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接触网系统•刘文正•电话：13681455520•E-mail：wzhliu@bjtu.edu.cn教材及参考书教材：1.吉鹏霄.接触网.化学工业出版社.2006主要参考书：1.于万聚.高速电气化铁路接触网.西南交通大学出版社.20022.(德)KieBling等.电气化铁路接触网.中国电力出版社，2004课程的内容•接触网•接触网的构成•接触网的设计、施工、检修•高速铁路接触网接触网牵引供电的种类•直流DC750V、DC1500V主要用于地铁等•交流AC25kV、50Hz现在的主流供电系统牵引供电系统接触网供电系统接触网接触网•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.接触网结构示意图接触网受电弓受电弓接触网的特点•接触网是一定距离的输电线•为各种条件下的集电器提供滑行接触•无备用,可靠性要求高•经济方面的考虑,要求有较长的使用寿命接触网的基本要求•机械要求强度,抗磨损•电气要求良好的导电性能,载流量,短路载流量,电气绝缘•环境要求温度,风速,覆冰,污染•运行和维护要求部件可靠,使用寿命长,操作方便接触网的运行要求•弹性尽量均匀弹性的大小取决于接触线索的张力,弹性均匀程度取决于悬挂结构、悬挂类型、集中负载•坡度适当•稳定性•结构的标准化接触网的分类牵引网接触网、钢轨回路、馈电线和回流线接触网分类架空接触网、第三轨、架空接触轨（藤ヶ丘車庫）レールの脇に設置されたサードレール日本地铁接触网照片架空钢轨（写真・東葉高速鉄道）接触网类型简单单悬挂链形悬挂双链形和多链形悬挂双单链形（写真・相鉄本線）承力索与接触线的位置关系接触网的构成接触网构成•架空接触网系统包括:接触线、承力索、回流线、接地线、防雷线、馈电线以及安装在同一支持装置上的加强线.基础、支持架构以及夹持、支撑、调整、和绝缘接触线和导线的定位装置.线和绞线•受电弓沿其行走的预张力线为接触线。它与承力索、吊弦和吊索一起形成纵向接触网悬挂。•接触线接触线－－两侧带槽便于线夹夹持。接触线截面积的选择取决于电流、电压和施加的张力。接触线我国电气化铁路主型接触线定位装置•定位装置:定位管、支持器、定位器、定位线夹•定位器:作用:直线段、曲线段要求:灵活、轻、风稳定性定位形式:正定位、反定位、软定位、组合定位、单拉定位形状:直管式、弯管式、特型等曲线段安装:倾斜度.一般在1:5~1:10之间定位器类型支持装置•支持装置包括:腕臂、软横跨、硬横跨•腕臂的分类按结构:拉杆水平腕臂、斜撑水平腕臂、拉杆斜腕臂按固定方式:固定、半固定、旋转按绝缘方式:绝缘、非绝缘按跨越股道数:单线路、多线路按导线定位方式:标准、反向腕臂的结构类型腕臂软横跨•作用:多股道•构成:横向承力索、上部定位索、下部定位索•类型:按绝缘类型分下部定位索绝缘上下部定位索均绝缘横向承力索与定位索非绝缘横向承力索与定位索均绝缘软横跨类型硬横梁•优点:1.机械上独立,股道间不影响,事故范围小.2.结构稳定,抗振动、抗风性能好3.刚度好,稳定性高,能改善弓网受流,具有磨耗小、离线率低的特点4.跨越能力强、能有效降低支柱高度5.形式单一、结构简单便于机械化施工6.外观一致、简洁、匀称、美观硬横梁支柱•分类:按材质:预应力钢筋混凝土柱、钢柱按支柱上的支持装置:腕臂支柱、软横跨支柱、硬横跨支柱和定位支柱按用途:中间支柱、转换支柱和锚柱按结构:整体和分离基础•三个条件:足够的强度、良好的稳定性、足够的承载力•形式:扩大基础棱柱形基础带横卧板的棱柱形基础接触网的分段•接触网电分段有：横向分段、纵向分段•分段绝缘器•电分相•机械分段锚段及锚段关节•锚段:在区间或站场上，为满足供电面和机械方面的要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这种独立的分段称为锚段。•目的：加补偿器；缩小机械事故范围；使吊弦的偏移不致超过许可值以及改善接触线的受力情况。•锚段长度主要由接触线和承力索从中心锚结到补偿器之间的张力差来决定的。(±15%)锚段关节•锚段关节:相邻两个锚段的衔接区段（重叠部分）称为锚段关节。•分类:按用途:绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节.按所含跨距数:可分为二跨,三跨,四跨,五跨等.三跨非绝缘锚段关节四跨绝缘锚段关节五跨非绝缘锚段关节补偿装置•种类：滑轮式，棘轮式，鼓轮式，液压式，弹簧式等•要求：１）灵活２）快速制动滑轮式补偿装置滑轮式补偿装置(1:2)滑轮式补偿装置(1:3)滑轮式补偿装置(1:4)坠砣全补偿下锚结构图棘轮式补偿装置棘轮式补偿装置棘轮式补偿装置弹性补偿器中心锚结中心锚结两跨式中心锚结两跨式中心锚结中心锚结中心锚结吊弦支柱吊弦安设图支柱吊弦安设图整体吊弦线岔•线岔：在站场内的道岔处必有两组接触悬挂交叉，在两组悬挂相交处设置的限制器或限制管叫线岔。•结构线岔单开道岔线岔定位无交叉线岔无交叉线岔日本无交叉线岔日本无交叉线岔日本无交叉线岔分段,分相绝缘装置•电分段:为了缩小停电事故发生的范围.•分类:横向分段:线路之间,如站场各股道间纵向分段:沿线路方向进行的分段隔离开关一般设在靠近车站的转换支柱上•同相靠绝缘锚段关节或分段绝缘器实现点分段的.不同相采用分相绝缘器.供电方式分段绝缘器•使用处所:站场•常见的有:高铝陶瓷分段绝缘器菱形分段绝缘器其他高铝陶瓷分段绝缘器菱形分段绝缘器瑞士法国德国电分相•电分相：在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相供电的，为了平衡电力系统的A、B、C各项负荷，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。•分相绝缘装置根据其实现方法分为分相绝缘装置和锚段关节式电分相.分相绝缘器分相绝缘装置安装示意图AF滑道式分相绝缘装置锚段关节式电分相电分相线路标志锚段关节式电分相线路标志自动过分相•地面自动转换电分相装置•柱上断载自动转换电分相装置•车载断电自动转换电分相装置地面自动转换电分相装置柱上断载自动转换电分相装置车载断电自动转换电分相装置隔离开关隔离开关安装图电连接股道电连接供电方式•接触网供电方式单边供电,双边供电,越区供电,并联供电•牵引供电系统的供电方式直接供电方式,BT供电方式,AT供电方式,回流线供电方式,同轴电缆供电方式等供电系统图越区供电示意图复线区供电示意图直接供电方式BT供电方式AT供电方式回流线供电方式接触网附加悬挂接触网的防雷•过电压•避雷器•避雷器设置地点雷区分相和站场端部的绝缘锚段关节长度为2000m以上的隧道两端供电线连接到接触网上接线处分区亭,开闭所,AT所引入线处管型避雷器的安装角隙避雷器安装图接地•接地的作用•工作接地:为保证设备安全运行而设置的接地称为工作接地.如混凝土柱,钢柱接地和汇流线的接地等.•安全(保护)接地:以防护为目的而设置的接地称为安全接地.如:接触网带电体5m以内的金属结构等.•接地装置:由接地线,接地体及接地部件组成的接地设备,称为接地装置.混凝土柱地线安装钢柱绝缘AT保护线方式混凝土不绝缘AT保护线方式接地极形式杂散电流•杂散电流:从钢轨流向大地的电流.•杂散电流腐蚀:对金属管道和地下装置的电化学腐蚀,称为杂散电流腐蚀.•措施:缩短变电所之间的距离;安装回流线;减小钢轨和大地之间的漏泄电导;减小回流系统的电阻等杂散电流绝缘•绝缘:简单的说,就是把不同的电压隔离开来.•绝缘部件:绝缘子悬式绝缘子和棒式绝缘子•绝缘间隙悬式绝缘子棒式绝缘子空气绝缘间隙表(25kV)接触网设计、施工、检修设计程序•依据:铁路建设工程勘察设计管理办法发布文号：【中华人民共和国铁道部令第26号】颁布日期：2006-1-4执行日期：2006-3-1•程序:决策阶段:预可行性研究和可行性研究实施阶段:初步设计和施工图设计小型项目或工程简易的项目，可适当简化。平面设计平面设计站场接触网的平面布置图站场接触网的平面布置•一般技术原则:一般设计技术手册和设计规范有详细的规定•标准跨距:5的整数倍,即40,45,50,55,60,65m几种.•锚段:对于全补偿,直线区段,一般不大于1600m;曲线区段,一般不大于1500m;最大一般不大于1700m;困难时,一般不大于1900m.•拉出值：直线区段,一般取±200~300mm•接触网的结构高度：一般1400mm.区间接触网平面布置图设计计算•气象条件的确定气象条件•接触网设计中所用到的主要气象条件:最高温度,最低温度,最大风速,覆冰厚度•气象区的划分标准典型气象区:９个以华北地区为例:最高温度：＋４０℃最低温度：－２０℃最大风速：２５ｍ／ｓ覆冰厚度：１０ｍｍ标准典型气象区气象条件的确定•最大风速:采用距地面10m高处,15年一遇的10min平均最大值.•最高温度与最低温度:根据实际极限温度并参考典型气象区来确定.为了便于计算,在数值上宜取与极限温度接近的5之整数倍.•最大风速出现时的温度:一般取风速大而出现次数多的月份的温度的平均值.•覆冰厚度:可用单位长度导线覆冰后的重量换算出覆冰的平均厚度.•覆冰时的风速:一般1000m/s,沿海及草原15m/s.•覆冰时的温度:一般-5℃,海拔1000m以上-10℃.气象条件的确定•接触线无弛度时的温度简单链形悬挂时：弹性链形悬挂时：•吊弦及定位器处于正常位置时的温度:计算负载的决定•计算负载分为：垂直负载和水平负载•垂直负载：简单悬挂：自重和覆冰链形悬挂：承力索,接触线,吊弦及定位器的自重和承力索及接触线的覆冰•水平负载：风负荷．吊弦偏斜所造成的负荷；承力索和接触线由于之字力和曲线力；下锚力对支柱和支持装置所形成的水平分力．自重负载冰负载•覆冰厚度应不小于实际观测到的5年至少出现一次的最大覆冰厚度.•接触线的覆冰厚度折算为承力索的一半.冰负载风负载接触网的设计计算•自由悬挂导线的张力与弛度计算•简单悬挂的状态方程•链形悬挂的张力与弛度•接触线受风偏移和跨度许可长度的计算•链形悬挂接触线的受风偏移和跨度长度•链形悬挂锚段长度的计算自由悬挂导线的弛度与张力计算•等高悬挂的驰度和张力计算•不等高悬挂的驰度和张力计算•悬挂线索实际长度计算•简单悬挂的状态方程自由悬挂导线两悬挂点在同一水平位置时为等高悬挂.两悬挂点不在同一水平位置时为不等高悬挂.弧垂悬挂点等高自由悬挂导线的驰度ABoyxC驰度F从接触线弧垂最低点,到连接两悬挂点间的垂直距离,称为驰度F.l跨距等高自由悬挂导线的张力ABoyxC张力Flgl张力TARAFARBFBTB自重荷载等高悬挂•根据力的平衡原理0ABTTABTTT0ABFFgl2ABglFF悬挂导线任意一点的水平张力是一个常数。悬挂点垂直反力的大小取决于单位自重负荷和跨距长度。自由悬挂导线的曲线方程0MATARAFAxyglOTRθ任取悬挂导线上一点O，则：...0............................(2.1.1)2AAxTyFxgl即：公式推导（一）2...22glgxTyx()............................(2.1.2)2gxlxyT将FA=gl/2,TA=T代入，得上式整理后，任意一点的驰度，可以用下式表示：公式推导（二）2.....................................(2.1.4)8glTF当x=l/2时，y=ymax=F，既2....................................(2.1.3)8glFT驰度张力公式推导（三）24()..........................(2.1.5)Fxlxyl将前面的式2.1.4代入式2.1.2，得上式为自由悬挂导线的曲线方程。说明在水平均布负载下，导线成抛物线形状。结论•以上公式可以看出，驰度F和水平张力T之间存在着一定的关系。在每取一个数值T时，就能得到一个相应的F值，从而可以得出特定条件下张力与驰度的关系曲线。•悬挂导线的张力并不是常数，而是变化的，其张力的方向是沿悬挂线索的切线方向。•在悬挂点上，张力具有最大值；在跨距中点，张力具有最小值。举例•以德国CuAC-100型接触线为例当