高速铁路电气化系统概论

1、高速电气化铁元素道概论， 第1部分变电所工程1动车组负荷特征2牵引供电方式3 .牵引供电设施的分布4牵引变电所的二次侧设备选择6电力计划和综合自动化系统第2部分接触网工程1 .弓网受流素质测评基准2 .接触网悬挂方式3 .接触线的选择4 .接触网导线的组成和张力的组合5 .导线的高度和构造的高度6 .定位器设计构想7 .锚固件关节形式8 .道岔形式9 .接触网支柱基础10 .接触网接地方式11 .电分相设计12 .施工误差13 .架线施工工艺、第1部分变电工、1动车组负荷的特征、负荷大的高速动车组的自行车电流可以达到6001000A， 普通速动车组电流在300A以下的高速客运专线动车组运行速度

2、一般在250km/h以上的密度大客运专线动车组跟踪间隔一般采用34分功率因数高的交直车，功率因数在0.95以上，采用双牵引供电方式的东海道、东北、上越、山阳、北陆、盛冈-秋田， 盛冈八户等新干线全长2154km，全部采用AT供电方式，运营速度为260300km/h，日本、东南线(426km、270km/h )采用AT和直送的混合供电方式，大西洋线、北方线、地中海线全长918km，全部采用AT供电方式法国、德意志、曼海姆斯图加特、汉诺威堡、汉诺威柏林、法兰克福科隆、纽伦堡-昆仑等所有高速线路全长880km，采用直接供电方式，运营速度250330km/h。 (1)海外的情况，2牵引供电方式，首尔釜

3、山全长412km，采用AT供电方式，运营速度为300km/h，韩国，马德里塞维利亚(471km，250km/h )为直接供电方式，马德里巴塞罗那(730km，350km/h )为AT供电方式，西班牙罗马那不勒斯(620km、300km/h )采用AT供电方式、意大利，此外中国福摩萨台北高雄高速铁路也采用AT供电方式2牵引供电方式、50Hz/60Hz、25kV牵引供电方式(300350km/h )、2牵引供电方式，与直接供电方式相比，具有更大的供电潜力特别是越区供电能力变电所的间隔宽，能够节约电力线路供电线的投资减少接触网的电分相数，改善动车组运行环境，延长车上设备的寿命减少对通讯线的干扰作用，

4、降低通讯线的转移费用减少电力损失，降低运营成本由于以上优点， 客运专线电气化一般采用AT供电方式，(2)AT供电方式的优越性，3牵引供电设施的分布，(1)牵引变电所间隔尽管采用AT供电方式，但由于客运专线动车组密度高，自行车电力大的AT牵引变电所间隔比普通小，一般为5060km (2) AT处的间隔基于牵引变电所的间隔，一般在各供电臂内仅设置一处自薯电压互感器处，供电臂的中部，即AT处的间隔为1215km。4牵引电压互感器的布线和电源电压，在AT供电方式方面，目前国内外采用的主变压器布线有掌门人三角布线、变形伍德布里奇布线、斯科特布线、v型布线和单相布线等几个，其中单相布线造成的负影响最大，

5、剩馀的几条布线可以减少负的影响，但从减少接触网的电分相数的观点，如果采用应该采用单相布线以不在牵引变电所上设置电分相的单相布线，则为了尽可能减少对电力线路的负影响，可以尽量避免110kV电源的电力供给采用220kV的电源电压以220kV的供电为目标，系统短路容量远大于110kV，负相承受能力也有了大幅增强的云同步，220kV的供电提高了牵引电力线路供电的可靠性，节省了对电力线路增容改造的投资。、5牵引变电所二次侧设备的选择、牵引变电所二次侧设备目前可以采用传统的户外开关设备或户内开关设备(即开关柜)，而中国的电铁元素道牵引变电所给料机侧，除了哈大线采用分板式简易空气开关柜外， 其他各线设备仍停

6、留在高压室电网间隔式分散配置方式的我国，电力部门和城交区域已经广泛采用空气绝缘和六氟化硫绝缘开关柜，即AIS和GIS，特别是GIS因体积小，可靠性高，维护工作量少大幅度节约住宅面积和电缆等优点成为35kV配电设备的发展方向的电气铁元素道的二次侧开关设备采用GIS也有很大的倾向。 5牵引变电所二次侧设备的选择，与传统的室外型设备相比，227.5kV GIS开关柜的主要特点是：1)集成度高，有效控制设备的供应渠道，避免了设备分散性，有效保证了设备质量；2 )寿命长，能进行30000次操作； 10000次以内没有维护3 )大幅度节约占地面积和房屋面积4 )施工的简易化5 )为了所有的无人值班和自动装

7、置等的措施而有效地实施了良好的设备基础6 )大幅度节约了控制电缆。 第二部分接触网工程、1弓网承流质量评价标准、欧洲弓网承流质量评价标准、2接触网悬挂方式、时速300km/h以上的高速铁路接触网悬挂方式、2接触网悬挂方式、接触网三种悬挂方式(复链、弹链、简链)为国外高速客运专线所采用的理论复链型汽车悬挂性能最优，也适合高速运行，但结构过于复杂，施工和运营维护不便的弹性链型悬挂可以满足高速弓网的受流质量的要求，但接触线的动态提升量大，容易发生疲劳，弹性绳的安装、 调整工作较多的单链悬挂也能满足高速弓网的受流要求，国内有丰富的设计、施工和运营经验，但静态弹性不平度大，动态接触力的标准离差大于弹链和

8、复链。 从3接触线的选择、时速300km/h以上的接触线的适用情况、3接触线的选择、海外高速客运专线接触线的使用情况来看，主要以铜锡和铜镁合金线为主。 铜锡和铜镁线可以满足高高速铁路极限拉伸强度的要求，在导电性方面，0.2%含量的所述合金线具有80%左右的电导率，而0.5%含量的所述合金线只有60%左右的电导率，硬度高，施工要求也高。 4接触网导线的组成和张力的组合，要求高速客运专线牵引网的载流量大(一般为8001200A )，接触线和承重索的截面大。 承重电缆一般采用120mm2的镁合金线，接触线一般采用150mm2的铜锡或铜镁合金线。 在接触线和承重索的总通电截面不能满足牵引网的通电产水量

9、要求的情况下，也需要设置加强线(一般在第一AT段内)。 为了确保良好的弓网受流质量，动车组运行速度应在接触线波动传播速率的0.7倍以下。 根据国外经验，对于最高运行速度为350km/h的客运专线，承重线缆和接触线张力分别必须在20kN和25kN以上。 即THJ120 CuSn150/CuMg150(20kN 25kN )、5导线的高度和结构的高度，在满足建筑极限的情况下，必须尽量降低接触线的悬挂高度，减小空气动力对弓网的流动品质的影响。 国外高速铁路接触线的高度，日本： 5000mm法国： 5080mm德意志： 5300mm中国客运专线车辆的建筑极限高度为4800mm，综合考虑绝缘距离、电线松

10、弛、施工误差等，客运专线接触线吊点高度设定为5300mm，最低点高度设定为5150mm 5引线的高度和结构的高度、结构的高度的大小主要取决于容许的最短吊弦长。 在两端有罢工说唱乐的一体型罢工说唱乐中，说唱乐的长度越短，刚性越大，对弓网的流动不利。根据国外经验，在高速下，最短吊弦长不在800mm以下，与之相对应的接触网结构的高度不在1400mm以下。 国外的高速铁路接触网构造的高度如下：法国： 1400mm (链)德意志： 1600mm或1800mm (弹簧链)日本： 950mm (链)或1500mm (多链)，6定位装置， 用户吉卜赛人EN50119 :定位器不具有限制功能时，其自由上升空间必

11、须至少是接触线的实际上升量或模拟上升量的2倍，带限制功能时， 定位器的自由提升空间必须至少是接触线的实际提升量或者伪提升量的1.5倍的欧标prEN50367规定，集电弓的动态包络曲线的上升量是接触线的实际上升量或者模拟上升量的2倍。 集电弓的动态包络曲线的左右摆动量与线路、轨道、火车机车等性能有关，实测值难以确定，一般根据运营经验取250300mm的值的法国采用的弯曲定位器没有限制，在容许最大提升量为400mm的德意志中，采用带限制的直线定位器、6定位装置、法国地中海线(无定位装置)、6定位装置、西班牙马德里巴塞罗那线(定位装置)、7锚固件关节形式、国外高速接触网锚固件关节形式居多，三摇镜头、

12、四斯摇镜头、五斯摇镜头都有应用例。 日本和法国一般采用四关节形式的德意志汉诺威尔茨堡(Re250 )、曼海姆斯图加特(Re250 )、柏林汉诺威尔港(Re330 )的高速铁路都采用五关节形式，法兰克福科隆(SICAT-H1.0 )的高速铁路为三西班牙的马德里巴塞罗那(EAC-350 )和意大利的罗马那不勒斯高速铁路都采用四关节形式。三跨非绝缘、四跨非绝缘、五跨非绝缘、7锚段关节形式、三跨和五跨关节在摇镜头的中部迁移，跨中2根接触线相对于悬挂点高约40mm的4个关节在定位点迁移，2个悬挂在中心柱外侧的第一悬挂弦之间形成高度的迁移段，非分支为第一根据各国运营经验，中心柱定位器一般设计为不受力，只要

13、锚固件关节安装调整合适，无论是三摇镜头、四摇镜头、五摇镜头，都可以得到良好的受流效果。 相对来说，四关节的安装调整容易，安全性高。 三跨绝缘、四跨绝缘、五跨绝缘、八跨分支形式、高速接触网分支可分为交叉和无交叉两种，其中无交叉的分支可分为两种无交叉和三种无交叉(锚固件关节式)两种形式。 a、c是吊点，b是道路交叉口，吊点a一般位于线间距离0400mm的范围内，道路交叉口b位于线间距离400700mm的范围内。 在悬挂点a处，正极线接触线引出值为300400mm，按通常的接触线高度设计，侧线接触线引出值一般为400550mm，上升约150mm，在a点处侧线接触线在集电弓的动态包络曲线之外。 在悬挂

14、点c，正线接触线设计为正常高度，侧线接触线比正线高30mm。 在高速用交叉线分支原理、8线分支形式、道路交叉口b中，为了减小接触网的刚点的影响，正线接触线相对于正常高度上升10mm (用吊弦实现)，侧线接触线相对于正线上升20mm，与吊点c的高度一致。 侧线在AB段抛物线状升起，在BC段道岔附近表兄弟处(线间隔500mm600mm处)设置交叉绳索(正线接触线经绳索悬挂在侧线接收合十礼上，侧线接触线经绳索悬挂在正线接收合十礼上)。 8线的过渡式、优缺点：由于管制管的存在，动车组高速通过正线时，由于接触线的抬起量大，所以集电弓必须与两根接触线接触，这是免不得附近形成较硬的点。 弓之间发生很大的冲击

15、，从而导致道岔的局部磨损，还有打钻弓、弓的危险。另外，连接线的正线接触线的高度要求非常严格(比通常的高度高10mm )，因此施工精度保不定连接线号码大时，限制管的长度变长，否则两根接触线不能自由伸缩。 与没有两条交叉线相比，如果侧线行走速度不高，则其侧线行走有利，集电弓迁移缓慢，但侧线行走速度越高，仍存在正线行走的上述不利因素。8线分支形式，a、c是悬挂点，b是侧线分支接触线的起点，悬挂点a一般位于线间隔500600mm，侧线分支接触线的起点b一般是悬挂点a右侧的第三悬挂点。 在悬挂点a，正线接触线的引出值为350400mm，设计为正常的接触线高度，从正线线路中心的侧线接触线的引出值为9501

16、000mm，上升90130mm (根据搭接线号码的大小)，在a点的侧线接触线在正线上运行的集电弓的正常动态提升量(在此BC段的正线、侧线接触线一般按高度设计，侧线接触线从b点到抛物线上提，到悬挂点a上提90130mm，正线在AC段始终按正常高度设计。 没有两条交叉线的分岔原理，8条分岔形式为：正线高速行走时，侧线接触线始终位于集电弓正常的动态上升量以外，集电弓仅与正线接触线接触，与车站线无关，故正线行走具有绝对的安全性。 当动车组从侧线进入正线时，在b点在先上集电弓仅与侧线接触线接触，从b点开始，通过AB段的中央附近，集电弓与侧线接触线接触，一侧的倒角开始与正线接触线接触，随着列车的行进，受电

17、弓滑板从侧线接触线脱离，流到正线接触线，直至完全进入正线当动车组从正极线进入侧线时，集电弓从正极线接触线流到a点在先，当集电弓到达AB段的中部附近时，集电弓滑板从正极线接触线脱离，与在其静压下抬起的侧线接触线接触(在此侧线接触线的抬起值需要控制在50mm左右)。 8线分支形式，优点和缺点：能够保证正线高速行走的安全，缺点是侧线行走时集电弓迁移不缓慢，即侧线通过速度不太高，一般超过80km/h要不得，否则弓间会产生较大冲击。 这种搭接线形式适用于从与正线相连的车站到发线的搭接线。8条道岔形式，3条道岔道岔原理，道岔电气段采用4条道岔绝缘锚固件段关节形式(关节3 )，避免因采用分段绝缘器引起的硬点

18、影响。 关节1和关节5是4个非绝缘锚固件关节，关节2和关节4是5个非绝缘锚固件关节(相邻的2根汽车悬挂分别形成1个锚固件关节)。 悬挂1为正线接触悬挂，悬挂2为引导分支接触悬挂(对于其他正线为侧线分支接触悬挂)，悬挂3为侧线分支接触悬挂(对于其他正线为引导分支接触悬挂)，从b柱到c柱的区域为正线与侧线之间的转换区域(五摇镜头关节的中心摇镜头) 如果上图的布局形式是基于侧线(或搭接线)要求电段而侧线不要求电段，则导支接触悬挂2通过c柱，在转移到d柱后可降低锚固件。8线分支的形式为：当动车组以正线运行时，集电弓不与侧线接触线接触，而在关节1和关节2处与引导分支接触线有过渡关系的动车组从正线进入侧线时，集电弓首先在关节1处从正线接触线转移到引导线，然后在关节2处(在b柱与c柱之间) 从导线转移到侧线分支接触线、通过c柱、然后完全下道岔、进入侧线运行的动车组从侧线进入正线时，