1105 刘畅 电气工程与铁道电气化.doc

电气工程与铁道电气化 上海应用技术学院 1110321105 刘畅 摘要 电力牵引具有节能、环保、高效等诸多优越性，被国家确定为轨道交通牵引动力的技术发展方向。我国从1961年建成宝(鸡)成(都)第一条电气化铁路开始，至2005年国家“十五”计划结束时止，全国电气化铁路总里程突破2万公里。从2006年开始实施的国家“十一五”计划中，将新建1万多公里电气化铁路。在国家《中长期铁路路网规划》中，到2020年，全国铁路营业里程将超过10万公里，其中复线率和电气化率均达到50%以上，高速电气化铁路将超过1.2万公里。 城市轨道交通方面，我国40多座百万人口以上的大城市中，已经有30多座城市开展了城市轨道交通网络的建设或建设前期工作。国家“十一五”期间，城市轨道交通规划建设的线路达55条之多，长约1700公里，总投资超过8000亿元。 毋容置疑，我国电气化铁道行业正步入发展的快车道。 1.1牵引供电系统简介 将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。 牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。 牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。供电调度通常设在分局和铁路局调度所。 1.1.1引变电所 牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。 牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。 随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。 1.1.2 接触网 接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路，电力机车受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流，取得电能。所以两者均应保持良好的工作状态。 受电弓的运动状态是很复杂的，影响因素也很多。为了保证对其良好的供电，接触网结构本身应做到： （1）接触线距钢轨面的高度应尽量相等，定位点及跨中与受电弓中心相对位置符合要求； （2）接触悬挂应有较均匀的弹性和良好的稳定性； （3）良好的绝缘性能； （4）适应气象条件的变化并能保持上述特性不应有很大的变化； （5）接触网结构应力求轻巧简单，做到标准化，方便施工和运行维修； （6）零部件标准化，轻便，耐腐蚀，可靠性高， （7）接触线应有足够的耐磨性； （8）主导电回路通畅 1.2接触网的悬挂方式 架空式接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置和支柱基础四大部分组成。前三部分带电，与支柱（或其它建筑物）接地体之间用绝缘子隔开 1.2.1接触悬挂 通常，接触悬挂由承力索、吊弦、接触线和补偿装置组成，即链形悬挂。补偿装置的作用是在环境温度变化时，使接触线、承力索的张力保持恒定。承力索和接触线下锚方式均采用补偿装置的叫全补偿，仅接触线采用补偿的称半补偿。支柱处吊弦采用简单吊弦或弹性吊弦的分别为简单链形悬挂或弹性链形悬挂。 目前我国干线电气化铁路正线大都采用全补偿简单链形悬挂，站线则多为半补偿简单链形悬挂。 只有接触线的悬挂称简单悬挂，一般都采用补偿方式，只在机务段库线、厂矿专用线等少数场合采用。 接触悬挂沿线路架设，为了满足机械受力方面的要求而分成一个一个单独的锚段，锚段与锚段的相互过渡结构称为锚段关节，通常有绝缘（四跨）锚段关节和非绝缘（三跨）锚段关节之分，前者亦称电分段锚段关节，后者则为机械分段锚段关节。锚段与锚段之间的电气联接用电联接线（三跨）或隔离开关（四跨）完成。 1.2.2支持装置 支持装置用以支持接触悬挂并将其负荷传给支柱或其他建筑物，其结构随线路情况而变化。区间主要为腕臂结构