接触网系统工作原理及组成

目录

绪论 (1)

1．电气化铁道概述 (1)

2．电气化铁路的组成 (2)

第一章供电系统工作原理 (1)

1．电力牵引的制式 (1)

2．电力牵引供电系统的组成 (3)

3．牵引网与接触网 (6)

4．接触网的工作特点 (6)

5．对接触网的基本要求 (7)

6．接触网的分类 (7)

7．接触网的供电方式 (7)

8．接触网的电分段 (8)

9．架空式接触网的机械分段 (9)

第二章接触网的组成 (11)

1．架空式接触网的组成及结构 (11)

1．1．接触悬挂的种类 (12)

1．2．接触悬挂的导线结构与类型 (16)

1．3．接触悬挂的下锚方式 (17)

1．4．支持与固定装置 (20)

1．5．支柱和基础 (24)

1．6．接触网的张力和弛度曲线 (26)

2．接触轨式接触网组成及结构 (27)

2．1．上磨式 (27)

2．2．下磨式 (28)

2．3．侧面接触式 (28)

3．刚性悬挂接触网系统简介 (30)

3．1．架空刚性悬挂系统简介 (30)

3．2．“Π”型刚性悬挂接触网特点 (31)

绪论

1．电气化铁道概述

采用电力机车为主要牵引动力的铁路称为电气化铁路，它是在19世纪70年代末的欧洲最先出现。早期的电气化铁路多采用直流供电方式，电压等级较低，需设整流装置，不利于设置在长距离的铁路干线上。

目前国际上普遍采用比较先进的单相工频交流制电气化铁路，它便于升压和减少电能的损耗，可以增加牵引变电所之间的距离，大大降低了建设投资和运营费用。

随着高新技术的发展，特别是计算机技术的应用，使电力机车和牵引供电装置的工作性能不断提高。低能耗、高效率、高速度的电力牵引已成为世界各国铁路发展趋势，是铁路现代化的标志。

我国电气化铁路自本世纪50年代末发展以来，走过了几十年艰苦创业的历程，根据80年代铁道部确定的以电力牵引为主内燃牵引为辅的技术政策，国家拨款和吸引国外资金等多种方式大力发展电气化铁路，借助改革开放的大好形势相继建成一批高质量、高性能的电气化铁路，已使我国电气化铁路初具规模，形成了良性发展的大好局面，在科学技术的推动下，接触网自动化检测、牵引变电所远程自动控制、微机保护系统等，普遍应用在电气化铁路上。为了提高铁路运输能力，铁道部又制定了发展高速铁路的计划，可以预测中国电气化铁路的发展有着广阔的前景。

2．电气化铁路的组成

由于电力机车本身不携带能源，靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电装置组成的。

牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。本书主要讨论和介绍接触网的有关内容。为便于全面了解电气化铁路，我们对电力机车和牵引变电所与接触网有关的内容作一些简单介绍。

（1）电力机车

电力机车靠其顶部升起的受电弓，直接接触导线获取电能。每台电力机车前后各有一受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起工作时，以（68.6＋9.8）N的接触压力紧贴接触线摩擦滑行，将电能引入机车主断路器，再经变压器和硅整流器组整流供给直流牵引电动机，电动机通过齿轮传动使电力机车运行如图0－1所示。

电力机车受电弓直接从接

触线上滑行取流，其形式一般

有单臂式和双臂式两种，目前

一般采用单臂式受电弓。受电

弓顶部的滑板紧贴接触线。滑

板固定在托架上，托架一般采

用2mm的铝板冷压制成。根

据接触线材质的不同选用不同

材质的滑板。受电弓的最大工作范围为1250mm。

我国目前使用的电力机车主要是国产韶山型电力机车，投入运用的有SS1、SS3、SS4、SS8等型号及部分进口电力机车。

（2）牵引变电所

牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的电能降压，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变换由牵引变压器进行。电力系统的三相电改变为单相电是通过牵引变压器的电气接线来实现的。我国目前所用的牵引变压器有三相式、三相/二相式及单相式三种类型。三相式变压器线圈接成星形/三角形连接组，连接标号为Y，d11，次边为三角形。三角形的一角与钢轨和接地网连接，另两角分别接至牵引变电所两边供电分区的接触网上（又称两个供电臂），因此使接触网对地为单相，三相变电所高压侧电压为110 kV，低压侧（又称牵引侧）电压为27.5kV。

单相变电所一般采用两台单相变压器联成开口三角形接线，符号为V／V接法。单相变电所比较简单，单相变压器利用率较高，但也有其不利的一面，故目前未大量采用。

近年来，我国引进了AT供电方式，其牵引变电所的变压器采用较特殊的接线方式，这种方式称为斯科特接线方式，或者接成另一种称为伍德布里奇接线方式，这样的变电所称为三相/二相变电所。这种接线方式的特点是变压器次边电压提高至55kV，在其供电臂上并接自耦变压器构成了较为先进的AT供电方式，它与吸流变压器/回流线供电方式一样，形成了防止接触网对附近通信线路产生干扰的接线形式。

牵引变电所一般设有备用电源，采用双回路高压电源供电，以提高供电的可靠性，牵引供电回路应为下列顺序：牵引变电所－馈电线－接触网－电力机车－

钢轨－大地或回流线－牵引变电所。由此可以看出接触网在供电回路中起着十分重要的作用，直接影响着电气化铁道的运行，因此使接触网始终处于良好的工作状态，安全可靠的向电力机车供电，对于保证铁路运输畅通无阻有着极为重大的意义。

第一章供电系统工作原理

1．电力牵引的制式

对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求：

（1）起动加速性能

要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起动。

（2）动力设备容量利用

对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。

（3）调速性能

列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。

低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流制，它的供电频率和电压有25 HZ、6.5～11 kV和16 HZ、12～15 kV等类型。