用不带接地刀闸的 安装在车站两端 四跨 或 三跨 电分段绝缘锚段关节处 分相绝缘器处 供电线 连接线等与接触网连接的上网处 GW4 27 5 1250T 20XD型隔离开关的符号表示意义为 G 隔离开关 W 屋外用 4 产品序号 27 5 额定电压27 5kv 1250 额定电流1250A T 铁道专用D一带接地刀闸 GW4 27 5D和GW4 27 5型隔离开关的立体结构是相同的 而GW4 35D比GW4 35型隔离开关仅仅多了一个接地刀闸 二 隔离开关的使用GW4 27 5D和GW4 27 5型隔离开关使用的条件是海拔不超2500m 环境温度为 60 40 之间 水平安装必须在线路无负荷情况下方准操作 图12 1 隔离开关操作机构 目前沪蓉高铁合武段采用的双极电动隔离开关 二 电连接电连接的作用是保证接触网各导线之间或各分段之间 各