1、第一節第一節 接觸網的供電與分段接觸網的供電與分段一、接觸網的供電一、接觸網的供電l牽引變電所向接觸網供電有三種方式：單邊供電和雙邊供電和越區供電。單邊和雙邊為正常供電方式；越區供電是一種非正常的工作方式。l接觸網通常在兩相鄰牽引變電所間的中央斷開，將兩牽引變電所之間兩個供電臂的接觸網分成兩個供電分區。如果在中央斷開處設置開關設備時可將兩供電分區連通，此處稱為分區亭。接觸網供電原理圖l單邊供電單邊供電l每一個供電分區的接觸網只從一端的牽引變電所獲得電流的供電方式。l雙邊供電雙邊供電l將分區亭的短路器閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個接觸網供電分區均可同時從兩個變電所獲得電流的供電方式。l越區供電越

2、區供電l當某牽引變電所發生嚴重故障而全所停電的情況下，此變電所擔負的供電臂，通過分區亭開關的閉合，則接觸網從兩相鄰牽引變電所取得電流的供電方式。單線單邊接觸網供電單邊供電單邊供電l優點優點：一旦接觸網發生故障，只影響本供電分區，故障范圍小，牽引變電所饋電線保護裝置也較簡單，目前采用較多。l缺點缺點：正常情況下供電臂末端（靠分區亭處）電壓較低。雙邊供電雙邊供電l優點優點：可以提高接觸網電壓，使整個供電范圍內接觸網電壓水平有較大提高，并降低接觸網中的電能損耗。l缺點缺點：一旦發生接觸網故障，影響范圍比單邊供電時擴大到兩個供電分區。（需安裝保護裝置和分區亭開關控制裝置）。復線區段供電情況復線區段供電

3、情況l牽引變電所有四條饋出線分別向兩側上、下行接觸網供電。同一側的上、下行接觸網供電相相同，以便于上、下行實現并聯供電，可提高接觸網末端網壓。越區供電時則通過分區亭內的開關設備來實現。復線區段供電示意圖二、接觸網的供電分段二、接觸網的供電分段分段目的分段目的：保證供電的可靠性和靈活性，縮小停電事故的范圍。分段的形式分段的形式：橫向分段和縱向分段。橫向分段橫向分段定義：定義：接觸網線路（或線群）之間所進行的分段稱為橫向分段。l橫向分段采用分段絕緣器的方法進行分段?？v向分段縱向分段定義定義：接觸網沿線路方向所進行的分段成為縱向分段。l站場和區間銜接處必須進行分段，區間接觸網除遇有大型建筑物一般不進

4、行電分段。三、分段絕緣器（分區絕緣器）三、分段絕緣器（分區絕緣器） 分段絕緣器在電氣化鐵路區段各車站的裝卸線、機車整備線及電力機車庫線等地，為了保證工作人員的作業方便及人身安全，將接觸網在電的方面分成獨立的區段。分段絕緣器安設在上述獨立區段的兩端，其結構既能保證供電的分段，又能使受電弓平滑地通過該設備。 分段絕緣器大多配合隔離開關使用，以便使分段絕緣器兩端的接觸線當開關閉合時都能帶電；當隔離開關打開時，分段絕緣器與隔離開關之間的的區段中則沒有電，便于在該獨立區段中進行裝卸或停電作業。 分段絕緣器的種類較多，但由于接觸網設備及材料的發展，曾經廣泛使用的有三式、玻璃鋼、環氧樹脂分段絕緣器等，因結構

5、笨重或耐臟污、耐電弧性能差，也有的易老化開裂或泄漏距離不足等原因，現已逐漸淘汰，被新型的C1200高鋁陶瓷分段絕緣器和引進英國的滑道式菱形分段絕緣器所代替。四、隔離開關及電連接四、隔離開關及電連接1、隔離開關、隔離開關l作用：連通或斷開接觸網中各分段供電部分間的電路。l隔離開關的裝設地點：隔離開關裝設在車站兩端絕緣錨段關節處、車站的貨物裝卸線上、機車整備線上以及其他需要進行電分段和電分相的地方。l隔離開關的類型 接觸網系統中的隔離開關是電力系統中的35KV電壓等級的單級隔離開關。按使用情況分為：l經常操作類型：利用接地閘將停電部分接地，以保證停電范圍內作業人員的人身安全。一般安裝在車站的貨物裝

6、卸線、機車整備線和車庫線等處。l不經常操作類型：不帶接地刀閘型，一般安裝在車站兩端四跨絕緣錨段關節、分相電分段、并聯線以及饋電線等處。l2、電連接線、電連接線作用作用：保證接觸網各線之間或各分段之間、各股道之間電流的暢通，電連接線將各導線并聯起來，實現并聯供電，這樣起到了增大載流截面，減小了電阻，降低了能耗。分類分類: 電連接線是通過電連接線夾、接觸線電連接線夾分別與承力索和接觸線連接。電連接線根據安裝位置分為：l橫向電連接線 ：承力索和接觸線之間的連接。l股道間電連接線 作用是將各股道接觸網并聯起來。當電力機車在起動取流時，各股道接觸網并聯供電，就可滿足電力機車起動時所需的最大電流。安裝在電

7、力機車起動的附近。l道岔電連接l錨段關節電連接（縱向電連接）：安裝在錨段關節轉換柱處。l隔離開關電連接l避雷器電連接：接觸網和避雷器之間安裝電連接線。接觸網有大氣過電壓時，接觸網能通過避雷器接地。橫向電連接線 股道間電連接線第二節第二節 電分相及分相絕緣裝置電分相及分相絕緣裝置一、電分相一、電分相 在單相交流牽引供電系統中，電力機車是由單相電供電的，為了平衡電力系統的A、B、C各相負載，一般要實行A、B相輪流供電。所以A、B相之間要進行分開，這稱為電分相。l電分相通常由分相絕緣器實現。二、常規電分相及電分相裝置二、常規電分相及電分相裝置實現電分相的兩種方法：實現電分相的兩種方法：1）利用錨段關

8、節進行電分相；2）利用專門的電分相絕緣器進行電分相。l電分相絕緣器的作用作用：將接觸網上不同相位的電能隔離開，以免發生相間短路，并起機械連接作用，使接觸網成為一個整體。l注意注意：電分相絕緣器只能進行電氣上的絕緣，而導線在機械上則是通過電分相絕緣器連接在一起，不能作為機械分段。而絕緣錨段關節則既可以實現電氣分開，也可以實現機械方面的分開。l電分相絕緣裝置包括電分相絕緣器和有關分相絕緣器的線路標志。l電分相絕緣器一般設在兩供電臂連接的地方。如牽引變電所、分區亭等處。l電分相絕緣器一般由幾組分段絕緣元件串聯組成。每件絕緣元件長1.8m，寬度25mm，高度60mm，底部開有斜溝槽。l兩端部絕緣元件之

9、間的接觸線為一不帶電區段，稱為中性區段。中性區段的長度按照規定不小于18m。這一規定是考慮到機車雙弓升起時不致短接不同相位的接觸線為限。在分相絕緣器處配置隔離開關，以便越區供電。l為了不縮短中性區長度和避免接觸線供電相間短接，確保電分相絕緣器的功能，電力機車通過電分相絕緣器時，上行和下行方向均應設立“斷”、“合”標示牌，用以通知司機當機車通過電分相絕緣器時，必須先斷開機車的主斷路器，通過電分相絕緣器后，再重新合上主斷路器。這是為了防止受電弓通過中性區時，拖帶電弧燒毀絕緣件和接觸線或造成其他事故。l現在，提速后我國采用XTK型，鄭州鐵路分局供電段采用的電分相絕緣器還有自動過分相絕緣裝置，可不斷開

10、機車主斷路器通過。電分相絕緣器結構圖第三節第三節 接觸網的絕緣部件接觸網的絕緣部件絕緣子是接觸網帶電體與支柱設備或其他接地體保持電氣絕緣的重要部件。l對絕緣部件的要求: 有足夠的電氣絕緣強度，能承受一定的機械荷載和能經受不利環境和大氣的影響。l分類:瓷質懸式絕緣子和棒式絕緣子以及針式絕緣子。 懸式絕緣子懸式絕緣子主要用來懸吊或支撐接觸懸掛； 棒式絕緣子棒式絕緣子主要用于承受壓力及彎矩的場合。 針式絕緣子針式絕緣子多用于回流線、保護線及接地跳線，它承受以上線索不同方向的負荷，對地起電氣絕緣作用。絕緣子的性能絕緣子的性能電氣性能：電氣性能：l絕緣子干絕緣子干閃絡閃絡電壓電壓 在絕緣子表面清潔和干燥

11、的情況下，在其兩端施加電壓直至絕緣子表面閃絡時的最低電壓值。對室內絕緣子。l絕緣子濕閃電壓絕緣子濕閃電壓 在下雨方向與水平面成45度角淋于表面清潔的絕緣子上，再在絕緣子兩端加工頻電壓直至其表面閃絡所達到的最低電壓值。用來驗證絕緣子在露天的抗濕閃能力。l絕緣子擊穿電壓絕緣子擊穿電壓 絕緣子兩端加工頻電壓直至其絕緣性能遭到破壞所達到的最低電壓值。 絕緣子的干閃、濕閃和擊穿電壓值得要求取決于工作電壓，工作電壓越高，要求的值越大。機械性能機械性能 是指它所承受機械負荷的能力。使用絕緣子時，一般安全系數規定為2.5-3。forwardl閃絡：絕緣子經過長期使用，風吹日曬，閃絡：絕緣子經過長期使用，風吹日

12、曬，以及其他污染物，如揚塵、鹽分或化工粒以及其他污染物，如揚塵、鹽分或化工粒子等侵蝕，會導致絕緣性能下降，并產生子等侵蝕，會導致絕緣性能下降，并產生放電現象，這種放電發展到表層空氣絕緣放電現象，這種放電發展到表層空氣絕緣被擊穿時稱為閃絡。被擊穿時稱為閃絡。 back第四節第四節 接觸網的干擾影響與防護措施接觸網的干擾影響與防護措施一、交流電氣化鐵路的干擾影響一、交流電氣化鐵路的干擾影響單相交流電氣化鐵路將對沿線架設的通信線路產生的影響：單相交流電氣化鐵路將對沿線架設的通信線路產生的影響：l靜電感應電壓影響；l電磁感應影響：產生縱電勢；l雜音干擾：產生諧波感應電壓。解決電氣化鐵路對通信線路干擾的

13、途徑：解決電氣化鐵路對通信線路干擾的途徑：l在供電方面采取抑制干擾的措施；l在通信方面采取提高屏蔽的措施；l將受影響的通信線路及設備遷到影響范圍之外。常用的防干擾措施：常用的防干擾措施：l附加回流線方式；吸流變壓器-鋼軌方式；吸流變壓器-回流線方式（BT）；自耦變壓器（AT）方式；同軸電纜方式。l改遷線路或實現電纜化。forwardl靜電感應：接觸網在帶電時，將在鄰近空間產生高電壓電場，從而使鄰近空間各點具有一定的相位。l電磁感應：接觸網在其周圍產生交變磁場，從而在鄰近的通信線路中感應電勢。l雜音干擾：主要來自正常運行時牽引電流中的高次諧波。電力機車采用直流牽引電動機而在機車上將交流整流變成直

14、流，因而在交流中出現非正弦波。back二、吸流變壓器二、吸流變壓器-回流線（回流線（BT）方式）方式吸流變壓器的接線吸流變壓器的接線l吸流變壓器XLB的原邊串接在接觸網中，次邊串接在回流線HLX中（回流線通常就是懸掛在鐵路沿線的接觸網支柱外側的橫擔上）。在兩個吸流變壓器中間，吸上線把軌道和回流線連接起來，吸上線（XSX）是機車電流返回回流線的通路。吸流變壓器接線圖l吸流變壓器吸流變壓器-回流線方式的原理回流線方式的原理l當牽引電流IJ流經吸流變壓器原邊時，在副邊的回流線中將產生很大的互感電勢，由于電磁的作用，將強迫流經軌道的大部分電流通過吸上線XSX流到回流線中去（IH），并返回牽引變電所。由

15、于回流線抵消了絕大部分因接觸網電流產生的電磁感應影響（兩電流流向相反），因而對通信線路的影響大為減輕。l即：吸流變壓器-回流線裝置可以迫使由軌道回路和從大地返回牽引變電所的機車牽引電流的絕大部分經由回流線流回牽引變電所。而回流線中流回的電流與接觸網內流過的牽引電流正好相反，使形成的電磁場互相抵消。 l這種裝置的防護作用在于，它把本來是尺寸很大的接觸網-軌道大地回路，改變成尺寸相對很小的接觸網-回流線回路，這樣就極大地減弱了周圍的磁場，從而使牽引電流在附近的通信線中的影響大大減弱。缺點：缺點：長回路感應影響長回路感應影響l定義定義：這種裝置并不能完全抵消牽引網對通信線路的感應影響，未能抵消的對通

16、信線路殘留的感應影響，稱為長回路感應影響。l原因原因：由于機車電流和返回電流不相等、接觸網和回流線相對于通信線的位置不相等、互感系數不一樣引起。l約占無吸流變壓器-回流線裝置時電氣化鐵路對通信線路影響的5% l半段效應半段效應過程分析：過程分析：l當機車在吸流變壓器附近的a點時，機車牽引電流將經過軌道、大地、然后經回流線流回，這時，在ab段接觸網中沒有電流，在回流線中確有電流，即在ab段內相當于沒有防護。段內相當于沒有防護。l若機車在吸流變壓器附近的d點時，在cd段內接觸網中沒有電流，回流線中卻沒有電流，即在cd段內相當于沒有防護段內相當于沒有防護。 定義：定義：以上兩種情況都為吸流變壓器-回

17、流線間的長度之半，所以稱為半段效應。二、吸流變壓器二、吸流變壓器-鋼軌方式鋼軌方式原理原理：l吸流變壓器的原邊串在接觸網中，次邊繞組接于鋼軌中。在吸流變壓器的作用下，使原來流經大地中的電流大部分流經鋼軌，即沿軌道回路流回牽引變電所，此時鋼軌和接觸網中產生的電磁影響互相抵消，從而對沿線通信線路起防護作用。缺點缺點：防護作用較弱。主要表現：l鋼軌和大地不絕緣，有部分電流依然經軌道后流入大地；l鋼軌和接觸網相距較遠；l對通信線路的位置很不對稱。三、單設回流線方式（回流線鋼軌方式）三、單設回流線方式（回流線鋼軌方式）l原理：在接觸網支柱上僅架設一條與鋼軌并聯的導線，以使鋼軌中的電流盡可能經由回流線流回

18、牽引變電所。l回流線的架設有兩種方式：回流線的架設有兩種方式：l在接觸懸掛的側面；l在接觸懸掛的正上方。四、自耦變壓器（）方式四、自耦變壓器（）方式l自耦變壓器是一種電力變壓器，它并接于接觸網、鋼軌和正饋線之中。l防護原理分析：利用自耦變壓器的耦合原理進行防護。當機車運行于AT2 與AT3之間的位置時，由AT2n1、 AT3n1繞組同時向機車供應電流，根據變壓器安匝平衡的原理，必定有一定的機車電流分量被吸入n2繞組中，并經正饋線返回電源，當忽略變壓器的勵磁電流，且在n1n2時，兩繞組中的電流大小相等、方向相反。即在AT2 與AT3的區間內，接觸線與正饋線中將對稱的流過供給機車的電流，而且方向相

19、反，因而產生的的感應影響互相抵消。當機車運行于AT2 與AT3之間或任意兩相鄰變壓器之間時，牽引電流將由兩側流向機車，且在機車兩側鋼軌內的電流方向相反，因而在通信線中的影響也起抵消作用。l同時，機車的回歸電流除了機車在AT2 、AT3區間之外，均被限制在正饋線內。由于接觸網和正饋線相隔較近，電流大小相等，方向相反，因而能有效地減弱對通信線的電磁影響。l這種方式由接觸線、鋼軌、正饋線和自耦變壓器組成供電回路，并在接觸網與正饋線之間每隔左右并聯一個自耦變壓器，其中性點與鋼軌聯結，正饋線與接觸懸掛同桿架設，正饋線架設于接觸懸掛的背后。l五、同軸電力電纜方式五、同軸電力電纜方式l電纜分為內導體和外導體

20、。電纜的內導體作為正饋線，與接觸網連接；電纜的外導體作為回流線，與鋼軌連接。每隔一定距離分成一個電纜分段。優點優點：防干擾性強。內外導體同軸，彼此絕緣，間距為，可認為內外導體處于全耦合狀態，當內導體流過一定電流時，外導體會感應產生幾乎大小相等、方向相反的電流，因而，改善了供電回路內的對稱性，提高了抗干擾能力。分類分類：l接觸網分段方式l接觸網不分段方式接觸網分段方式第五節接觸網的接地與防雷第五節接觸網的接地與防雷一、接觸網的接地一、接觸網的接地鐵路電力牽引設計規范規定：接觸網金屬柱、金屬支持結構和距接觸網帶電部分以內的所有金屬結構均應接地。定義定義：將電力設備、桿塔、支撐結構及過電壓保護裝置用接地線與接地體（常為牽引軌）連接起來稱接地。由接地線及接地部件組成的接地設備稱為接地裝置。原因：原因：l泄露電流會在支柱上引起過渡電壓；l由于支柱、基礎等的電阻較大，限制了短路電流的數值，不足以使繼電器的高速電流保護動作，而形成電弧。分類：分類：l工作接地為設備的安全運行而設置的接地。l防護接地以防護為目的而設置的接地。自動閉塞區段的軌道為雙軌道回路時：自動閉塞區段的軌道為雙軌道回路時：l單線區間內的腕臂支柱在每個閉塞區間范圍內應連到同一鋼軌上；l復線區段上，腕臂支柱要連接到最近的鋼軌上。l采用軟橫跨或硬橫