城軌供電系統(tǒng)大學本科方案設計書94597

1、畢業(yè)設計（論文）城軌供電系統(tǒng)系部：軌道交通系班級：11 級南昌地鐵供電學號：201113240119學生姓名：江斐指導教師姓名：陳慶指導教師職稱：講師二一三年十一月八日摘要以長沙地鐵為設計參考，給出設計負荷和供電方式。主要采用1500V直流供電，牽引變壓器采用 37500KV ，一用二備，一級負荷。設計內(nèi)容主要包括；牽引變電所，變流所，城軌接觸網(wǎng)三大部分。關鍵詞：牽引變電所，變流所，城軌接觸網(wǎng)ABSTRACTThe Changsha Metro design reference, given the design load and power supply mode. The main use

2、 of 1500V DC power supply, the 37500KV traction transformer, a prepared with two, a level load. The design content mainly includes 。 traction substations, converter, city rail contact of three parts.Key words ： traction substations, converter, city rail contact of three parts.目錄摘要2ABSTRACT2概 述3第一章 牽

3、引變電所31.1 牽引變電所的類型及原理41.2 牽引變電所供電的接線圖41.3.變電所內(nèi)的控制和信號電路4第二章 變流所42.1 變流所的認識錯誤！未定義書簽。2.2 變流所的功能錯誤！未定義書簽。第三章 城軌接觸網(wǎng)錯誤！未定義書簽。3.1 接觸網(wǎng)的組成錯誤！未定義書簽。3.2 接觸網(wǎng)的特點及要求53.3 接觸網(wǎng)的分類錯誤！未定義書簽。3.4 接觸網(wǎng)的供電方式錯誤！未定義書簽。結論錯 誤！未定義書簽。參 考 文 獻錯 誤！未定義書簽。致謝錯誤！未定義書簽。1 城市軌道交通的定義1.1 供電對象1.11 為城市軌道交通電動列車提供牽引供電。1.12 為城市軌道交通運營服務的其他設施提供電能。1

4、.2 供電制式1.21 城市軌道交通供電制式組成；變電所，接觸網(wǎng)，回流網(wǎng)。1.22 牽引網(wǎng)的供電制式主要指電流制，電壓等級和饋電方式。我國國家標準 地鐵直流牽引供電系統(tǒng)，規(guī)定了DC1500V 和 DC750V 兩種電制式1.3 供電制式選擇原則1.31 供電制式與客流量相適應1.32 供電安全可靠性1.33 便于安裝和事故搶修1.34 牽引網(wǎng)實用壽命長，維修工作量小1.35 注重環(huán)境和景觀效果2 牽引變電所2.1 牽引變電所的類型及原理牽引變電所的電源一般來自電力系統(tǒng)的區(qū)域變電所，牽引變電所的任務就是將電力系統(tǒng)提供的三相工膝交流電變?yōu)闋恳玫碾娔?。根?jù)牽引制式的不同，牽引變電所又分為直流牽引

5、變電所和交流牽引變電所。根據(jù)不同的牽引制式，變電所內(nèi)完成相應的變壓、變相、變流作用。目前我國的牽引變電所主要有電氣化鐵路的單相工新交流制牽引變電所和城市軌道交通系統(tǒng)（地鐵、輕軌）的直流牽引變電所。2.2 牽引變電所供電的接線圖1.環(huán)行供電接線由兩個或兩個以上主降壓變電站和所有的牽引變電所用輸電線聯(lián)成一個環(huán)行。環(huán)行供電是很可靠的供電線路，因為在這種情況下，一路輸電線和一個主降壓變電站同時停止工作時，只要其母線仍保 持通電，就不致中斷任何一個牽引變電所的正常供電。但其投資較大。2雙邊供電接線由兩個主降壓變電站向沿線牽引變電所供電，通往牽引變電所的輸電線都經(jīng)過其母線聯(lián)接，為了增加供電的可靠性，用雙路

6、輸電線供電，而每路按輸送功率計算。這種接線可靠性稍低于環(huán)行供電。當引入線數(shù)目較多時，開關設備多，投資增加。3單邊供電接線當軌道沿線附近只有一側有電源時，則采用單邊供電。單邊供電較環(huán)行供電和雙邊供電的可靠性差，為了提高可靠性，應用雙回路輸電線供電。單邊供電設備較投資少。4輻射形供電接線每個牽引變電所用兩路獨立輸電線與主降壓變電站聯(lián)接。這種接線方式適合軌道線路成弧形的情況。這種接線簡單，但當主降壓變電所停電時，將全線停電。應當指出，實際情況常常是以上某些典型接線方式的綜合。變配電接線圖的選擇應該是這樣的，當供電系統(tǒng)的一個元件故障損壞時，它應能自動解列而不致破壞牽引供電。2.3 變電所內(nèi)的控制和信號

7、電路二次接線（電路）圖及控制方式概述1)二次接線（電路）圖供變電裝置中，為了保證高壓電氣設備的安全運行和實現(xiàn)對一次設備的操作控制而設置的控制、信號、檢測與繼電保護、自動裝置等一系列低壓、弱電電氣設備，通常稱為二次設備。用來表明二次設備相互聯(lián)接的電氣接線圖，稱為二次接線圖。二次接線圖一般有三種表達形式，即：（ 1）原理接線圖：也稱歸總式原理圖，用來表示二次設備中的監(jiān)視儀表、控制與信號、保護和自動裝置等的工作原理。使人們對整個裝置易于形成完整而清晰的概念。其特點是圖中標有相關的主體部分，各設備元件都以整體形式表示。并將所包括的交流電壓回路、交流電流回路和直流控制、信號電路等各組成部分一并畫出。（2

8、）展開接線圖：展開接線是在相應原理接線圖的基礎上，將其總體形式的電路分解為交流電流、電壓回路及直流回路等相對獨立的各個組成部分。這時電路中設備元件的不同線圈與接點等將分別繪入相應部分的回路中。例如，電流繼電器的線圈繪于交流電流回路中，而其接點則繪于直流回路中。（3）安裝接線圖：安裝接線圖是為二次設備的制造、安裝或調(diào)試檢修而專門繪制的。安裝圖一般應包括盤面布置圖、盤后接線圖和端子排接線圖等組成部分。變電所的電氣主接線是指由變壓器、斷路器、開關設備、母線等及其連接導線所組成的接受和分配電能的電路。電氣主接線反映了變電所的基本結構和功能，在運行中，它能標明電能的輸送和分配的關系以及變電所一次設備的運

9、行方式，成為實際運行操作的依據(jù)。在設計中，主接線的確定對變電所的設備選擇、配電裝置布置、繼電保護配置和計算、自動裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外，電氣主接線對牽引供電系統(tǒng)運行的可靠性。電能質(zhì)量、運行靈活性和經(jīng)濟性起著決定性作用，因此，電氣主接線是牽引變電所的主體部分。一、對電器主接線的基本要求1可靠性保證在各種運行方式下，牽引負荷以及其他動力的供電連續(xù)性。牽引負荷是一級負荷，中斷供電將造成重大經(jīng)濟損失與社會影響，甚至造成人員傷亡，所以，高質(zhì)量、連續(xù)的供電是對電氣主接線的首要要求。2靈活性靈活性是指在系統(tǒng)故障或變電所設備故障和檢修時，能適潮調(diào)度的要求，靈活、簡便、迅速地改變運行方式，且故障

10、影響嗎范圍最小。這就要求主接線力求簡捷、明了、沒有多余的電氣細備，投人或切除某些設備和線路的操作方便，避免誤操作，靈周性還表現(xiàn)在具有適應發(fā)展的可能性。3安全性保證在進行一切操作切換時，工作人員和設備的安全以及朗在安全條件下進行維護檢修工作。4經(jīng)濟性應使主接線投資與運行費用達到經(jīng)濟、合理。經(jīng)濟性主要取決于母線的結構類型與組數(shù)、主變壓器容量、結構型式和數(shù)量、高壓斷路器數(shù)量、配電裝置結構類型和占地面積等因素。經(jīng)濟性往往與可靠性之間存在著矛盾，要增強主接線的因此，在確定主接線的型式時，要進行、可使在變供電，或者保證用戶的饋線能從不同的變壓得特別重要單母線不分段是比較簡單的接線器和隔離開關后分別與母線特

11、點是接線簡單，設備少，配電可靠性與靈活性，就需增加設備和投資。此外，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，鐵路和城市交通的運量相應迅速增長，牽引變電所增容。增加饋線和其他設備的改建、擴建經(jīng)常存在，因此，電氣主接線的設計應當長遠規(guī)劃，精心設計，給將來的擴建留有余地。特別是在城市軌道交通變電所設計中還應注意場地條件安排與城市規(guī)劃發(fā)展相結合變電所的變壓器與債線之間采用什么方式連接，以保證工作可靠、靈活是十分重要的問題、解決的措施是采用母線制。應用不同的母線連接方式、可使在變壓器數(shù)量少的情況下也能向多個用戶供電，或者保證用戶的饋線能從不同的變壓器獲得電能。母線又稱匯流排，在原理上它是電路中的一個電氣節(jié)點。它起著集中變壓

12、器的電能和給各用戶的饋電線分配電能的作用，所以，若母線發(fā)生故障，將使用戶供電全部中斷。故在主接線的設計中選擇什么樣的母線制就顯得特別重要行維護檢修工作。此外，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，鐵路和城市交通的運量相應迅速增長，牽引變電所增容。增加饋線和其他設備的改建、擴建經(jīng)常存在，因此，電氣主接線的設計應當長遠規(guī)劃，精心設計，給將來的擴建留有余地。特別是在城市軌道交通變電所設計中還應注意場地條件安排與城市規(guī)劃發(fā)展相結合變電所的變壓器與債線之間采用什么方式連接，以保證工作可靠、靈活是十分重要的問題、解決的措施是采用母線制。應用不同的母線連接方式壓器數(shù)量少的情況下也能向多個用戶器獲得電能。母線又稱匯流排，在原理

13、上它是電路中的一個電氣節(jié)點。它起著集中變壓器的電能和給各用戶的饋電線分配電能的作用，所以，若母線發(fā)生故障，將使用戶供電全部斷。故在主接線的設計中選擇什么樣的母線制就顯。合閘時，如遇永久性故障，繼電保護立即使其跳閘。為此，如控制開關未復歸或自動裝置出口繼電器觸點被卡住，使合閘回路一直通電，將引起斷路器再次，合閘繼而又跳閘，如此反復即出現(xiàn) “跳躍 ”現(xiàn)象，導致斷路器損壞。為防止此種情況，應在控制回路中設電氣防跳措施，或斷路器本身設置機械防跳。（ 5）采用液壓和氣壓操動的機構，跳、合閘操作回路中應分別設有液壓或氣壓閉鎖，在低于規(guī)定標準壓力情況下，閉鎖操作回路。斷路器與隔離開關配合使用時，應有防誤操作

14、的閉鎖措施。（ 6）對跳、合閘回路及其電源的完好性，應能進行監(jiān)視。控制、信號回路的接線方式有多種，按監(jiān)視方式可分為燈光監(jiān)視的回路和音響監(jiān)視的回路，前者適用于一般有人值班的變電所，后者可用于無人值班的變電所和大型變電所。1) 中央信號系統(tǒng)概述牽引變電所主控制室中的中央信號裝置，用于集中監(jiān)視變電所中電氣設備的運行狀況，便于值班人員及時了解和處理故障及各種異常情況。中央信號裝置通常由事故信號裝置和預告信號裝置兩部分組成。事故一般指主電路系統(tǒng)發(fā)生短路故障，繼電保護動作并導致有關斷路器跳閘、在切除短路故障部分的同時，造成該部分主電路系統(tǒng)的停電，這是事故區(qū)別于一般故障的主要特征。事故信號裝置通常包括事故音

15、響與事故閃光信號兩部分。預告信號則包括除上述事故以外的一、二次電氣設備的故障與不正常運行狀態(tài)，即所有非正常運行狀態(tài)均應給出預告信號。事故音響信號和全部預告信號都安裝在公用的中央信號盤上。2)、中央信號裝置的功能與要求（ 1 ）事故信號裝置功能。所內(nèi)所有斷路器事故跳閘后，應能立即發(fā)出音響信號（如蜂鳴器音響），并應使該斷路器的位置狀態(tài)信號燈（綠色信號燈LD ）發(fā)出閃光。（2）預告信號裝置功能。當電氣設備、裝置發(fā)生故障或各種不正常的運行狀態(tài)時，應能發(fā)出區(qū)別于上述事故音響的另一種音響信號（如警鈴音響），并使相應具體設備監(jiān)視異常狀態(tài)的有關光字牌亮燈。(3) 事故信號、預告信號裝置都應能進行裝置功能狀態(tài)良

16、好與否的實驗，以便經(jīng)常檢查。（ 4）事故、預告信號音響都應能手動或自動復歸。表明故障或不正常運行狀態(tài)性質(zhì)的光字牌顯示，則應保留至事故消除、恢復正常運行以后，方允許自動或手動復歸。3 變流所3.1 變流所的認識變流所是一種大型變流技術的設備，變流技術是一種電力變換的技術，相對于電力電子器件制造技術而言，是一種電力電子器件的應用技術，它的理論基礎是電路理論。變流技術主要包括：用電力電子器件構成各種電力變換的電路，對電路進行控制，以及用這些技術構成更為復雜的電力電子裝置和系統(tǒng)通常所說的 “變流 ”是指：交流電變直流電，直流電變交流電，直流電變直流電和交流電變交流電。直流供電系統(tǒng)：直流供電系統(tǒng)由整流器

17、、蓄電池、直流變換器和直流配電屏等部分組成，當市電中斷時，蓄電池單獨給通信設備供電。由于蓄電池通常處于充足電狀態(tài)，所以市電短期中斷時，由蓄電池保證不間斷供電。若市電中斷期過長，整流器應由油機發(fā)電機組供電。直流供電系統(tǒng)特點：1 整流器的交流電源由交流配電屏引入，整流器的輸出端通過直流配電屏與蓄電池和負載連接。2 當通信設備需要多種不同數(shù)值的電壓時，采用直流變換器將基礎電源的電壓變換為所需的電壓。3. 由于直流供電系統(tǒng)中設置了蓄電池組，可保證不間斷供電。4 目前廣泛應用的直流供電方式為并聯(lián)浮充供電方式。并聯(lián)浮充供電方式是將整流器與蓄電池并聯(lián)后對通信設備供電。在市電正常的情況下，整流器一方面給通信設

18、備供電，一方面又給蓄電池充電，以補充蓄電池因局部放電而失去的電量。在并聯(lián)浮充工作狀態(tài)下，蓄電池還起一定的濾波作用。當市電中斷時，蓄電池單獨給通信設備供電。由于蓄電池通常處于充足電狀態(tài)，所以市電短期中斷時，由蓄電池保證不間斷供電。若市電中斷期過長，整流器應由油機發(fā)電機組供電。并聯(lián)浮充供電方式的優(yōu)點是結構簡單、工作可靠，供電效率較高。但是，采用這種工作方式時，在浮充工作狀態(tài)下，輸出電壓較高，當蓄電池單獨供電時，輸出電壓較低，因此負載電壓變化范圍較大。直流供電系統(tǒng)設備：直流屏直流屏通用名為智能免維護直流電源屏，簡稱直流屏，通用型號為GZDW 。簡單地說，直流屏就是提供穩(wěn)定直流電源的設備。（在輸入有3

19、80V 電源時直接轉化為220V ，在輸入（市電和備用電）都無輸入時，直接轉化為蓄電池供電 直流 220V ：實際上也可以說是一種工業(yè)專用應急電源）。發(fā)電廠和變電站中的電力操作電源現(xiàn)今采用的都是直流電源，它為控制負荷和動力負荷以及直流事故照明負荷等提供電源，是當代電力系統(tǒng)控制、保護的基礎。直流屏由交配電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監(jiān)控單元、監(jiān)控模塊單元及絕緣監(jiān)測單元組成。主要應用于電力系統(tǒng)中小型發(fā)電廠、水電站、各類變電站，和其他使用直流設備的用戶（如石化、礦山、鐵路等），適用于開關分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護和故障照明等場合。直流電源直流電源（ DC pow

20、er ）有正、負兩個電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流。單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為 “非靜電力 ”）使正電荷由電位較低的負極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉換裝置，它把其他形式的能量轉換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動。交流供電系統(tǒng)通信交流

21、供電系統(tǒng)一般有以下組成：1、主用交流電源（一般是市電，特殊可用風電等）2、備用交流電源（油機發(fā)電機組或者燃氣發(fā)電機組等）3、高壓開關柜4、電力降壓變壓器5、低壓配電屏6、低壓電容屏7、交流調(diào)壓穩(wěn)壓設備具有以下特點：1 電信局的電源一般由高壓電網(wǎng)供給。為了提高供電可靠性，重要通信樞紐局一般由兩個變電站引入兩路高壓電源，并且用專線引入，一路主用，另一路備用。2 電信局內(nèi)通常設有降壓變電室。室內(nèi)裝有高、低壓配電屏和降壓變壓器。通過這些變、配電設備，將高壓電源（一般為10 kV ）變?yōu)榈蛪弘娫矗ㄈ?80 V ），為整流設備和照明設備供電。3 在高層通信大樓中，為了縮短低壓供電線路，降壓變電站可設在主

22、樓內(nèi)，此時，電力變壓器應選用干式變壓器，配電設備中的高壓開關應選用戶內(nèi)高壓真空斷路器。4 為了不間斷供電，電信局內(nèi)一般配有油機發(fā)電機組。當市電中斷時，通信設備由油機發(fā)電機組供電。采用無人值守自動啟動油機發(fā)電機組，當市電中斷時，能自動啟動。由于市電比油機發(fā)電機供電經(jīng)濟可靠，因此，在有市電的條件下，通信設備由市電供電。5 通過低壓交流配電屏完成低壓市電和油機發(fā)電機的轉換。低壓交流配電屏將低壓交流電分別送給整流器、照明設備和空調(diào)裝置。它還能監(jiān)測交流電壓和電流的變化情況，當市電中斷或電壓發(fā)生較大變化時，自動發(fā)出告警信號。6 為了確保通信電源不中斷、無瞬變，采用靜止型交流不間斷電源（UPS）。該電源系統(tǒng)

23、一般由蓄電池、整流器、逆變器和靜態(tài)開關等部分組成。市電正常時，市電經(jīng)整流和逆變后，給通信設備供電，此時，蓄電池處于并聯(lián)浮充狀態(tài)。當市電中斷時，蓄電池通過逆變器（ DC/AC 變換器）給通信設備供電。通過交流靜態(tài)開關完成逆變器和市電的轉換。3.2變流所的功能交叉新技術變流技術是伴隨著半導體器件的發(fā)展而發(fā)展出來的一種交叉新技術。半導體器件制造技術中IPM ）。已經(jīng)先后經(jīng)歷了以晶閘管為代表的分立器件，以可關斷晶閘管（GTO）、巨型晶體管（ GTR ）、功率 MOSFET 、絕緣柵雙極晶體管（ IGBT ）為代表的功率集成器件（ PID ），以智能化功率集成電路（ SPIC）、高壓功率集成電路（ HV

24、IC ）為代表的功率集成電路（ PIC ）等三個發(fā)展時期。器件結構在器件結構上，從分立器件，發(fā)展到由分立器件組合成功率變換電路的初級模塊，繼而將功率變換電路與觸發(fā)控制電路、緩沖電路、檢測電路等組合在一起的復雜模塊。功率集成器件從單一器件發(fā)展到模塊的速度更為迅速，今天已經(jīng)開發(fā)出具有智能化功能的模塊（器件控制在器件的控制模式上，從電流型控制模式發(fā)展到電壓型控制模式，不僅大大降低了門極（柵極）的控制功率，而且大大提高了器件導通與關斷的轉換速度，從而使器件的工作頻率由工頻 中頻 高頻不斷提高。1. 一般工業(yè)直流電動機有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置；近年來電力電子

25、變頻技術的迅速發(fā)展，使交流電機的調(diào)速性能可與直流電機媲美，交流調(diào)速技術大量應用并占據(jù)主導地位。幾百W 到數(shù)千 kW 的變頻調(diào)速裝置，軟起動裝置等；電化學工業(yè)大量使用直流電源，如電解鋁、電解食鹽水等。冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合，需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。2 .交通運輸電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制，其蓄電池的充電也離不開電

26、力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制；飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術；如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，近年來交流變頻調(diào)速成為主流。3. 電力系統(tǒng)據(jù)估計，發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中有60% 以上至少經(jīng)過一次電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。毫不夸張地說，離開電力電子技術，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是不可想象的。直流輸電（ HVDC) 在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近

27、年發(fā)展起來的柔性交流輸電（FACTS ）可以大幅度提高電網(wǎng)輸電能力和穩(wěn)定性。手段：快速、精確、連續(xù)地控制大容量有功和無功等參數(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)潮流變化、功率流向、輸送能力、阻尼振蕩的性能加以改進和提高。如有源濾波器（ APF Active Power Filter) 可進行用戶端的無功補償和諧波抑制。4. 不間斷電源（ UPS）和各種開關電源各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源

28、供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。5. 家用電器照明在家用電器中有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為 “節(jié)能燈 ”，正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。 變頻空調(diào)器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子之一。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。4.接觸網(wǎng)4.1接觸網(wǎng)的組成接觸網(wǎng)是沿鐵路上空架設的一條特殊形式的輸電線路，它由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎等幾個部分組成，如圖1 11所示。圖 1-1-1 架空是接觸

29、網(wǎng)空間結構示意圖一、支柱及其基礎類型支柱與基礎用以承受接觸懸掛、支持裝置和定位裝置的全部重量，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。我國接觸網(wǎng)中采用預應力鋼筋混凝土支柱和鋼柱，其中鋼筋混凝土支柱又可按外觀形態(tài)上分為矩形橫腹桿和等頸圓支柱兩種。預應力鋼筋輥凝土支柱與基礎整體制成，下端直接埋入地下。鋼支柱通過焊接或螺栓連接等方式固定在地下用鋼筋 昆凝土制成的基礎上?；A承受支柱傳給的全部荷載，將荷載傳遞并分散到地基土層中，以保證整個支柱的安全和穩(wěn)定性。二、支持裝置支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其他懸掛的全部設備。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。支持裝置包括腕臂、水平

30、拉桿、懸式絕緣子串、捧式絕緣子及其它建筑物上的特殊支持設備。支持裝置結構應能適應各種場所，盡量輕巧耐用，有足夠的機械強度，方便施工和檢修。三、定位裝置定位裝置其作用是固定接觸線的位置，在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，使接觸線磨耗均勻，同時將接觸線的水平負荷傳給支柱。定位裝置包括定位管、定位器、支持器及其連接零件。四、接觸網(wǎng)的懸掛裝置接觸懸掛是通過支持裝置架設在支柱上的供電裝置，它將牽引變電所獲得的電能輸送給電力機車。電力機車運行時，受電弓頂部的滑板緊貼接觸線摩擦滑行取流。因此，要求接觸線彈性均勻，弛度變化小，保證在任何條件下都能不問斷地給機車供電。接觸懸掛包括接觸網(wǎng)導線

31、(接觸線 )、吊弦、承力索和墜砣補償器等。接觸懸掛的彈性是其質(zhì)量優(yōu)劣的主要標志。接觸懸掛的彈性是指懸掛中某一點在受電弓的壓力下，每單位垂直力使接觸線升高的程度。衡量接觸懸掛的彈性有兩個指標：一是彈性的大小，取決于接觸線的張力；二是彈性的均勻程度，取決于接觸懸掛的結構。為了改善接觸懸掛彈性，保證滑板的良好取流，接觸懸掛應達到下列要求：（1）盡量使受電弓對接觸線的壓力不隨受電弓的起伏波動而變化。在受電弓抬升力的作用下，接觸線的升高應盡量相等，且接觸線在懸掛點間應無硬點存在。（ 2）受電弓沿接觸線滑行時接觸點的軌跡，盡可能地近于水平直線。接觸線對軌面的高度應盡量相等，若受懸掛條件限制時，接觸線高度變

32、化應避免出現(xiàn)陡坡。（ 3）接觸懸掛在受電弓壓力及風力作用下應有良好的穩(wěn)定性，即電力機車運行時，接觸線不發(fā)生劇烈的上、下振動，影響正常取流。（4）減輕接觸懸掛 (特別是接觸線上 )的集中重量，采用輕型零件。零件應具有一定的抗腐蝕能力和耐磨性，以延長使用年限4.2接觸網(wǎng)的特點及要求1)沒有備用；一旦接觸網(wǎng)故障，整個供電區(qū)間即全部停電，在其間運行的電動車組失去電能供應，列車停運2) 經(jīng)常處在動態(tài)運行狀態(tài)中3) 結構復雜，技術要求高由于接觸網(wǎng)是露天設置，沒有備用，線路上的負荷又是隨著電力機車的運行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網(wǎng)提出以下要求：1. 在高速運行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機車正常取流，

33、要求接觸網(wǎng)在機械結構上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。2接觸網(wǎng)設備及零件要有互換性，應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設備的使用年限。3要求接觸網(wǎng)對地絕緣好，安全可靠。4設備結構盡量簡單，便于施工，有利于運營及維修。在事故情況下，便于搶修和迅速恢復送電。5盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材?？偟膩碚f，要求接觸網(wǎng)無論在任何條件下，都能保證良好地供給電力機車電能，保證電力機車在線路上安全，高速運行，并在符合上述要求的情況下，盡可能地節(jié)省投資、結構合理、維修簡便、便于新技術的應用。4.3 接觸網(wǎng)的分類接觸網(wǎng)分為架空式接觸網(wǎng)和接觸軌式接觸網(wǎng)。架空式接觸網(wǎng)由接觸懸掛、支持裝置、支柱與基礎幾大部

34、分組成。接觸懸掛電能傳導給電動車組的供電設備。支持裝置用來支持懸掛，并將懸掛的負荷傳遞給支柱或固定裝置的。支柱與基礎用以承受接觸懸掛和支持裝置所傳荷（包括自身重量），并將接觸線懸掛固定在一定的高度。一、 架空式接觸網(wǎng)接觸懸掛的類型很多，概括起來可分為簡單懸掛和鏈形懸掛兩類（一）簡單懸掛簡單接觸懸掛，是由一根或幾根相互平行的直接固定到支持裝置上的接觸線所組成的懸掛。簡單接觸懸掛一般用于車速較低的線路上。簡單懸掛的懸掛方式比較簡單，支持裝置和支柱所承受的負荷較輕，支柱高度要求較低，因而建造費用比較經(jīng)濟，施工方便和維修簡單。其缺點是弛度大，彈性不均勻，不利于電動車組高速運行時對取流的要求。彈性不均勻

35、會造成由于受電弓上下追隨速度和電動車組運行速度不協(xié)調(diào)而發(fā)生離線和沖擊現(xiàn)象，當受電弓由 a 點移至 b 點時，可能因為車速大而弓線脫離，發(fā)生電弧，并且，由于對的局部沖擊而增加接觸線局部的機械磨耗和損傷。因此，簡單懸掛最大車速不宜超過h。b 點40km 為了改善上述狀況，在一些國家的干線上大量采用了帶彈性吊索的簡單懸掛，稱為彈性簡單接觸懸掛（又叫簡化接觸網(wǎng)）。彈性簡單接觸懸掛，相應地改善了懸掛點處的彈性和運行狀態(tài)。彈性簡單接觸懸掛具有結構簡單、支柱高度低、支柱負荷小、建造費用低及施工維修方便等優(yōu)點，而電動車組的運行速度卻有所提高。（二）鏈形懸掛接觸線通過吊弦（或輔助索）而懸掛到承力索上的懸掛稱為鏈

36、形懸掛。鏈形懸掛可以在某一溫度下，使接觸線處于無弛度狀態(tài)。鏈形懸掛承力索懸掛于支柱支持裝置上，接觸線通過吊弦懸掛在承力索上，使接觸線在不增加支柱情況下，增加了懸掛點，吊弦可以使跨距內(nèi)各吊弦處接觸線盡量與支柱懸掛點處接觸線對鋼軌面高度保持一致。這樣，在整個跨距內(nèi)，可使接觸線至軌面保持相等的高度。這種懸掛由于接觸線是懸掛到承力索上的，因而基本上消除了懸掛點處的硬點，使接觸懸掛的彈性在整個跨距內(nèi)都比較均勻。鏈形懸掛比簡單懸掛的性能好，但也帶來了結構復雜、投資工和維修調(diào)整較為困難等問題。鏈形懸掛的類型很多，可以按懸掛鏈數(shù)、線索拉緊方法、支柱吊弦形式和線索相對位置等特征進行分類1 按懸掛的鏈數(shù)劃分可分為

37、單鏈形懸掛、雙鏈形懸掛和多鏈形懸掛。彈性鏈形懸掛使支柱處接觸線的彈性得到改善，并使整個跨距的彈性更趨均勻。（2）雙鏈形接觸懸掛由接觸線、承力索及一根輔助索組成的懸掛稱為雙鏈形接觸懸掛，雙鏈形接觸懸掛由于多了一根輔助導線，其彈性更加趨于均勻。（3）多鏈形接觸懸掛多鏈形懸掛由接觸線、承力索及兩條或兩條以上的輔助索組成。因多鏈形懸掛的結構復雜，安裝和維修比較困難，實用意義比較小。2按線索相對于線路中心的位置分（1）直鏈形接觸懸掛接觸線和承力索在平面上的投影重合。線索既可以沿鐵路中心布置，也可以布置成“之 ”字形，以利于受流器滑板的均勻磨損， “之 ”字形既可以每隔一個懸掛點形成一個，也可以每隔幾個懸

38、掛點布置成一個循環(huán)。在曲線區(qū)段上，直鏈形接觸懸掛的投影成折線形狀。（2）半斜鏈形接觸懸掛承力索沿線路中心布置，接觸線成 “之 ”字形布置，這種懸掛稱為半斜鏈形懸掛，這種形式吊弦的橫向偏斜不大，對接觸線的固定構件和機械計算方法均不必特別考慮。但是，它與直鏈形相比，不僅有較好的穩(wěn)定性而且施工更為方便。只需要接觸線按標準要求定位，承力索沿線路中心布置就可以了。因此，我國和不少國家都采用這種懸掛形式。（3）斜鏈形接觸懸掛這種懸掛的吊弦具有很大的偏斜，因而必須采用特殊的辦法來解決接觸線的扭曲問題。在承力索和接觸線間存在有較為明顯的橫向水平力，因而在計算方法上較直鏈形懸掛復雜。接觸線和承力索依次在懸掛點固

39、定于線路兩側。在曲線區(qū)段上的斜鏈形懸掛其承力索對接觸線有一個相當大的外側位移，吊弦是傾斜的，在跨距中部把接觸線向外側拉。斜鏈形懸掛的特點是風穩(wěn)定性好它適用于強臺風和曲線比較多的地面區(qū)段。但由于施工困難，一般較少采用。以上各種懸掛方式的適用速度范圍各不相同，各種改善型的簡單接觸懸掛其應用速度可達 70 80 km/h，而彈性支柱吊弦的各種單鏈形懸掛，其應用速度可達 100 km h 以上，對城市軌道交通而言，因其運行速度并不太高，列車功率也不太大，一般多采用單鏈形懸掛。（ 4) 具有季節(jié)調(diào)整的鏈形接觸懸掛為了減小線索張力和弛度的變化范圍，可在接觸線的下錨處，安裝一個松緊調(diào)整螺絲，以便進行張力調(diào)整

40、，通常在春季和秋季各調(diào)整一次。春季將接觸線拉緊，使其張力在夏季時不要過小，秋季將接觸線放松，使其張力在冬季低溫條件下，不致超過最大許可值。采用這種措施后；使張力的變化限制在一定范圍內(nèi)，馳度也相對見效，因而改善了運行狀態(tài)。（5）半補償鏈形接觸懸掛為了減少承力索和接觸線的弛度受氣溫變化的影響，根據(jù)張力和弛度的關系，在錨柱上設置張力自動補償器。只在接觸線下錨端加設張力自動補償裝置，承力索不補償?shù)?，稱為半補償鏈形接觸懸掛。張力自動補償器通常由墜砣、補償滑輪和補償繩組成。墜砣可采用混凝土制成；滑輪有動滑輪和定滑輪，也有采用齒輪結構的；補償繩為一端固定在錨柱上，而另一端通過補償滑輪系于墜砣上的鋼絞線。設置

41、了張力自動補償器之后，在承力索或接觸線受熱伸長時，由于墜砣重力使其向下錨方向作縱向伸長，通過補償滑輪使墜砣下降；在承為索和接觸線受冷收縮時，補償繩便把墜砣提起。因為墜砣重量是固定的，因此可以使承力索和接觸線在氣溫變化時保持張力不變。因為這種裝置可以自動觸線在受氣溫變化時本來要發(fā)生變化的張力，使其得到正的或負的補償而維持不變，所以稱為張力自動補償器或張力補償裝置，簡稱補償器。（5）全補償鏈形接觸懸掛這種懸掛的全部線索在下錨端均安裝張力自動調(diào)整裝置，在溫度和負載（風、冰）變化時，各線索的張力保持不變。因而，具有較好的運行條件，這種懸掛方式采用較多。必須指出，線索的張力不變，不能說明線索的弛度也不變

42、。因為補償器維持線索的張力不變，在溫度變化時，線索的弛度得到了良好的補償；但當負載變化時，弛度將發(fā)生相應變化。在露天強冰地區(qū)，弛度往往會達到不允許的程度。為了消除這個缺點，裝置的前種，常用的有 “人 ” 字形、 “T”字形以及在地鐵中定裝置等。在多股道時，支持與固定裝置廣泛采用軟構。采用限制承力索補償器動作范圍的限制器。當冰負載過大時，承力索弛度加大，補償器上升，在達到某個數(shù)值時，補償器不工作。這時承為索處于硬錨狀態(tài)，不致使接觸線弛度過大。二、 接觸軌式接觸網(wǎng)接觸軌是沿電牽引線路敷設的與走行軌道平行的附加軌，故又稱第三軌。其功能與架空式接觸網(wǎng)一樣，通過它將電能輸送給電動車組。不同點在于，接觸軌

43、是敷設在鐵路旁的具有高導電率的特殊軟鋼制成的鋼軌。電動車組伸出的受流器與之接觸而取得電能。接觸軌式接觸網(wǎng)用電電壓一般在 600 825 V ，提高電壓可相應減少電能損耗，繼而減少變電所數(shù)量，降低電力設備費用。但對于地下鐵道，主要采用設于軌道一側的接觸軌的方法，比較經(jīng)濟，因為，第三軌受電，不需要像架空線那樣增大隧道尺寸。接觸軌可以有三種布置方式，即上磨式、下磨式和側面接觸式。（ 1）上磨式接觸軌裝在專用絕緣子上，底朝下。取流時，接觸靴自上壓向接觸軌。上磨式的接觸力不由受流器（集電靴）的重量和磨耗情況決定，而只受彈簧支座特性的控制，受流平穩(wěn)，并能減少在間隙和道岔等處的電流沖擊。（2）下磨士下磨式的

44、接觸軌底朝上，緊固在絕緣子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持，下磨式的優(yōu)點是可以加防護罩，對工作人員較為安全。這種方式安裝結構較為復雜，費用較高，在經(jīng)常冰凍和下雪而造成集電困難的地區(qū)使用較為普遍。（3）側面接觸式側面接觸式在工作上與上磨式相似，接觸軌為高導電率鋼制成的特殊斷面的鋼軌。接觸軌通過的地方要設置工作人員使用的人行道，在其余地點，必須考慮設置保護木板或其他合適材料的保護板，以防不注意觸電。在所有車站，接觸軌總是設在遠離站臺軌道的一邊，以減少乘客可能摔落在軌道上觸電。在線路露天地段，要沿線用木板保護起來，以減少散落物引起電路短路。在結構上，由于考慮到接觸軌的熱脹冷縮和電氣上的分段，

45、各軌節(jié)的連接有三種形式：正常接頭、溫度接頭和絕緣接頭、。（1）正常接頭在正常接頭處，兩軌端緊密接合，并用魚尾板連接。（2）溫度接頭在溫度接頭處，軌端留一空隙，其大小視溫差不同而定。軌頭上的魚尾板用螺栓只固定在一的鋼軌上，而另一端的鋼軌自由地放在魚尾板中間，當接觸軌隨溫度發(fā)生長度變化時，它可以在魚尾板內(nèi)自由移動。為了保證電氣方面的良好接觸，在溫度接頭處用軟裸銅線做的連接器加以連接。（3）絕緣接頭在絕緣接頭處，是用掬木魚尾板緊扣軌端，而軌端的空隙留50 mm。除了以上接觸軌形式之外，80年代加拿大首先建成的空中列車（因其線路大部分為高架線而得名）動車采用線性感應電動機，其供電電壓為直流600 V

46、，經(jīng)架設在走行軌一側的上、下兩根相互絕緣的接觸軌供電，再經(jīng)動車內(nèi)的逆變器將直流變成可變頻調(diào)壓的交流電送到線性感應電動機上。常規(guī)感應電動機的轉子此時變成固定鋪設在兩根走行軌之間的轉子感應軌（實際為鋼或鋁板），而定子也為展開式的繞組固定在有輪對的轉向架上。當電機通電后，因轉子感應軌不能移動，代之就是定子（車子）移動了。以上受電形式有兩個特點，一是兩根接觸軌一正一負彼此之間，而且與地之間均絕緣，這樣，當有一接觸軌絕緣損壞接地時，供電系統(tǒng)仍舊可以正常運行不發(fā)生短路故障，因為兩根接觸軌都對地絕緣，所以正常運行時也沒有迷流腐蝕的問題。另外一個特點就是在兩根走行軌之間要鋪設線性感應電動機的轉子感應軌，感應軌

47、金屬板表面與定于繞組板間僅有 mm 級的距離，技術上是很復雜的。4.4接觸網(wǎng)的供電方式接觸網(wǎng)是架設在鐵路線上空向電力機車提供電能的特殊形式的輸電線路。電能由地方電力網(wǎng)輸送到鐵路牽引變電所后，經(jīng)主變壓器降壓達到電力機車正常使用所需電壓等級，再由饋電線將電能送至接觸網(wǎng)。電力機車靠從接觸網(wǎng)上獲取電能以提供牽引動力，保證列車運行。目前，我國電氣化鐵道干線上牽引變電所牽引側母線上的額定電壓為27 5kV( 自耦變壓器供電方式為 2×27 5kV) ，接觸網(wǎng)的額定電壓為 25kV ，最高電壓為 29kV 。在供電距離較長時，電能在輸電線路和接觸網(wǎng)中產(chǎn)生電能損耗，使接觸網(wǎng)末端電壓降低。但接觸網(wǎng)末端

48、電壓不應低于電力機車的最低工作電壓20kV ，系統(tǒng)在非正常運行情況(檢修或事故)下，機車受電弓上的電壓不得低于 19kV ，所以兩牽引變電所之間的距離一般為40 60km ，具體間距需經(jīng)供電計算確定。電壓從牽引變電所經(jīng)饋電線送至接觸網(wǎng)，流過電力機車，再經(jīng)軌道回路和回流線，流回牽引變電所。應該指出：由于軌道和大地間是不絕緣的，在電力機車的電流流到軌道以后，并非全部電流都沿著軌道流回牽引變電所。實際上有部分電流進入大地，并在地中流回牽引變電所。這種由大地中流經(jīng)的電流稱地中電流 (又稱泄漏電流或雜散電流 )。牽引變電所向接觸網(wǎng)正常供電的方式有兩種：單邊供電和雙邊供電。如下圖可示。:1.單邊供電兩個牽

49、引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū) (又稱供電臂 )，正常情況兩相鄰供電臂之間的接觸網(wǎng)在電氣上是絕緣的，每個供電分區(qū)只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為單邊供電。單邊供電時，相鄰供電臂電氣上獨立，運行靈活；接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，只影響到本供電分區(qū)，故障范圍小；牽引變電所饋線保護裝置較簡單。這是中國電氣化鐵道采用的主要形式，樂昌供電車間也在用這種供電方式。2.雙邊供電若兩個供電分區(qū)通過開關設備，在電路上連通，兩個供電分區(qū)可同時從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為雙邊供電。雙邊供電可提高接觸網(wǎng)電壓水平，減少電能損耗。但饋線及分區(qū)亭的保護及開關設備都教復雜，因此，目前采用較少。3.越區(qū)供電單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正常供電方式(也稱事故供電方式) 叫越區(qū)供電，由于越區(qū)供電的供電量大大伸長，如果列車運行數(shù)量