高速鐵路牽引供電系統(tǒng)概論全套教學(xué)課件

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)概論全套可編輯PPT課件概述國外牽引供電系統(tǒng)概況牽引供電方式和牽引變電所高壓電器與開關(guān)設(shè)備牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合自動化和遠(yuǎn)動系統(tǒng)高速鐵路接觸網(wǎng)檢測與運營維護(hù)1.1牽引供電系統(tǒng)發(fā)展概況1879年，在柏林的世博會上，西門子公司制作了約550m的電氣化鐵道進(jìn)行展覽，在當(dāng)時引起轟動。軌距1m，電力機(jī)車重954kg，安裝了約2.2kW串激式2極直流電動機(jī)，采用齒輪傳動。機(jī)車由DC150V外部電源經(jīng)敷設(shè)在線路中間的第三軌供電，兩走行軌回流。牽引了三輛敞開式“客車”，每輛可坐6人，最大時速可達(dá)13km。4個月的展覽期間共運送8萬多乘客。德國（德國（Siemens和Halske）在柏林近郊的利希特菲爾德修建了一條長2.45km的電氣化鐵道，1881年5月投入運行，這是世界上第一條商業(yè)運行的電氣化鐵道。機(jī)車采用鋼纜傳動，車輛可載26名乘客，時速可達(dá)30英里，供電電壓為DC100V，由敷設(shè)在絕緣軌枕上的兩根走行軌供電和回流。一、概述1881年，法國巴黎國際電工展覽會上展出了一條長500m用兩條架空線授電的電車線路。1885年，英國在倫敦修建了第一條用架空線供電的電車線路，作為市內(nèi)交通工具。1885年，美國的Daft制作了標(biāo)準(zhǔn)軌距的電力機(jī)車，運行在紐約州的高架鐵路上。1893年，英國設(shè)計了利物浦高架電氣化鐵道（機(jī)場附近）。1893年，瑞典在斯德哥爾摩以北11km區(qū)段修建了采用DC500V的電氣化鐵道。1895年，日本在東京的下京區(qū)修建了6.7km采用DC500V的電氣化鐵道。1898年，德國在塔什特至埃格里堡修建了三相交流電氣化鐵道。1902年意大利在瓦爾切里納線上修建了三相交流電氣化鐵道。1890年倫敦地鐵改用電力牽引，采用DC600V，由第三軌供電。牽引供電的供電制式：1915年以前，主要使低壓直流制（DC750V及以下），采用直流串激電動機(jī)。進(jìn)行了三相交流制的初步試驗。1915-1930年直流電壓提高到1200V和1500kV；發(fā)展了11kV（15kV）的低頻25Hz（162/3Hz）單相交流制，采用交流整流子式電動機(jī)；個別國家試用了3.6kV的三相交流制，采用三相異步電動機(jī)。1930-1950年引入3kV直流制；

1932年匈牙利進(jìn)行了16kV工頻單相交流制的試驗。1950年以后

1950年法國在?？怂?累.班—里亞羅什休爾伏龍區(qū)段試建了25kV工頻單相交流電氣化鐵道，獲得成功；

1954年日本在仙山—松島間試建了一條20kV工頻單相交流電氣化鐵道；

1955年前蘇聯(lián)在奧熱列利耶—巴維列茲修建了一條20kV工頻單相交流電氣化鐵道。

1972年日本山陽新干線引入2×25kV自耦變壓器（AT)供電方式。干線鐵路的主要制式：（1）15kV162/3Hz低頻單相交流制德國瑞士瑞典奧地利挪威。（2）3kV直流制俄羅斯南非意大利波蘭捷克西班牙巴西斯洛伐克比利時智利等。（3）25kV工頻單相交流制俄羅斯中國日本印度英國前南斯拉夫羅馬尼亞保加利亞匈牙利芬蘭烏克蘭土耳其澳大利亞葡萄牙巴基斯坦南非剛果等。我國電氣化鐵路發(fā)展寶成鐵路寶鳳（寶雞—鳳州），1961年8月15日試運營1975年7月1日，676km長的寶成電氣化鐵路全線建成通車。

1973年9月陽安線，1975年9月襄渝線襄樊至安康段，1978年3月石太線石家莊至陽泉段，1979年10月寶蘭線寶雞至天水段也相繼動工修建。到1980年底，共建成電氣化鐵路1679.6km（世界第21位）。平均每年修建電氣化鐵路不到100km，而且以坡道大、隧道多的山區(qū)鐵路為主。改革開放后：京秦線、成渝線、貴昆線、隴海線、京廣線、鷹廈線、大秦線、南昆線、干武線、寶成二線、廣深線、包蘭線、襄渝線、成昆線、外福線、西康線、哈大線、朔黃線、內(nèi)昆線、秦沈線等等。2005年底，我國電氣化鐵道將達(dá)2萬公里。特點：山區(qū)

平原單線

復(fù)線、三線、四線支線

繁忙干線、運煤專線、客運專線常速

準(zhǔn)高速

高速機(jī)車型號SS4SS6BSS7SS7ESS8SS9SS3B軸列2(Bo-Bo)Co-CoBo-Bo-BoCo-CoBo-BoCo-Co2(Co-Co)軸數(shù)86664612軸重t23232321222123功率kW6400480048004800360048008700軸功率kW800800800800900800725最高速度km/h1001001001701701701001996年6月完成了中國首臺干線交流傳動原型機(jī)車AC4000的試制。2002年，裝備最新國產(chǎn)變流系統(tǒng)的“中華之星”高速動車組研制成功，并于11月創(chuàng)造了試驗速度321.5km/h的中國鐵路第一速。1.2高速鐵路概況1.2.1高速鐵路的定義：到目前尚沒有一個明確的定義，不同的國家在不同的歷史時期，對“高速”的解釋也是不一樣的?！案咚佟币辉~，起源于1964年日本東海道新干線的子彈頭列車，時速250km/h1970年5月：日本“列車在主要區(qū)間以200km/h以上速度運行的干線鐵道”到了80年處，指歐洲的第一代高速列車（ICE/TGV/ETR），時速300km/h1985年，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會：客運專線300km/h，客貨混線250km/h現(xiàn)在，高速鐵路強(qiáng)國的“高速列車”運營時速為300km/h，日本和法國還宣布 不久將運營時速提高到350－360km/h目前，國際上公認(rèn)列車最高速度達(dá)200km/h及其以上的鐵路，可稱“高速鐵路”目前世界高速列車的“世界記錄”：1964：210km/h(日，東海道新干線)1972/1975：300km/h(日，山陽新干線)1981/2/11:380km/h(法，TGV)1989年：482.4km/h（法，TGV）1996/1/26：443km/h（日，300X）－日本最高1990/5/18：515.3km/h（法，TGV）－世界記錄2002/11：315.5km/h（中華之星）－中國國產(chǎn)車最高日本：7000km的高速鐵路網(wǎng)歐洲：3750km的高速鐵路網(wǎng)，每年新增170km的新線路到2010年：歐洲：新建6000km高速線亞洲：中國（十一五規(guī)劃5000km），臺灣，印度，伊朗等高速鐵路：高速鐵路網(wǎng)＋高速動車組日本新干線，1964年以來的40多年，運送旅客40億人次，無一次重大人身事故世界第一條也是最繁忙的高速鐵路每天36萬人次，每年1億3千萬人次歐洲之星：完成了倫敦－巴黎的70％的客運量法國，TGV，1981年以來，12億人次2005年7月的一個最繁忙的周末，1000TGV西班牙：AVE，馬德里－塞爾維亞間一個周末，136對AVE，47000人次1.2.2高速鐵路的主要技術(shù)特征：高速鐵路是當(dāng)代高新技術(shù)的集成計算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用；微電子技術(shù)、電力電子器件；新材料的推廣高速度是高速鐵路高新技術(shù)的核心系統(tǒng)間的相互作用發(fā)生了質(zhì)變系統(tǒng)動力學(xué)問題更加突出1.2.3高速鐵路的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢（1）運行速度高小汽車200航空>1000高速鐵路210300-500高速鐵路250250-600高速鐵路300200-800高速鐵路350180-1100各種交通工具的優(yōu)勢距離（2）運輸能力大（3）安全性能好（4）全天候運行（5）能量消耗少普通鐵路每人公里能耗為1，高速鐵路1.3，公共汽車1.5小汽車8.8，飛機(jī)9.8（6）占地?。?）工程投資低（8）環(huán)境污染輕（9）乘坐舒適（10）社會效益好二、國外牽引供電系統(tǒng)概況2.1日本2.1.1新干線概況JR東日本公司JR西日本公司JR東海道公司JR九州公司新干線東北上越長野山陽JR西日本公司JR東日本公司JR東日本公司秋田山形東海道JR東海公司九州JR九州公司東北新干線新莊新瀉山形長野仙臺秋田盛岡福島八戶高崎大宮上野東京上越新干線長野新干線秋田新干線山形新干線25萬人次/天利用人數(shù)307列/天運行列數(shù)1052.9km客運公里（2002年12月統(tǒng)計）JR東日本公司預(yù)測運行圖

晚點運乘狀況顯示

軌道電路數(shù)據(jù)

JR東日本的新干線運行本部ＣＯＳＭＯＳ運行管理系統(tǒng)運送計劃系統(tǒng)維修作業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)電力系統(tǒng)控制系統(tǒng)集中信息監(jiān)視系統(tǒng)車輛管理系統(tǒng)站場內(nèi)作業(yè)管理系統(tǒng)●列車計劃●車輛分配

●車輛運用計劃●計劃傳達(dá)

●乘務(wù)員運用計劃●統(tǒng)計

●運行管理●進(jìn)路控制●運行圖管理●旅客指南●維修作業(yè)計劃●維修作業(yè)的開始·結(jié)束●維修用車輛控制終端●檢測車數(shù)據(jù)管理●檢查數(shù)據(jù)／

故障數(shù)據(jù)管理●設(shè)備監(jiān)視●變電所控制●設(shè)備監(jiān)視●防災(zāi)信息●裝備管理●故障管理●履歷管理●車輛基地作業(yè)計劃●車輛基地進(jìn)路控制新干線綜合調(diào)度系統(tǒng)（COSMOS）2.1.2牽引變電所與供電（1）采用AT供電方式1964年東海道新干線開通時，BT供電方式，變電所間距20km，最大電流1000A問題較多（通過電分段電弧大，牽引網(wǎng)阻抗大，電能損耗大）1972年，山陽新干線采用AT供電方式，變電所間距60km，最大電流2000－3000A1991年，東海道新干線全部采用AT方式，AT間距10kmAT方式結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)性和可靠性好，成為新干線的標(biāo)準(zhǔn)供電方式新干線變電所容量100－150MVA供電電壓：19－27.5KV，額定25KV，瞬時最低17.5KV

在22.5KV時可不降功運行諧波對策：變電所內(nèi)80%漏抗補償，串聯(lián)電容補償和放電間隙組成諧波抑制裝置功率因素對策：單邊6000KVA的并聯(lián)電容，串聯(lián)電抗12%（2）主接線及設(shè)備選擇以北陸新干線高崎－長野為例。新萁鄉(xiāng)和新大阪變電所，一次側(cè)采用雙回275KV主供電源，進(jìn)線不設(shè)跨線采用線路變壓器組方式，2臺80MVAWB變壓器，100%備用設(shè)備均采用GIS組合電器，可靠性高，檢修時間長屬JR東日本公司調(diào)度中心CTC，采用COSMOS綜合調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)1000km新干線的運行調(diào)度集行車調(diào)度、電力調(diào)度（牽引供電及電力供電）、通信調(diào)度、設(shè)備調(diào)度于一體北陸新干線成功的經(jīng)驗：單相負(fù)荷補償裝置（SFC）：適用于負(fù)序要求嚴(yán)格的場合長大隧道內(nèi)設(shè)分段開關(guān)站，保證供電靈活和可靠性自動過分相裝置設(shè)在SS和SP內(nèi)采用COSMOS綜合調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備均考慮防震、防火、防盜和環(huán)保要求變頻、變壓（VVVF）設(shè)在機(jī)車內(nèi)（3）牽引供電系統(tǒng)與車輛的絕緣配合新干線25kv過電壓值：開關(guān)操作過電壓2-2.5倍，受電弓離線過電壓1.5-2.0倍，感應(yīng)雷過電壓3.6-5.5倍，直擊雷11-88倍新干線設(shè)計采用額定電壓33kv絕緣等級，電氣設(shè)備的沖擊絕緣強(qiáng)度200kv污損對策：選用對應(yīng)一定鹽密度的絕緣子（4）高次諧波、功率因素、再生制動新干線的機(jī)車均采用PWM變流器和VVVF逆變器的交直交傳動，特點是：高次諧波多，低次諧波少（18%->2.5%），功率因素高；采用再生制動技術(shù)為抑制高次諧波共振現(xiàn)象，在供電臂末端采用HMCR裝置（5）再生工況與系統(tǒng)負(fù)序為減小負(fù)序，新干線牽引變壓器多采用平衡變壓器，如Scott但當(dāng)一臂再生，一臂牽引時，不平衡系數(shù)在1到2之間，平衡變壓器的平衡效果被嚴(yán)重惡化。不得不此用昂貴的SVC補償裝置，這一教訓(xùn)值得吸取。12345列車接近切換段軌道電路檢測到列車進(jìn)入中間段使中間段瞬時停電（300ms）將中間段與列車前方的區(qū)間連接列車通過中間段后，回到最初狀態(tài)切換段的動作2.1.3新干線的接觸網(wǎng)懸掛東海道新干線：帶彈性組合吊弦的復(fù)鏈形懸掛，210km/h山陽新干線：帶Y形彈性吊索的重形復(fù)鏈形懸掛，260km/h東北新干線：簡單鏈形懸掛，300km/h張力：14.7KN->19.6KN波動傳播速度：355km/h->525km/h吊線架：St18024.5kN輔助吊架線：Cu15011.8kN接觸網(wǎng)線：GT17017.6kNMax:50m1500mm重型復(fù)鏈懸吊架線吊架線：Cu15019.6kN接觸網(wǎng)線：CS11019.6kNMax:50m950mmCS簡單懸鏈?zhǔn)郊芫€接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料截面積張力波動速度運行速度備注帶彈性組合吊弦的復(fù)鏈形懸掛接觸線承力索輔助承力索硬銅線鎘銅絞線鎘銅絞線11080609.89.89.8358210東海道重型復(fù)鏈形懸掛接觸線承力索輔助承力索銅錫線鍍鋅鋼絞線硬銅絞724.514.7355240山陽新干線加重復(fù)鏈形懸掛接觸線承力索輔助承力索銅錫線鍍鋅鋼絞線硬銅絞624.514.7410270新干線改造簡單鏈形懸掛接觸線承力索銅包鋼線鍍鋅鋼絞線11015019.619.6525300北陸新干線日本新干線接觸網(wǎng)參數(shù)2.2法國2.2.1概況1900年開始發(fā)展電力牽引，1920年建成直流1500電氣化鐵路1950：單相工頻電氣化試驗線1954：東南部干線采用25KV50HZ供電制式，成標(biāo)準(zhǔn)全法國電氣化鐵路總長15000km，其中直流1500V5890km交流單相25kv50hz7625km，高速線1575km電氣化里程占40%，承擔(dān)運量88%到1996年底，525個牽引變電站，377個是直流1500V變電所2.2.2供電系統(tǒng)TGV東南線運行速度270km/h，追蹤間隔5min；大西洋線運行速度300km/h，追蹤間隔4min；北方線運行速度300km/h變電所均采用雙電源，兩臺變壓器一臺工作，另一臺備用東南線變電所大多數(shù)進(jìn)線電壓為220kv，只有一個63kv，主變?yōu)閱蜗嘧儔浩?。二次?cè)裝有電壓自動調(diào)整裝置，20級調(diào)壓，每級350v8個變電所，3個AT供電方式，5個直供方式；AT變電所間距90公里，直供方式下40公里饋線保護(hù)：平形四邊形特性的阻抗保護(hù)和電流保護(hù)變壓器保護(hù)：過流保護(hù)、瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)和絕緣保護(hù)所有變電站均裝有故障測距裝置，精度1km負(fù)序問題：歐洲標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)出口節(jié)點的負(fù)序電壓不容許超2%。分配給法鐵（SNCF）的為1%。但由于負(fù)序電壓是多部門產(chǎn)生的，無法分辨電氣化鐵路到底產(chǎn)生多少，因此從未追究過為改善不平衡狀態(tài)，最初采用Scott變壓器，但隨著電網(wǎng)的發(fā)展逐漸以單相變壓器替代法鐵的標(biāo)準(zhǔn)：牽引變電所負(fù)荷與高壓側(cè)母線短路容量之比不大于1.5%為容許的負(fù)序電流標(biāo)準(zhǔn)，以2%，1H和4%，短時為負(fù)序電壓標(biāo)準(zhǔn)法國為限制不平衡采取的措施：(1)牽引變電站由25kv供電，保證足夠的短路容量(2)所有牽引變電站必須輪換相序接入電力系統(tǒng)，抵消部分負(fù)序電流(3)變電站按可以單相和“V”接相互轉(zhuǎn)換設(shè)計。正常時單相運行可能超標(biāo)時，接電力系統(tǒng)命令，將兩臺變壓器改為“V”接運行此時兩個供電臂以不同相供電(4)安裝補償電容器，補償電網(wǎng)短路容量的不足。英吉利海峽隧道鐵路英國端采用3X95MV的補償電容法鐵設(shè)計牽引變電所的指導(dǎo)思想是力求簡單。原因有：(1)牽引變電所內(nèi)的設(shè)備由法鐵和電力公司管理，分界點是變壓器。變壓器原邊的設(shè)備均由電力公司管理，法鐵只管變壓器及其二次側(cè)設(shè)備(2)均實現(xiàn)了遠(yuǎn)動控制，無人值班(3)設(shè)備質(zhì)量高，運行安全可靠2.2.3接觸網(wǎng)直流區(qū)段多采用復(fù)鏈形懸掛，交流區(qū)段多采用簡單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛法國東南高速線1981年開通時采用彈性鏈形懸掛，但在3個月內(nèi)連續(xù)兩次刮弓事故。深刻的教訓(xùn)得到如下結(jié)論：(1)速度超過250km/h時，受流質(zhì)量與彈性均勻度關(guān)系不大，更大程度取決于接觸線的振動。取消Y索，合理布置吊弦，提高接觸線的張力，雖然跨中彈性均勻度不是很好，但較大的接觸線張力足以保證高速受流的質(zhì)量(2)可見電弧應(yīng)控制在1次/160m(3)接觸力的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均接觸壓力的比值應(yīng)小于0.33(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，定位點處抬高的安全系數(shù)為21990年開通的大西洋線，速度提高到300km/h，改進(jìn)為：(1)將彈性鏈形懸掛改成簡單鏈形懸掛(2)接觸線張力15KN->20KN，CdCu120->Cu150，波動速度412km/h->441km/h(3)定位器最大容許抬升240mm->400mm在大西洋線成功的基礎(chǔ)上，以后的北方線、東南延伸線、巴黎聯(lián)絡(luò)線和地中海線均采用了簡單鏈形懸掛高速受流的評價方法：基于接觸線的抬升量、跨中受電弓的振幅、離線率和接觸力不均勻系數(shù)四個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。小于11，適合高速線運行；大于16，不適合。Ligne

LN1LN2LN3LN4LN5承力索65mm21400daN65mm21400daN65mm21400daN65mm21400daN116mm22000daN接觸線120mm21500daN150mm22000daN150mm22000daN150mm22000daN150mm22500daNY輔助彈性索是否否否否弛度a/1000a/1000a/2000a/2000a/2000法國高速接觸網(wǎng)的改進(jìn)法國高速線投運時間/里程/速度2.2.4受電弓法鐵采用的受電弓均為法國法維萊（Faiveley）公司的產(chǎn)品。1955，法維萊的五角形受電弓，331km/hWR1981，TGV－PSE動車組配AMDE形受電弓，380km/hWR1989，TGV－A配GPU受電弓，482.4km/hWR1990/5/18，GPU創(chuàng)造了515.3km/hWRAMDE受電弓為雙層小開度子母弓，兩極式Z形受電弓接觸網(wǎng)的高低變化由下部受電弓跟蹤，接觸導(dǎo)線的振動由上部受電弓跟蹤接觸壓力70－80N，碳滑板，歸算質(zhì)量90Ns/mGPU受電弓為單層Z形受電弓，可用于DC1500V，和25KV50Hz兩種制式的接觸網(wǎng)，最大受流2000A，最高運行速度300Km/h，整套裝置的重量比MADE輕100KG2.3德國2.3.1概況供電制式15KV，162/3HZ的單相交流帶Y形吊索的標(biāo)準(zhǔn)彈性簡單鏈形懸掛德國電氣化鐵路接觸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化：20世紀(jì)50年代：Re75，Re100，Re160，Re20070年代：Re250（250km/h）80年代：Re330（法蘭克福－科隆300km/h）,300-400km/h全部為彈性簡單鏈形懸掛2.3.2德國高速受流的主要評價指標(biāo)接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性：受電弓激發(fā)的接觸線周期振幅越小越好接觸網(wǎng)懸掛彈性不均勻度Re10050-60%Re16019-26%Re20014%Re25010%Re330<10%離線率：離線時間大于100ms時，產(chǎn)生電弧要求低速和高速的離線率均在5%以下接觸網(wǎng)動態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)：要求受電弓在高速運行下，被激發(fā)的振動在傳播和反射中不被加強(qiáng)，用增強(qiáng)因子和反射因子表示受電弓與接觸線的動態(tài)接觸力：最大接觸力和最小接觸力最小接觸力太小：將導(dǎo)致接觸不良，引起電弧和離線最大接觸力太大：將造成接觸網(wǎng)抬升量過大，受電弓運動振幅加大，受流狀態(tài)惡化規(guī)定：受電弓靜抬升力70N，最小接觸壓力40N300km/h時的平均接觸壓力為120N，允許的最大抬升量為100mm2.3.3適用300km/h以上的高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)Re330德鐵牽頭，ABB，AEG和西門子共同參與設(shè)計目標(biāo)：必須在盡可能低的造價和檢修費用情況下，保證兩架受電弓受流，速度高于300km/h時能可靠供電Re330的主要技術(shù)特征：(1)采用Y形輔助索。優(yōu)點：提高接觸網(wǎng)在懸掛點處的均勻度，改善后進(jìn)受電弓的接觸狀態(tài)(2)彈性取0.4mm/N，最大抬升量小于100mm(3)接觸導(dǎo)線：銀鎂銅合金RiM120接觸導(dǎo)線，張力27KN(4)承力索：120－BZII（青銅）承力索，張力21KN架設(shè)(5)帶Y形輔助索的簡單鏈形懸掛：Y形承力索35－BZII，長度18m，高度3.5m，張力3.5KN德國高速鐵路接觸網(wǎng)的改進(jìn)2.3.4高速受電弓德國既有鐵路Re160，Re200和曼海姆－斯圖加特等高速線采用了道尼爾公司的SBS65型受電弓，但當(dāng)速度超過250km/h后動態(tài)接觸力超標(biāo)為此開發(fā)了適用于ICE/V動車組的DSA350受電弓，弓頭當(dāng)量質(zhì)量降低，接觸力標(biāo)準(zhǔn)偏差16－17N，跟蹤性能提高為滿足ICE1型動車組的技術(shù)要求，對DSA350進(jìn)行了改進(jìn)。不采用原來的集成式支持絕緣子結(jié)構(gòu)，改用一般支持絕緣子結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了下臂桿，底架和滑板的監(jiān)測，設(shè)計了新的滑板和集成弓角重量從140KG減輕道109KG為適應(yīng)300km/h以上速度的需要，開發(fā)了DSA350SEK受電弓更低的弓頭當(dāng)量質(zhì)量，更低的降弓阻尼，與接觸線壓力小于120N當(dāng)發(fā)生滑板損壞時，在不到1s時間里完全降弓，主斷路器保護(hù)斷開，保護(hù)接觸線和受電弓不受電弧的損壞三、牽引供電方式和牽引變電所

3.1牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2供電方式：3.2.1直接供電方式特點：結(jié)構(gòu)簡單，投資少，維護(hù)費用低；一部分電流從大地回流，對鄰近通信線干擾大。3.2.2帶回流線的直接供電方式特點：防干擾效果不如BT供電方式；牽引網(wǎng)阻抗較?。荒壳皯?yīng)用比較廣泛。3.2.3吸流變壓器供電方式（BT方式）特點：防干擾效果好；牽引網(wǎng)阻抗偏大；電力機(jī)車過BT時，易產(chǎn)生電??；由于是串聯(lián)系統(tǒng)，可靠性較低。3.2.4自耦變壓器供電方式（AT方式）特點：防干擾效果與BT方式相當(dāng)牽引網(wǎng)阻抗小，輸送容量大，供電臂長（可達(dá)40～50km）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大，維護(hù)費用高適合于高速鐵路3.2.5同軸電纜供電方式（CC方式）特點：防干擾效果好，占用空間??；牽引網(wǎng)阻抗?。煌顿Y大3.3牽引變電站（TractionSubStation，SS）從公用電力系統(tǒng)（PublicElectricPowerSystems）接受電能，通過變壓器將電能從三相110kV或220kV變換成單相27.5kV（對AT系統(tǒng)為2×27.5kV），并向鐵路上、下行兩個方向的牽引網(wǎng)供電。變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)區(qū)段被稱作供電臂。變電所的主要設(shè)備牽引變壓器（有多種接線方式）斷路器（SF6、真空、少油、油斷路器），隔離開關(guān)避雷器、避雷針電壓互感器、電流互感器控制、保護(hù)、測量、計量、監(jiān)視和電源設(shè)備無功補償裝置、調(diào)壓裝置京津城際220KV牽引變電所主接線圖京津城際AT所電氣主接線圖3.4牽引網(wǎng)（TractionNetwork）由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道、回流線等設(shè)施構(gòu)成的輸電網(wǎng)絡(luò)饋電線連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線接觸網(wǎng)沿線路露天敷設(shè)，通過和受電弓的滑動接觸，把電能輸送給電力機(jī)車的供電設(shè)施。由接觸線、承力索以及支持、懸掛和定位器等裝置組成。軌道牽引電流的回流導(dǎo)線；支撐與導(dǎo)向；信號專業(yè)軌道電路其它設(shè)備負(fù)饋線（回流線），吸上線，BT，AT，正饋線，保護(hù)線，地線，供電線3.5牽引供電系統(tǒng)的其他設(shè)備：分區(qū)所（SectionPost,SP）設(shè)于兩變電所之間，把電氣化鐵道牽引網(wǎng)分成不同供電區(qū)段，裝有開關(guān)設(shè)備，根據(jù)運行需要可以連接同一供電臂的上、下行接觸網(wǎng)，或連接相鄰供電臂以實現(xiàn)越區(qū)供電。開閉所（Sub-feederSwitchingPost,SFSP）實際上是開關(guān)站，多設(shè)于鐵路樞紐，一般兩路進(jìn)線、多路饋線，用以實現(xiàn)對站場各股道群的分別供電控制。（1）進(jìn)線和饋線都經(jīng)過斷路器，可靈活地對各分區(qū)接觸網(wǎng)停、供電（2）在斷路器上可實現(xiàn)短路故障保護(hù)，從而縮小事故停電范圍（3）對AT牽引網(wǎng)，往往同ATP合建，增強(qiáng)對供電臂供電的靈活性自耦變壓器（AT）所（ATPost,ATP）

AT供電系統(tǒng)，除變電所、分區(qū)所和開閉所外，在牽引網(wǎng)上放置自耦變壓器的場所。3.6牽引變壓器3.6.1單相變壓器類純單相I/i接線單相V/v接線三相V/v接線二次側(cè)中抽式單相接線（專用于AT系統(tǒng)）V/x接線（專用于AT系統(tǒng)）純單相接線單相V/v接線三相V/v接線單相中抽式（AT專用）V/x接線（AT專用）特點：接線簡單變壓器容量利用率為100％二次側(cè)不能直接提供三相電源對于純單相接線，理論上可取消變電所出口的電分相；存在負(fù)序問題，僅適用于電網(wǎng)容量較大場合3.6.2三相變壓器類YNd11接線變壓器三相不等容YNd11接線變壓器十字交叉接線變壓器YNd11接線變壓器十字交叉接線變壓器特點：變壓器容量利用率為75.6％一次側(cè)中性點可接地運行二次側(cè)能直接提供三相電源負(fù)序方面優(yōu)于純單相接線，與V/v接線相當(dāng)滯后相電壓水平往往偏低3.6.3平衡變壓器類Scott接線變壓器星形－延邊三角形接線變壓器星形—曲折延邊三角形接線變壓器LeBlanc接線變壓器（我國臺灣用）變形Woodbridge接線變壓器（日本新干線用）三相變兩相平衡變壓器的共性：在一次側(cè)施加三相對稱電壓時，只要二次側(cè)兩端口的負(fù)荷相等（幅值和功率因數(shù)均相等），則二次側(cè)兩相端口電壓保持幅值相等、相位相差90°，一次側(cè)三相電流對稱。Scott變壓器星形－延邊平衡變壓器星形－曲折延邊平衡變壓器LeBlanc接線變壓器變形Woodbridge接線變壓器四、高壓電器與開關(guān)設(shè)備4.1高壓電器的分類在高壓系統(tǒng)中，用來對電路進(jìn)行開合操作，切除和隔離事故區(qū)域，對電路運行情況進(jìn)行監(jiān)視，保護(hù)和測量的設(shè)備，通稱為高壓電器。按用途分類：（1）開關(guān)電器：用來關(guān)合和開斷電路的電器斷路器：用來在電路正常工作和發(fā)生故障時關(guān)合和開斷電路隔離開關(guān)：將高壓設(shè)備與電源隔離，保證檢修人員的安全熔斷器：在電路發(fā)生過載或短路時利用熔件的熔斷開斷電路負(fù)荷開關(guān)：在電路正常工作或過載時關(guān)合和開斷電路，不能開斷短路電流（2）限制電器：限制電路中的電壓電流的電器電抗器：限制電路中的短路電流避雷器：限制電路中出現(xiàn)的過電壓（3）變換電器：變換電路中的電壓電流，便于檢測電流互感器：變換電路中的電流，供給測量儀表，繼電器或自動裝置，并使之與高壓電路隔離電壓互感器：變換電路中的電壓，供給測量儀表，繼電器或自動裝置，并使之與高壓電路隔離（4）組合電器：將以上某幾種電器按一定的線路裝配成一個整體按安裝地點分：（1）戶內(nèi)式：裝在建筑物內(nèi)，一般在35KV及以下（2）戶外式：安裝在露天，35KV及以上按電流制式分：（1）交流電器：三相或單相工頻（2）直流電器：直流制系統(tǒng)4.2高壓斷路器油斷路器：采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器如少油斷路器六氟化硫（SF6）氣體斷路器：以六氟化硫氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，主要用于110KV及以上大容量變電所真空斷路器：觸頭在真空中開閉電路的斷路器，主要用于35KV及以下要求頻繁操作的場合壓縮空氣斷路器：以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)，絕緣介質(zhì)，并作為傳動介質(zhì)的斷路器，其對地主絕緣采用瓷介質(zhì)磁吹斷路器：靠磁力吹弧，使電弧冷卻熄滅的斷路器，主要用于20KV及以下戶內(nèi)頻繁操作的場合固體自產(chǎn)氣斷路器：利用固體絕緣材料在電弧的高溫作用下分解產(chǎn)生的氣體來吹滅電弧的斷路器，主要用于35KV及以下小容量變電所4.3高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)額定電壓UN

斷路器正常，長期工作的電壓，一般指線電壓，主要決定于斷路器的絕緣對高壓斷路器還規(guī)定了其最高工作電壓，220KV以下是額定電壓的1.15倍，220KV以上是額定電壓的1.1倍額定電流IN

電氣設(shè)備長期通過的，發(fā)熱不超過允許值的最大負(fù)荷電流額定開斷電流INK

在額定電壓下，斷路器能夠可靠開斷的最大電流，表明斷路器的開斷能力額定斷流容量SNK

熱穩(wěn)定電流INt

斷路器在規(guī)定的時間內(nèi)（國標(biāo)4S）所允許通過的最大電流，表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力極限通過電流IN.ES

斷路器在閉合狀態(tài)允許通過的短路電流最大瞬時值，或稱動穩(wěn)定電流，表明斷路器承受短路電流電動力效應(yīng)的能力分閘時間t0

在額定操作電壓下，從斷路器分閘線圈帶電開始至三相電弧完全熄滅為止的時間。表明斷路器滅弧能力的大小合閘時間tc

在額定操作電壓下，從斷路器合閘線圈帶電開始至主觸頭接觸為止的時間自動重合閘無電流間隔時間斷路器第一次分閘，三相電弧完全熄滅起，至重合閘成功線路重新出現(xiàn)電流為止的時間。越小越好，一般為0.5秒自動重合閘時間分閘時間加上重合閘無電流間隔時間4.4高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)高壓斷路器依靠所配屬的操動機(jī)構(gòu)來完成分，合閘操作接收變電所中央控制室的命令，使斷路器分合接收繼電保護(hù)的命令，使斷路器保護(hù)性分閘，切除故障組成機(jī)構(gòu)：（1）能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（2）聯(lián)動機(jī)構(gòu)（3）保持機(jī)構(gòu)（4）釋放機(jī)構(gòu)4.5SF6全封閉組合電器(GIS)在SF6斷路器的基礎(chǔ)上，將斷路器，隔離開關(guān)，互感器，避雷器和連接母線，全部封裝在接地的金屬殼體內(nèi)，殼內(nèi)充以0.2-0.5MPa的SF6氣體，作為相間和對地的絕緣，稱為“GIS組合電器”優(yōu)越性：（1）大大縮小了整套配電裝置的占地面積和空間體積。以110KV變電站為例，常規(guī)敞開式占地2214m2，而GIS僅占地168m2（2）整套裝置在制造廠組裝，現(xiàn)場施工量小，經(jīng)濟(jì)價值高（3）運行可靠，對人身安全也大有好處，檢修周期長，一般至少十幾年不需要檢修SF6斷路器SW3－110斷路器SN10－10少油斷路器HPL145型斷路器真空斷路器GIS組合電器京津城際變電所用27.5KVGIS組合開關(guān)8DA12電氣接線圖京津城際AT所用27.5KVGIS組合開關(guān)8DA12電氣接線圖Sitras?8DA11/8DA12組合開關(guān)柜Sitras?8DA11/8DA12開關(guān)柜機(jī)械參數(shù)Sitras?8DA11/8DA12開關(guān)柜剖面圖熔斷器隔離開關(guān)GW4－110D隔離開關(guān)GW5－110D隔離開關(guān)電流互感器電流互感器電壓互感器五、牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)5.1對繼電保護(hù)的基本要求（1）選擇性：保證該跳閘的斷路器跳閘，不該跳閘的不跳，以使停電范圍限制在最小的范圍內(nèi)（2）速動性：故障后能迅速動作，可減小設(shè)備的損壞程度及對非故障區(qū)段的影響時間，但速動性不能影響選擇性（3）靈敏性：對保護(hù)范圍內(nèi)的故障反應(yīng)靈敏，不拒動（4）可靠性：要求保護(hù)裝置的元件和結(jié)線處于良好狀態(tài)，該動作時均能正常動作5.2牽引網(wǎng)保護(hù)牽引網(wǎng)的特點：1．是單相供電，負(fù)荷波動性較大；2．牽引網(wǎng)的阻抗大，在系統(tǒng)的最小運行方式下供電臂末端短路時，短路電流在數(shù)值上可能與最大牽引負(fù)荷差不多；3．故障率高(其中瞬間故障，即一次重合閘能成功者占70％以上)。根據(jù)以上特點，牽引網(wǎng)僅采用過流保護(hù)不能滿足要求，目前采用的是具有平行四邊形特性的阻抗保護(hù)，其原理是鑒別故障時的線路阻抗(包括相位角)，以保證裝置的選擇性和靈敏度。目前我國采用的微機(jī)保護(hù)已使保護(hù)裝置的水平與電氣化發(fā)達(dá)的國家相接近。5.3牽引變壓器保護(hù)變壓器的故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障包括線圈間的多相短路、單相層簡短路、單相接地短路及鐵芯燒壞等。外部故障包括套管及引出線上的故障。1．瓦斯保護(hù)：內(nèi)部故障時，絕緣物分解而產(chǎn)生氣體．氣體上升引起油流變化而使保護(hù)裝置動作；2．差動保護(hù)：在變壓器內(nèi)部、套管以及引出線上的多相短路時，變壓器進(jìn)線(原邊)和出線(次邊)的電流比發(fā)生變化，利用這一特性構(gòu)成的保護(hù)稱為差動保護(hù)；3．過流保護(hù)：用于切斷變壓器的外部短路故障；4．過負(fù)荷保護(hù)：當(dāng)電流過負(fù)荷時，經(jīng)過一段延時后，發(fā)出信號，引起值班人員注意，以采取減輕負(fù)荷的措施。5.4電容器保護(hù)1．電流速斷保護(hù)：可切除母線及電容器引線的接地故障；2．過流保護(hù)：作為電流速斷的后備保護(hù)；3．縱差動保護(hù)：為提高保護(hù)的靈敏度，當(dāng)末位電容器與電抗器的主絕緣閃絡(luò)或擊穿時也能有效地切除故障，采用差動保護(hù)；4．過電壓保護(hù)；5．差壓保護(hù)：用于保護(hù)每個電容器的內(nèi)部故障。京津城際SIPROTEC7ST61/7ST63接觸網(wǎng)饋線保護(hù)京津城際保護(hù)/控制裝置應(yīng)用圖六、綜合自動化和遠(yuǎn)動系統(tǒng)

6.1綜合自動化與遠(yuǎn)動化的關(guān)系變電所的自動化和遠(yuǎn)動化是一個密不可分的整體，若實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)動化，首先必須實現(xiàn)設(shè)備操縱的自動化，當(dāng)收到遙控命令時，設(shè)備能自動完成所要求動作。

遠(yuǎn)動化是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)完成遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等功能的總稱。由調(diào)度端主機(jī)通過通道與執(zhí)行端連接成一個1:N系統(tǒng)其基本原理是將操作命令、數(shù)據(jù)和信息編成電碼，再將電碼經(jīng)過調(diào)制，成為適合傳輸?shù)碾娦盘?，通過通道送到執(zhí)行端，經(jīng)過調(diào)解還原成電碼，再經(jīng)過譯碼去執(zhí)行或顯示6.2遠(yuǎn)動系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：調(diào)度端設(shè)備執(zhí)行端設(shè)備遠(yuǎn)動通道（1）調(diào)度端設(shè)備調(diào)度端設(shè)備由兩臺工業(yè)微機(jī)構(gòu)成主機(jī)，通過切換裝置互為備用。主機(jī)配有調(diào)機(jī)設(shè)備，外圍設(shè)備配有模擬盤、顯示終端、打印機(jī)，顯示終端（CRT）和打印機(jī)為雙重配置，通過切換設(shè)備可以互為備用，通過調(diào)制解調(diào)器與通道相連主機(jī)是遠(yuǎn)動裝置的心臟，完成數(shù)據(jù)收集儲存及處理等功能。主機(jī)與外圍設(shè)備相連，通過外圍設(shè)備進(jìn)行人機(jī)對話，主機(jī)并有在線自檢和自啟動功能。模擬盤將牽引供電系統(tǒng)的主回路和供電設(shè)備模擬在盤上，設(shè)備所處狀態(tài)從模擬盤上可以一目了然，調(diào)度員通過模擬盤監(jiān)視供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。顯示器(CRT)作為人機(jī)對話的重要設(shè)備，附有鍵盤、跟蹤球(鼠標(biāo)器)或光筆。顯示器(CRT）的畫面有供電系統(tǒng)模擬圖、程序控制目錄、事故記錄(不斷更新)、測量數(shù)據(jù)圖表、故障點測量參數(shù)和計算結(jié)果、當(dāng)日的用電量及功率因數(shù)等，可供調(diào)度員監(jiān)視和查閱。通過鍵盤，跟蹤球或光筆可以進(jìn)行遙控，召喚測量和查詢。打印機(jī)作為記錄設(shè)備將當(dāng)日的運行情況一一打印在紙帶上．以供查詢，打印內(nèi)容包括發(fā)生情況的時間、遙控內(nèi)容、執(zhí)行結(jié)果、現(xiàn)場發(fā)生異常的情況、測量結(jié)果、定時報告的電度量、故障點測量的參數(shù)和計算結(jié)果等，并可用制表打印機(jī)打印測量圖表。調(diào)制解調(diào)器，是將電碼調(diào)制成適于傳輸?shù)碾娦盘枺蛳喾磳㈦娦盘柦庹{(diào)成電碼，調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相。調(diào)幅易于受到干擾，調(diào)相較為復(fù)雜，目前大多數(shù)采用調(diào)頻方式。（2）執(zhí)行端設(shè)備執(zhí)行端設(shè)備由計算機(jī)構(gòu)成，一般用微機(jī)或單片機(jī)。它的功能為接收調(diào)度端遠(yuǎn)動裝置發(fā)來的查詢、遙控命令，經(jīng)譯碼確認(rèn)后執(zhí)行，將被控站內(nèi)的數(shù)據(jù)和信息編碼發(fā)送給調(diào)度端。被控站內(nèi)的信息和數(shù)據(jù)包括：開關(guān)的位置信號、事故信號、預(yù)告信號(何種保護(hù)動作、動作時間、自動重合閘是否動作等)以及電度表、電壓、電流和故障點的測量數(shù)據(jù)等。（3）遠(yuǎn)動通道調(diào)度端與執(zhí)行端是通過通道聯(lián)系起來的。通道形式有有線、無線、光纜等多種。電氣化鐵路牽引供電遠(yuǎn)動系統(tǒng)一般采用有線傳輸，將電碼經(jīng)調(diào)制變?yōu)橐纛l信號后，直接送人通信電纜中專用音頻芯線。當(dāng)需要一次傳輸距離較長時，可將音頻信號送至通信站，經(jīng)二次調(diào)制到高頻載波話路中，送到對方通信站，解調(diào)還原成音頻信號后再送人通信電纜中音頻專用芯線。在高速電氣化鐵路中均采用光纜，音頻信號或電碼可直接送到通信站，經(jīng)調(diào)制成光信號傳輸?shù)綀?zhí)行站附近車站，經(jīng)光端機(jī)解調(diào)還原成音頻或電碼送往執(zhí)行站。京津城際遠(yuǎn)動/調(diào)度自動化系統(tǒng)組成APCS2000牽引供電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)牽引供電調(diào)度所視頻監(jiān)控主站系統(tǒng)+通道+監(jiān)控前端（被控站）監(jiān)控前端（被控站）七、高速鐵路接觸網(wǎng)7.1接觸網(wǎng)的懸掛方式簡單鏈形懸掛彈性鏈形懸掛復(fù)鏈形懸掛簡單鏈形懸掛特點：結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，安裝調(diào)試維修方便，適應(yīng)于高速受流定位點處彈性小，跨中彈性大，造成受電弓在跨中抬升量大，跨中采用預(yù)留弛度，受電弓在跨中的抬升量可降低。定位點處易形成相對硬點，磨耗大。彈性鏈形懸掛特點：相對于簡單鏈形懸掛在定位點處裝設(shè)彈性吊索，主要有兩種形式：“”形和“Y”形結(jié)構(gòu)比較簡單，改善了定位點處的彈性，使得定位點的彈性與跨中的彈性趨于一致，整個接觸網(wǎng)的彈性均勻，受流性能好。缺點是彈性吊索調(diào)整維修比較復(fù)雜，定位點處導(dǎo)線抬升量大，對定位器的安裝坡度要求也較嚴(yán)格。復(fù)鏈形懸掛特點：在結(jié)構(gòu)上，承力索和接觸導(dǎo)線之間加了一根輔助承力索。接觸網(wǎng)的張力大，彈性均勻，安裝調(diào)整復(fù)雜，抗風(fēng)能力強(qiáng)7.2接觸網(wǎng)懸掛的幾個技術(shù)參數(shù)波動傳播速度C

由于受電弓抬升力的作用，引起接觸導(dǎo)線的振動，該點的振動傳播速度稱為波動傳播速度。

C與接觸導(dǎo)線張力T和線密度的關(guān)系為：無量綱速度：列車運行速度與波動傳播速度之比，當(dāng)列車速度越接近C，即接近于1時，弓網(wǎng)振動越劇烈。多普勒系數(shù)：是無量綱速度的另一種表達(dá)式

為列車行駛速度；C為接觸線波動傳播速度。反射系數(shù)：指接觸網(wǎng)的振動波在非均質(zhì)點被反射。這些非均勻質(zhì)點如：吊弦線夾、接頭線夾等，反射系數(shù)用下式表示：、—分別代表接觸導(dǎo)線的線密度和接觸導(dǎo)線的張力；、—分別代表承力索的線密度和承力索的張力。增強(qiáng)系數(shù)r：接觸網(wǎng)的振動波在非均質(zhì)處被反射，被反射回的波形與該物體相向運動，并被繼續(xù)向前運動的物體以輸入能量的方式再次反射回去，波的能量被增強(qiáng)。

—反射系數(shù)；—多普勒系數(shù)彈性不均勻系數(shù)：反映一跨內(nèi)跨中彈性和定位點彈性的差異程度。

—跨內(nèi)最大彈性；—跨內(nèi)最小彈性。

法國TGV-A

德國Re330

日本HC懸掛形式簡單鏈形懸掛彈性鏈形懸掛復(fù)鏈形懸掛運營速度(km/h)300330275接觸導(dǎo)線材質(zhì)Cu150扁RiS120Cu170接觸導(dǎo)線密度(kg/m)1.331.071.51接觸導(dǎo)線張力(kN)2024/2714.7導(dǎo)線預(yù)留弛度1.000承力索材質(zhì)青銅70青銅65ST180+TJ150承力索張力(kN)1445/4824.5+14.7承力索密度(kg/m)0.6230.581.45+1.377波動傳播速度(km/h)441539/572355無量綱速度0.680.58-0.650.77多普勒系數(shù)0.190.21-0.270.13反射系數(shù)0.360.48/0.470.58增強(qiáng)因數(shù)1.921.75-2.194.46跨中彈性(mm/N)0.530.360.29彈性不均勻系數(shù)(%)41.2<10<10跨距636550法德日接觸網(wǎng)參數(shù)比較7.3高速接觸網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)線高度：指接觸導(dǎo)線距鋼軌面的高度。一般地，高速鐵路接觸導(dǎo)線的高度比常規(guī)電氣化鐵路的接觸導(dǎo)線低。原因：①高速鐵路一般無超級超限列車通過，車輛限界為4800mm；②為了減少列車空氣阻力及空氣動態(tài)力對受電弓的影響，受電弓的底座沉于機(jī)車車頂頂面，受電弓的工作高度較小。所以，高速鐵路接觸導(dǎo)線的高度一般在5300m左右。結(jié)構(gòu)高度：指定位點處承力索距接觸導(dǎo)線的距離。它是由最短吊弦長度決定的。我國結(jié)構(gòu)高度為1.1~1.6m。TGV-ARe330HC結(jié)構(gòu)高度1.4m1.8m1.5m跨距及拉出值：取決于線路曲線半徑、最大風(fēng)速和經(jīng)濟(jì)因素等我國高速鐵路一般在保證跨中導(dǎo)線及定位點在最大風(fēng)速下均不超過距受電弓中心300mm的條件下，確定跨距長度和拉出值錨段長度：它的確定主要考慮接觸導(dǎo)線和承力索的張力增量不宜超過10％，且張力補償器工作在有效工作范圍內(nèi)。高速鐵路接觸網(wǎng)的錨段長度與常規(guī)電氣化鐵路基本一樣絕緣距離：參照電氣化鐵路接觸網(wǎng)的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)吊弦分布和間距：吊弦間距指一跨內(nèi)兩相鄰吊弦之間的距離，吊弦間距對接觸網(wǎng)的受流性能有一定的影響，改變吊弦的間距可以調(diào)整接觸網(wǎng)的彈性均勻度吊弦分布有等距分布、對數(shù)分布、正弦分布等幾種形式，為了設(shè)計、施工和維護(hù)的方便，一般采用最簡單的等距分布接觸導(dǎo)線預(yù)留弛度：指在接觸導(dǎo)線安裝時，使接觸導(dǎo)線在跨內(nèi)保持一定的弛度，以減少受電弓在跨中對接觸導(dǎo)線的抬升量，改善弓網(wǎng)的振動。對高速接觸網(wǎng)，簡單鏈形懸掛設(shè)預(yù)留弛度，彈性鏈形懸掛一般不設(shè)預(yù)留弛度錨段關(guān)節(jié)：錨段關(guān)節(jié)是接觸網(wǎng)的張力的機(jī)械轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)，是接觸網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，其設(shè)計和安裝質(zhì)量對受流影響較大，高速接觸網(wǎng)一般采用兩種形式的錨段關(guān)節(jié)：①非絕緣錨段關(guān)節(jié)采用三跨錨段關(guān)節(jié)；②絕緣錨段關(guān)節(jié)采用五跨錨段關(guān)節(jié)。安裝處理上，盡量縮短接觸導(dǎo)線工作支和非工作支同時接觸受電弓滑板的長度，提高非工作支的坡度。接觸導(dǎo)線的張力：提高接觸導(dǎo)線的張力，可以增大波形傳播速度，改善受流性能，同時增加了接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性。導(dǎo)線張力的確定受導(dǎo)線的拉斷力，接觸網(wǎng)的安全系數(shù)等因素影響承力索的張力：受接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性、載流容量、結(jié)構(gòu)高度、支柱容量等因素影響，提高承力索的張力可以增加接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，但對弓網(wǎng)受流性能影響不大。減少承力索的張力，有利于減少反射系數(shù)，承力索的張力受接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度的限制，也就是在一定的結(jié)構(gòu)高度上，要保持跨內(nèi)最短吊弦的長度。7.4接觸網(wǎng)的主要設(shè)備和零部件7.4.1接觸網(wǎng)的線材接觸導(dǎo)線：接觸導(dǎo)線是接觸網(wǎng)中直接與機(jī)車受電弓作摩擦運動傳遞電能的線材，它對接觸網(wǎng)—受電弓系統(tǒng)的受流性能的好壞產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，受流系統(tǒng)的許多性能指標(biāo)直接由接觸導(dǎo)線決定基本要求：（1）機(jī)械強(qiáng)度高；（2）單位質(zhì)量盡量?。唬?）導(dǎo)電性能好；（4）良好的耐磨及耐腐蝕性能及高溫軟化特性，使用壽命長；（5）摩擦性能與受電弓滑板相匹配。運行速度(km/h)接觸線類型接觸線線密度(kg/m)接觸線張力(kN)波動傳播速度(km/h)日本240Cu1701.5114.7355300CT-CS1100.94220525300CT-CSD1100.95720520法國300Cu1501.3220441270CdCu1201.0714412350SuCu1201.0724539德國250AgCu1201.0715426330MgCu1201.0827569國外高速接觸導(dǎo)線的比較隨著運行速度的提高，為了提高抗拉強(qiáng)度，增大波動傳播速度、耐磨性，國外有關(guān)國家對高速鐵路的接觸導(dǎo)線都趨向于研制銅合金導(dǎo)線或復(fù)合導(dǎo)線。銅合金導(dǎo)線是在銅中加入其他金屬元素，如鎂、銀，采用合金方法制成的。復(fù)合導(dǎo)線是用銅與另一種機(jī)械強(qiáng)度高的金屬制成的。承力索：承力索是接觸網(wǎng)承載接觸導(dǎo)線，并傳輸電流的線材基本要求：(1)承力索的線脹系數(shù)與接觸導(dǎo)線相匹配；(2)機(jī)械強(qiáng)度高；耐疲勞、耐腐蝕性能好，耐溫特性好；(3)導(dǎo)電率高。我國接觸網(wǎng)的承力索一般采用95mm和70mm的銅合金絞線日本法國德國承力索鎘銅絞線BZ65120—BZ張力（kN）24.51421國外高速鐵路使用的承力索性能表彈性吊索對彈性鏈形懸掛，彈性吊索一般選用截面積為35mm的青銅絞線，張力為2.8~3.5kN。7.4.2高速鐵路接觸網(wǎng)的支持裝置支柱：高速鐵路接觸網(wǎng)支柱的選擇，區(qū)間一般采用環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱；橋上支柱采用熱浸鍍鋅鋼柱；跨度小時用環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱，跨度大時選用熱浸鍍鋅鋼柱。硬橫跨：是用于站場或兩股以上線路的接觸網(wǎng)支持鋼結(jié)構(gòu)，一般用型鋼焊接成粱式結(jié)構(gòu)橫跨于線路上空，支持接觸懸掛。特點：各股道上的接觸網(wǎng)在機(jī)械上和電氣上相互獨立。接觸懸掛在硬橫跨上采用吊柱旋轉(zhuǎn)腕臂的支持結(jié)構(gòu)優(yōu)點：機(jī)械上獨立，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗風(fēng)能力強(qiáng)，壽命長，在受流性能上與區(qū)間接觸懸掛相同。法、英、日本等國家的高速鐵路接觸網(wǎng)幾乎全部采用硬橫跨。我國的高速鐵路的接觸網(wǎng)也趨向使用剛性硬橫跨。腕臂支持結(jié)構(gòu)：高速鐵路接觸網(wǎng)采用剛性腕臂支持結(jié)構(gòu)，由水平腕臂和斜腕臂組成的穩(wěn)定三角形結(jié)構(gòu)，提高了腕臂結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力。組合定位裝置：組合定位裝置包括：定位器、定位管、支持器，定位防風(fēng)拉線和定位管防風(fēng)支撐，這部分零部件對接觸導(dǎo)線起定位和支持作用，影響弓網(wǎng)受流性能。對定位器的要求：

(1)構(gòu)造簡單，安裝方便，不形成接觸懸掛硬點；

(2)材質(zhì)上一般采用鋁合金材料，重量輕，耐腐蝕；

(3)具有較高的強(qiáng)度；

(4)環(huán)路電阻小，不形成電損壞。7.4.3高速接觸網(wǎng)的終端錨固類零部件張力補償裝置：張力補償裝置是調(diào)整承力索、接觸導(dǎo)線張力，使它們保持恒定的自動裝置，是接觸網(wǎng)的關(guān)鍵部件。高速鐵路接觸網(wǎng)一般有兩種方式的自動張力補償裝置：①滑輪組自動補償裝置；②棘輪補償裝置。對張力補償裝置的要求是：(1)傳動效率高，達(dá)到97％以上；(2)安全可靠；(3)耐腐蝕性能好；(4)少維修，壽命長；(5)有斷線制動裝置。承力索終端錨固線夾和接觸導(dǎo)線終端錨固線夾這兩種零件是接觸網(wǎng)的主要受力部件，是保障接觸網(wǎng)安全的關(guān)鍵零件。在結(jié)構(gòu)上，有錐套式螺紋脹緊結(jié)構(gòu)和楔形脹緊式結(jié)構(gòu)兩種。在材質(zhì)上，整體鋁青銅，緊固件采用不銹鋼。其工作張力，應(yīng)滿足20~27kN。7.4.4高速接觸網(wǎng)的電連接類零件電連接是保證接觸網(wǎng)各導(dǎo)線之間及各股道之間電流暢通的部件。要求：電連接線夾與接觸導(dǎo)線或承力索間的接觸電阻小，整體電連接導(dǎo)電性能好。在結(jié)構(gòu)上，連接可靠，重量輕，耐腐蝕。在材質(zhì)上，用純銅和鋁青銅。

7.4.5吊弦及吊弦線夾它是接觸網(wǎng)的懸吊類零件，在接觸網(wǎng)中調(diào)節(jié)接觸導(dǎo)線弛度，又可分流，屬于面廣量大的零件。要求：重量輕，體積小，耐腐蝕，安全可靠。材質(zhì)：吊弦采用青銅絞線；吊弦線夾采用鋁青銅。7.4.6高速接觸網(wǎng)的線岔線岔是兩股道接觸網(wǎng)交叉處的裝置。它直接影響著高速受電弓的運行安全，是高速接觸網(wǎng)設(shè)計和安裝中需要特別解決好的環(huán)節(jié)?；疽螅?/p>

(1)滿足正線高速行車，避免鉆弓、打弓。

(2)正線進(jìn)渡線或渡線進(jìn)正線時，保證受電弓平穩(wěn)過渡。

(3)保證正線高速行車的受流質(zhì)量，做到離線率低、硬點小，導(dǎo)線抬高量滿足要求。

(4)安裝簡單，維修調(diào)整方便。高速接觸網(wǎng)線岔一般有交叉式和無交叉式兩種形式。我國的高速接觸網(wǎng)適合采用無交叉式線岔。7.4.7高速接觸網(wǎng)的分相裝置我國既有120km/h以下的電氣化鐵道的接觸網(wǎng)分相裝置均采用分相絕緣器來實現(xiàn)相間隔離。當(dāng)列車速度超過160km/h時，這種形式的分相絕緣器存在明顯的硬點，對受電弓的滑板撞擊很大，容易造成弓網(wǎng)事故。高速鐵路接觸網(wǎng)的分相裝置一般采用絕緣錨段關(guān)節(jié)帶中性段方式機(jī)車過分相的兩種方式：(1)地面開關(guān)切換方式：當(dāng)機(jī)車受電弓在分相的中性段之前和剛進(jìn)人中性段時，由一相供電，然后在中性段斷電0.25-0.3s后切換到另一相。其優(yōu)點是列車無操作，停電時間短暫，沖擊及失速小，但設(shè)備復(fù)雜，切換過程容易產(chǎn)生很高的過電壓。(2)機(jī)車切換方式：當(dāng)機(jī)車通過分相中性段時，機(jī)車接收地面上的信號，控制機(jī)車主斷路器斷開，斷電不降弓通過中性段，機(jī)車通過中性區(qū)后，機(jī)車又接收到地面信號，控制機(jī)車主斷路器合閘受電，完成了機(jī)車過分相的全過程。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，地面設(shè)備非常簡單，投資小。八、檢測與運營維護(hù)8.1檢測8.1.1變壓器的絕緣檢測絕緣電阻與吸收比直流泄漏電流介質(zhì)損失角正切值變壓器油的介電強(qiáng)度與氣相色譜分析局部放電交流耐壓8.1.2牽引電機(jī)絕緣檢測（1）脈流牽引電機(jī)絕緣電阻檢測直流泄漏檢測交流耐壓試驗（2）交流電機(jī)絕緣電阻檢測直流泄漏及耐壓試驗交流耐壓試驗匝間絕緣檢測局部放電檢測繞組絕緣老化檢測8.1.3互感器絕緣檢測絕緣電阻檢測介質(zhì)損失角正切值絕緣油特性耐壓試驗8.1.4斷路器，隔離開關(guān)試驗8.1.5套管試驗8.1.6絕緣子試驗8.1.7電容器試驗8.1.8電抗器試驗8.1.9避雷器試驗8.1.10電力電纜絕緣試驗絕緣電阻直流泄漏及直流耐壓8.1.11絕緣油電氣特性試驗介電強(qiáng)度介損正切角試驗氣相色譜分析微水量檢測酸值酸堿反應(yīng)游歷碳機(jī)械雜質(zhì)檢測8.1.12SF6氣體檢測設(shè)備漏氣檢測含水量檢測8.1.13污穢等值鹽密測試等值鹽密，指絕緣子每平方厘米面積上附著的污穢所含的導(dǎo)電性物質(zhì)相當(dāng)于多少毫克鹽量，以mg/cm2計8.1.14專用檢測車（1）高壓絕緣檢測車該車用于牽引變電所變配電設(shè)備一次側(cè)預(yù)防性試驗和部分大修交接試驗，相當(dāng)于一個小型流動高壓實驗室。它可以進(jìn)行絕緣電阻，直流泄漏電流，介質(zhì)損失角，直流電阻，變壓比的測量和交流工頻耐壓，直流耐壓，絕緣油電氣強(qiáng)度試驗。（2）繼電保護(hù)檢測車該車用于牽引變電所二次回路的檢查和測試。主要測試項目有：電壓繼電器，電流繼電器，保持繼電器，信號繼電器，時間繼電器，阻抗繼電器，負(fù)序電流繼電器，差動繼電器，保護(hù)加綜合重合閘操作屏，交直流接觸器跳和閘線圈等幾乎所有的保護(hù)繼電器的檢測和試驗8.2德國的維修體制接觸網(wǎng)的維修德鐵DB接觸網(wǎng)故障統(tǒng)計8.3德國的修理分類：故障修理，個別修理，全面修理故障修理：在檢查期間全面地或根據(jù)列車不晚點的需要，立即恢復(fù)接觸網(wǎng)的功能，立即排除故障危害及安全的缺陷個別修理：排除那些可能影響接觸網(wǎng)功能的缺陷。例如更換燒傷的電連接線夾。個別修理必須按計劃進(jìn)行，可以延續(xù)到下一次全面檢測全面修理：排除所有在以往檢查時發(fā)現(xiàn)的缺陷。它要求做長期規(guī)劃，并與各種施工方案相協(xié)調(diào)并加強(qiáng)人員配備8.4德國的維修/檢測專用機(jī)具手搬葫蘆用于線索和接觸線下錨的緊線器壓接鉗用汽車吊(左)和直升機(jī)(右)立桿帶作業(yè)平臺的公路安裝作業(yè)車(左)和公鐵兩用車(右)德國鐵路DB的接觸網(wǎng)作業(yè)車和575型接觸網(wǎng)放線車德國鐵路DB的KIU型多用途作業(yè)車(左)和TVT701型接觸網(wǎng)作業(yè)車(右)德國鐵路DB的ORT708型接觸網(wǎng)檢修車(左)和TVT704型接觸網(wǎng)作業(yè)車(右)德國鐵路DB的HIOB711型接觸網(wǎng)檢修車(左)和IFO703型接觸網(wǎng)作業(yè)車(右)MTW100.107型接觸網(wǎng)換線車組伸縮式測量桿(左)和接觸網(wǎng)動態(tài)檢測車(右)JBV的熱度攝錄儀接觸網(wǎng)接觸力的檢測系統(tǒng)(DB)8.5新干線的維修體制和裝備修繕施工BW（電氣維修車）MMW（電氣維修車）?翻斗可以伸縮?將支撐物上部作為中心進(jìn)行作業(yè)?作業(yè)臺可以上下動作?用來更換受電弓附近的鐵件等SW（電氣維修車）TW（電氣維修車）?可以裝載罐類，可以給線條加張力?用來更換接觸網(wǎng)線或吊架線等線條類的更換?作業(yè)臺可以上下動作?在更換線條時用來更換鐵件更換接觸網(wǎng)檢測用MW(電氣維修車)隧道巡回檢測車?作業(yè)臺為固定式?使用橫吊裝置?用于接觸網(wǎng)線?鐵件的檢查、修理?運轉(zhuǎn)時間帶用于在隧道內(nèi)巡回檢測設(shè)備?用在高速區(qū)間的長大隧道中新型接觸網(wǎng)線更換車CEM1(撤掉接觸網(wǎng)線)CEM2(新鋪設(shè)接觸網(wǎng)線)作業(yè)車(TW)

×２臺在卷起接觸網(wǎng)線之前，拆除所有架線鐵件。作業(yè)車(TW)×２臺在新拉的接觸網(wǎng)線上裝上架線鐵件。卷線車（CEM）卷起舊的接觸網(wǎng)線延伸線車(CEM)拉伸新的接觸網(wǎng)線。東京郡山仙臺盛岡高崎新潟長野維修中心技術(shù)中心100km大宮東日本新干線維修保養(yǎng)作業(yè)廠的配置預(yù)防維護(hù)事后維護(hù)事后維護(hù)【履歷管理方式】改良維護(hù)采取新的維護(hù)方式?加強(qiáng)設(shè)備改良?改良檢查周期?從成本考慮改為事后維護(hù)?定量把握可靠性↓可靠性?期待壽命?保養(yǎng)程度?導(dǎo)入回避維護(hù)的思考方式每臺設(shè)備的檢查結(jié)果→把握機(jī)能降低狀況１９５５年左右以后１９６５年左右以后１９７０