第3讲接触网的电气设备与装置

设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.接触网的电气设备与装置主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2009.10.成都设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置3.1接触网的电分段及电连接1接触网电分段的目的2接触网电分段的类型3接触网电分段原则4接触网电分段设备5接触网电连接1目的增加接触网供电的灵活性和安全性，缩小停电事故范围，满足供电和检修以及其它特殊需要。接触网电分段示意图设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置2电分段的类型横向电分段：接触网线路之间进行的电分段，它用于复线上下行股道间，车站，车场各股道间的接触网电分段；由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子（用于软横跨）实现；纵向电分段：接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段。用于沿线路方向接触网之间的电分段，如沿线路方向各供电臂之间的电分段。由绝缘锚段关节实现。3.1接触网的电分段及电连接设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置3电分段的原则（1）多个电化车场的接触网之间应设横向电分段；（2）枢纽站内上下行正线间，外包线与其它线间应设横向电分段；（3）铁路枢纽地区的各站间及编组站各分场间应根据行车组织及检修需要设置横向电分段；（4）大型客运站应根据客运需要按不同方向的列车进路或站台划分设置横向电分段；（5）站内货物装卸线、旋客列车整备线、机车整备线及路外专用线应单独电分段；（6）电力机务段、折返段，动车组维修基地内的各检查坑所在线路及需上车顶作业的线路均应根据检修作业需要进行单独电分段。（7）单线电气化区段，在车站两端的电源侧应设绝缘锚段关节式纵向电分段；（8）双线电气化区段，应按满足上下行正线分别停电、检修安全的要求设置绝缘锚段关节式纵向电分段，安装负荷开关或消弧电动开关并纳入SCDA远动系统。（9）区间一定长度的接触网之间应设绝缘锚段关节式纵向电分段；（10）大型桥梁和隧道接触网应单独电分段。［大型桥梁是指100以上的桥梁，500m以上为特大型桥］。3.1接触网的电分段及电连接设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置3.1接触网的电分段及电连接4电分段设备设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置电连接线接触线分段绝缘器本体承力索硅橡胶绝缘子消弧装置3.1接触网的电分段及电连接设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置接触网的电分段设备－分段绝缘器硅橡胶绝缘子分段绝缘器插入录相3.1接触网的电分段及电连接设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.第3讲接触网的电气设备与装置组成：电连接线和电连接线夹；作用：等电位，导流、减少网阻抗。种类：横向和纵向两种。锚段关节处的电连接为纵向电连接。几股道接触悬挂并联起来的跨越股道间的电连接为横向电连接。接触网的电连接3.1接触网的电分段及电连接设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.1为什么要换相？2电分相的设置原则3.2接触网的电分相第3讲接触网的电气设备与装置相关名词供电臂供电分区设置原则：1为减少接触网分相数量，避免分区亭开关设备承受线间电压，为双边供电或越区供电提供技术平台，两相邻变电所之间的接触网一般应采用同一相电源供电；2接触网电分相区一般设置在牵引变电所和分区亭出口，牵引变电所供电分区处，铁路局分界处；3不得将接触网电分相区设置在大于5‰的坡道区段或距车站进站信号机的距离小于500m的范围内。3.2.1接触网电分相及其设置原则设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.根据牵引变电所对供电臂的供电情况和线路单复线及上下行接触网间的连接情况，牵引变电所对接触网的供电形式可分为单线单边供电、单线双边供电、单线越区供电、复线单边并联供电、复线单边分开供电以及复线双边纽结供电等多种形式。简言之，有单边供电、双边供电和越区供电三种方式。3.2.2牵引变电所对接触网的供电方式第3讲接触网的电气设备与装置设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.3.2.3接触网电分相设备与结构第3讲接触网的电气设备与装置单元件式多元件式设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.带中性段的绝缘锚段关节（电分相）3.2.3接触网电分相设备与结构第3讲接触网的电气设备与装置铁道部2003年颁部的《京沪高速铁路设计暂行规定（下册）》和2005年颁部的《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》中均规定我国时速200公里以上接触网的电分相均采用带中性段的绝缘锚段关节式电分相设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.11跨带中性段绝缘锚段关节两个中性段的结构3.2.3接触网电分相设备与结构第3讲接触网的电气设备与装置设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.电分相标志牌设置示意图第3讲接触网的电气设备与装置3.2.3接触网电分相设备设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.机车自动过分相的方式：（1）地面开关站自动切换方式；（2）网上开关自动断电方式；（3）机车自动断电方式；代表：日本：地面开关站自动切换方式法国：车载自动断电方式西班牙：车载自动断电方式瑞士：网上开关自动断电方式第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.1地面开关自动切换方式（1）系统构成及工作原理真空负荷开关的主要技术参数额定工作电压：27.5kV;工频耐压：95kV，持续1分钟；额定关合电流：20kA;额定工作电流：1000A;合闸时间：不大于70ms;分闸时间：不大于40ms;冲击耐压：185kV;电气寿命：大于5万次；机构寿命：大于5万次。第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源中间断电区轮轨在线检测电路开关断路器（Ａ）「断开」开关断路器（Ｂ）「闭合」※无列车状态地面开关方式工作过程第3讲接触网的电气设备与装置设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源架线中间断电区轮轨在线检测电路开关断路器（Ａ）「断开」开关断路器（Ｂ）「闭合」※列车靠近第3讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源架线中间断电区轮轨※在线检测开关断路器（Ａ）「断开」开关断路器（Ｂ）「闭合」※进入中间断电区、在线检测第3讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源架线中间断电区轮轨开关断路器（Ａ）「断开」开关断路器（Ｂ）「断开」在线※开关断路器（Ｂ）「断开」第3讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源架线中间断电区轮轨在线开关断路器（Ａ）「闭合」开关断路器（Ｂ）「断开」※开关断路器（Ａ）「闭合」第3讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.（Ａ）电源（Ｂ）电源架线中间断电区轮轨无列车开关断路器（Ａ）「断开」开关断路器（Ｂ）「断开」※开关断路器（Ａ）「断开」第3讲接触网的电气设备与装置地面开关方式工作过程设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.1地面开关自动切换方式系统关键技术：真空负荷开关；控制系统；机车、变电所、自动装置之间的兼容控制系统：由可编程控制器、机车位置传感器、输入信号隔离、输出驱动、电源、显示、报警、试验等部分组成。必须精确可靠地实现对各执行部件的自动控制和状态监视，并具有以下功能：有足够的逻辑运算及控制能力；能自动检查出装置中出现的各种故障并分类报警；响应速度快，开关切换时的瞬时断电时间短；抗干扰性能强，能在接触网的电磁干扰环境下可靠工作；能适应长时间无间歇的连续工作。第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术真空负荷开关：为减轻过渡过程对机车电器设备的机电冲击，真空负荷开关切换过程中的瞬间断电时间应很短，其分合闸速度应很快；真空负荷开关动作频繁，其机械和电气寿命受到严重威胁，应想尽一切办法提高其机电寿命。兼容问题：大功率负荷切换势必产生较大的过渡过程，过渡过程产生的危险高电压对机车电气设备、供电系统电气设备及其运行安全危害极大，它使机车电气设备寿命缩短，变电所跳闸，烧伤或烧损接触网。因此，选择恰当的合闸相位和时间，实现系统与供电设备和机车电气设备间的兼容性是本系统的关键技术之一，设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.1地面开关自动切换方式地面方式的利弊：涉及面大，重叠的冗余既不可少也不可靠。由于切换用的断路器在列车过分相时均要进行开闭动作，因此要求断路器具有承受高频度的开闭动作性能。操作机构故障多，是供电设备中的维修重点。带负荷转换产生较大的过渡过程，对电力机车电气的安全危害大。第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.1地面开关自动切换方式地面开关方式原理图日本地面开关自动切换方式第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术列车过分相区产生过电压的原因是一个相当复杂的电磁过渡过程，其形成机理和过程仍在不断探索之中。为解决过电压的问题，2003年以后，日本对新干线地面转换过分相装置在上图的基础上进行了技术改进，将两台串联的真空断路器分别代替S1和S2，即装置采用了四台真空断路器，以此提高灭弧能力设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.2网上开关方式网上开关方式原理图L1,L2磁控线包；K1，K2真空灭弧室；ab、cd、ef、gh电分段器；xy相间主绝缘；MDA过电压吸收器。优缺点：结构简单，截流过电压和重然过电压；瞬间失电，涌流很大，常引起变电所和机车主断路器跳闸；适合100km/h.第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术（1）系统构成与工作原理设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.2网上开关方式(a)过渡过程中的过电压；（b）涌流的限制；（C）装置的机械和电气寿命。第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术（2）系统关键技术（a）过电压截流过电压和重燃过电压是网上自动转换过电分相系统中出现的两类过电压，截流过电压大多采用RC回路或氧化锌能量吸收装置消除。采用在电流零点上截流的方法消除重然过电压；通过改善过电压的变化率或降低峰值的方法以使过电压得到缓解。日本资料介绍日本自动过电分相装置的涌流值可达到正常工作电流的6~7倍，易造成电力机车主断路器和牵引变电所的跳闸。为消除涌流，应合理设计L1与L2的阻抗，使涌流得到了大幅度的限制。为保护机车在过渡过程中有充分余量保障不跳闸,根据涌流时间短的特点，应把机车主变压器过流保护与辅机电路过流保护在电流整定值不变的前提下，将原来的速动型保护改为延迟型保护具体延迟时间应根据机车电器参数和电流大小进行相应整定计算。牵引电流变化很大，由此引起的电磁力变化也非常大，电流过小电磁力不足，电流过大电磁力过大，电磁吸合冲击力过大，对机械寿命影响很大。利用电磁饱和原理来恒定电磁吸合力，当牵引电流达到30A时系统就具备了正常的工作能力，当牵引电流大于40A时，该装置进入饱和状态，保证电磁力恒定，尽管电流有很大范围内变化，但电磁吸合力均处于恒定许可的范围内，保障了机械结构的可靠性。。设计院供电技术培训班SWJTUDONG2009.3车载自动过分相方式第3讲接触网的电气设备与装置3.2.4自动过电分相技术（1）车载自动过分相系统的组成车载自动断电过分相系统由安装于电分相区的四个地面磁性感应器、安装于机车底部的车载地面感应信号接收器、安装于机车室内的控制系统和安装于司机室的信号指示系统四个部分组成。四个地面感应信号接收器，前后互为备用，其安装位置在机车转向架处，距线路中心距钢轨轨面mmmm10300mmmm10110设计院供电技术培