第三章接触网基本知识.docx
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第三章接触网基本知识
第三章接触网基本知识
接触网就是电气化铁路牵引供电系统重要装置之一,就是牵引网得主体,它得构造及工作状态对列车得运行安全与运行速度影响之大。
第一节接触网得组成
接触网由接触悬挂、支持装置、支柱与基础,三部分组成,如图3-1-1所示。
图3-1-1接触网组成示意图
（a）接触悬挂;1-承力索2-吊弦3-接触线（b）支持装置:
4-绝缘子5-平腕臂6-斜腕臂7-定位管8-定位器（c）9-支柱10-轨道
一、支柱与基础
支柱与基础用于承受支持装置与接触悬挂得全部负载,并将接触悬挂固定在规定得位置。
二、支持装置
支持装置用于支持接触悬挂,并将其负荷传给支柱。
支持装置由棒式绝缘子、腕臂、定位装置及连接零件构成。
要求它具有足够得机械强度、轻巧耐用,便于施工与维修。
三、接触悬挂
接触悬挂就是架设在铁路上空得输电线路,与机车受电弓摩擦接触,将从牵引变电所获得得电能输送给电力机车。
接触悬挂由承力索、接触线、吊弦及连接零件构成。
要求接触悬挂弹性好,高度一致,机械强度高,耐磨、耐腐、耐热性能好,稳定性好,使用寿命长,结构简单,便于安装与维修。
第二节接触悬挂得分类
由于列车运行速度不同,接触悬挂得结构形式也较为繁多,按有无承力索分为简单悬挂与链形悬挂。
简单悬挂由支持装置直接对接触线进行悬挂与定位。
它结构简单、施工维修方便、造价低,但接触线高度变化大、弹性差,不适应高速列车运行。
链形悬挂通过承力索悬吊接触线,它弹性均匀,接触线高度一致,稳定性好,适应高速列车运行,在我国电气化铁路中广泛采用。
这里只介绍链形悬挂得类型。
一按终端下锚方式分类
链形悬挂按终端下锚得方式分为未补偿、半补偿、全补偿三种。
如图3-2-1所示。
未
补偿与半补偿链形悬挂,线索张力与弛度变化大,不适于高速列车运行,故已不采用。
全补偿链形悬挂承力索与接触线都采用补偿装置下锚,当温度变化时,补偿装置能自动调整
图3-2-1线索下锚示意图
线索张力,保持线索张力不变。
因此,全补偿链形悬挂具有弹性好、线索张力恒定、接触线高度一致、吊弦偏移小、结构高度低、支柱容量小、施工方便等优点,在我国电气化铁路中广泛应用。
二按悬挂点处吊弦形式分类
链形悬挂按悬挂点处吊弦形式分为简单链形悬挂与弹性链形悬挂。
简单链形悬挂在悬挂点处采用普通吊弦,如图3-2-2（a）所示。
简单链形悬挂中,悬挂点弹性不如弹性链形悬挂好,但结构简单,施工方便。
弹性链形悬挂在悬挂点处采用弹性吊弦,如图3-2-2（b）所示,它改善了悬挂点弹性,使接触悬挂弹性均匀,适用于高速电气铁道接触网中。
图3-2-2单链形接触悬挂示意图
三按接触线与承力索相对位置分
链型悬挂按接触线与承力索得相对位置分为直链形、半斜链形与斜链形三种。
1、直链形悬挂
直链形悬挂承力索与接触线布置在同一铅垂面内,它们得投影重合。
在直线区段接触线与承力索均布置成“之”字形,使受电弓滑板均匀磨耗。
在曲线区段,接触线承力索均布置成折线形,为了增大跨距,在悬挂点处向曲线外侧拉出,如图3-2-3所示。
图3-2-3直链形悬挂示意图
1-承力索与接触线2-受电弓中心运行轨迹3-支柱
在直链形悬挂中,吊弦无横向偏移,计算简单,施工方便,但稳定性较差。
目前在我国铁路得直线、曲线区段均采用。
2、半斜链形悬挂
半斜链形悬挂承力索沿线路中心布置,接触线呈“之”字布置,它们得投影有一较小得位移,如图3-2-4所示。
半斜链形悬挂吊弦横向偏移小,施工方便,稳定性较好,在我国直线区段有所采用。
图3-2-4半斜链形悬挂示意图
1-接触线2-线路中心线级承力索3-吊弦
3、斜链形悬挂
斜链形悬挂,承力索与接触线投影有较大位移,在直线上,两者呈反向“之”字值布置,在曲线上承力索较接触线向曲外拉出较多,如图3-2-5所示。
图3-2-5直线区段链形悬挂示意图
1-接触线2-承力索3-线路中心线4-吊弦
斜链形悬挂,吊弦横向偏移大、稳定性好、计算复杂、施工不便,适应于有强劲风力经常侵害得地区,目前我国尚未采用。
第三节接触网线索
一、承力索
承力索就是悬吊接触线得承力线索,与接触线实现并联供电,并将接触线、吊弦得重力负荷传给支持装置。
为满足接触悬挂得要求,承力索应具有导电性能好,机械强度高,耐腐蚀能力好,制造成本低等特点。
我国目前采用得承力索主要有下列种类。
1、钢承力索
钢承力索由多股钢材质线绕制而成,具有机械强度高,造价低,导电性能差、耐腐蚀能力差等特点。
常用钢承力索型号如下:
镀锌钢绞线:
GJ—70
镀铝锌钢绞线:
LXGJ—70、LXGJ—100
其中:
GJ—镀锌钢绞线。
LXGJ—镀铝锌钢绞线。
70、100—标称截面积,单位mm2。
根据钢承力索特点,一般作为非载流承力索使用。
2、铜承力索
铜承力索由多股铜材质线绕制而成,具有导电性能好,耐腐蚀能力强,机械强度高,造价高等特点,一般作为载流承力索使用,常用型号如下:
铜绞线:
TJ—70、TJ—95、TJ—120、TJ—127、TJ—150
其中:
TJ—铜绞线;70、95、120、127、150—标称截面积,单位mm2。
二接触线
接触线与机车受电弓滑动接触,直接给电力机车输送电能。
要求它导电性能好,机械强度高,耐磨、耐蚀、耐热性能好,柔性好,表面光滑,造价低。
为了与受电弓良好接触,接触线底面呈圆弧状,上部呈燕尾槽形,以便安装定位,其截面结构如图3-3-1所示。
我国目前多采用铜接触线或铜合金接触线,它们得技术指标达到了高速铁路接触线得要求。
接触线主要有下列型号:
图3-3-1铜接触线横截面
1、铜接触线
铜接触线导电性能好,弹性好,机械强度高,耐磨耐蚀性能好,便于架设,就是目前接触网得主型接触线。
铜接触线根据载流量得不同,主要有下列型号。
TCG—110,TCG—100,TCG—85型。
其中,TCG—铜接触线;110、100、85—标称截面积,单位mm2。
TCG—110,TCG—100型接触线一般用于正线铁路接触悬挂中,TCJ—85型接触线一般用于侧线铁路接触悬挂中。
2、银铜合金接触线
银铜合金接触线导电性能好,耐磨抗腐能力好,一般用于高速铁路接触网悬挂中,主要有下列型号:
CTHA120,TCHA110,TCHA85型
其中,CTHA—银铜合金接触线;120、110、85—标称截面积,单位mm2。
随着电气化铁路得发展,还有新型接触线不断研制生产,如RIM120型镁铜合金接触线,CTS100型锡铜合金接触线等。
第四节支柱
支柱在接触网工程中用量大造价高,占有较大得投资比例,合理选用支柱意义重大。
由于支柱位置、作用、承载情况不同,所需支柱得种类、高度与容量不同。
支柱得选用应在满足支柱负载要求得前提下,尽量选用小容量得支柱,以减少工程投资。
设计部门根据支柱承受负荷得大小进行了合理选择。
一、支柱按用途分类
支柱按用途分为中间柱、转换柱、中心柱、锚柱、定位柱、道岔柱、软横跨支柱与硬横跨支柱等,如图3-4-1所示。
图3-4-1各类支柱布置图
1-中间柱2-锚柱3-转换柱4-中心柱5-定位柱6-软横跨支柱7-道岔柱8-硬横跨支柱
1、中间柱
中间柱位于区间与站场,对一组接触悬挂进行悬挂与定位,承受接触悬挂得垂直负荷及水平负荷,就是接触网工程中用量最多得支柱。
2、锚柱
锚柱位于接触网锚段关节或其她需要接触网线索下锚处,承担线索下锚得全部张力。
锚柱一般在垂直线路方向兼作中间柱,锚柱应具有两个方向得支柱容量。
3、转换柱
转换柱位于锚段关节,对工作支悬挂与非工作支悬挂进行悬挂与定位,并承受悬挂得垂直负荷与水平负荷。
4、中心柱
中心柱位于锚段关节,对两工
图3-4-2混凝土橫腹杆支柱结构示意图
（a）H-38MNM,（b）H-90MNM
作支接触悬挂进行悬挂与定位,并承受它们得全部负荷。
5、道岔柱
道岔柱位于道岔处,为满足机车受电弓转线而设置,它对两工作支接触悬挂进行悬挂与定位。
6定位柱
定位柱为满足接触网线索偏移得要求而设置,只起线索定位作用,只承受线索得水平负荷。
7、软横跨支柱
软横跨支柱位于车站及多股道铁路线路处,对多组接触悬挂进行悬挂与定位,承受多组悬挂得负荷。
软横跨支柱所需容量较大,一般采钢柱。
8、硬横跨支柱
硬横跨支柱用于硬横梁得支持固定,对多组接触悬挂进行悬挂与定位,承受多组悬挂得负荷,一般采用较大容量得钢柱或钢筋混凝土支柱。
二、支柱按材质分类
接触网支柱按材质分为钢柱与钢筋混凝土支柱。
1、钢筋混凝土支柱
钢筋混凝土支柱采用预应力钢筋与高强度混凝土浇制而成。
它具有节约钢材,造价低,整体性强,安装方便,维修工作量小,使用寿命长等优点,所以在我国接触网工程中应用广泛。
钢筋混凝土支柱按截面形状分为横腹杆式与环形等径支柱两种。
横腹杆式钢筋混凝土支柱,钢筋多分布在支柱受拉侧,钢筋利用率高,攀登方便,在我国区间腕臂柱及小站软横跨支柱多被采用如图3-4-2所示。
横腹杆钢筋混凝土支柱,受冲击力易裂纹,受压易变形,运输存放不便,制造工序复杂。
所以在运输、存放、安装时要注意保护。
环形等径钢筋混凝土支柱具有容量大,承受冲击力能力较强,制造工序简单,机械生产程度高等优点,目前我国得硬横跨支柱采用较多。
环形等径钢筋混凝土支柱存在钢筋利用率低,笨重,攀登不便得缺点,所以目前只在部分线路得腕臂柱使用。
环形等径支柱按直径分为φ400mm与φ350mm得两种。
常用混凝土支柱分为下列规格,如表3-4-1、表3-4-2、表3-4-3所示。
横腹杆钢筋混凝土支柱型号规格表3-4-1
支柱型号
支柱
容量
（KN·m）
柱长
柱底尺寸
（mm）
柱顶尺寸
（mm）
锥度
使用
范围
L
L1+L3
L2
b
d
a
c
i1
i2
38
11、3
8、7
2、6
550
290
267
196
腕
臂
支
柱
78
11、7
8、7
3、0
705
291
413
213
93
11、7
8、7
3、0
705
291
413
213
60
12、2
9、2
3、0
705
291
400
210
38
10、8
8、2
2、6
550
290
280
200
78
11、2
8、2
3、0
705
291
425
217
93
11、2
8、2
3、0
705
291
425
217
60
11、7
8、7
3、0
705
291
413
213
90
15、5
12
3、5
920
403
300
300
软
横
跨
支
柱
130
15、5
12
3、5
920
403
300
300
150
15、5
12
3、5
920
403
300
300
170
15、5
12
3、5
920
403
300
300
φ400环形等径混凝土支柱型号规格表3-4-2
支柱型号
容量
（KN·m）
（）
长度
（m）
杆径
（mm）
参考重量
（kN/m）
适用范围
GQ
60
14
400
2、15
腕臂柱
GQ
80
14
400
2、15
GQ
100
14
400
2、15
锚柱
GQ
60
12
400
2、15
腕臂柱
GQ
80
12
400
2、15
锚柱
φ350环形等径混凝土支柱型号规格表3-4-3
柱型
容量
（KN·m）
（）
长度
（m）
杆径
（mm）
参考重量（kN/m）
适用范围
GQ
40
14
350
1、90
腕臂柱
GQ
50
14
350
1、90
GQ
60
14
350
1、90
锚柱
GQ
40
12
350
1、90
腕臂柱
GQ
50
12
350
1、90
GQ
60
12
350
1、90
锚柱
支柱型号意义如下:
H-钢筋混凝土支柱;GQ-高强等径钢筋混凝土支柱;分子数字-支柱容量,单位KNM;分母数字-支柱地面上高度与规定埋深,单位米;φ400mm与φ350mm表示支柱得直径。
2、钢柱
钢柱按构造分为桁架式、管形与ＧＨ型三种,它们具有重量轻,容量大、运输方便、美观等优点;但就是存在钢材用量大、造价高、耐腐性能差、维修工作量大、安装需另设基础等缺点。
所以,一般用于车站软横跨支柱、硬横跨支柱、桥支柱,双线路腕臂柱及其她需要较大支柱容量得地方。
软横跨钢柱为桁架式结构,按高度主要分为13m、15m、20m、25m几种,其构造如图3-4-4、3-4-5所示。
桥支柱分为9m、9、5m、10m三种,为桁架式结构。
常用软横跨与桥钢柱规格与型号如表3-4-4所示。
图3-4-413m钢柱构造图图3-4-515m钢柱构造图
钢支柱型号规格表3-4-4
a
（mm）
b
（mm）
c
（mm）
d
（mm）
l
（mm）
支柱重量
（kN）
使用范围
287
600
220
400
9
2、371
桥支柱或区间中间柱
287
600
220
400
9
2、688
287
600
220
400
9
3、102
270
600
210
400
9、5
2、470
270
600
210
400
9、5
2、800
270
600
210
400
9、5
3、240
250
600
200
400
10
2、560
250
600
200
400
10
2、910
250
600
200
400
10
3、420
续表
500
1000
400
600
13
5、63
双线路腕臂柱
500
1000
400
600
13
6、51
500
1000
400
600
13
4、69
软横跨柱
500
1000
400
600
13
5、15
400
1200
400
800
15
5、86
400
1200
400
800
15
6、32
400
1200
400
800
15
6、81
400
1200
400
800
15
7、62
400
1200
400
800
15
9、25
500
1000
400
600
13
5、15
软横跨柱、锚柱（带拉线）
500
1000
400
600
13
5、58
400
1200
400
800
15
6、32
400
1200
400
800
15
6、81
400
2500
500
1000
13
1、135
分腿锚柱
400
1200
400
1200
15
9、83
软横跨锚柱
400
1200
400
1200
15
1、095
钢柱型号得意义为:
G-钢柱;-钢锚柱;分子数字第一项表示支柱垂直线路方向得容量,单位KNM;第二项顺线路方向得支柱容量;分母数字—支柱高度,单位米。
硬横梁钢柱分为管形结构与桁架结构两种,主要有下列型号。
管形钢柱:
Gg-1、Gg-2、Gg-3、Gg-4
Gg-1用于站台上梁跨L在20、0m＜L≤30、0m硬横跨支柱。
Gg-2用于站台上梁跨L在30、0m＜L≤34、5m硬横跨支柱。
Gg-3用于站台外梁跨L在20、0m＜L≤30、0m硬横跨支柱。
Gg-4用于站台外梁跨L在30、0m＜L≤34、5m硬横跨支柱。
桁架结构钢柱:
GY1-H、GY2-H、GY3-H、GY4-H。
ＧＨ型钢柱,截面呈Ｈ形,其型号为ＧＨ240 （或260、280、300）Ａ（或Ｂ、Ｃ）／Ｈ,其型号意义为Ｈ型钢柱,截面长、宽度240,Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示法兰盘６、８、 １０个螺栓孔,Ｈ表示支柱高度。
第五节绝缘子
绝缘子用以保证接触网带电体与接地体之间与接触悬挂之间得电气绝缘,并起机械连接作用,承受较大得机械负荷。
要求绝缘子不但具有良好得电气性能,还应具有较高得机械强度。
绝缘子种类较多,以适应不同环境得需要。
合理选择绝缘子对接触网得投资与供电安全十分重要。
一、绝缘子种类
接触网常用绝缘子按制造材料分为瓷质、钢化玻璃、复合材料得绝缘子三种。
按构造分为:
棒式、悬式、针式与柱式几种。
1、棒式绝缘子
棒式绝缘子能承受压力、拉力与扭矩,常用于腕臂与隧道支持装置中。
棒式绝缘子常用型号主要有下列几种。
瓷质绝缘子:
QBN-25／8D;QBZ-25／8D;
QBG-25／8D;QBSG-25／8D;
QXN-25;QXN-25A;
复合绝缘子:
FQB-25／8;FQB-25／12;
FQBS-25／8;FQBS-25／12;
FQX1-25;FQX2-25;FQX3-25;
其中:
QBN—电气化铁道腕臂用耐污型瓷质绝缘子,根据耐污性能分为QBN1、QBN2、QBN3三种,分别为轻污、重污、特污型。
D—与φ60腕臂连接,否则与φ48mm腕臂连接。
QBZ—电气化铁道腕臂用双重绝缘耐污型瓷质绝缘子,分为轻污、重污、特污型三种。
QBG—电气化铁道高海拔腕臂用瓷质绝缘子。
QBSG—电气化铁道高海拔腕臂用双重绝缘瓷质绝缘子。
QXN—电气化铁道隧道用耐污型瓷质绝缘子。
FQB—电气化铁道腕臂用复合型绝缘子。
FQBS—电气化铁道腕臂用复合型双重绝缘子。
FQX—电气化铁道隧道悬挂用复合型绝缘子。
A—连接附件上端为单孔,下端为双孔,否则上下端均为单孔环。
25—电压等级（KV）。
8、12—额定抗弯破坏负荷（KN）。
棒式绝缘子外形结构如图3-5-1所示。
图3-5-1棒式绝缘子外形图
（a）隧道悬挂用（b）隧道定位用（c）、（d）腕臂用
2、悬式绝缘子
悬式绝缘子只能承受拉力,用于水平拉杆、线索下锚、及悬挂分段绝缘处,常用型号有下列种类。
瓷质绝缘子:
XP-70;XP-70T;XWP2-70;XWP2-70T;
钢化玻璃绝缘子:
LXP-70;LXP-70T;
棒形悬式复合绝缘子:
FQX-25/120QH;FQX-25/120HH;
FQXS-25/120QH;FQXS-25/120HH
其中:
X—悬式绝缘子。
XW—防污形悬式绝缘子。
LX-钢化玻璃悬式绝缘子。
P—70拉伸破坏负荷70KN,
T-耳环连接,否则球形连接。
FQX—棒形悬式复合绝缘子。
FQXS—棒形悬式双重复合绝缘子。
25—电压等级（KV）。
120—额定抗拉破坏负荷KN。
QH、HH—连接方式,其中Q-球窝,H一单耳环。
悬式绝缘子外形结构如图3-5-2所示。
图3-5-2悬式绝缘子外形图
（a）普通型瓷质（b）防污型瓷质（c）HH型复合绝缘子（d）QH型复合绝缘子
3、针式绝缘子
针式绝缘子用于回流线、保护线、接地跳线等低压线路得绝缘支持。
它承受线索得自重负荷与水平负荷,一般采用P-10T型针式绝缘子,其外形结构如图3-5-3所示。
4、柱式绝缘子
柱式绝缘子主要用于设备得绝缘支撑,如吸流变压器引线、隔离开关等。
二、绝缘子性能
绝缘子应具有电气与机械两方面得性能。
1、电气性能
（1）绝缘子干闪电压
干闪电压就是指绝缘子表面在干燥、清洁状态下,施加外部电压使其表面闪络放电得最低电压。
干闪电压就是衡量室内绝缘子得抗闪络指标。
（2）绝缘子湿闪电压
湿闪电压就是指雨水降落方向与绝缘子呈45°角,施加外部电压使其表面闪络放电得最低电压。
湿闪电压就是衡量室外绝缘子得抗闪络指标。
绝缘子发生闪络时只就是表面放电,而绝缘子材料未被破坏,闪络消失后绝缘子恢复绝缘性能。
绝缘子闪络电压主要与绝缘子表面清洁程度、大气湿度有关,所以对绝缘子要经常清扫,保持其表面清洁、干燥。
（3）绝缘子冲击闪络电压
绝缘子冲击闪络电压就是衡量绝缘子防雷性能得指标。
室外用绝缘子经常受到雷电得侵害,绝缘子冲击闪络电压应满足防雷得要求。
（4）绝缘子击穿电压
击穿电压就是指绝缘子材料被击穿而失去绝缘作用得最低电压,绝缘子被击穿后不能使用。
绝缘子电气性能随着使用时间得增长绝缘强度会逐渐下降,这种现象叫绝缘子得老化。
在使用过程中,每年至少对绝缘子电压分布进行一次测量,以检查其绝缘性能。
若发现绝缘子老化严重应及时更换,以提高供电得可靠性。
2、绝缘子机械性能
绝缘子应能承受规定得机械负荷,有足够得机械强度。
绝缘子机械强度安全系数一般为2、5～3、0,在接触悬挂发生震动与摆动时,绝缘子能承受剧烈变化得机械负荷。
三、绝缘子使用注意事项
1、绝缘子在运输与安装过程中应注意保护,防止绝缘子与支柱或与其她硬物之间碰撞损伤绝缘体。
2、绝缘子金属连接件不得进行任何机械加工与热加工处理,不得锤击与绝缘子直接连接得部件。
3、绝缘子使用前应进行严格检查。
检查金属件防腐层就是否良好,金属件与绝缘体得连接应紧密无松动;绝缘体与金属连接浇注部分不得有辐射状裂纹;绝缘子绝缘体不得破损,瓷质绝缘子表面光滑、无气泡、无裂纹、无斑点、无电烧痕等缺陷;棒式绝缘子弯曲度不得大于1﹪。
4、为保证绝缘子良好得电气性能,对使用中得绝缘子,根据具体情况要进行定期与不定期得检查与清除表面污尘。
第六节锚段及锚段关节
根据机械与供电方面得要求,将接触网划分为若干独立得分段,这每一个分段叫作一个锚段,锚段与锚段得衔接部位称作锚段关节。
接触网由若干锚段组成,机车受电弓通过锚段关节实现锚段间得过渡。
一、锚段
1、锚段得作用
（1）缩小事故范围
当发生断线或支柱折断事故时,由于锚段之间在机械方面得相互独立,从而将事故限制在一个锚段内,缩小了事故范围。
（2）便于张力补偿
根据补偿装置得作用及工作原理,补偿装置得补偿性能受线索长度限制,为确保补偿装置正常工作接触网必须划分锚段。
锚段得划分同时限制了吊弦、定位器、腕臂等装置得偏移量,使接触悬挂状态有利于受电弓取流。
（3）便于实现电分段
锚段关节可以使锚段间电气绝缘,实现接触网纵向电分段,便于运营管理与缩小事故停电检修得范围,使得供电灵活。
（4）便于施工与维护
悬挂线索得架设与更换等需要划分锚段。
2、确定锚段长度考虑得因素
（1）为了限制事故范围,锚段不宜过长。
（2）为使补偿装置正常工作,锚段不宜过长。
（3）为使线索在下锚处与中心锚结处得张力差不大于允许值,锚段不宜过长。
“技规”规定,在极限温度下,下锚处与中心锚结处得张力差,接触线不超过其额定张力得±15﹪,承力索不超过其额定张力得±10﹪。
（4）为限制锚段关节得数量,锚段不宜过短。
3、锚段长度确定得原则
通过分析与计算,悬挂线索得张力差就是确定锚段长度得限制条件,而线索得张力
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