接触网设计报告

接触网工程课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气1102姓名：陈幸学号：201109227指导教师：李红兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月12日接触网工程课程设计报告11设计原始题目电分相式锚段关节设计1.1具体题目七跨式电分相锚段关节设计1.2要完成的内容本次课程设计主要77对七跨式电分相进行分析和设计，并讨论锚段关节式电分相在我国的应用过程中存在的问题。对锚段关节进行分析，确定应用锚段关节实现电分相的条件，对七跨式电分相锚段关节进行设计，在传统的器件式电分相方面的改进。2设计课题的设计与分析2.1电分相锚段关节的分析客运专线电气化铁路的牵引动力是电力机车，由于机车本身不是动力源，所需能源由铁路牵引供电系统提供。为了保证高速电力机车顺利进行电源分相，必须在电力机车换相处加装电分相装置。接触网换相供电时每隔20~30km就设一个电分相，电气化铁路电分相从结构划分有器件式和关节式两大类。在我国早期的电气化铁路中，多采用器件式电分相，但是随着车速的提高，器件式电分相难以消除的硬点使锚段关节式电分相的使用成为必要的发展趋势。锚段关节可分为绝缘与非绝缘两种类型，按照跨距的不同，常见的锚段关节有四跨、五跨以及可用作电分相的七跨、八跨、九跨绝缘锚段关节。两个相邻的锚段的斜接部分称为锚段关节，电力机车通过锚段关节时，受电弓应能平滑、安全地由一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。我国目前主要利用绝缘锚段关节在结构和电气上的隔离来实现电分相。2.2电分相锚段关节的作用接触悬挂中的承力索和接触线在延续到一定长度后，为了满足机械受力方面的要求，必须分成一个个相互独立的线段，这些相互独立的线段就称为接触网的机械分段。设立锚段可以限制事故范围，当发生断线或支柱折断等事故时，由于各锚段间在机械受力上是独立的，则使事故限制在一个锚段内，缩小了事故范围。便于在接触线和承力索两端设置补偿装置，以调整线索的弛度与张力。有利于供电分段，配合开关设备，满足供电方式的需要，可实现一定范围内的停电检修作接触网工程课程设计报告2业。锚段关节可分为三种：（1）仅起机械分段作用的称为非绝缘锚段关节，该处相邻的两个锚段关节在电气上是连通的。（2）不仅起机械分段作用，同时又起同向电分段作用的锚段关节，称为绝缘锚段关节。（3）带有中性嵌入段，既起机械分相的作用，又具有电分相功能的，称为电分相锚段关节。2.3电分相锚段关节的采用形式按照接触网设计原理，转换跨距的大小主要由满足跨中接触线位置在最大风偏时不超过受电弓允许的最大拉出值及误差确定（1）对于既有线提速至200km/h线路，分相关节可采用七跨电分相关节的形式；也可采用九跨电分相关节八跨电分相关节的形式。（2）对于车速为250km/h客运专线、但近期客货混运线路，分相关节只可采用六跨分相关节或八跨分相关节的形式。（3）对于车速为350km/h客运专线，分相关节只可采用六跨分相关节或八跨分相关节的形式。由于电分相最密时约20km才有一处，一处分相增加一根支柱定位，投资增加很少，因此为简单起见，曲线半径为800m以上的曲线包括直线处设置的绝缘锚段关节转换跨距完全可以用800m曲线半径时的跨距选用值代替。2.4七跨式锚段关节的设计七跨式绝缘锚断关节，是由两个四跨绝缘锚段关节交叉组合而成，从头到尾共有七个跨距。其原理是利用两个四跨绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达到电分相的目的。七跨式电分相如图1，中心柱处两支接触线距轨面等高，误差10mm，两支接触线的水平间距为500mm，误差0~50mm。转换柱处两支接触线的水平间距为500mm，误差为0~50mm。非工作支接触线比工作支接触线抬高500mm，误差为±50mm。中性区正常情况下不带电（无机车通过时），但不允许接地，其对地仍按25kV电压等级要求绝缘。当电力机车准备经过电分相时，机车主断路器打开，受电弓不降弓通过。电力机车在电分相中性无电区范围内利用中性锚段来作工作支，使受电弓平稳的由接触网工程课程设计报告3一端正线锚段运行到另一端的正线锚段，该中性嵌入线从左侧的中心柱处变为工作支，到右侧中心柱处开始抬升，变为非工作支，可保证约有100～150m长的中性区。机车乘务人员须按照设置的“断”、“合”、电力机车禁“停”标志断、合机车主断路器。18276354300300800300200800300300800200300800300300图1七跨电分相锚段关节直线平面图中性区转换支柱中心支柱锚段关节图2七跨电分相锚段关节简略图2.5对电分相式锚段关节设计的改进措施（1）新线建设或改造，时速为120km以上的线路采用关节式电分相。（2）关节式电分相可统一为一种方式，如高速六跨绝缘锚段关节式，可减小维护检修的难度，便于大规模建设。（3）由于双五跨关节式电。分相中性区较长，为避免机车因断电停在中性区，设计时应注意一是尽量避免设在长大坡道上，二是在绝缘五跨锚段关节上增设常开隔离开关以备电力机车停在中性区内时使用。（4）减少器件式电分相的应用，关节式电分相应尽量避免设在800m以下曲线半径的线路，以提高安全可靠性。（5）研制或引进电动车组，应采用单弓受流方式，降低双弓时发生事故的可能性。（6）逐步减少手动过分相，在高速铁路上推行车上自动过电分相转换装置接触网工程课程设计报告42.6锚段关节式电分相存在的问题（1）由于关节式电分相由两处空气绝缘间隙实现电气绝缘，电力机车在过关节式电分相时，任何两个受电弓间距必须限制。关节式电分相的空间结构没有相对统一的标准。（2）电力机车停在分相中性无电区的几率大大增加。（3）机车断电迟缓、送电太早或未断电通过电分相时，均可能造成拉弧烧伤导线、受电弓，甚至烧断导线、承力索，造成严重事故。（4）理论和运行经验都表明，受空气动力的影响，机车在高速运动过程中降、升受电弓对接触网的安全运行非常不利，运行中应尽量避免。2.7锚段关节式电分相存在问题的改进（1）为防止列车停在锚段关节式电分相中性无电区内，确保列车正常运行，在改造电分相时，电分相尽量设置在没有坡道或坡道较小的线路上，同时不能距原分相位置太远；必须设在坡道上时，要考虑电分相所处位置的线路坡度、列车速度和惰性距离的关系；必要时在列车进入电分相的前方300m处，设置列车断电利用惯性通过电分相的最低速度标志。（2）电分相改造时要注意其位置与信号机的距离，不能设在信号机前方太近的地方。当电分相设在相当于车站的疏解区内时，尤其要注意。（3）为防止电力机车通过七跨锚段关节式电分相时烧伤、烧断电分相中性无电区内承力索，保证供电设备安全，在机车上设置自动断电装置；当电力机车运行至电分相标志牌“T断”牌所在里程时，机车自动断电通过电分相，通过电分相后，合上机车开关继续运行。（4）在改造七跨锚段关节式电分相时适当增大七跨锚段关节式电分相内接触网的结构高度，同时在电分相范围内的承力索上缠绕绝缘热缩带。防止关节式电分相线索烧损应从以下几个方面采取防范措施：（1）根据电力机车运用区段的不同，合理修正车顶放电间隙的距离。（2）完善机车监控仪的功能。将机车主断路器操作开关分合位置信号接入监控仪进行监控，这可有效地减少司乘人员因不断载过分相造成接触网跳闸及关节分相线索烧损故障的发生。（3）优化关节式电分相各部结构及参数的检调。对于多次发生上述故障的电分相，必须认真检查各部支柱拉出值布置是否合理，定位器的状态如何。起弧跨接触网工程课程设计报告5和交叉跨应避免重合，若改动困难，可采取在交叉点处承力索（一侧）上加装绝缘护套，防止烧损承力索。吊弦布置应尽量采取不对应布置，即相互间错位并有一定的间隔距离，减少燃弧通道。（4）重视关节式电分相绝缘距离的检调。从现场运行看，有2个环节是至关重要的：一是中心柱线索与相邻水平腕臂、定位管、定位器的最小距离（即绝缘距离）应保证500mm，不能达到的可临时采取在腕臂、定位管上加装绝缘护套来满足绝缘要求；二是相邻线索的水平距离必须保证在500mm以上，这样可以防止机车通过电分相时引起线索、吊弦摆动缩短彼此绝缘距离，为燃弧提供通道，造成息弧困难。（5）加强“2个坡度”的检调，即导线坡度和定位器坡度的调整。关节处导线坡度应不大于1‰且应以连续坡度设置为宜，相邻点高度差应控制在20～40mm。定位器坡度的调整也是关节式电分相检调的重点之一，定位器坡度偏小极易形成硬点。（6）使用可调式绝缘吊弦。由于关节式电分相不具备越区供电的能力，只需考虑机车掉坑后的应急供电，一般电流在500A以下，因此可以将载流整体吊弦更换为绝缘吊弦，减少燃弧通道。为保证电气回路的畅通和电分相末端电压，可在电分相进、出口处分别加装一组横向电连接。综上所述，造成关节式电分相线索烧损的主要原因是机车不断载过电分相和过电压致使机车放电间隙击穿造成的电弧烧损。对于前者，应加快关节式电分相配套设施的建设，即地面感应式机车自动断载装置的安装使用；对于后者，由于过电压发生的概率较大，随机性较强，且目前还缺乏对过电压的有效抑制手段，因此必须从关节式电分相的结构优化和参数检调入手。只有多种措施并用，才能有效防范线索烧损故障的发生，提高关节式电分相的安全运行性能。2.5与传统的器件式电分相方面的比较我国早期电气化铁路采用的电分相为结构复杂的接触网八跨、六跨、五跨等双绝缘锚段关节组成的气隙绝缘结构。后来，引进和研制了绝缘材料制作的器件式电分相。这类电分相结构简单，在速度不太高的情况(140km/h以下)下能基本满足弓网关系要求，大大减少了施工和维修难度，在20世纪80到90年代电气化工程改造中被普遍采用。器件式电分相有一个极大优点，其中性区很短，特别适合在重载、大坡度区段使用。近年来随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相的接触网工程课程设计报告6硬点大成为困扰电气化铁路提速改造的主要问题之一。由于关节式电分相由两个绝缘锚段关节组成，消除了器件式电分相存在的硬点大问题，在20世纪末我国电气化铁路提速改造中又被普遍采用。3总结本次课程设计对电气化铁路的绝缘电分相进行了比较分析，目前的电分相绝大部分都采用锚段关节的方式来完成。在电气化建设的初期，由于速度较低，有三跨，四跨绝缘电分相即可满足要求。随着铁路的大提速，原先的结构不能满足发展的需要，又出现了六跨高速绝缘电分相结构，被广泛的应用于动车高速铁路中，还有双四跨（七跨），双五跨（九跨）等，对提高运行速度，保障运行安全起到了至关重要的作用。通过这次的课程设计，我对这一学期学到的接触网知识有了更加深入的理解，在绘制电分相示意图的过程中，更加清楚的理解了每一个支柱的作用和形式，对接触线的布置和布置的优缺点有了更深层的思考。上课所听到的那些知识不再是书本上的文字，而是鲜活的印在了脑海中，对我有很大帮助。接触网工程课程设计报告7参考文献[1]于万聚.高速电气化铁路接触网.成都：西南交通大学出版社，2003[2]李爱敏.接触网生产实习指导[M].北京:中国铁道出版社，2000[3]李伟.接触网[M].北京:中国铁道出版社，2000.