一、接触网的组成 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、支柱与基础等几部分组成,如下图所示。 1. 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,即悬挂点间的导线,在受电弓抬升力作用下,接触线的升高应尽量相等,且接触线在悬挂点间应无硬点存在。 (2)接触线对轨面的高度应尽量相等,若受悬挂条件限制时,接触线高度变化应避免出现陡坡。 (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,做到标准化,以便检修和 互换,缩短施工及运行维护时间。具有一定的抗腐蚀能力和耐磨性,以延长使用年限。 另外,要结合国情尽量节省有色金属及钢材,降低造价。 2. 支持装置 支持装置包括腕臂、水平拉杆(或压管)、悬式绝缘子串、棒式绝缘子及吊挂接触悬挂的全部设备。 我们管辖范围内没有使用水平拉杆安装,而是平腕臂。 优点:支撑装置稳定性好,抗风能力强。 支持装置作用:,并将接触悬挂负荷传给支柱或其它建筑物。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。 3. 定位装置 定位装置包括定位管、定位器、支持器及其连接零件。 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。 (1 ) 定位方式:正定位 (2 ) 定位方式:反定位 (3 ) 定位方式:软定位 软定位用于小半径曲线外侧支柱上,由弯管定位器通过两股Φ4.0 mm 镀锌铁线拧成的“软尾巴”固定在绝缘腕臂上的定位环里。软定位方式只能承受拉力,且承受拉力较大,但不能承受压力。为了防止拉力过小定位器下落,它一般用于曲线半径 R≤1000 m 的曲线外侧支柱上。如下图 : (4 ) 定位方式:双定位 双定位用于锚段关节中的转换柱、中心柱、站场线岔处的道岔柱、站场线岔处的软横跨以及特殊支柱定位中的定位。 (5 ) 定位方式:简单定位 简单定位的定位器是直接与腕臂连接的,这种方式应用较少,多用于锚段关节中。另外还有一种简单定位称之为单拉手定位,在曲线半径 R≤600 m 的曲线区段可采用。如下图所示。 4. 支柱与支撑 支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷,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 基础是对钢柱而言的,即钢支柱固定在地下用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。 二、 接触悬挂的类型 一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。 a .简单接触悬挂 简单接触悬挂(简称简单悬挂)系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。它在发展中经历了未补偿简单悬挂、季节调整式简单悬挂、带补偿装置及弹性吊索式简单悬挂。 简单悬挂由于其导线的张力和弛度随气温的变化较大,导线的弹性不均匀,不利于电力机车高速运行时取流,所以我国只在部分线路上采用。 b .链形悬挂 链形悬挂是一种运行性能较好的悬挂形式。它的特点是接触线通过吊弦悬挂在承力索上,承力索通过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置的腕臂上。使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点,通过调整吊弦长度使接触线在整个跨距内对轨面的高度基本保持一致。减小了接触线在跨距中的弛度,改善了弹性,增加了悬挂重量,提高了稳定性,可以满足电力机车高速运行时取流的要求。 链形悬挂根据线索的锚定方式,可分为下列几种形式 : (1) 未补偿简单链形悬挂 这种悬挂方式的承力索和接触线两端无补偿装置,均为硬锚。因此,在温度变化时,承力索和接触线的张力、弛度变化较大,一般不采用。 (2) 半补偿简单链形悬挂 在半补偿简单链形悬挂中,接触线两端设补偿装置,承力索两端为硬锚,如下图所示。 缺点:吊弦容易松弛、偏移,不能保证接触线高度一致,拉弧容易烧坏接触线,严重影响电力机车取流,因为气温变化造成,不利于高速运行。 (3) 全补偿链形悬挂 即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置,如下图所示。 全补偿链形悬挂在温度变化时,由于补偿装置的作用,承力索和接触线的张力基本不发生变化,弹性比较均匀,有利于机车高速取流。因此,得到广泛使用。 全补偿链形悬挂也分为全补偿简单链形悬挂和全补偿弹性链形悬挂两种形式。区别这两种悬挂形式的方法同半补偿链形悬挂一样。行车速度较高的线路,多采用全补偿弹性链形悬挂。 管内:采用全补偿简单直链形悬挂 三、 接触网设备及其结构 1. 支柱 支柱的作用:作用是承受接触悬挂及支持设备的负荷,并将接触悬挂固定在规定的高度上。 按材质分类 :预应力钢筋混凝土支柱和钢柱两大类 。 a .等圆形支柱 优点:它又称为超高强度等径预应力钢筋混凝土支柱,这种支柱上、下等径。它与横腹杆式支柱相比,制造机械化程度较高、生产周期较短、运输方便、损耗率低、制造长度较灵活。 缺点:钢筋沿周边布置,支柱受力无方向性,材料消耗量稍多,攀登支柱较困难,维修也不便 等径圆形支柱有Φ400 mm 和Φ350 mm 两种,分为一般支柱、锚柱和超长支柱。 b .一般支柱 高度在 11 m,标准弯矩值为 60~300 kN·m、80 kN·m 和 100 kN·m 三种。 c .锚柱 高度在 11 m,标准弯矩值为 60~300 kN·m、80~300 kN·m 两种。高度在 13.5 m,标准弯矩值为 80~300 kN·m 一种。 2. 支柱的用途及其分类 支柱按其在接触网中的作用可分:中间支柱、转换支柱、中心支柱、锚柱、定位支柱、道岔支柱、软横跨支柱、硬横跨支柱及桥梁支柱等几种。图为以上各种支柱安设位置图。 1—中间柱;2—锚柱;3—转换柱;4—中心柱;5—定位柱;6—软横跨支柱;7—道岔支柱 a.中间支柱 中间支柱在区间和站场上广泛使用,布置在两相邻锚段关节之间,支持一支接触悬挂,它承受一支工作支接触悬挂的重力及风作用于悬挂上的水平分力,中间支柱所承受的力矩比较小。 b.锚柱 在接触网锚段关节处或其他接触网下锚的地方需设锚柱,锚柱承受两个方向的负荷,在垂直线路方向起中间支柱的作用,在顺线路方向,承受接触悬挂下锚的全部拉力。锚柱分为带下锚拉线和不带下锚拉线两种,分腿式钢柱用作锚柱时可不带拉线,其余锚柱用作下锚时均带拉线。 c.转换支柱 转换支柱位于锚段关节处的两棵锚柱之间,它同时支持两支接触悬挂,其中一支为工作支,另一支为下锚支(简称非支),电力机车受电弓在两转换支柱间进行两个锚段线索的转换。它要承受接触悬挂下锚支和工作支线索的重力和水平力。 d.中心支柱 在四跨锚段关节处,位于两棵转换支柱中间的那棵支柱称为中心支柱。它同时承受两组工作支接触悬挂的重力和水平力,两工作支接触线在此柱定位点处呈水平状,且使两支接触线线间距离符合技术要求。 e.定位支柱及道岔支柱 当接触线由于某些原因对受电弓中心偏移过大时,为确保电力机车受电弓正常接触取流不发生脱弓事故,而专门设立定位支柱。它通常仅承受接触线水平分力而不承受接触悬挂的垂直分力,一般多设于站场道岔后曲线处。由于受力较小可采用中间柱。 在站场两端道岔处,为使接触线线岔符合技术要求所规定的位置,该处往往需设立道岔支柱,根据支柱容量计算选择支柱类型。 f.软横跨支柱 软横跨支柱一般用于跨越多股道的站场上,由于受力较大,多选用容量较大的支柱,跨越 5 股道及以下的软横跨柱可用钢筋混凝土支柱,5 股道以上软横跨则采用钢柱。 g. 硬横跨支柱 硬横跨亦称为硬横梁,多用于全补偿链形悬挂的站场上,二般是为固定承力索中心锚结绳而设立的。在某些特殊地段,如站场伸入高架桥梁上时,用双线路腕臂支柱或软横跨都不方便时,可考虑采用硬横跨,硬横跨支柱为钢柱。 四、 牵引变电所供电方式 1. 直接供电方式(TR ) 牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。 优点:结构简单,投资最少,维护费用低。 缺点:在负荷电流较大的情况下,钢轨电位高;对弱电系统的电磁干扰较大 2. 带回流线的直接供电方式(TRNF ) 27.5kV电力机车接触网AC钢轨CT27.5kV接触网ACCT电力机车R钢轨回流线 相对直接供电方式,钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位降低;牵引网阻抗降低,供电距离增长;对弱电系统的电磁干扰减小 相对 BT 方式,结构简单,投资少,维护费用低;牵引网阻抗减小,供电距离增长 3. BT (吸流变压器)供电方式 在接触网和回流线中串接吸流变压器,让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 电磁兼容性能好,对周围环境影响小 接触网中串接吸流变压器,牵引网阻抗增大,供电臂压降增大,牵引变电所的供电距离缩短。 3. AT (自耦变压器)供电方式 AT 供电方式接触网结构复杂,供变电设施较多,运营维护难度较大 27.5kV接触网ACCT电力机车R钢轨回流线吸流变压器吸流变压器55kV接触网ACCF电力机车T钢轨负馈线