扩容接触网技术交流.ppt
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1、电气化铁路技术交流,接 触 网,目 录,1.电气化铁路概述 2.接触网在牵引供电系统中的地位 3.接触网特性综述 4.接触网的供电制式 5.接触网悬挂类型 6.接触网系统组成 7.主要技术标准 8.朔黄铁路扩容工程技术标准 9.高铁具体案例,1.电气化铁路概述,1.1电气化铁路,是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。由于它的牵引动力是电能,所以又称电力牵引。它与蒸汽牵引和内燃牵引不同的地方,是电力机车(或电动车组)本身不带能源,必须由外部供给电能。专门给电力机车(或电动车组)供给电能的装置称作牵引供电系统。因此,电气化铁路是由电力机车(或电动车组)和牵引供电系统两大部分组成的。电气化铁
2、路的牵引供电系统本身并不生产电能,而是将电力系统的电能传送给电力机车(或电动车组)的。为了区别于牵引供电系统,一般把国家的电力系统称为电气化铁路的一次供电系统,也称电气化铁路的外部供电系统。,支柱布置、锚段划分、拉出值等,1.2牵引供电系统专业划分,牵引供电系统,变电一次 变电二次,供电,接触网,供电段,综合监控,平面,装配,结构,网工区,零部件、安装形式,支柱、横梁及基础,维修设备、工器具,1.电气化铁路概述,1.电气化铁路概述,1.3接触网系统概述 接触网系统是向电力机车及车辆直接提供电能的无备用的供电设施。接触网的诞生,是伴随着铁路工业技术尤其是电气技术的发展而逐步走向成熟的。早在187
3、9年,世界上诞生了第一列电力机车。与此同时在1890年,一位名叫Reichel的德国工程师发明了世界上第一架带集电滑板的受电弓,这样就产生了向受电弓输出电能的架空接触网。,1.电气化铁路概述,1.3接触网系统概述 从广义上,接触网系统可分为刚性接触网系统和柔性接触网系统,从安装上讲,则可分为架空形式和非架空形式。狭义概念上,接触网则主要指架空柔性接触网系统,这也是目前世界上应用最为广泛的接触网基本形式。 一般来说,刚性接触网系统包括架空刚性悬挂、第三轨、第四轨等接触轨系统等,,1.电气化铁路概述,1.3接触网系统概述 柔性接触网主要指通过支柱等支持结构悬挂安装于线路上方,由不同的带张力的悬链线
4、索组成。对集电装置包括受电弓和集电靴,刚性接触网和柔性接触网则分别形成了刚性受流方式和柔性受流方式。 架空柔性接触网是世界各国干线铁路和主要城市轨道交通普遍采用的接触网悬挂形式,2.接触网在牵引供电系统中的地位,接触网在牵引供电系统中担负着直接供给电力机车电能的任务,可以说,接触网的结构是否稳定、与受电弓配合是否良好、设计是否合理对运营和维护管理均产生直接影响。 因此,从设计、施工到日常维护等各个方面都不允许有任何差错,否则就可能酿成“打弓”、“钻弓”、侵限甚至断线、倒杆等重大事故。 由此可见,接触网在牵引供电系统中起着至关重要的作用。,3.接触网特性综述,3.1 接触网的基本特点,3.1 接
5、触网的基本特点,环境空间特性 ; 气候特性 ; 无备用特性 ; 机电特性 ; 负荷不确定性 ;,3.1 接触网的基本特点,接触网的特点之一 空间环境特性,接触网沿路轨架设,线路四周的各类建筑物、电力输电设施、通讯信号线路与接触网之间相互影响,接触网的设计、施工、运营都须充分考虑这种影响,将其减少至最低程度。,考虑: 1 接触网与电力输电线之间的间距; 2 接触网与轨道电路和通讯线路之间的干扰问题; 3 接触网与受电弓及其它建筑物的限界问题。,3.1 接触网的基本特点,接触网的特点之二 气候特性,大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等气象条件对接触网的作用十分明显,接触网的机电参数,如线
6、索弛度、线索张力、悬挂弹性、零部件的机械松紧度及空间位置、设备的绝缘强度、线索的载流能力、弓线间的磨耗关系等都会随气象条件的变化而变化,突然的气候变化还可能造成重大行车事故。 接触网设计计算中有大部分内容是与气象条件相关的,如计算负载的确定、状态方程及安装曲线、跨距和锚段长度的确定,支柱负载、接触线载流容量等。,3.1 接触网的基本特点,接触网的特点之三 无备用特性,接触网沿铁道线架设、分布区域广、加之必须与受电弓滑动接触才能将电能输送给电力牵引机车,因此、从技术上无法实现接触网的备用。 无备用性决定了它的脆弱性和重要性,一旦出现事故,必将影响列车运行,造成一定的经济损失。 解决这一问题的最好
7、途径有二:从技术上提高接触网的可靠性;从运营维护上加强现代化检测手段,真正实现接触网的状态修。,3.1 接触网的基本特点,接触网的特点之四 机电特性,接触网是一电力输电线,它具有电力输电线所具有的一切特性,但它又有一般电力输电线所不具备的特殊性,这种特殊性是由弓网系统的特殊性所决定的,弓网关系要求接触网必须具有稳定的空间结构,稳定的动静态特性、足够高的波动速度,为此、接触网应具备良好的机械性能。因此、接触网不仅要满足电气性能的要求,也应满足机械性能的要求,它是一个庞大的机电系统,具有明显的机电特性。,3.1 接触网的基本特点,接触网的特点之五 负荷不确定性,接触网所承担的电力牵引负荷是移动的、
8、不确定的和随机的,负荷变化使接触网经常承受较大冲击,为保证接触网正常运行,接触网必须具备较强的过负荷能力。负荷不确定性对接触网的寿命和安全造成较大的负面影响。,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,1 几何空间要求(限界和弓网关系) 2 安全要求(绝缘、防雷、接地) 3 机电性能要求(载流量、稳定性) 4 动态要求(弓网匹配,机电磨耗) 5 环境要求(电磁兼容,噪音) 6 运营维护要求(维护成本,维护方便),1 基本要求综述,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,(1)能全天候不间断地正常可靠地向电力牵引机车提供电能; (2)确保障人员和设备的安全,并高效、可靠、稳定地运行; (3)在设计条件下具
9、有可靠的稳定性和良好的弓网特性; (4)能满足牵引负荷对牵引电能的需求和必要的过负荷能力; (5)部件和设备的空间位置不影响受电弓(取流靴)正常取流; (6)网上部件和设备的质量轻且分布均匀,无硬点,弹性均匀;,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,1 基本要求综述,(7)接触网的零件、设备、线索具有良好的防腐性,使用寿命较长; (8)线索质量轻、抗拉强度高、具有良好的波动特性; (9)线索电导率高、网阻抗小,网上能耗低; (10)接触线与受电弓滑板之间具有良好的互磨特性; (11)结构简洁、零部件型号统一,便于施工和维修; (12)在最高运行速度下,弓网离线率应在可容许的范围内; (13) 对
10、周围环境的干扰(电磁干扰和噪音干扰)应在控制范围之内。,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,3.2 牵引供电对接触网的基本要求,4.接触网的供电制式,4.1接触网供电制式 根据IEC所规定和推荐采用的供电电压制式,目前电气化铁路采用的供电制式分为交流系统和直流系统。 交流系统的供电电压主要有15kV和25kV两种,应用较多的是交流25kV,主要应用于干线电气化铁路。直流系统的供电电压从600V、750V、1500V到3000V均有采用,IEC推荐采用的直流供电电压标准为750V和1500V。直流供电方式则主要应用于城市轨道交通。,4.接触网的供电制式,两种不
11、同电压制式最大的区别是,交流系统电压等级高,电流较小,直流系统电压等级较低,电流较大。 相应的对接触网产生的影响是要求交流接触网的总载流截面小,绝缘等级高;要求直流接触网的总载流截面大,绝缘等级较低。,4.供电制式,直流系统接触网从供电方式上,由于直流供电的特点,都采用直接供电的方式。接触网的构成主要是适应大电流的需要。 架空柔性接触网则采用双承力索+双接触线和一根或两根馈电线、单承力索+双接触线和一根或三跟接触线等构成方式。,4.供电制式,架空刚性接触网由于采用汇流排,完全适应了地铁大电流的需要。,4.供电制式,第三轨系统采用低碳钢导电轨也完全能够适应直流供电的需要。,5.接触网系统构成,架
12、空接触网由支持结构+悬挂导线+附加导线等部分组成,支持结构包括支柱、支持绝缘子、腕臂等;悬挂导线包括接触线、承力索(对简单悬挂只有接触线);附加导线则根据直流与交流供电方式不同,有回流线、供电线、辅助馈电线等。,5.接触网系统构成,5.接触网系统构成,5.接触网系统构成,5.接触网系统构成,6.接触网悬挂类型,6.1交流接触网系统 主要有简单悬挂、简单链形悬挂、弹性简单悬挂和复链形悬挂类型等 。 简单链形悬挂根据补偿方式可分为全补偿简单链形悬挂和半补偿简单链形悬挂,根据承力索和接触线的位置关系可分为直链形结构、斜链形结构形式等,6.接触网悬挂类型,弹性链形悬挂 由1根承力索、1根接触线和弹性吊
13、索组成,6.接触网悬挂类型,复链形悬挂 由1根承力索、1根接触线和1根辅助承力索组成,6.接触网悬挂类型,6.2直流接触网系统 直流接触网根据受流方式分为刚性受流和柔性受流两种形式。 接触网的结构形式有架空柔性悬挂类型、架空刚性悬挂类型、第三轨即接触轨方式以及跨座式独轨刚性受流方式等 。,7.主要技术标准,7.1导高 根据通行车辆高度具体计算确定,具体地, 普速铁路:超级超限列车导高一般为6000mm,编组站不小于6200,通行双层集装箱的线路导高一般为6450mm。 客运专线:一般为5.3m。,7.主要技术标准,7.2结构高度 普速铁路:1100mm,1300mm,1400mm。 客运专线:
14、1600mm。,7.主要技术标准,7.3 锚段长度、补偿装置和中心锚结 锚段长度 主要由线索张力增量决定的,规范要求张力增量在10%以内时,正线锚段长度一般为1600m,困难时一般为1700m。站线锚段长度可以适当加大。,7.主要技术标准,补偿装置 可分为无补偿、半补偿、全补偿。全补偿又可分为滑轮补偿和棘轮补偿。且安装上还有同侧和异侧、正反制动的区分等。,7.主要技术标准,中心锚结 分为防断防窜型,防窜型。 又可细分为两跨式和三跨式。,7.主要技术标准,7.4 侧面限界 计算方法:详见技规。 一般公式: 曲线上: 曲线外侧加宽值: Cx=2440+44000/R+60 曲线内侧加宽值 Cx=2
15、440+40500/R+Hh/1500+60 式中:h=7.6V2/R 当某一曲线半径的外轨超高计算值,大于本线规定的最大外轨超高值时,以本线规定的最大外轨超高值为准代入公式;,7.主要技术标准,7.5 绝缘距离,7.主要技术标准,EN50119,7.主要技术标准,7.6 道岔安装方式 道岔处接触网的平面布置取决于道岔类型、受电弓工作宽度、受电弓的动态运行轨迹(最大摆动量和最大抬升量)。 半工作宽度和最大摆动量决定始触区和无线夹区; 最大抬升量决定线岔处两支接触线的抬高量。,7.主要技术标准,7.6 道岔安装方式 交叉 当采用交叉布置方式时,应使两支接触线的交点位于道岔区线间距为350700m
16、m处,正线接触线距侧线线路中心线,侧线接触线距正线线路中心线,对于宽1950mm的标准受电弓,在距受电弓中心6001050mm的平面和受电弓动态抬升200mm高度构成的立体空间区域为始触区范围,在该区域内不得安装除吊弦线夹外的其它任何线夹或设备零件 无交叉-带辅助悬挂锚段关节式 -详见京沪高速案例图,7.主要技术标准,7.6 道岔安装方式,始触区示意图,7.主要技术标准,7.6 道岔安装方式,7.主要技术标准,12号道岔参数(单位mm),7.主要技术标准,7.6 道岔安装方式,7.主要技术标准,7.7 电分相 器件式 关节式 两断口:6跨、7跨、8跨、9跨; 三断口:7跨、11跨,7.主要技术
17、标准,7.8 接地 单绝缘 双重绝缘 综合接地,7.主要技术标准,7.9 防雷 一般原则:按照雷暴等级,结合所处地理位置,指定具体的防雷方案。 防雷误区:避雷线不是架设的越高越好,架设过高将降低防雷效果。,7.主要技术标准,7.10 供电分段 逐站逐区间 按供电臂V停 供电臂中部设绝缘关节 场间分段,7.主要技术标准,7.11 支柱 横幅杆式 圆形混凝土支柱 H型钢柱、格构式钢柱、钢管支柱,7.主要技术标准,5.12 支柱基础 直埋式 阶梯型 T、浅埋扩大 钻孔桩,7.主要技术标准,5.13 网工区 设置原则 场坪要求 库线要求,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,一、接触网改造内容 (1)朔黄线为
18、既有电气化铁路,本次设计接触网工程均属于改建工程类别,改建范围为朔黄线神池南站至黄骅港站港口站,正线长度约590km。 (2)本次接触网改造主要工程内容包括: 1)将全线既有的钢铝线材接触网更换为铜合金接触网; 2)更新全线既有腕臂及定位装置; 3)更新区间容量不能满足要求的各类支柱;,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,4)改造在年运量2.3亿吨扩能改造工程中未更改车站的软横跨和单支柱; 5)在既有供电方式为带回流线直接供电方式且无加强的区段增设AT接触网正馈线,同时将回流线改造为保护线; 6)按AT供电方式对既有变电所、分区所、开闭所供电线进行改造,并新建AT所馈出线; 7)更新隔离开关等各类接
19、触网设备。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,二、气象条件,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,三、污秽区划分 全线按重污区标准进行设计,绝缘子公称泄露距离不小于1400mm。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,四、供电方式 神驰南至黄骅港车站站外采用AT供电方式,黄骅港、港口车站采用直供加回流供电方式。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,五、接触悬挂类型及导线组成 正站线接触网采用全补偿简单链型悬挂。 承力索(正线/站线): 神池南至三汲(不含)段:承力索采用高强高导三元铜合金绞线JTEH150/ JTEH95。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,三汲(含)至沧州西(不含)区段:采用常规铜镁绞线JTM150/JT
20、MH95。 沧州西站(含)以东至港口近海区段:采用镀锡的铜镁绞线JTM150/JTMH95。 接触线(正线/站线): 神池南至沧州西站(不含)段:采用CTA150/ CTA120常规技术标准接触线。 沧州西站(含)以东至港口近海区段:采用镀锡CTA150/ CTA120接触线。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,注: 1.变电所 电缆:供电线电缆每回馈线采用3300,正馈线电缆每回馈线采用2300,N线(共2回)电缆采取由所内电缆延伸沿支柱安装接至明线方式。 架空线:供电线明线每回馈线采用2JL/G1A-300/20,正馈线明线每回馈线采用2JL/G1A-300/20
21、,N线(共2回)明线每回馈线采用2JL/G1A-300/20。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,2.分区所 电缆:供电线电缆每回馈线采用2240,正馈线电缆每回馈线采用2240,N线(共2回)电缆采取由所内电缆延伸沿支柱安装接至明线方式。 架空线:供电线明线每回馈线采用2JL/G1A-240/30,正馈线明线每回馈线采用2JL/G1A-240/30,N线(共2回)明线每回馈线采用2JL/G1A-300/20。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,3.AT所 电缆:供电线电缆每回馈线采用2240,正馈线电缆每回馈线采用2240,N线(共2回)电缆采取由所内电缆延伸沿支柱安装接至明线方式。 架空线:供电线
22、明线每回馈线采用2JL/G1A-240/30,正馈线明线每回馈线采用2JL/G1A-240/30,N线(共2回)明线每回馈线采用1JL/G1A-300/20。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,4.隧道 白村隧道:正馈线采用1300电缆通过。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,七、接触线高度及允许车辆装载高度、结构高度,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,八、新建跨距长度及拉出值,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,九、侧面限界,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十、中心锚结 区间采用两跨防断式中心锚结;车站正线在条件允许时优先采用防断中心锚结,否则采用防窜中心锚结;站线采用防窜式中心锚
23、结。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十一、补偿装置 张力补偿装置采用铝合金滑轮组式结构,补偿绳采用不锈钢丝绳。正线变比采用1:3+1:3,站线变比采用1:3+1:2.,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十二、锚段关节 本次设计非绝缘锚段关节一般仍维持既有形式,即3跨和4跨关节并存形式。对于部分涉及拆除支柱的关节,在条件允许的情况下优先采用4跨关节形式。 本次设计的绝缘锚段关节一般采用4跨关节形式。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十三、电分相 接触网分相装置采用器件式电分相形式。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十四、道岔区接触网交叉设计形式 道岔处接触线采用交叉布置方式。 (一)单开道岔 (1)12
24、#道岔,新立支柱位于距理论岔心岔后方向1m5.3m; 9#道岔,新立支柱位于距理论岔心岔后方向1m3.5m;新立道岔支柱距离既有道岔支柱向理论岔心方向一般为2.5m。 道岔定位点处两支接触线线间距控制在150200mm内。 (2)道岔非标准定位时,也应尽量使接触线交叉点位于线间距400700mm范围内。 (二)复式交分道岔 支柱位于距对称中心1.5m处(左右均可),接触线交叉点位于对称中心。,8.朔黄铁路扩容工程技术标准,十五、锚段长度 不拆改锚柱的锚段长度维持既有,新建锚段按如下原则: (1)正线接触网锚段长度一般不超过2800m,困难时不超过2900m; (2)站线接触网锚段长度一般不超过
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