接触网系统.docx
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接触网系统
、概述
1、城市轨道接触网供电电压等级
我国标准规定城市轨道交通供电电压为DC750V和1500V两种。
从输电效率讲,因为线路损耗是与电流平方成正比的,尽管可以设辅助馈电线来减少线路阻抗,DC1500V损耗小、效率高。
1500V电压变化率较小,电能质量较好,且由于杂散电流要小一半,有利于减少对地下金属建筑物的腐蚀。
2、城市轨道交通供电接触网的类型
牵引供电系统是由电网输入线路、牵引变电站、馈电线、牵引接触网和回流线等构成的供电网络。
接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网。
三轨式接触网用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨,架空式接触网除此还可用于铁路干线、城市地面和工矿电机车电力牵引线路。
为了保证对电动车组良好的供电,接触网应
顺直平滑,高度一致,在高速行车中能始终保持正常稳定的接触授流;接触网应具有足够的耐磨性与良好的导电性,寿命尽量长,并力求结构简单,易于施工、维修。
2.1架空式接触网
架空式接触网的悬挂类型分为两种:
柔性悬挂和刚性悬挂。
其中柔性悬挂又可分为简单悬挂与链型悬挂。
不同的类型其电线粗细、条数、张力都是不一样的。
架空线的悬挂方式,要根据架线区的列车速度、电流容量等输送条件以及架设环境进行综合勘察来决定要采取什么方式。
2.1.1简单悬挂。
简单悬挂方式结构简单,支柱高度低,支持装置承受的负荷较轻但是弛度大、弹性不均匀。
弹性简单悬挂建造费用低,施工方便维修简单。
2.1.2链形悬挂。
接触线通过吊弦悬挂到承力索上的悬挂称为链形悬挂。
链形悬
挂承力索悬挂于支柱的支持装置上接触线通过吊弦悬挂在承力索上,使接触线增加了悬挂点,调节吊弦可以使整个跨距内接触线对轨面保持一致高度。
由于接触线是悬挂在承力索上的,因而基本上消除了悬挂点处的硬点,使悬挂线的弹性在整个跨度内都比较均匀。
链型悬挂一般用在正线或试车线等要求较高的区段。
2.1.3刚性悬挂。
刚性悬挂又称刚性接触网,是一种区别于传统柔性接触网的供电方式。
由于地铁隧道供电导线上方空间有限,链形悬挂一般采用冷拉电解铜接触线。
1962年日本东京营团地铁日比谷线开通时,考虑可能发生断线事故而要有保护措施、洞内维修作业较复杂等问题,以及隧道断面比三轨供电要大幅扩大的情况,开发了地铁用的新的刚性悬挂方式。
现在通过10多个国家、30多条地铁的运营,经过不断改进设计,刚性接触网系统已日臻完善,非常可靠。
2.1.4刚性接触网与柔性接触网相比，有以下3个特点：
一是接触网载流面积大，可为机车提供更稳定的电能；二是结构简单、安装方便、维护简便，与柔性接触网相比维修量大幅度减少，在国外使用该技术的地铁还被称之为免维护接触网，更说明其维护量之小；三是可减少隧道净空，由于刚性接触网直接安装在隧道顶部，不仅安装方便，也不需要占用更多空间，使隧道净空降低。
2.2接触轨接触网
三轨接触网是沿轨道线路敷设的附加接触轨,从电动客车转向架伸出的受流器通过滑靴与第三轨接触而取得电能。
接触轨可以有三种方式,即上接触式、下接触式和侧接触式。
德国在1978年建成了世界上第一段钢铝复合轨，运行长度3.3公里。
1996年后，美国、日本、意大利、马来西亚、泰国等国家都开始应用，至今世界上已建成钢铝复合接触轨运营线路1000多公里，遍布欧洲、美洲、大洋洲、亚洲二、郑州1号线一期工程接触网设备介绍一期工程正线全部为地线线路，车辆段和停车场出入线大部分为地下线路，地下线路的接触网全部采用刚性悬挂形式。
刚性接触网输电线路由PAC11O型铝合金汇流排和单根CTA120型铜银合金接触线组成。
郑东车辆段和凯旋路停车场均为地面线路，地面线路的接触网全部采用柔性悬挂形式；在出入段/场线的隧道口以锚段关节形式进行刚柔过渡。
试车线和出入段/场的地面线路接触网悬挂类型为全补偿链形悬挂（双承力索+双接触线），其它车场线接触网悬挂类型为弹性简单悬挂（有补偿）。
柔性接触网的承力索采用JT150型铜绞线，接触线采用CTA120型银铜合金接触线，架空地线采用JT120型铜绞线。
（一）刚性接触网介绍
1、刚性接触网有以下特点：
（1）结构比较简单；
（2）安全可靠；
（3）节约投资；
（4）维修方便、简单、成本低；
（5）不利的方面有：
一是对于设计、施工以及业主有一定的风险；二是对设备各个方面的要求高；三是维护、检修无检修工艺及维修标准，无经验。
2、支柱
车辆段及停车场内接触网支柱采用“H”型钢柱，这种型式的支柱在香港和国外高架桥上应用较多。
其特点：
（1）结构简单，外形轻盈、简洁；
（2）支柱容量大，适合直流供电接触悬挂荷载大的特点；
（3）柱上金具规格少，便于标准化和运营维护；
（4）支柱底座结构简单，便于与桥梁配合和施工安装。
3、支撑装置
隧道内刚性悬挂采用垂直悬吊装置，该装置具有水平和垂直双向调节的功能，便于刚性悬挂拉出值和导高的调节。
在区间：
隧道顶部采用钻孔或预埋件方式；在车站结构风管底板预埋接触网预埋件。
地面区段柔性悬挂支持装置：
一是单腕臂柱结构形式；二是门形支架结构形式
4、绝缘子
分类：
棒式绝缘子、悬式绝缘子、针式绝缘子三种。
采用公称泄漏距离为250mm，瓷釉剥落总面积不大于30mm2。
对于柔性悬挂安装在腕臂底座处的绝缘子，宜采用表面上釉的高强度瓷质绝缘子；下锚绝缘子采用瓷质绝缘子。
刚性悬挂采用表面上釉的瓷质绝缘子。
5、汇流排定位线夹
用于刚性悬挂固定Ris120mm2接触线，通过定位销钉或螺栓与绝缘子及支持结构相连接，下部由两夹板固定汇流排。
它的最大水平工作荷重为2.5kN，最大垂直荷重为3.0kN，螺栓的紧固力矩为25N.m。
6、汇流排用于夹持、固定接触线、承载和传输电能。
型号：
PAC110mm2在安装时：
连接件的接触面应清洁，汇流排连接缝两端夹持接触线的齿槽连接处平顺光滑，不平顺度不大于0.3mm。
汇流排连接端缝平均宽度不大于1mm，螺栓紧固力矩为16N.m
7、汇流排防护套
用于隧道洞口处刚性悬挂汇流排的防尘、防雨；直接安装在汇流排上，本体材质为软塑料，表面色彩为不透明乳白色。
8、汇流排终端
接触线在锚段未端汇流排外余长为100~150mm，沿汇流排终端方向顺延，一般情况对接地体的距离不应小于150mm；困难情况不应小于115mm。
9、汇流排中间接头
用于刚性悬挂汇流排每段之间的接头，由左右两个鱼尾板组成，通过无螺母式螺栓与汇流排连接，中间接头的外形尺寸与汇流排的内表面相匹配，结合紧密，要求其导电率不得低于汇流排。
中间接头由机电性能与汇流排相同的铝合金制成，采用金属模锻工艺制造，螺栓材质为1Cr18Ni9Ti。
10、锚段关节
两支接触线在关节中间悬挂点处应等高，转换悬挂点处非工作支不得低于工作支，可以比工作支高出0~1mm。
非绝缘锚段关节中心线之间的距离为200mm；绝缘锚段关节中心线之间距离为300mm；允许误差均为±20mm。
11、中心锚结
中心锚结的位置应处于汇流排中心线的正上方，基座中心偏离汇流排中心不
大于±30mm。
中心锚结绝缘子型号应符合设计要求，表面无损伤，
带电端至接地体，接地端至带电体——汇流排距离一般情况应不小于困难情况不应小于115mm，线夹处接触线应平顺无负弛度。
12、接触导线
刚性悬挂接触网上只安装一根截面积为120mm2银铜合金的导线。
全补偿的为双接触线。
13、线岔
道岔处在受电弓可能同时接触两支接触线范围内两支接触线应等高，在受电弓始触点渡线接触线应与正线接触线等高或高出正线接触线1mm。
单开道岔处，悬挂点的拉出值距正线汇流排中心线一般为200mm，允许误差±20mm。
交叉渡线道岔在交叉渡线处两线路中心的交叉点处，两支悬挂的汇流排中心线分别距交叉点100mm，允许误差±20mm。
道岔处电连接线、接地线应完整，安装牢固。
14、防雷保护
隧道洞口、高架及地面区段牵引变电所馈线上网隔离开关处设置避雷器，以限制雷电波侵入隧道内。
高架及地面区段，抬高架空地线兼作避雷线，每隔200~250m通过放电间隙接地，接地电阻不大于10Ω，如周围无高大建筑物的区段，每500m设置线路双角隙避雷器。
15、防淹门处刚性悬挂布置
刚性悬挂在防淹门处，两侧汇流排断开，断开长度应满足防淹门整体结构宽度要求，另设置一段汇流排通过防淹门，并与两侧汇流排平行重叠，构成锚段关节。
在正常情况下，应保证列车良好运行；当防防淹门试验时，刚性悬挂应能在短时间内拆开和恢复。
16、电连接
隧道内非绝缘锚段关节处及道岔处均设置电连接；机械分段处的电连接，其载流量不应低于被连接的接触网允许的载流量；电连接设置不应影响受电弓的正常取流。
隧道外的电连接设置基本与一号线相同。
17
、刚性悬挂接地线夹本零件直接安装在汇流排上，用于刚性悬挂停电维修接地时使用，螺栓的坚固力矩为25N.m。
线夹本体材质为ZCuALFe3或铝合金，采用金属模锻工艺制造，螺栓、螺母材质为1Cr18Ni9Ti。
18、分段绝缘器刚性悬挂分段绝缘器安装的位置应符合设计要
求，分段绝缘器上的两极靴枝间距为100mm，允许误差+5mm；分段绝缘器中点偏离线路中心线不应大于50mm。
分段绝缘器紧固件应齐全，连接牢固可靠，分段绝缘器上的锚固螺母和螺杆的旋紧扭矩为5daN.m。
分段绝缘器与接触线接头处应平滑，与受电弓接触部分与轨面连线平行，车辆双向行驶均无打弓现象
19、隔离开关
分类两种：
电动隔离开关和手动隔离开关。
隔离开关的安装：
开关底座和操作机构底座应呈水平状态，安装牢固，靠近线路端部至线路中心线不得小于1800mm。
手动操作机构底座安装高度距地面为1200mm。
隔离开关中心线应铅垂，传动杆垂直与操作机构轴线一致，偏差不大于2度，连接应牢固，无松动现象，铰接处活动灵活，并涂有中性凡士林。
刀口涂电力复合脂。
隔离开关触头带电部分至顶部建筑物距离不应小于500mm；至隧道壁不应小于150mm。
（二）技术数据
1、接触悬挂主要设计参数
接触悬挂类型及导线组成
不同区段
悬挂类型
导线组成
地下段
正线
架空“П”型
刚性悬挂
1根汇流排+1根接触线+单架空地线
1PAC110+1CTAH120+1JT120
渡线、存车线、折返
线、联络线
架空“П”型
刚性悬挂
1根汇流排+1根接触线+单架空地线
1PAC110+1CTAH120+1JT120
地面段
车辆段出入段线
全补偿简单链型悬挂
2根承力索+2根接触线+单架空地线
2JT150+2CTAH120+1JT120
停车场段出入段线
全补偿简单链型悬挂
2根承力索+2根接触线+单架空地线
2JT150+2CTAH120+1JT120
车辆段车场线
弹性补偿简单悬挂
单接触线+单架空地线
1CTAH120+1JT120
车辆段试车线
全补偿简单链型悬挂
2根承力索+2根接触线+单架空地线
2JT150+2CTAH120+1JT120
2、线材规格和张力
接触网主要线材规格及张力
悬挂类型
线材规格
额定张力
架空刚性悬挂
1PAC110mm（汇流排）
无张力
1CTAH120（接触线）
无张力
1JT120（架空地线）
112kN（最大）
全补偿简单链
型悬挂
2CTAH120+2JT150（接触线+承力索）
212kN+212kN
1JT120架空地线
112kN（最大）
弹性补偿简单
1CTAH120（接触线）
112kN
悬挂
1JT120（架空地线）
112kN（最大）
3、悬挂点处导线高度
3.1架空刚性悬挂：
悬挂点处导线距两轨面连线的高度一般为4040mm，接触线距轨面最低高度为4000mm。
当导线高度变化时，其坡度变化不大于2‰。
3.2架空柔性悬挂：
出入段线悬挂点处导线距两轨面连线的高度从4040mm过渡到5000mm车辆段及停车场内悬挂点处导线高度一般为5000mm，库内悬挂点处导线高度根据工艺要求确定。
当导线高度发生变化时，接触线的坡度根据机车行驶速度确定，满足《地铁设计规范GB50157-2003》要求。
4、结构高度
全补偿简单链型悬挂的结构高度一般为1200mm。
弹性补偿简单悬挂吊索座至接触线的吊索高度一般为400mm。
5、接触线相对于轨道的最大坡度
5.1柔性接触网的接触线最大坡度：
试车线5‰；其它线路10‰改变接触线高度的首跨坡度应为中间跨坡度的1/2。
5.2刚性接触网的接触线最大坡度：
正线2‰；其它线路3‰
6、接触线水平最大转角正线接触线水平转角不应大于6°，其它线路在困难情况下不得大于10°。
7、接触网导线张力补偿装置主要性能
恒张力弹簧补偿装置额定输出张力12kN，张力输出误差不大于额定值的±4%
8、支柱侧面限界
直线段：
支柱的侧面限界一般为2300mm，具体根据限界专业所提最小限界值进行设计。
曲线段：
根据限界专业所提最小限界值进行设计。
9、跨距长度
架空柔性悬挂：
全补偿简单链型悬挂最大跨距一般不大于50m，弹性补偿简单
悬挂最大跨距一般不大于45m。
曲线区段柔性接触网最大跨距及导线偏离值表（链型悬挂）
曲线半径（m）
拉出值（mm）
计算跨距（m）
选用跨距（m）
450
200
33.9
28
1000
150
40.5
35
直线
200
45
曲线区段柔性接触网最大跨距及导线偏离值表（简单悬挂）
曲线半径（m）
拉出值（mm）
计算跨距（m）
选用跨距（m）
65
250
14.9
14
80
250
16.5
15
150
250
22.0
20
200
250
25.0
23
450
200
33.7
28
架空刚性悬挂：
跨距一般为8～10m。
10、拉出值
架空柔性悬挂：
直线拉出值200mm，曲线拉出值不大于250mm。
架空刚性悬挂：
拉出值一般为200mm。
11、锚段长度
11.1架空柔性悬挂。
锚段长度一般不大于1500m，当一个锚段内有较长的小半径曲线时，锚段长度可适当缩小，每个锚段两端设补偿下锚，在锚段的中部设置中心锚结，中心锚结下锚采用“V”形拉线方式；当锚段长度小于750m时，一端设硬锚，另一端设补偿下锚。
11.2架空刚性悬挂。
锚段长度一般不大于250m。
在锚段的中部设置中心锚结，中心锚结下锚采用“V”字型绝缘拉棒方式。
11.3架空地线。
锚段长度一般不大于2000m，两端均设硬锚
接触网带电部分和结构体、车体之间的最小净距
接触网带电部分和结构体、车体之间的最小净距
序号
项目
最小净距mm
备注
1
最小净距
动态
100
绝对最小动态值60mm。
静态
150
12、架空刚性悬挂接地线夹安装
在架空刚性悬挂接触网机械分段、电分段两端、每一个车站（设备站台以外）两端、线路终端分别安装汇流排接地线夹一套，作为接触网维修时接地之用。
13、刚柔过渡的方式关节式过渡的方式：
刚性悬挂接触线应比柔性悬挂接触线高20-50mm。
刚性
悬挂带电体距柔性悬挂下锚底座、下锚支悬挂等接地体不应小于150mm，受电弓
距离就不应小于100mm。
贯通式刚柔过渡方式：
在过渡处两支刚性悬挂接触线应等高，在刚柔过渡交界处，汇流排对接触线不应产生下压或上抬，而且刚性悬挂与相邻柔性悬挂导线不应相互磨擦。
对露天汇流排上的防水罩应覆盖完全。
其对带电体距接地体的要求与关节式过渡的方式一样。
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