详解接触网供电设施及结构 (2)
接触网常识
一、名词解释1、接触网接触网是电气化铁路交通所特有的沿路轨假设的为电力机车或电动车组提供牵引电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。
广义上讲，接触网包括由接触轨构成的牵引供电结构和由架空接触线构成的牵引供电结构两大类。
狭义上讲，接触网主要指架空接触网。
2、结构高度链型悬挂在支柱定位点处，承力索与接触线间的垂直距离。
3、悬挂弹性接触网悬挂弹性,是指接触悬挂在受电弓抬升力的作用下所具有的升高性能，即悬挂某一点在受电弓压力下，单位垂直力使接触线升高的程度。
衡量弹性的标准,一是弹性的大小二是弹性的均匀程度。
弹性小且比较均匀是接触网适应高速行车所追求的目标。
4、当量跨距假如设定一个综合代表跨距，而这个跨距中的导线张力随温度变化的规律与该锚段内的实际变化规律完全相同，则这个假设的代表跨距就称为该锚段的当量跨距。
5、临界跨距所谓临界跨距是指在该跨距内，接触线最大张力既出现在最低温度时，又出现在覆冰时的一个跨距。
6、临界负载所谓临界负载，就是假设覆冰时的合成负载。
在临界负载状态下，承力索的张力达到最大许可值，并等于承力索在最低温度时的张力。
7、土壤安息角土壤安息角（自然倾斜角）：土壤自然堆积，经沉落稳定后的表面与地平面所形成的夹角，就是土壤的安息角（自然倾斜角）。
8、安装曲线安装曲线是指欲使架设后的线索张力和弛度符合技术要求，必须预先计算和提供的工程安装用的悬挂线索张力和弛度随温度变化的曲线。
9、波动速度波动传播速度是指在两端加有张力的线索，在静止条件下对其施加P= Pδ(t)（δ(t)为冲激函数）的作用力后，线索振动横波（振动方向和传播方向垂直的波）沿线索的传播速度。
10、受电弓归算质量受电弓的归算质量是指将整个受电弓的活动部分（如滑板、托架、框架等）的实际质量利用动能相等原理归算到受电弓工作高度（弓线接触点），使整个受电弓具有与滑板相同加速度的质量，该质量所产生的动能与整个受电弓所产生的实际动能相等。
第1讲 接触网概述
第1讲接触网概述1.1 接触网的定义、特点、分类及组成1 接触网的定义接触网是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组提供电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。
2 接触网的基本特性(1) 接触网具有明显的环境空间特性接触网沿路轨架设，线路四周的各类建筑物、电力输电设施、通讯信号线路与接触网之间相互影响，接触网的设计、施工、运营都须充分考虑这种影响，将其减少至最低程度。
(2) 接触网具有明显的气候特性接触网是沿铁道线架设的露天设备，大气环境(温度、湿度、气候变化、环境污染)严重影响其运营状态。
大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等气象条件对接触网的作用十分明显，接触网的机电参数，如线索弛度、线索张力、悬挂弹性、零部件的机械松紧度及空间位置、设备的绝缘强度、线索的载流能力等都会随气象条件的变化而变化，突然的气候变化还可能造成重大行车事故。
因此、无论设计、施工，还是运营维护都必须充分考虑气候环境对接触网的影响。
(3) 接触网具有明显的无备用特性接触网沿铁道线架设、分布区域广、加之必须与受电弓滑动接触才能将电能输送给电力牵引机车，因此、从技术上无法实现接触网的备用。
无备用性决定了它的脆弱性和重要性，一旦出现事故，必将影响列车运行，造成一定的经济损失。
解决这一问题的最好途径有二：从技术上提高接触网的可靠性；从运营维护上加强现代化检测手段，真正实现接触网的状态修。
(4) 接触网具有明显的机电特性接触网是一电力输电线，它具有电力输电线所具有的一切特性，但它又有一般电力输电线所不具备的特殊性，这种特殊性是由弓网系统的特殊性所决定的，弓网关系要求接触网必须具有稳定的空间结构，稳定的动静态特性、足够高的波动速度，为此、这接触网应具备良好的机械性能。
因此、接触网不仅要满足电气性能的要求，也应满足机械性能的要求，它是一个庞大的机电系统，具有明显的机电特性。
(5) 接触网具有明显的负荷不确定性接触网所承担的电力牵引负荷是移动的、不稳定的和随机的，负荷变化使接触网经常承受较大冲击，为保证接触网正常运行，接触网必须具备较强的过负荷能力。
接触网的供电方式及其供电示意图
接触网的供电及其供电示意图一、接触网的供电方式接触网是架设在铁路线上空向电力机车提供电能的特殊形式的输电线路。
电能由地方电力网输送到铁路牵引变电所后，经主变压器降压达到电力机车正常使用所需电压等级，再由馈电线将电能送至接触网。
电力机车靠从接触网上获取电能以提供牵引动力，保证列车运行。
目前，我国电气化铁道干线上牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27．5kV(自耦变压器供电方式为2×27．5kV)，接触网的额定电压为25kV ，最高电压为29kV 。
在供电距离较长时，电能在输电线路和接触网中产生电能损耗，使接触网末端电压降低。
但接触网末端电压不应低于电力机车的最低工作电压20kV ，系统在非正常运行情况(检修或事故)下，机车受电弓上的电压不得低于19kV ，所以两牵引变电所之间的距离一般为40～60km ，具体间距需经供电计算确定。
电压从牵引变电所经馈电线送至接触网，流过电力机车，再经轨道回路和回流线，流回牵引变电所。
应该指出：由于轨道和大地间是不绝缘的，在电力机车的电流流到轨道以后，并非全部电流都沿着轨道流回牵引变电所。
实际上有部分电流进入大地，并在地中流回牵引变电所。
这种由大地中流经的电流称地中电流(又称泄漏电流或杂散电流)。
牵引变电所向接触网正常供电的方式有两种：单边供电和双边供电。
如图1—3—1所示。
1.单边供电两个牵引变电所之间将接触网分成两个供电分区(又称供电臂)，正常情况图1-3-1 电气化铁道供电系统1—发电厂；2—区域变电所；3—输电线；4—分区亭；5—牵引变电所6—接触线；7—轨道回路；8—回流线；9—电力机车；10供电线nt h两相邻供电臂之间的接触网在电气上是绝缘的，每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电。
单边供电时，相邻供电臂电气上独立，运行灵活；接触网发生故障时，只影响到本供电分区，故障范围小；牵引变电所馈线保护装置较简单。
这是中国电气化铁道采用的主要形式，乐昌供电车间也在用这种供电方式。
(完整版)高铁接触网的结构
§2--3高铁接触网的结构与设施
一、高铁接触网支柱和基础
2、对接触网 支柱的要求
强度高、重量轻、 结构简单、材 料经济合理、 具有良好的耐 腐蚀能力以及 施工运营维护 方便。还应考 虑与周围环境 的协调，要造 型美观和漂亮。
图2-3 等径圆支柱
§2--3高铁接触网的结构与设施
一、高铁接触网支柱和基础
§2--3高铁接触网的结构与设施
二、高铁接触网支持装置
1、腕臂式支持
§2--3高铁接触网的结构与设施
二、高铁接触网支持装置 1、腕臂式支持
腕臂支持装置组成表
型 零件 号1
零件 2
零件3
零件4零件 5源自零件6零件7L 型
PL型 XL型 平腕臂 斜腕臂
套管座
L型 承力索座
管帽
L型支撑
L型 支撑管卡子
. 平腕臂结构的材料： 水平腕臂、斜腕臂、定位管支撑和腕臂支撑均采用铝合金制成； 平腕臂的结构特点： 抗风稳定性好 ；
腕臂：平、斜腕臂、腕臂支撑、棒式绝缘子等 横跨：软横跨、硬软横跨、硬横跨 定位装置：定位器、定位管、锚支定位卡子、防风拉线等 支柱：横腹杆、等径圆杆、H型钢柱、钢管柱等 基础：直埋、杯形基础、钻孔桩、扩大基础等
§2--3高铁接触网的结构与设施
接触网特点：露天设置+无备用+荷载多变+气象条件多样 对接触网零部件要求： 1、良好的稳定性和足够的弹性，电气上有良好的受流性能； 2、互换性，具有足够的抗振动、抗疲劳、抗腐蚀和耐磨性，较长
（2）承力索支承线夹与承力索间的滑动荷重应不小于3.9kN；承力索 支承线夹与腕臂管间的滑动荷重应不小于10.5kN；
（3）套管双耳与腕臂管间的滑动荷重应不小于7.9kN。
接触网结构和供电方式
第一节 第二节 项第目三节三 项第目四节四
接触网基本结构 接触网的组成
接触网悬挂类型
接触网的供电方式
项目五
一、接触网的基本结构
电厂发出的电流，经升 压变压器提高电压后，由 高压输电线送到铁路沿线 的牵引变电所。在牵引变 电所里把电流变换成所要 求的电流或电压后，经馈 流线转送到邻近区间和站 场线路的接触网上供电力 机车使用。
定位器坡度：曲线定位器坡度在标准值的基础上应考虑外 轨超高，但不得超过定位器坡度的最大标准值。
二、接触网的组成-支撑定位装置
当定位器不带限位功能时，其自 由抬升空间至少应为接触线实际 抬升量或模拟抬升量的2倍；
当带限位功能时，定位器自由抬 升空间至少应为接触线实际抬升 量或模拟抬升量的1.5倍。
不限位定位器工作原理
分段绝缘器结构既能保证供电的分段，又能使受电弓 平滑地通过该设备。除上下行渡线分段器外，其他 分段器大多应配合隔离开关使用。可以使受电弓通 过时不间断的取流
二、接触网的组成-设备（分段器）
当隔离开关打开时，独立区段接触网中没有电， 便于该独立区段进行作业。
分段器 隔离开关
分段器
二、接触网的组成-设备（分段器）
无线夹区范围：接触线的投影与邻线线路中心间距为600～ 1050mm不得安装任何线夹。
二、接触网的组成-接触悬挂（线岔）
二、接触网的组成-接触悬挂（线岔）
线岔接触线相距500mm处的高差 1、正线工支与侧线工支的接触线在相距500mm处的 地方，侧线接触线应比正线接触线高20mm；
如图C点比D点高20mm。两支均为两侧线工作支 时，500mm处应等高。 2、正线工支与侧线非支的接触线在相距500mm处，非 支接触线应比工作支接触线高80mm。
接触网由哪些部分组成
接触网由哪些部分组成,各有什么作用接触网铁路电气化就是中国铁路发展的最终目标。
电气化铁路工程又称为“四电工程”,包括“接触网”、“变电”、“信号”、“通信”,其中以接触网作为铁路电气化工程的主构架。
接触网主要包含以下几项内容:1、基础构件,如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础;2、基础安装结构件,这项内容的作用主要就是连接接触网导线与基础构件;3、接触网导线,这部分作用就就是传输电流给电力机车;4、其她辅助构件,包括回流线、附加悬挂等。
图中显示的就是施工中的接触网导线架设过程。
接触网就是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。
其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。
接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。
接触悬挂通过支持装置架设在支柱上,其功用就是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。
支持装置用以支持接触悬挂,并将其负荷传给支柱或其它建筑物。
根据接触网所在区间、站场与大型建筑物而有所不同。
支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串,棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。
定位装置包括定位管与定位器,其功用就是固定接触线的位置,使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内,保证接触线与受电弓不脱离,并将接触线的水平负荷传给支柱。
支柱与基础用以承受接触悬挂、支持与定位装置的全部负荷,并将接触悬挂固定在规定的位置与高度上。
我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱与钢柱,基础就是对钢支柱而言的,即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上,由基础承受支柱传给的全部负荷,并保证支柱的稳定性。
预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体,下端直接埋入地下。
接触网的电压等级接触网的电压等级:工频单相交流制:25KV接触悬挂的类型接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。
我们所讲的接触悬挂的分类就是对接触网的每个锚段而言的。
接触悬挂的种类较多,一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂与链形接触悬挂两大类。
第一章 接触网组成及供电方式
第一章 接触网组成及供电方式第一节 接触网的组成学习目标：1． 掌握接触网由哪几部分组成；2． 掌握各组成部分应包括的主要零件；3． 掌握各组成部分主要作用。
接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路，它由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成，如图1－1－1所示。
图1－1－1一、接触悬挂接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和补偿器及连接零件。
接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其作用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。
电力机车运行时，受电弓顶部的滑板紧贴接触线摩擦滑行得到电能（简称“取流”）。
为了保证滑板的良好取流，接触悬挂应达到下列要求：1、接触悬挂的弹性应尽量均匀接触悬挂弹性是指接触悬挂在受电弓抬升力作用下所具有的抬高性能，用单位垂直力使接触线升高量表示，常用η表示，单位为mm/N 。
衡量弹性好坏的标准有：（1）弹性的大小，它取决于接触线索张力；（2）弹性均匀程度，它取决于悬挂结构、悬挂类型和某些附在接触线上的集中负载的集中程度等。
当接触线本身不平直或者在接触线的某一位置存在着较大的集中负载，接触线将出现硬点，影响接触网受流质量。
2、接触线对轨面的高度应尽量相等，限制接触线坡度接触线坡度是指一个跨距两端的支柱悬挂处，接触线距轨面高度差与跨距值的千分比。
10001000A B H H i l−=× ‰ （1－1－1）式中：i ——接触线坡度；A H 、——跨距两端的接触线轨面高度差（mm ）； B H l ——跨距（m ）。
接触线坡度对机车运行速度有很大影响，坡度选择不当，会产生离线、起弧等不正常情况。
3、接触悬挂在受电弓压力及风力作用下应有良好的稳定性，即电力机车运行取流时，接触线不发生剧烈的上、下振动。
在风力作用下不发生过大的横向摆动，这就要求接触线有足够的张力，并能适应气候的变化。
4、接触悬挂的结构及零部件应力求轻巧、简单、可靠，做到标准化，以便检修和互换，缩短施工及运行维护时间。
接触网的组成
接触网的组成第一篇：接触网的组成接触网的基本组成接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路，它由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几个部分组成，如图1—1—1所示。
图1-1-1 架空是接触网空间结构示意图1—悬式绝缘子；2—拉杆；3—腕臂；4—吊弦；5—承力索；6—基础；7—支柱；8 —棒式绝缘子；9—定位器；10—接触线；11—坠陀；12 —接地线；13—火花间隙；一、支柱及其基础类型支柱与基础用以承受接触悬挂、支持装置和定位装置的全部重量，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。
我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，其中钢筋混凝土支柱又可按外观形态上分为矩形横腹杆和等颈圆支柱两种。
预应力钢筋辊凝土支柱与基础整体制成，下端直接埋入地下。
钢支柱通过焊接或螺栓连接等方式固定在地下用钢筋}昆凝土制成的基础上。
基础承受支柱传给的全部荷载，将荷载传递并分散到地基土层中，以保证整个支柱的安全和稳定性。
二、支持装置支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其他悬挂的全部设备。
根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。
支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串、捧式绝缘子及其它建筑物上的特殊支持设备。
支持装置结构应能适应各种场所，尽量轻巧耐用，有足够的机械强度，方便施工和检修。
三、定位装置定位装置其作用是固定接触线的位置，在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，使接触线磨耗均匀，同时将接触线的水平负荷传给支柱。
定位装置包括定位管、定位器、支持器及其连接零件。
四、接触网的悬挂装置接触悬挂是通过支持装置架设在支柱上的供电装置，它将牵引变电所获得的电能输送给电力机车。
电力机车运行时，受电弓顶部的滑板紧贴接触线摩擦滑行取流。
因此，要求接触线弹性均匀，弛度变化小，保证在任何条件下都能不问断地给机车供电。
接触悬挂包括接触网导线(接触线)、吊弦、承力索和坠砣补偿器等。
接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。
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2、电连接线
作用：保证接触网各线之间或各分段之间、各股道之间电流的畅通，电 连接线将各导线并联起来，实现并联供电，这样起到了增大载流截面， 减小了电阻，降低了能耗。 分类: 电连接线是通过电连接线夹、接触线电连接线夹分别与承力索和接 触线连接。电连接线根据安装位置分为： 横向电连接线 ：承力索和接触线之间的连接。 股道间电连接线 作用是将各股道接触网并联起来。当电力机车在起动取流时，各股道 接触网并联供电，就可满足电力机车起动时所需的最大电流。安装在 电力机车起动的附近。 道岔电连接 锚段关节电连接（纵向电连接）：安装在锚段关节转换柱处。 隔离开关电连接 避雷器电连接：接触网和避雷器之间安装电连接线。接触网有大气过 电压时，接触网能通过避雷器接地。
第六章 接触网供电设施及结构
第一节 接触网的供电与分段
一、接触网的供电
牵引变电所向接触网供电有三种方式：单边供电和双边供 电和越区供电。单边和双边为正常供电方式；越区供电是 一种非正常的工作方式。
接触网供电原理图
接触网通常在两相邻牵引变电所间的中央断开，将两牵引 变电所之间两个供电臂的接触网分成两个供电分区。如果 在中央断开处设置开关设备时可将两供电分区连通，此处 称为分区亭。
横向电连接线
股道间电连接线
第二节 电分相及分相绝缘装置
一、电分相
在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了 平衡电力系统的A、B、C各相负载，一般要实行A、B相轮流供电。 所以A、B相之间要进行分开，这称为电分相。 电分相通常由分相绝缘器实现。
二、常规电分相及电分相装置
实现电分相的两种方法： 1）利用锚段关节进行电分相； 2）利用专门的电分相绝缘器进行电分相。
电分相绝缘器的作用：将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生 相间短路，并起机械连接作用，使接触网成为一个整体。 注意：电分相绝缘器只能进行电气上的绝缘，而导线在机械上则是通 过电分相绝缘器连接在一起，不能作为机械分段。而绝缘锚段关节则 既可以实现电气分开，也可以实现机械方面的分开。
电分相绝缘装置包括电分相绝缘器和有关分相绝缘器的线路标志。 电分相绝缘器一般设在两供电臂连接的地方。如牵引变电所、分区亭 等处。 电分相绝缘器一般由几组分段绝缘元件串联组成。每件绝缘元件长 1.8m，宽度25mm，高度60mm，底部开有斜沟槽。 两端部绝缘元件之间的接触线为一不带电区段，称为中性区段。中性 区段的长度按照规定不小于18m。这一规定是考虑到机车双弓升起时 不致短接不同相位的接触线为限。在分相绝缘器处配置隔离开关，以 便越区供电。 为了不缩短中性区长度和避免接触线供电相间短接，确保电分相绝缘 器的功能，电力机车通过电分相绝缘器时，上行和下行方向均应设立 “断”、“合”标示牌，用以通知司机当机车通过电分相绝缘器时， 必须先断开机车的主断路器，通过电分相绝缘器后，再重新合上主断 路器。这是为了防止受电弓通过中性区时，拖带电弧烧毁绝缘件和接 触线或造成其他事故。
单线单边接触网供电
单边供电
优点：一旦接触网发生故障，只影响本供电分区，故障 范围小，牵引变电所馈电线保护装置也较简单，目前采 用较多。 缺点：正常情况下供电臂末端（靠分区亭处）电压较低。
双边供电
优点：可以提高接触网电压，使整个供电范围内接触网 电压水平有较大提高，并降低接触网中的电能损耗。 缺点：一旦发生接触网故障，影响范围比单边供电时扩 大到两个供电分区。（需安装保护装置和分区亭开关控 制装置）。
复线区段供电情况 牵引变电所有四条馈出线分别向两侧上、下行 接触网供电。同一侧的上、下行接触网供电相 相同，以便于上、下行实现并联供电，可提高 接触网末端网压。越区供电时则通过分区亭内 的开段
分段目的：保证供电的可靠性和灵活性，缩小停电事故的范围。 分段的形式：横向分段和纵向分段。
横向分段
定义：接触网线路（或线群）之间所进行的分段称为横向分段。 横向分段采用分段绝缘器的方法进行分段。
纵向分段 定义：接触网沿线路方向所进行的分段成为纵向分段。 站场和区间衔接处必须进行分段，区间接触网除遇有大型建筑物一般不进 行电分段。
三、分段绝缘器（分区绝缘器）
分段绝缘器在电气化铁路区段各车站的装卸线、机车整备线及电力机车 库线等地，为了保证工作人员的作业方便及人身安全，将接触网在电的 方面分成独立的区段。分段绝缘器安设在上述独立区段的两端，其结构 既能保证供电的分段，又能使受电弓平滑地通过该设备。 分段绝缘器大多配合隔离开关使用，以便使分段绝缘器两端的接触线 当开关闭合时都能带电；当隔离开关打开时，分段绝缘器与隔离开关之 间的的区段中则没有电，便于在该独立区段中进行装卸或停电作业。 分段绝缘器的种类较多，但由于接触网设备及材料的发展，曾经广 泛使用的有三式、玻璃钢、环氧树脂分段绝缘器等，因结构笨重或耐脏 污、耐电弧性能差，也有的易老化开裂或泄漏距离不足等原因，现已逐 渐淘汰，被新型的C1200高铝陶瓷分段绝缘器和引进英国的滑道式菱形 分段绝缘器所代替。
四、隔离开关及电连接
1、隔离开关 作用：连通或断开接触网中各分段供电部分间的电路。 隔离开关的装设地点：隔离开关装设在车站两端绝缘锚段关节处、车 站的货物装卸线上、机车整备线上以及其他需要进行电分段和电分相 的地方。 隔离开关的类型 接触网系统中的隔离开关是电力系统中的35KV电压等级的单级隔离开 关。按使用情况分为： 经常操作类型：利用接地闸将停电部分接地，以保证停电范围内作业 人员的人身安全。一般安装在车站的货物装卸线、机车整备线和车库 线等处。 不经常操作类型：不带接地刀闸型，一般安装在车站两端四跨绝缘锚 段关节、分相电分段、并联线以及馈电线等处。
单边供电
每一个供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电流的供电 方式。
双边供电
将分区亭的短路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电 分区均可同时从两个变电所获得电流的供电方式。
越区供电
当某牵引变电所发生严重故障而全所停电的情况下，此变电所担 负的供电臂，通过分区亭开关的闭合，则接触网从两相邻牵引变 电所取得电流的供电方式。