市轨道交通供电技术5接触网VIP

,单元5接触网,5.1接触网概述5.2架空接触网5.3第三轨接触网5.4牵引变电所向接触网的供电方式5.5接触网的运行管理及检修,【主要内容】,5.1接触网概述,一、接触网的作用和特点二、对接触网的基本要求三、接触网的分类,接触网是专门为电力机车供电提供电能的供电网络，属于无备用户外供电设施。,一、接触网的作用及特点,和一般电力线路相比，接触网的特点：没有备用经常处在动态运行状态中结构复杂，技术要求高,一、接触网的作用及特点,接触网悬挂应弹性均匀、高度一致，在高速行车和恶劣的气候条件下，能保证正常取流。接触网应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力，寿命尽可能长。结构尽量简单，且设备零件应能互换，保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。接触网对地绝缘好，安全可靠。尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。,二、对接触网的要求,三、接触网的分类,5.2架空接触网,一、概述二、架空柔性接触网三、架空刚性接触网,架空接触网是将接触导线架设于车体上方的一种接触网形式，可用于铁路干线、城市轨道交通以及工矿电力机车牵引线路。1.架空接触网的供电制式根据城市轨道交通直流牵引供电系统(GB10411)规定，我国城市轨道交通的架空接触网有以下两种制式：直流1500V和直流750V。,一、概述,主要特点是主要以线索形式存在，隧道静空要求较大，运营维护的工作量也较大能够满足较高的运速要求。,（1）柔性接触网,一、概述类型,也称刚体接触悬挂或刚性悬挂，是相对传统的柔性接触网而言，为了更有效地利用地下隧道的净空而开发的一种全新形式的接触网。,（2）刚性接触网,一、概述类型,架空柔性接触网由接触悬挂、支持与定位装置、支柱和基础三大部分组成。,二、架空柔性接触网,（2）钢筋混凝土支柱优点：节省金属材料的使用量，成本较低，使用寿命长，使用中无需进行维修；缺点是比较笨重，且经不起碰撞从外观形态上可分为矩形横腹杆式、等径圆支柱两种。,1、支柱与基础,（1）作用：支柱与基础承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。,（3）钢支柱优点：质量轻，强度高、抗碰撞、安装运输方便缺点：用钢量大，造价高、耐腐蚀性差，需定期进行防锈、涂漆防腐、维修不便，比较笨重，且经不起碰撞有普通桁架结构式钢柱、整体型材“H”形钢柱和圆形钢柱,1、支柱与基础,（4）基础基础承受支柱所基础传递的力矩并传给土体，是起支持作用基础可分为支柱基础和拉线基础按外形可分：工字形、锥形、单阶梯形、多阶梯形,1、支柱与基础,支持定位装置是用来支持接触悬挂，对接触线进行水平定位，保证接触悬挂高度并将悬挂的负荷传递给支柱的装置。支持装置可分为隧道内的支持装置、腕臂和软横跨、硬横跨（梁）。,2、支持与定位装置,（1）隧道内的支持装置,为了减少隧道的净空，在隧道内采用一些特殊的支持与定位装置。,1-加长滑动管；2-滑动环；3-环氧树脂绝缘子；4-人字形悬挂埋入杆；5-接触线,隧道内“人”字形支持装置,2、支持与定位装置,（1）隧道内的支持装置,1-滑动管；2-吊弦；3-棒式绝缘子；4-简单形悬挂埋入杆；5-接触线,隧道内“T”字形支持装置,2、支持与定位装置,1-底板；2-橡皮扭转部件；3-支架臂；4-转体夹钳弹性支架结构图,（1）隧道内的支持装置,弹性支架：可以减少接触线的磨耗，增加接触线的寿命。,2、支持与定位装置,在地面段及空间较大时，区间接触网的支持装置通常采用腕臂结构。腕臂支持的具体结构多种多样。按结构分有水平腕臂、反腕臂和斜腕臂。,（2）腕臂,（a）水平腕臂；（b）反腕臂；（c）斜腕臂1-支柱；2-腕臂；3-拉杆；4-斜撑。,2、支持与定位装置,是多股道站场接触悬挂的横向支持设备。由两侧的支柱和挂在支柱上的横向承力索，上、下部固定绳以及支持和连接它们的零件组成。,（3）软横跨,2、支持与定位装置,以金属绗架（钢梁）架设在线路两侧支柱顶上，其下用绝缘子串以悬挂承力索，以下部定位绳来连接定位器。,（4）硬横跨,2、支持与定位装置,定位装置包括定位管和定位器。其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。定位器将接触线固定在正确的位置上就叫定位，定位器定位线夹与接触线固定处叫定位点。定位点至受电弓中心运行轨迹的水平距离，在直线区段叫之字值，在曲线区段叫拉出值，之字值和拉出值的作用是使受电弓滑板工作均匀，并防止发生脱弓和刮弓事故。,2、支持与定位装置,（5）定位装置,由定位管、定位器、定位线夹及连接零件组成的。定位管：使定位器在水平和坡度方向便于调节，增加定位点的弹性。定位器：通过定位线夹把接触线按设计标准拉出值的要求，通过线夹把接触线固定在一定位置，保证接触线工作面平行于轨面，并承受接触线的水平力。,1-定位管；2-定位支架（定位环）；3-定位器；4-定位线夹定位器结构图,（5）定位装置,2、支持与定位装置,3、接触线,接触线是接触网中直接和受电弓滑板摩擦接触取流的部分，电力机车从接触线上取得电能。接触线的材质、工艺及性能对接触网起着重要作用，要求它具有较小的电阻率、较大的导电能力；要有良好的抗磨损性能，具有较长的使用寿命；要有高强度的机械性，具有较强的抗张能力。是接触悬挂中与受电弓直接接触的，两侧带有特殊沟槽的圆柱型导线。,3、接触线,（1）接触线按照材质分类接触线按照材质主要分为铜接触线、钢铝接触线和铜合金接触线。我国电气化铁路建设初期，采用的是铜接触线，主要型号为TCG-110、TCG-100和TCG-85型。为了减少有色金属铜的使用量，20世纪70年代我国研制了以铝代铜的GLCA100215和GLCB80173型钢铝复合接触线，以及内包钢的GLCN型钢铝接触线。,3、接触线,（2）接触线的磨耗和维修接触线在运行中，受电弓和接触线的摩擦会造成接触线截面积减小，称为接触线磨耗。磨耗使接触线截面积减小，影响到接触线的强度安全系数。运营中，要求每年至少进行一次接触线磨耗测量，当接触线磨耗达到一定限度时应局部补强或更换。如发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的20%时，应全部更换。局部磨耗超过30%时可进行补强。当局部磨耗达到40%时应切换做接头。接触线磨耗测量一般一年一次，测量点通常选在定位点、电连接线、导线接头、中心锚结。电分相、电分段、锚段关节、跨距中间等处。测量磨耗要利用游标卡尺，测量磨耗后接触线的直径残存高度。,作用：通过吊弦将接触线悬挂起来；另外还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。材质：要求柔软，能承受较大的张力，并且在温度变化时弛度变化要小。一般为铜、钢或者合金等形式。结构：一般是单芯式的多层绞线。,4、承力索,5、吊弦,将接触线悬挂于承力索上起来形成柔性链形悬挂。使每个跨距中在不增加支柱的情况下，增加了对接触线的悬挂点，改善了接触线的弛度和弹性。可以通过调节它的长度来调整接触线的高度。链形悬挂中吊弦数量很多，其质量直接影响接触悬挂的工作状态。结构：一般用青铜线制成环结以增加接触悬挂的弹性。,6、补偿装置,（1）硬锚：将承力索和接触线通过绝缘子串死固定在锚柱上。（2）张力补偿：调整螺丝自动补偿器,作用：将从牵引变电所获得的电能传给电力机车。结构：包括接触线、承力索、吊弦、补偿装置、悬挂零件及中心锚结等元件。,7、接触悬挂,我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。,7、接触悬挂,由一根或几根相互平行的接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。特点：弛度大，弹性不均匀，不利于高速运行取流。,（1）简单接触悬挂,7、接触悬挂,带补偿装置的弹性简单悬挂：在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装816m长的弹性吊索，悬挂接触线，减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件。适当缩小跨距，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。,（1）简单接触悬挂,7、接触悬挂,接触线通过吊弦悬挂在悬挂于支柱的支持装置上的承力索上，使其在不增加支柱的情况下增加了悬挂点。链形悬挂通过调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致；且减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。,（2）链形悬挂,7、接触悬挂,图5-22全补偿弹性链形悬挂,全补偿链形悬挂：即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置。全补偿链形悬挂在温度变化时由于补偿装置的作用，承力索和接触线的张力基本不发生变化，弹性比较均匀，承力索和接触线均产生同方向纵向位移，因而吊弦偏斜大大减小（接触线和承力索为相同材质时，偏斜更小，几乎可以忽略），有利于机车高速取流。,（2）链形悬挂,7、接触悬挂,锚段接触网的架设,经过多个跨距以后必须在两个终端加以固定,称为下锚。下锚的支柱称为锚柱。锚段是将接触网沿线分成一定长度,并在结构上有独立机械稳定性的分段。锚段关节：一个锚段和另一个锚段相衔接的接触网悬挂结构。工作支和分工作支：在锚段关节的转换支柱处，同时有两组接触悬挂互相转换，其中由下锚转为工作状态的接触悬挂称为工作支，由工作状态转为下锚的接触悬挂称为非工作支。,8、锚段,中心锚结:大锚段有利于车行和维修。在锚段中心对接触线（和承力索）用钢绞线和线夹进行固定，称这种悬挂结构为中心锚结。作用：缩小事故范围；防止由于各种原因使线索向一侧滑动，从而保证了接触线有良好的工作状态。,8、锚段,如果线路设一个道岔，接触网就必须设一个线岔（也称架空转辙器）。线岔的作用是保证电力机车受电弓安全平滑地由一条接触线过渡至另一条接触线，达到转换线路的目的。接触网线岔是由两相交接触线、一根限制管和固定限制管的定位线夹、螺栓组成。,9、线岔,1-定位线夹；2-限制管；3-侧线接触线；4-正线接触线。,电连接的作用是保证接触网各导线之间，各分段之间或各股道接触悬挂之间电流的畅通。按其使用位置不同，分为横向电连接和纵向电连接。横向电连接：能实现并联供电，比如并联馈线、承力索和接触线间。纵向电连接：使供电分段或机械分段处两侧接触悬挂实现电的连通，在检修和事故处理时，可通过隔离开关达到电分段的目的。,10、电连接,分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设备。它安装在各车站装卸线、机车整备线、电力机车库线、专用线等处。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，而其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性。,11、分段绝缘器,架空刚性接触网一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。架空刚性接触网有两种典型代表（以汇流排的形状分），即以日本为代表的“T形构和以法国、瑞士等国为代表的“”形结构。,三、架空刚性接触网,刚性接触网汇流排,架空刚性悬挂主要由汇流排、接触导线、伸缩部件、中心锚结等组成。接触悬挂通过支持与定位装置安装于隧道顶或钢梁上。汇流排一般用铝合金材料制成，其形状一般做成“T”形和“”形。接触导线一般采用银铜导线，通过特殊的机械镶嵌于“”形汇流排上，或通过专用线夹固定于“T”形汇流排上。伸缩部件能在一定范围内自由伸缩，既能保证电气上的良好接触和导电的需要，又能保证机械上的良好伸缩性。接头主要由汇流排接头连接板和螺栓组成，用于连接两根汇流排。中心锚结主要由中心锚结线夹、绝缘线索、调节螺栓及固定底座组成。其作用是防止接触悬挂窜动。支持和定位装置主要有腕臂结构和门形结构两种。,1、架空刚性接触网的结构,两者都能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受电弓单弓受流电流以及最大行车速度的要求。在受电弓运行的安全性以及对弓网故障的适应性方面，由于刚性较柔性有如下特点，刚性悬挂受电弓的安全性和适应性要明显好于柔性。刚性汇流排和接触线无轴向力，不存在断排或断线的可能，从而避免了柔性钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷以及受电弓故障造成的断线故障。刚性悬挂的锚段关节简单，锚段长度是柔性悬挂的1/71/6，因此固定金具窜动回转范围小，相应的提高了运行中的安全性和适应性。,2、架空刚性接触网和柔性接触网的比较,5.3第三轨接触网,第三轨，就是在在两根钢轨的外侧，在铺设一根钢铝复合轨，由他将直流电能可靠地传给电力机车。,构造简单、重量轻，易于调整，接触轨之间采用接板机械连接，不需要现场焊接，因此安装简便，可维修性好，维修工作量少；可降低隧道上方净空，节省投资；采用高导电性的钢铝复合接触轨，因此可以不用额外敷设沿线的馈电电缆；单位电阻小，可降低牵引网电能损耗，从而有效地节约运营成本；复合材料制成的接触轨支架具有低维护、耐腐蚀的特点，可以有效降低生命周期成本其安装位置在走行钢轨旁边，对铁路周围景观影响较小；钢铝复合轨与电力机车集电靴之间的接触面为不锈钢层，因此使用寿命长。,1、应用特点,一、第三轨接触网概述,电压等级：600V、630V、700V、750V、825V、900V、1000V、1200V等。安装方式：上接触式、下接触式及侧接触式三种形式。导电轨材料：接触轨可采用低碳钢材料或钢铝复合材料。低碳钢导电轨主要的特点是磨耗小，制作工艺成熟，价格较低。钢铝复合轨主要特点是电导率高，重量轻，磨耗小，电能损耗低。,2、技术特征,一、第三轨接触网概述,1.接触轨接触轨：在我国城市轨道第三轨供电中，接触轨多采用50kg/m（或60kg/m）高电导率低碳钢轨，轨头宽度为90mm。接触轨端部弯头：主要是为了保证集电靴顺利平滑通过接触轨断轨处而设置的。接触轨接头：分为正常接头和温度伸缩接头两种。防爬器：在一般区段，在两膨胀接头的中部设置一处防爬器，并在整体绝缘支架两侧安装；在高架桥的上坡起始端、坡顶、下坡终端等处安装防爬器。,二、第三轨接触网组成,2.安装底座下磨式接触轨的安装底座一般采用绝缘式整体安装底座，且一般安装在轨道整体道床或者轨枕上。3防护罩防护罩的作用在于尽可能地避免人员无意中触碰到带电的设备，一般采用玻璃纤维增强树脂(GRP)材质的防护罩，机械性能在工作支撑条件下可承受100kg垂直荷载，并应在高温下具有自熄、无毒、无烟和耐火的性能。,二、第三轨接触网组成,三、第三轨接触网分类,上接触式是接触轨面朝上固定安装在专用绝缘子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。下接触式轨头朝下，通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安装在底座上。侧面接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨，集电靴从侧面受流。,接触网通常在相邻两牵引变电所间的中央断开，将两牵引变电所之间两供电臂的接触网分为两个供电分区。单边供电：每一供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电流。双边供电：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。,5.4牵引变电所向接触网的供电方式,接触网供电原理图,单边供电有很多不足：使牵引网供电距离缩短、牵引变电所数量增加，运营损耗和杂散电流增大。但在下列场合仍使用单边供电方式：车场线、停车线、检修线、试车线，因这些线路上的车辆少取流小。当线路终端牵引变电所故障解列或一路馈线开关故障退出运行时。如因单边供电距离长，最大电压损伤超过国家标准允许值，为减小牵引网回路电阻，可在终端变电所处将上、下行接触网并联。,一、单边供电,双边供电比单边供电具有明显的优点：牵引网的平均电压损失：是单边供电的1/31/4。列车带电运行时受流器上的电压损失：是单边供电的1/31/4。列车最大平均电压损失，是单边供电的1/4。列车起动时最大电压损失：是单边供电的1/4牵引网的功率损失：是单边供电的1/31/4。双边供电时，列车的再生能量可以被同行列车吸收，当车流密度高时再生能量更易被同行列车利用性极小。双边供电时，杂散电流值仅为单边供电的1/31/4。,二、双边供电,1.利用解列的牵引变电所的直流母线构成大双边供电利用牵引变电所直流母线构成大双边供电的条件是：牵引变电所只有两套整流机组退出运行。直流母线、上下行4路馈线开关及其二次回路完好无损且能正常运行。,三、大双边供电,利用直流母线构成大双边供电,2.利用纵向电动隔离开关构成大双边供电当牵引变电所故障解列时，利用电分段处的纵向电动隔离开关构成大双边供电，使整座牵引变电所（含隧道开关柜）退出运行，牵引网运行不受故障牵引变电所的影响。,三、大双边供电,利用纵向电动隔离开关构成大双边供电,5.5接触网的运行管理与检修,一、接触网运行管理规程和制度二、接触网检修的修程三、接触网检修的作业方式,1接触网安全工作规程“接触网安全工作规程”（简称“安规”）包括总则、一般规定、作业制度、高空作业、停电作业、带电作业、倒闸作业、作业区的防护和附录等八章内容，共计81个条目。2接触网运行检修规程“接触网运行检修规程”又称“检规”，分为总则、运行和管理、监测和清扫绝缘部件、检修、维修技术标准、大修技术标准和附则附录组成，共计208个条目。,一、接触网运行管理规程和制度,3交接班班制度接触网检修工作要有安全等级不低于三级的人员昼夜值班。值班人员要认真填写“接触网工段值班日志”，及时传达和执行供电调度的命令。接触网工段值班人员要按时作好交接班工作。4巡视检查制度为贯彻“修养并重，预防为主”的方针，要定期巡视接触网设备的技术状态和客车受电弓状态，巡视包括梯车巡视、步行巡视及登车巡视。,一、接触网运行管理规程和制度,1接触网小修小修系维持性的修理，主要是：对接触网进行检测、清扫、涂油；对磨损、锈蚀到期的接触线、承力索、馈电线及架空地线进行整修、补强或