接触网专业知识基础.docx

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接触网专业知识基础

1　接触网的定义

电气化轨道交通所特有的、沿路轨架设的、为电力机车或电动车

2　接触网的分类

广义：

接触轨和架空接触网

英文ContactLine

狭义：

架空接触网

英文OverheadContactSystem

接触轨分为：

第三轨和第四轨

按速度分

常速（120以下）

中速（120~160）

准高速（160~200）

高速（200以上）

架空接触网包括：

刚性悬挂和柔（弹）性悬挂

特殊接触网：

可移动，可上下升降，可在特殊情况下斩断

3　接触轨

特点：

占用净空小，维修工作量小，出现意外时的安全性差，主要用于地铁中。

刚性悬挂

　　刚性架空接触网有：

“接触轨式”、“汇流排＋接触线”两类

第四轨供电方式

为防止车辆漏电造成人身事故，需采用屏蔽门

4　T型汇流排接触网

5　“II”型汇流排接触网

　　刚性架空接触网由横担、绝缘支撑装置　汇流排　接触线　架空地线等组成。

6架空柔性接触网

　　柔性悬挂由支柱与基础、支持装置、定位装置、接触悬挂及电气辅助设备组成。

、刚性悬挂的结构与设备

1　刚性悬挂的布置原则

（1）汇流排和接触线无补偿张力，靠汇流排的刚度支撑；

（2）锚段长度由自然温度，电流过热温度确定，一般为200~250m；

（3）跨距由速度确定，对于120km/h的最高速度，取8m最佳;

（4）拉出值（S）值在500m范围内约为±200mm;

2　刚性悬挂的安装方式

均应能满足水平和垂直方向的调节要求。

3　刚性悬挂的断面组成

由安装零部件、绝缘子、汇流排和接触线组成。

汇流排是刚性悬挂的重要部件

4　汇流排的连接

每根汇流排长约10m左右，它们之间通过汇流排接头连接构成锚段。

5　刚性悬挂的电分段

分段绝缘器式（用于渡线）

锚段关节式（用于正线）

6　刚性悬挂的电连接

7　刚性悬挂的中心锚结

作用：

防窜动

8　刚性悬挂的补偿方式

由于铝合金汇流排和接触线都存在热胀冷缩的物理现象，为了消除因温度变化引起的接触线和汇流排的热膨胀误差，在刚性悬挂的每一个锚段内需安装一个伸缩部件。

补偿方式有两种

锚段关节式热膨胀元件式

9　刚性悬挂的线岔

10　锚段关节

　柔性架空接触网的结构与设备

（1）支柱与基础；

（2）支持装置；

（3）定位装置；

（4）接触悬挂；

（5）供电辅助设备。

2　支柱与基础　　承受接触网的全部负荷并将其传递给大地；

根据制作材料分：

钢支柱和钢筋混凝土支柱；

根据支柱形状分：

圆形支柱、方形支柱、H形钢支柱、桁架形钢支柱；

根据支柱功能分：

中间柱、转换柱、中心柱、下锚柱；

　　　　　　　　软（硬）横跨柱、定位柱、道岔柱。

（2）支柱基础

基础应具备两个条件：

　　有足够的机械强度和良好的稳定性。

基础的材料主要是混凝土和钢筋；

　　由于钢筋混凝土支柱下端直接埋入地下成为其基础，因此、基础是针对钢支柱而言的。

金属支柱载荷较大，均单设基础。

（3）金属支柱基础的种类

　　与支柱类型及承受载荷大小、地质土壤特性、支柱所处位置有关。

3　支持装置

柔性架空接触网的支持装置有：

腕臂式支持装置；

硬横跨式支持装置；

软横跨式支持装置；

　腕臂式支持装置由平腕臂（原为水平拉杆）和斜腕臂及其连接零件组成。

（1）腕臂

　腕臂安装于支柱上方支持定位装置及接触悬挂，由于腕臂的主要作用是支撑和传递力负荷，要求其具备足够的机械强度且结构简单，易于安装。

根据腕臂与支柱之间的绝缘情况，可分为绝缘腕臂和非绝缘腕臂。

（2）绝缘腕臂和非绝缘腕臂

绝缘腕臂具有结构简单、成本低、便于安装、便于带电作业、对支柱容量和高度的要求低等许多优点，在接触网中得到广泛运用。

非绝缘腕臂一般由角钢、槽钢加工制成，承力索和接触线通过悬式绝缘子串悬挂于腕臂上。

其特点是结构复杂、笨重、不能实施带电作业。

它主要用于两股道或者三股道而又不便于设置软横跨的地方。

（3）腕臂柱的装配

（4）刚性支持与柔性支持

刚性支持与柔性支持相比，具有结构简洁、零件数少、稳定性高，高速受流特性好，便于施工和维修的特点，在高速接触网中得到广泛应用。

（5）接触网用绝缘子

绝缘子的分类

按制作材料分：

　　钢化玻璃绝缘子、瓷质绝缘子、聚氟乙烯等高分子复合材料绝缘子等；

按结构形式分：

　　棒式绝缘子和悬式绝缘子。

　　悬式绝缘子由钢帽、杵头、耳环、瓷体三部分组成，在接触网中用量最多，主要用于导线下锚、水平拉杆、软横跨、锚段关节及附加悬挂等处。

　棒式绝缘子分为区间、站场腕臂支撑（含压管）用绝缘子和隧道悬挂、定位用绝缘子。

4　定位装置

组成：

由定位管、定位器、定位线夹及其连接零件组成。

作用：

将接触悬挂定位在设计的空间范围内，满足受电

　　　弓取流的几何要求。

基本要求：

　　　　能保证将接触线固定在设计要求的空间位置上；

　　　　当温度发生变化时，不影响接触网线索沿线路方向的移动；

　　　　定位处弹性良好，不影响受电弓高速通过。

（1）定位管

分类：

普通定位管、套管（T）型定位管；

　　普通型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。

　　T型定位管与普通定位管相比，其尾部加装的是套管而不是定位钩，套管增强了其尾部的机械强度以便于和棒式绝缘子配套使用。

T型定位管多用于隧道定位和多股道腕臂支柱装配。

要求：

安装完成后，定位管应呈水平状态。

（2）定位器

定位器是定位装置的关键部件；

作用：

通过定位线夹将接触线拉出并固定在设计要求的空间位置，

　　　它承受接触线的水平分力。

组成：

由镀锌钢管、套筒和定位销钉焊接加工制成。

要求：

为了避免定位器和运行中的受电弓相碰，要求定位器安装完

　　　成后应有一定坡度，其倾斜度在1∶6～1∶10之间。

正定位（硬定位）

　　用于直线区段或曲线半径R=4000～1200m区段的接触线定位。

反定位

　　一般用于曲线内侧支柱或直线区段“之”字值方向与支柱位置相反的地方。

为了保证定位器与定位管之间有一定距离（≥300mm），定位器通过长支持器与定位管连接，

软定位

　　一般用于曲线半径R≤1000m的曲线外侧支柱上。

为了避免拉力过小定位器下落，规定其曲线拉力在抵消反方向的受力之后，须维持20kg以上，

5　接触悬挂

（2）接触悬挂的组成及作用：

组成：

由接触线、承力索、吊弦等线索和设备组成。

作用：

传输电能并承担一定的机械负荷。

（3）基本要求：

良好的导电性，足够的电气强度，能承受牵引电流、过负荷电流和短时短路电流所引起的过热；能承受补偿张力以及附加负载造成的机械负荷；

具有较高的波动传播速度、均匀的弹性、稳定的几何空间结构，良好的摩擦学特性和热力学特性。

接触线断面图

　　定位点处接触线与轨平面的垂直距离叫接触线高度，简称导高。

　　两相邻定位点的接触线的高度差与该跨距的比值称为接触线坡度。

　　由于弓网间的相互作用，接触线的工作面会被磨损，这种磨损叫接触线的磨耗。

（4）接触悬挂线索

承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来以减少其弛度。

载流承力索还要承载一部分牵引电流以减少牵引网阻抗，降低接触网电压损耗和能耗。

　　承力索大多采用铜铰线和镀锌钢绞线制作，在直线区段承力索位于线路中心的正上方，允许误差150mm；在曲线区段承力索与接触线在水平面内的投影重合（直链形悬挂），允许误差200mm。

对承力索的要求是质量轻、导电性好、耐腐、机械强度高、柔韧性好。

（4）接触悬挂线索

作用：

连接承力索和接触线并将接触线重量和弛度传递给承力索。

分类：

普通吊弦、弹性吊弦、滑动吊弦、整体吊弦。

6　锚段和锚段关节

（1）锚段的定义

　　为满足接触网在供电和机械两方面的需求，需将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一个分段叫一个锚段。

（2）划分锚段的目的：

（a）便于接触网的机械分段和电分段；

（b）便于安装张力补偿器和其它设备；

（c）提高供电灵活性；

（d）缩小事故范围；

（e）保证吊弦及定位器的偏移不超出规定值；

（f）改善悬挂弹性。

（3）锚段关节及其发类

定义：

锚段与锚段之间的衔接部分称为锚段关节。

分类：

　　　根据电气关系可分为“绝缘锚段关节”和“非绝缘锚段关节”；

　　　根据锚段关节所用跨距数，可将其分为“三跨”、“四跨”、“五跨”、“七跨”和“九跨”锚段关节。

　　　跨距是指两支柱间的距离

锚段关节的形式：

三跨非绝缘锚段关节；

三跨绝缘锚段关节；

四跨非绝缘锚段关节；

四跨绝缘锚段关节；

五跨绝缘锚段关节；

七跨和九跨带中性段电分相绝缘锚段关节。

转换柱之间的两条接触线在水平面上的投影平行，线间距为100mm；在铅垂面内的投影的交叉点应在跨距中心；

　　转换柱处，非工作支（不接触受电弓的接触线）比工作支（接触受电弓的接触线）抬高压200到250mm；下锚柱处，非工作支比工作支抬高500mm；

　　下锚支在转换柱处改变方向时，其水平角度不大于6o，困难时不大于12o；

　　在转换柱与下锚柱间距转换柱10m处安设一组电连接线。

技术要求

　　转换柱之间两支接触线在水平面内的投影平行，线间距为500mm；

　　转换柱处，两组悬挂的垂直距离应保持500mm（悬式绝缘子分段时）或400mm（直径不大于150mm的绝缘杆件分段时）

非工作支接触线的分段绝缘子或绝缘杆的下裙边应高于工作支接触线100mm以上

中心柱定位处两支接触线高度相等；

下锚柱处，绝缘子串距定位滑轮中心的距离不得小于800mm；

非工作支接触线和下锚支承力索在两转换柱内侧各加设一串悬式绝缘子（一般为4片），并用电连接将锚段最后一跨的线索与相邻锚段线索与相邻锚段线索连接起来，电连接设在锚柱与转换柱间距转换柱10m处；

接触线改变方向时，其偏角一般不大于6o，困难时不大于12o；

两个锚段在电路上的连接，需经隔离开关进行控制，严禁隔离开关带负荷打开或闭合（只能断开或闭合10km的空载线路电流）。

6　锚段和锚段关节（五跨绝缘锚段关节）

两组悬挂间的有效绝缘距离须大于450mm；在靠近下锚侧的两转换柱内，两悬挂在水平面内的投影平行，且距离应保持450mm；在靠近下锚侧的转换柱处，两悬挂的垂直距离应在550mm以上；在中心跨的两转换柱处，两悬挂的垂直距离应保持在150mm；两工作支的等高点应位于中心跨的中间，等高点的接触线高度应高出标准导高40mm；正线下锚支偏角不大于4°，困难情况下不大于6°；站线下锚支偏角不大于6°，困难情况下不大于8°。

6　锚段和锚段关节（七跨绝缘锚段关节）

七跨的技术要求同四跨绝缘锚段关节，其中性段长度在350~450m之间，无电区的长度大约在100~150m之间，机车靠惯性通过无电区。

6　锚段和锚段关节（九跨绝缘锚段关节）

九跨的技术要求同五跨绝缘锚段关节，其中性段长度在350~450m之间，无电区的长度大约在100~150m之间，机车靠惯性通过无电区。

7　补偿装置

定义：

补偿装置是安装于锚段两端线索下锚处自动调节接触网线索张力的装置。

作用：

调节线索张力，改变线索松弛状态；改善接触悬挂的弹性；提高接触悬挂的波动速度。

补偿装置有滑轮补偿、棘轮补偿、鼓轮补偿、弹性补偿和液压补偿等几种类型

补偿器灵活，各种部件之间无卡滞现象；

传动效率高，98%以上；

能快速制动。

8　电连接与电分段

电连接由电连接线和电连接线夹组成，其作用是连接几组接触悬挂，减少网阻抗。

电连接可分为横向和纵向两种，在锚段关节处的电连接为纵向电连接。

将几股道接触悬挂并联起来的跨越股道间的电连接为横向电连接。

各类电连接的安装位置

结构A：

安装于载流承力索区段的隧道入口处。

结构B：

安装于多股道站场（机车停车起动位，馈线上网点）。

结构C：

安装于线岔、锚段关节处。

结构D：

安装于绝缘锚段关节距转换柱内侧5m处；站场分段绝缘器距分段绝缘器外端处。

结构E：

安装于有避雷器的地点，其作用是连接接触网和避雷器。

8　电连接与电分段

分类：

横向电分段和纵向电分段

目的：

增加接触网供电的灵活性

接触网线路之间进行的电分段叫横向电分段，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；

　　　接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段，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分段。

　　　横向电分段由分段绝缘器、悬式绝缘子（用于软横跨）实现；

　　　纵向电分段由分相绝缘器或绝缘锚段关节实现。

电连接与电分段的主要电气设备

隔离开关和分段绝缘器（同相电源之间）

无交叉线岔有两个始触区和一个等高区。

在两线路中心线线间距126mm至526mm之间为第一始触区，在此区内渡线接触线比正线接触线高H1；

在两线路中心线线间距526mm至806mm之间为等高区，在此区内两接触线等高；

在两线路中心线线间距806mm至1306mm之间为第二始触区，在此区内正线接触线比渡线接触线高H2；

H1、H2的取值与道岔型号无交叉线岔的定位柱应位于两线路中心线相距666mm处；正线接触线拉出值为333mm，渡线导线距正线线路中心线为999mm，距渡线线路中心333mm,允许误差±20mm，渡线接触悬挂过岔后抬高下锚；正线接触线抬高1‰，渡线接触线降低3‰，在线岔另一侧渡线接触线抬高3‰下锚；

始触区内不允许安装任何悬挂和定位设备，但等高区内可以安装。

和行车速度有关。

10　中心锚结

作用：

减少锚段张力差；缩小事故范围；

中心锚结长度L应大于或等于跨距中心处接触线与承力索间距的20倍，最小不得小于15m。

中心锚结辅助绳两侧长度应相等，每端用一正一反安装的两个钢线卡子与承力索紧固，两刚线卡子间距为150mm，端部绑扎100mm，外端留50~100mm。

中心锚结的结构不得侵入弹性吊弦内，中心锚结辅助绳在承力索上的固定线夹距支柱处弹性吊弦不得小于1m。

在中心锚结线夹处，接触线高度要比定位点处高出20~100mm，线夹两边的辅助绳张力应相等，但切不可造成明显的负弛度。

中心锚结线夹不得偏斜，以免碰撞受电弓。

中心锚结辅助绳到支柱锚固，其投影与钢轨外轨交叉处要比导线高300mm以上。

中心锚结所在跨跨要比相邻跨距小10%。

11　硬横跨

各股道悬挂不相互影响，结构稳定，抗振动、抗风，改善弓网受流条件，互换性好，有利于机械作业，简洁美观。

12　软横跨

软横跨是接触网在车站常用的另一种支撑形式，它由一对软横跨支柱、横向承力索、上部固定绳、下部固定绳、直吊弦、斜吊弦、定位设备及其紧固件组成。

12　软横跨的节点

12　软横跨的基本技术要求

横承力索（双横承力索为其中心线）和上、下部固定绳应在同一铅锤面内，横向承力索的弛度符合要求，双横承力索两条线的张力应相等；

横承力索和上、下部固定绳受力部件状态良好，不得有接头，断股和补强，其机械强度安全系数不应小于，上、下部固定绳的斜吊线及各固定线夹状态良好，定位环线夹（U形线夹）无裂纹、烧伤、锈蚀；

横承力索与上部固定绳的直吊弦应保持铅锤状态，在直线区段位于线路中心正上方；曲线区段与接触线连线应垂直于轨面。

各吊线均采用两股Φ铁线钮制而成，上端作永久性固定，下段为可调性固定，回头长为200~300mm。

上、下部固定绳应水平，允许有平缓的负弛度，但在100mm~200mm之间，下部固定绳距接触线的垂直距离不得小于250mm。

横向承力索及上、下固定绳各零件要紧固、状态良好并涂油防腐。

横承力索及上、下固定绳的绝缘子应在同一铅锤面内，位于站台上方的下部固定绳绝缘子应与站台边沿对齐，误差不得大于100mm。

13　接触网零件

（1）悬吊零件：

悬吊线索及杆件的零件。

（2）定位零件：

用于接触线定位方面的零件。

如定位线夹、支持器、定位器、软定位器、锚支定位卡子、定位齿座等。

（3）连接零件：

起连接作用的零件。

（4）锚固零件：

各种线索终端锚固用的零件。

（5）补偿零件：

张力张力补偿装置所用的零件。

（6）支持装置用的零件：

如旋转腕臂底座、底座槽钢、旋转腕臂拉杆底座、软横跨固定角钢、腕臂、符环杯及调节板等。

（1）铸黄铜件ZHAL67－（铸铝黄铜），用于铜线中的线夹连接。

（2）马钢铸件KT33－8（又称马铁或可锻铸铁），一般在外形复杂且用量较多的承力零件采用此材料，在接触网零件中所占数量最多。

如定位环、支持器、接头线夹、鞍子、楔形线夹外壳等。

（3）铸铁杆HTIS－33（又称灰口铸铁），仅用来制作承受压力的垫块及非承力零件。

如楔形线夹的楔子、滑轮、球形垫块、角形垫块等，但其用量不多。

（4）普通碳素钢件A3，各种螺栓、螺母、压紧固件和腕臂、压管、件环杆、排头杆、坠航杆、定位器、支架等，都是用钢管、圆钢、角钢等型钢根据要求加工而成的。

（5）铸铝合金ZL，与铝线接触部分的零件可采用铝合金铸件，如钢铝接触线用的定位线夹、电连接线夹等。

基本要求

（1）表面应光洁，无裂纹、毛刺、砂眼、气泡等缺陷。

（2）楔型线夹、耐张线夹等零件的工作面应光滑、平整。

（3）零件的活动部位应灵活，配套连接无障碍。

（4）楔型线夹楔子的选用应与线截面规格相符。

（5）各种螺栓的规格应符合国家现行制造标准，若无镀锌的应采取其防腐措施，螺母与螺杆应配套。

（6）凡经过热镀锌的零件，应锌层均匀，并无脱落、锈蚀现象。

（7）焊接的零件，其焊接应连续焊实，并无虚焊、假焊等现象。

14　接触网的电分相

为了从宏观上平衡单相电力牵引负荷对电力系统造成的不利影响，接触网各供电臂间需按一定规律实行分相和换相。

　　供电臂是指从牵引变电所馈电线出口处到供电分区处的一段接触网。

　　供电分区是指为了满足牵引变电所供电分相的要求，在两牵引变电所中间通过开关设备将接触网分成两段，这种分段叫供电分区。

　　供电分区有利于提高接触网供电臂末端（远离牵引变电所的接触网）电压水平。

　电分相可通过七跨和九跨带中性段锚段关节实现（高速接触网中采用），也可由分相绝缘器实现（常速接触网采用）。

分相绝缘器安装于牵引变电所和分区亭出口或者供电臂未端等接触网需要分相供电的地方。

　　分相绝缘器的主要作用是隔离两相电压，机械连接接触网；它要承受接触网两相相间电压和接触悬挂的全部张力。

因此、对分相绝缘器的机电性能有较高的要求。

　　为避免电力机车过分相时引起相间短路，分相绝缘区总长度不低于30m，而且列车通过分相绝缘器时必须降弓，因此要在上行和下行方向距分相绝缘器30m处设“合”、“断”字标志，75m处设“禁止双弓”标志；

不能安置在大坡道的线路上；分相绝缘器的绝缘元件一般安装在距支柱米处，安设后其绝缘件有效长度不得低于是米，且器体平稳、底部应平滑，不能有硬点。

电分相标志设置示意图

15　自动过分相技术

机车自动过分相技术的方式：

有地面开关自动切换方式；

网上开关自动断电方式；

机车自动断电方式；