第一章 电气化铁路的基本知识

第一章电气化铁路的基本知识

一、电力机车的优点

在铁路牵引动力中，又久经沙场的老将蒸汽机车，也有后来居上的内燃机车，可是，现在国内外都一致公认：在提高铁路运输能力，改进铁路运营工作，合理利用资源和保护生态环境上，电力机车是目前世界上最理想的铁路牵引动力。究竟电力机车有哪些优点呢？让我们把它同蒸汽机车和内燃机车做一下比较。

蒸汽机车和内燃机车使用热能作动力，而且这种热能又都是机车本身装载的燃料-煤和柴油等燃料产生的。

电力机车则完全不同，它用电能作动力，这种电能不是有机车本身产生，而是通过高压输电线路从发电厂输送来的。目前，可供利用的能源有火力、水力、核能、风力、地热、太阳能和潮汐等。所以，有人说电力机车取用能量具有“万能性”。就是说，电力机车所需要的电能，可以利用很多形式的能量转变过来。不管是哪一种能量，电力机车都能利用它转变来的电能推动自身运行。正是由于这种取用能量的“万能性”，使电力机车具有一系列优点，其中最主要功能是：功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠。

二、电气化铁路的优越性

1．能多拉快跑，提高运输能力。

2.能综合利用能源，降低燃料消耗。

3.能降低运输成本，提高劳动生产率。

4.能改善劳动条件，不污染环境。

5.能促进铁路沿线实现现代化，有利于工农业发展。

三、电气化铁路组成

（一）电气化铁路的供电方式及其特点

电气化铁路的供电系统是由发电厂集中提供电能，经由地方电业局地区变电站、通过高压输电线将110KV高压电传输给牵引变电所、再经该变电所变压器变成55KV（AT方式，如果是BT方式，由为27.5KV）通过AT变压器馈送到接触导线和正馈线上，供给电力机车使用。

1、AT供电方式及其特点

AT供电方式是指自耦变压器的供电方式。

AT供电方式的主要特点：

（1）大大减少了对邻近通讯的干扰。

（2）无需提高接触网绝缘水平，使可将供电电压提高一倍。从而提高了对机车的供电质量。

（3）由于供电电压提高了一倍，牵引变电所的设置距离可延长为80-90km，从而减少了牵引变电所设置数量，节省了投资。

（4）因接触网加设了正馈线、保护线、架空地线等，也给检修带来一定困难。

2、BT供电方式及其特点

BT是吸流变压器供电方式。

BT供电方式的主要特点：

（1）由于接触网上安装了吸流变压器和架设回流线，从而大大减少了对通讯的干扰。

（2）牵引变电所供电电压为27.5kV，比AT供电方式电压低一倍。

（3）牵引变电所之间的距离一般为30-40km，较AT 供电方式距离短，故增加了投资。

（4）由于安装了大量吸流变压器（一般相距2-3km），形成了许多分流变的分段关节。当电力机车通过分段关节时，受电弓会产生很强的电弧，对接触网不利。故不利于高速和大负荷运行。

3、带回流线的直接供电方式

带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线。这种供电方式取消了吸流变压器，保留了回流线。利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所。因而能部分抵消接触网对邻近的通信线路的干扰，但其防干扰效果不如“吸—回”方式。这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用。由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，供电性能好一些，造价也比吸—回方式低。目前这种供电方式在我国电气化铁

路上得到了广泛采用。

（二）接触网的基本知识

1、接触网的组成

接触网主要由以下部分组成：

（1）接触悬挂：包括接触导线、吊弦和承力索以及中心锚结、补偿装置等。

（2）支承装置：包括腕臂、拉杆和绝缘子。

（3）定位装置：包括定位器和定位管。

（4）支柱和基础。

2、接触导线距离钢轨顶面高度的规定

接触网导线在最大弛变时，距离钢轨顶面的高度不超过6500mm，否则，机车受电弓与导线接触的压力不够，影响机车受流。在编组站、区段站和作业量较大的中间站，不少于6200mm，在区间和中间站不少于5700mm(即有改造线路不少于5330mm)，以保证调车作业人员进行手闸制动作业的安全。

3、接触网支柱内缘至邻近铁路中心距离的规定

根据铁道部《铁路电力牵引供电设计规范》规定：

（1）通过超限货物列车的正线、站线—2440mm；

（2）不通行超限货物列车的站线—2150mm；

（3）曲线地段，上述距离均按规定加宽。

（4）牵出线在线路宽度允许时，上述距离宜增为

3100mm。

4、拉出值

拉出值是指接触线在接触网悬挂定位点处偏离受电弓中心的距离，用定位器固定，其作用是使受电弓工作面中心线两侧的滑板得到均匀的磨耗，不致在滑板上磨出沟槽，恶化受流条件。

在直线区段，链形悬挂的承力索布置在线路中心上方，与线路中心是一致的。接触线则在每个支柱点悬挂点处，相对于受电弓中心拉出一个数值（一般取用200-300mm）称为拉出值。依次为一正一反，交替换向。

在直线区段拉出值呈现“之”字形，故又称之字值。而在曲线区段，拉出值的正确选用，可适当增加跨距的长度。在曲线区段拉出值的布置。根据曲线半径的不同，其值一般采用150-400mm。

5、分段绝缘器及其设置规定

分段绝缘器是供接触网进行电分段时采用的一种绝缘设备。接触网利用分段绝缘器进行电分段的场所有：（1）货物线及有装卸作用的站线；

（2）机车整备线；

（3）同一车站不同车场（包括复线区段上下行车场）之间的横向分段；

（4）采用绝缘关节有困难的车站两端的正线，可用非

绝缘关节加分段绝缘器以代替之。

6、分相绝缘器及其作用

分相绝缘器是一种由2组或3组分相绝缘元件串联组成的绝缘设备，作电分相用。

其作用：用在不同相的分段及同相但不同供电臂的分段处。

7、锚段及其作用

为了满足供电和机械方面的要求，将接触网分成若干段，每个段叫锚段。一般锚段长为1800-2000m。

其作用：

（1）缩小事故范围；

（2）便于加张力自动补偿装置；

（3）缩小因检修而停电的范围；

（4）起电分段的作用

8、锚段关节及其作用

相邻两个锚段互相衔接的地方称为锚段关节。按其用途不同，分为电不分段的非绝缘锚段关节和电分段的绝缘锚段关节两种。

（1）非绝缘锚段关节，通常由三跨距组成。不进行电的分段，仅起机械分段的作用。

（2）绝缘锚段关节，一般由四跨距并配合一台隔离开关组成。起机械分段作用，并起同相电分段作用。