浅析接触网绝缘分相装置.docx

目录摘要第一章序言1.1. 选题思路及背景 1. 2. 课题研究意义 第二章常见绝缘分相装置2.1器件式绝缘电分相2.1.1常见器件式电分相 2. 1. 2器件式电分相对接触悬挂弹性的影响 2.2锚段关节式电分相2. 2. 1锚段关节 2. 2. 2关节式分相种类 2. 2.3关节式电分相锚段关节型式的选择 2.2.4关节式电分相中性区长度的确定 2.3自动过分相装置2. 3. 1.地面自动转换电分相装置 2. 3. 2.柱上式电分相自动转换装置 2. 3. 3.车上式电分相自动转换装置 第三章综合分析3.1. 常见两种关节式分相分析 3. 2.器件式电分相与关节式电分相的比较 3. 3.国内关节式电分相主要问题及优化办法 第四章结论 致谢……参考文献摘要随着我国电气化铁路的发展，接触网技术在不断地更新电分相技术由器件式 分相发展至今天的锚段关节式分相，逐步完善了电分相技术电分相是为了满足接 触网不同相供电而在两相交接处设立的分相隔离装置，电分相类型和材质的不同对 机车受电弓取流的稳定性、受电弓的质量、列车最高速度和牵引变电所继电保护等 都有影响本文列举并分析了国内常用的电分相形式，对常见的分相绝缘装置的种 类及优缺点和与之配套的自动过分相装置比较分析，结合国外绝缘分相装置，综合 分析后对我国接触网分相绝缘装置的设计和运行提岀建议。

关键词：接触网电分相A/r 弟—早1.1课题思路及背景H前我国电气化铁路电力机车和动车都采用单相供电，为平衡电力系统各相负 荷，牵引供电一-般实行三相电源相序轮换供电，即电气化铁道牵引变电所向接触网 供电的馈线是不同相的，保证铁路牵引供电网实现相与相之间电气隔离，在不同相 供电臂的接触网对接处设置了绝缘结构，称电分相电分相绝缘装置是接触网中用 于两段不同电压或不同相位处，避免接触网在受电弓通过吋被连通的装置我近年来随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相的破点大成为困扰电气化 铁路提速改造的主要问题Z—由于关节式电分相由两个绝缘锚段关节组成，消除 了器件式电分相存在的硬点大问题，在20世纪末我国电气化铁路提速改造中又被 普遍采用H前，世界大多数国家的高速电气化铁路电分相也均采用该种型式可 以预见，它也必将成为我国高速电气化铁路的首选型式众所周知，器件式电分相依靠绝缘杆件实现相间绝缘，有电气连接的两个受电 弓跨接在电分相两端才能造成相间短路，电气化区段的有关人员通常也认为只要单 台电力机车禁止双弓、断电，就能安全通过电分相但是，运营中发现，对关节式 电分相，即使是两个电气隔离的受电弓（如多机牵引、电力机车附挂、牵引机车后 挂有接触网检测车等情况）在一定的条件下仍可以造成和间短路。

据调查，这类故 障在京广、哈大等线己采用关节式电分相的电气化线路己经发生多次，而我国电气 化铁路有关设计和管理人员对该问题还未引起足够的重视本文就器件式电分相和关节式电分相存在的问题进行简要分析，对电分相的设 计及运行管理提出建议，供参考1.2本课题研究意义电分相装置是接触网设备中关键设备之一，其装配形式直接影响到了列车的行 车速度根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，至2020年我国将规划建设省会 城市及大中城市间的快速客运通道具体内容包括建设客运专线1.2万公里以上， 规划“八横八纵”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统，客车速度ri标值 达到每小吋200公里以上，未来电气化铁路将不断提速，对行车安全要求很高，因 此选用好屯分相能减少接触网事故发生率，对弓网受流质量、列车最高速度和牵引 变电所继电保护都有重要意义第二章常见绝缘分相装置2.1器件式电分相2.1.1.常见器件式电分相器件式电分相是利用电分相绝缘器串接在一起而形成一种在电气上分开、在 机械上不分段的电分相结构我国早期器件式电分相构造图如图1所示，其是由 三组分相绝缘元件串接在接触线中而构成的分相设备，绝缘元件为环氧树脂玻璃 布层压板，每个绝缘元件长度为1・舫，宽度为25血，高度为60mm,底面做成斜槽, 以增加表面泄露距离。

半机车受电弓有接触线进入绝缘元件吋，产生的电弧容易 烧损或烧坏绝缘件，甚至破坏其绝缘性能，为了改善其性能，在绝缘件两端设置 导弧角隙（XTK型）XTK电分相绝缘器，它不仅是一块绝缘元件，且从结构上增 加消弧角，具有一定消弧功能，是一种新型接触网电分相设备如图2所示要求接触线和绝缘件连接平滑可靠，不得形成硬点，应保持接触线原有张力, 保证机车受电弓平滑通过I 一玻璃钢绝缘器 2—中性区接触线 3—中性区承力索4一悬式绝缘子 5、6—带不同相位的接触线7—吊弦两端部绝缘元件之间的不带屯段称为中性段，电力机车通过中型区段时为断电 惰性通过；电分相绝缘器的两端的接触网为不同相供电，它保证列车安全通过血不 发生短接事故因此，中性段不宜过长，其长度以电力机车升起双弓吋不短接不同 相接触为限电分相绝缘上方的承力索，通过与绝缘元件札I应的3片悬式绝缘子（每串为4片）断开图2 XTK电分相绝缘器随着铁路运行速度的提高，对分相元件的要求提高，小国引进了瑞典、法国的 消弧分相绝缘器产品英结构和分段绝缘器类似，区别在于耍保证两侧可靠绝缘， 其滑到较短，有足够的爬距和空气绝缘距离通过改进其材料、结构，其耐弧、耐 污、耐漏电起痕、耐磨性及减少硬点等方面优于前两种产晶。

瑞典AF分相绝缘器 （国产化后为BF-1型分相绝缘器），具有耐弧、耐污、耐漏电起痕、耐磨性及减 少硬点等方面优点该种分和绝缘器设有金属滑道及引弧装置；虽然重量丄比XTK型要重，但是分 相绝缘器与导线连接接头高出金属滑道3-5mm,避免了受电弓与接头线夹的直接接 触，长三角形布置的金属滑道在接头线夹前分散了受力，减少了硬点；承力索绝缘 子采用无裙边的聚四氟乙烯光棒绝缘子，有较好的自洁功能分和绝缘器的设置应注意避开线路的大坡道，以利于电力机车惰性，同吋还要 考虑信号显示、调车作业、供电线径及维修管理方而等条件2.1.2.器件式电分相对接触悬挂弹性的影响接触悬挂的弹性是表示接触悬挂结构好坏的重要指标Z-o所谓弹性，就是接 触悬挂在受电弓抬升力的作用下所具有的升高性能，即在受电弓床力的作用下，每 单位垂直力使接触线的升高接触悬挂的弹性，对于受电弓的受流质量是一个重要 的因素衡量弹性好坏的标准有二：一是弹性的大小，它取决于接触线的张力（链形悬挂包括承力索）的量值；二是弹性均匀程度，它取决于悬挂结构、悬挂的类型 和某些附在接触线的集中负荷程度等由于器件式电分相的安装结构必然在接触悬 挂形成集小负荷，器件式电分绝缘器是安装在接触悬挂上的。

承力索分相是通过绝 缘子串实现的；接触线分札I是通过绝缘滑道实现，在接触悬挂上形成集中负荷，形 成硬点，影响接触悬挂的弹性对于高速铁路而言，最大的问题是对接触悬挂形成硬点，影响接触悬挂的弹性 近年来随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相的硬点大成为困扰电气化铁路提 速改造的主要问题之一2.2锚段关节式电分相2. 2.1锚段关节图3锚段关节式电分相D—小性段长度；L—受电弓的距离接触悬挂中的承力索和接触线在延续到一定的长度后，为满足机械方面受力的 要求及方便施工，必须分成为一个个相互独立的线段即为接触网的机械分段机械 分段的作用是减少事故范围，即当某一个线段发生事故时，不影响另一线段的接触 悬挂，也便于段的两端设张力补偿装置必要时，还可将其设置成电气上能相 互分开的线段，同时起电分段的作用接触网进行机械分段的线段称为锚段相邻两个锚段的衔接区域（重叠部分） 成为锚段关节锚段关节的设置，使接触网不间断地贯通于全线锚段关节分三种:（1） 仅起机械分段作用的称为非绝缘锚段关节，该处相邻的两个锚段在电气上是绝 缘的2） 不仅起机械分段作用，同吋又起同相电分段作用的锚段的锚段关节，称为绝缘 锚段3） 带有中性嵌入段，既起机械分段的作用，乂具有电分相功能的，称为电分相锚 段关节，如图3在锚段关节处，两锚段的接触悬挂是并排假设的。

对它的基本要求是当机车通 过时，应保证受电弓能平滑地由一个锚段过渡到另一个锚段根据锚段关节所起地 作用，可分为非绝缘锚段关节、绝缘锚段关节及电分相锚段关节根据所含跨距数 可分二跨、三跨、四跨、五跨、七跨及九跨式锚段关节对于高速电器化线路，其分相已不能用常规带有绝缘滑条式地电分相装置，以锚段 关节地形式实现电分相，使在高速运行式，受电弓平稳，保证设备良好运行及受流 质量2.2.2关节式分相种类关节式电分相种类由两个绝缘锚段关节和一段接触网小性区组成由于绝缘锚 段关节有三跨、四跨和五跨3种型式，跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种 方式，造成FI前关节式电分相存在七跨、八跨、九跨、十跨、十二跨等多种型式， 中性区距离也长短不一（参见图4、图5、图6、图7）图4京广线石桥-一林颖双五跨关节式电分相示意图（八跨）支柱1稗2支柱3支燮柱5 ~~支柱茫鹫柱8学支柱10■ cn — “以 10m中性区160 in 一 7270 m图5哈大线双五跨关节式电分相示意图图6哈大线双五跨关节式电分相示意图（十跨）图7马德里一塞维里亚双五跨关节式电分相示意图（十二跨）2.2.3关节式电分相锚段关节型式的选择绝缘锚段关节有三跨、四跨、五跨等型式。

由于关节式电分相由两个绝缘锚段 关节组成，因此选用的绝缘锚段关节的型式决定了关节式电分相结构型式1） 四跨绝缘锚段关节与三跨、五跨绝缘锚段关节相比，四跨锚段关节多了一 根中心柱正常状态，受电弓在中心柱处同时接触两支接触线，从一个锚段过渡到 另一个锚段但由于要满足绝缘的要求，小心柱就需采取特殊定位方式一种方式 是采用反定位管低头的特殊安装方式，这使得接触网稳定性降低另外的方式是一 根定位器采用特型定位器（直线区段）或两根均采用特型软定位器（曲线区段），血该 类定位器因为结构原因要满足强度要求采用钢质结构，质量大于提速区段普遍采用 的铝合金定位器，乂由于中心柱处受电弓要同吋抬起两支接触线，这样就对接触网 弹性造成了较大的影响，不利于受电弓高速受流另一•方面，提速区段接触线张力 大，非支接触线抬高量（一跨小抬高450—^OOmni）较大，中心柱处两定位器会出现较 大的上抬力当环境温度变化吋难以保证两支接触线等高，也对高速取流不利根 据哈大线的资料，四跨绝缘关节较多在800ni及以下曲线半径的线路采用H本和法 国则倾向于不采用四跨绝缘关节故建议关节式电分相的每个锚段关节不采用四跨 型式2） 三跨与五跨绝缘锚段关节三跨与五跨绝缘锚段关节均是在跨中两接触线等 高，受电弓实现从一个锚段向另一个锚段过渡。

由于跨中弹性大，不会对受电弓运 行造成大的影响三跨绝缘锚段关节相比五跨，少了两根转换支柱，结构简单，但 由于三跨转换跨中坡度（7%o-8%o）大于五跨（2%o-4%o）,也远大于接触线坡度不宜 大于3%（）的标准，不利于高速受流另一方面，从工程投资上讲，五跨与三跨相比， 不增加接触网支柱，只是增加两套定位支撑装置和少量的接触网，投资增加很少， 就能更好满足接触网运行，也为接触网进一步提速创造了条件因此，建议关节式 电分相的锚段关节宜采用五跨我国电气化铁道接触网通常采用的锚段关节式电分相有七、八跨式和九跨式3 种其中，七跨锚段关节式电分相用于广深线；八跨锚段关节式电分相用于京广线 的衡广段（如图8）九跨锚段关节式屯分相用于京。