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接触网电分相的选择与应用【摘要】电分相是接触网的关键结构之一，不同工程中电分相选择不同，如何合理选择接触网电分相与应用需要重视。
本文概述了电分相与关节式电分相锚段关节型式的选择，并以实际工程为例分析了关节式电分相的选择与应用。
【关键词】接触网；电分相；选择；应用一、电分相概述电分相是接触网的关键结构之一。
电气化铁道牵引变电所向接触网供电的馈线是不同相序的，不同相供电臂在接触网的相交处设置了绝缘结构，称电分相。
目前有器件式即分相绝缘器和关节式分相绝缘器（即七跨或八跨）两种。
器件式电分相由三个绝缘杆件组成，无电区总长30米，每个绝缘杆件与导线连接形成2个接头，一组分相就有了6个接头，每个接头在接触网上就形成一个硬点，加速了接触导线的磨损，同时也限制了列车速度。
如列车在高速通过器件式电分相时，其多个硬点不可避免有撞击机车受电弓的现象，严重时会造成机车受电弓的损坏或发生弓网事故。
接触网换相供电时每隔20～30km就设一个电分相，电气化铁路电分相从结构划分有器件式和关节式两大类。
1、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。
常用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1.8m，宽度为25mm，高度为60mm，在底部开有斜沟槽。
也有用四组绝缘元件串联组成分相器的，增加一组绝缘元件是为了增加可靠性，同时增加中性区的有效长度，以适应高速及新型电力机车运行的需要。
2、关节式电分相关节式电分相是利用两组或三组绝缘锚段关节组成的一种在电气和机械上都分开的电分相装置。
由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨3种型式，锚段关节跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种方式，中性区距离也长短不一，造成目前关节式电分相存在五跨、六跨、七跨、八跨、九跨、十跨、十二（十三）跨等多种型式。
高速铁路接触网关节式电分相改造施工工法高速铁路接触网关节式电分相改造施工工法一、前言：高速铁路是现代交通运输的重要组成部分，而接触网是高速铁路供电系统中的重要部件。
然而，在高速铁路运营中，为了满足更高的供电负荷和能源利用效率的需求，往往需要对接触网进行改造和升级。
本文将介绍一种常用的工法，即高速铁路接触网关节式电分相改造施工工法。
该工法通过采用新型的关节式电分相改造装置，可以提高接触网的供电稳定性和可靠性。
二、工法特点：关节式电分相改造施工工法具有以下几个特点：1. 可大幅度减少施工工期：采用了关节式装置，可以最大限度地减少接触网的拆除和重建工作，从而缩短施工工期。
2. 提高供电稳定性：关节式电分相改造装置能够减少电源侧的功角差，降低供电系统电压波动，从而提高供电稳定性和可靠性。
3. 降低施工难度和风险：通过采用新型的施工工法，可以减少施工过程中的人力和物力投入，降低施工风险，提高施工效率。
三、适应范围：关节式电分相改造施工工法适用于高速铁路接触网的改造和升级工程，特别是需要提高供电稳定性和可靠性的线路。
四、工艺原理：该工法的工艺原理是通过在接触网中引入关节式电分相改造装置，将接触网分成若干个相邻的电段，并通过可变电容器和可编程控制器来实现每个电段的独立供电。
这样做的目的是降低供电系统的功角差，减少电流的集中流过电缆集中接地网，提高供电系统的稳定性和可靠性。
五、施工工艺：1. 施工准备阶段：进行工地布置和设备调试，准备施工所需的人员和材料。
2. 布线设置阶段：根据接触网的设计要求，在施工区域内进行布线设置，包括电缆敷设和接口连接。
3. 关节式电分相改造装置安装阶段：根据设计要求，安装关节式电分相改造装置及其相关设备。
5. 调试阶段：对施工完成的接触网进行调试，包括给每个电段独立供电，测试供电稳定性和可靠性。
6. 施工验收阶段：根据完成的施工工程进行验收，确保施工质量符合设计要求。
六、劳动组织：施工过程中，需要配备足够数量的工人和技术人员，确保施工工作的顺利进行。
一种适应于高速电气化铁路的接触网电分相一、前言随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相对电力机车受电弓冲击大(俗称硬点)成为困扰我国电气化铁路提速改造的主要问题之一。
由于锚段关节式电分相（以下简称关节式电分相）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，在我国新建电气化铁路及提速改造中被普遍采用。
广深、武广、哈大、京秦、宁西线等铁路电气化改造、京广、陇海线铁路第五次大提速改造均采用了关节式电分相。
正在建设中的胶济、郑徐、浙赣线以及计划建设中的京沪、武广、郑-西高速客运专线也计划采用关节式电分相。
目前，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。
本文根据目前关节式电分相存在问题及意大利罗马-那不勒斯（Rome-Naples）高速电气化铁路采用的电分相设计原理，提出一种新型的三个绝缘锚段关节双中性段关节式电分相型式，可较好解决关节式电分相对电力机车受电弓多弓运行条件的限制，建议尽快在我国新建电气化铁路和提速改造中采用，实现接触网电分相改造的跨越式发展。
二、目前采用的关节式电分相存在的主要问题1、由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨三种型式，锚段关节跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种方式，关节式电分相存在四跨、五跨、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。
这些关节式电分相的共同特点是均由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成。
由于关节式电分相由两处空气绝缘间隙实现电气绝缘，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、多弓运行的电动车组等情况）在受电弓间距不满足限制条件时都有可能造成相间短路（限制条件如表一所示）。
实际运行中，这类故障已经多次发生。
表一我国部分电气化铁路关节式电分相限制多弓运行条件为此，铁道部《第五次大面积提速调图有关规章制度标准暂行规定》的通知（铁运[2004]26号）中规定重联机车运行至锚段关节式电分相时必须单弓运行通过，这样就对重联机车或电动车组的机车乘务员提出了更高要求。
浅谈既有电化铁路接触网电分相改移重难点及解决方案随着社会经济的发展和科技进步，铁路交通正在向更高效、更环保的方向发展。
在传统的交流接触网的基础上，铁路电气化改造不断推进，直流接触网已逐渐成为新的一代铁路接触网技术，成为未来铁路技术的主流。
而对于既有电化铁路接触网的改造，电分相改移重难点是困扰铁路发展的一个瓶颈。
本文就从电分相的定义、电分相改移重难点和解决方案三个方面，进行探讨。
电分相是指将传统的一相交流电力系统分为多个相（通常为两相、三相），以提高电力输送和分配的效率，同时提高系统的稳定性和可靠性。
电分相改移重是指将现有接触网设施组织方式进行调整，使其适应直流接触网输电方式和配电方式的变化。
这一过程需要涉及电源系统和接触网设施的改建，以及线路、绝缘子等其他设备的重建或改造。
整个改造过程需要考虑的问题较多，涉及与大量复杂设备相关的技术、管理和安全性等多方面因素。
电分相改移重的难点和困难主要包括以下几个方面：一是技术难点。
没有直接可用的经验和方法，并且需要在不影响客运的条件下完成接触网和牵引变电所的改造工作。
由于直流接触网的波峰电压落在0.5秒左右，比传统的一相电力系统要短很多，需要在绝热条件下进行供电。
此外，直流接触网的电压等级一般是1500V，与现有交流接触网的电压等级不同，需要重新设计和布置接触网设施，增加绝缘子和接地电阻等设备。
电站和接触网的代码调整，也是电分相改移重的技术挑战之一。
二是设备改造难点。
改造过程中需要大量的人力、物力建立设备。
这些设备通常需建于交通流动要求如，隧道、立交、桥梁等断面狭窄的地方，需要对设备布置做出全新设计。
特别是由于新型设备和旧设备均存在差异，需要重新设计和选择最适合的设备，增加接触网设施与供电设施的协调性。
同时，由于接触网的改造是在运行中逐步完成的，因此需要考虑施工和运营中的安全问题，在不影响常规运营下实现设备的调整与建设，保证设备的稳定性和运行可靠性。
三是维修和保养的难点。
浅谈铁路接触网电分相的设计郑焦城际铁路位于河南省境内，线路全长77.786km。
其中新建线路长68.137km，利用既有线9.648km，新设车站3个，改建车站2个，利用既有站2个。
全线特大、大中桥共计14座，长29.982km，桥梁比44.00%。
本线属于城际铁路，设计时速为200km/h，双线，轨道结构采用有砟轨道，区间正线最小圆曲线半径不小于4000m，最大坡度为20‰，电力牵引动车组列车，部分电力机车牵引客车，最小追踪间隔按3min设计。
在电气化铁路系统中，电力机车由单相电源供电，为了平衡电力系统各相负荷，减少负序影响，各牵引变电所的电源要进行相序轮换接入电力系统，因此，要在两牵引变电所之间的接触网上设置电分相装置。
根据供电计算要求，全线共设置三处电分相，接触网具体设计方案如下。
实现电分相，接触网目前一般采用两种方法，其一，利用专门的电分相装置进行电分相（即电分相绝缘器），一般称为器件式电分相；其二，利用锚段关节进行电分相，一般称为关节式电分相。
器件式电分相装置一般用于普速铁路设计中，由于其容易在接触网上质量集中而形成硬点，烧毁或烧坏绝缘件，影响列车运行，目前中高速铁路中较少采用，仅在速度不超过120km/h或线路曲线半径较小情况下采用。
本线设计时速200km/h，曲线半径较大，不宜采用器件式电分相，因此设计考虑采用关节式电分相装置。
目前，我国电气化铁路锚段关节式电分相装置一般由两个连续的绝缘锚段关节构成，电分相仅有一个中性段、两个断口。
2004年，为了规范锚段关节式电分相装置的设计，原铁道部建设司曾发文对两断口式接触网电分相装置与设置原则做了明确的规定，其主要内容如下：锚段关节式电分相设计应满足运输组织的需要，当列车编组采用双弓运行时，若双弓间有高压母线联接，则双弓之间的距离必须小于电分相无电区的长度；若双弓间无高压母线联接，则双弓间之间的距离应小于无电区的长度或大于中性段的长度。
根据站前专业设计要求，本线采用动车组列车，及部分电力牵引客车，8辆编组的动车组采用单受电弓取流；16辆编组的动车组采用双受电弓取流，两弓之间无高压联结母线，根据调查，我国目前运行16辆编组动车组受电弓间距如下表1：由上表可知，机车受电弓间距在200-215m区间。
铁总运[2015]145号
中国铁路总公司关于印发
《接触网电分相标识设置补充规定》的通知
各铁路局、铁路公司：
现将《接触网电分相标识设置补充规定》印发给你们，请认真贯彻执行。
中国铁路总公司
2015年4月30日
接触网电分相标识设置补充规定
为适应200～250km/h铁路开行电力机车牵引列车、200km/h以下铁路开行动车组列车过分相需求，现对接触网电分相标识设置作以下补充规定：
一、对200～250km/h开行电力机车牵引列车的铁路，在反向断电标的背面（列车前进方向）增设“机车合”标识，表示自该标识之后电力机车应合闸。
线路反方向按相同原则设置。
二、对200km/h以下图定开行动车组列车的铁路，在距电分相中性区终止位置400米处附近（列车前进方向）增设“动车合”标识，表示自该标识之后动车组列车应合闸。
线路反方向按相同原则设置。
—2—
分相中性区段
断
≥400m 合
30m
断
合
≥400m
30m
动车合
动车
合T
断
禁
止
双
弓
75m
45m
T
断
禁
止
双
弓
75m45m
特殊区段不具备本要求设置条件时，其动车组列车过分相方
式由铁路局根据具体情况另行规定。
三、“机车合”“动车合”标识牌式样如下：
四、本规定由中国铁路总公司运输局负责解释，自2015年6月1日起施行。
—3—。
一种适应于高速电气化铁路的接触网电分相一、前言随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相对电力机车受电弓冲击大(俗称硬点)成为困扰我国电气化铁路提速改造的主要问题之一。
由于锚段关节式电分相（以下简称关节式电分相）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，在我国新建电气化铁路及提速改造中被普遍采用。
广深、武广、哈大、京秦、宁西线等铁路电气化改造、京广、陇海线铁路第五次大提速改造均采用了关节式电分相。
正在建设中的胶济、郑徐、浙赣线以及计划建设中的京沪、武广、郑-西高速客运专线也计划采用关节式电分相。
目前，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。
本文根据目前关节式电分相存在问题及意大利罗马-那不勒斯（Rome-Naples）高速电气化铁路采用的电分相设计原理，提出一种新型的三个绝缘锚段关节双中性段关节式电分相型式，可较好解决关节式电分相对电力机车受电弓多弓运行条件的限制，建议尽快在我国新建电气化铁路和提速改造中采用，实现接触网电分相改造的跨越式发展。
二、目前采用的关节式电分相存在的主要问题1、由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨三种型式，锚段关节跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种方式，关节式电分相存在四跨、五跨、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。
这些关节式电分相的共同特点是均由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成。
由于关节式电分相由两处空气绝缘间隙实现电气绝缘，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、多弓运行的电动车组等情况）在受电弓间距不满足限制条件时都有可能造成相间短路（限制条件如表一所示）。
实际运行中，这类故障已经多次发生。
表一我国部分电气化铁路关节式电分相限制多弓运行条件为此，铁道部《第五次大面积提速调图有关规章制度标准暂行规定》的通知（铁运[2004]26号）中规定重联机车运行至锚段关节式电分相时必须单弓运行通过，这样就对重联机车或电动车组的机车乘务员提出了更高要求。
在运行至关节式电分相时，乘务员不但要进行机车主断路器断、合电操作，还要降下其它受电弓。
这样，在高速运行时机车乘务员就需频繁进行上述操作（如运行速度为160km/h时，8-10分钟需进行一次上述操作），无疑会增加乘务员的劳动强度。
一旦遗忘或操作不及时就会造成接触网相间短路，烧断接触线或承力索，造成较大的供电事故，中断运输。
2、理论和运行经验都表明，受空气动力的影响，机车在高速运动过程中降、升受电弓对接触网的安全运行非常不利，运行中应尽量避免。
对于高速运行的电动车组，这个问题尤为突出。
发达国家的高速电气化铁路以增加中性区长度（实质是增加允许多弓运行的最小距离）来解决这个问题，如西班牙马德里-塞维利亚允许多弓运行的距离达225 m（中性区长度400m），而日本新干线则在1000米左右。
这样，允许多弓运行的最小距离大于整列电动车组两受电弓的距离（一般在200 m左右），才可以满足电动车组多弓不降弓通过电分相的运行要求。
我国是发展中国家，路网不发达，客货混运及高、低速列车混跑的情况在所难免，较长的电分相中性区长度不但影响高速列车运行速度也将对低速列车的正常运行产生非常不利的影响，不利于重载列车的开行。
实践表明，即使是我国目前电气化铁路关节式电分相普遍采用的120-150m左右的中性区长度，电力机车运行中停在分相无电区的现象也时有发生。
增大电分相中性区长度，不适合目前我国的国情。
3、我国目前尚未引进200km/h以上运行速度的电动车组，而国外高速铁路电动车组较多采用了多弓运行（国外电动车组运行概况见表二），按照我国目前普遍采用关节式电分相结构对多弓运行的限制距离，若引进或研制长度为100-300 m左右的电动车组，必须采用单弓运行方式。
表二国外电动车组运行概况综上所述，双绝缘锚段关节式电分相对电力机车或电动车组多弓运行方式有严格的限制，不利于我国铁路目前客货混运、高、低速列车混跑及积极开行重载列车的状况，它也对我国引进和研制高速电动车组的技术条件提出了苛刻的要求。
三、意大利罗马—那不勒斯三绝缘锚段关节双中性段关节式电分相意大利在修建罗马—那不勒斯高速铁路时采用了双中性段关节式电分相（如图1所示）。
图1、双中性段关节式电分相示意图绝缘锚段关节，受电弓同时接触两支接触线区域D: 必须少于142米该电分相有两个中性段三处空气间隙，有如下运行特点：1、两台机车重联运行，不论其受电弓间距多少，不会造成两相短路；接触网检测车附挂在电力机车后或附挂在其牵引的列车后，不论其受电弓间距多少，也不会造成两相短路；多台电力机车附挂同时升弓运行只要三台机车受电弓位置不与三个绝缘锚段关节位置对应，也不会造成接触网相间短路。
2、对电动车组，在受电弓高压母线不连的条件下，两台受电弓同时升弓运行，不论受电弓间距是多少，不会造成接触网两相短路。
三台及以上受电弓同时升弓，只要不相邻受电弓间距大于分相两中性区最外端的距离，也不会造成接触网两相短路。
在高压母线相连的情况下，只要两台受电弓间距不大于相邻两个绝缘锚段关节最外端距离也不会造成相间短路。
3、该分相无电区长度小于142 m，与我国目前采用的关节式电分相无电区长度基本持平，不对机车运行提出更高要求。
不难看出，相比双绝缘锚段关节式电分相，双中性段关节式电分相无电区长度未增加，由于又多了一处空气绝缘间隙，对机车多弓运行限制条件大大减少。
四、双中性段关节式电分相的设计由于目前尚未见到有关该电分相设计较为详细的设计资料，笔者依据原理尝试提出设计方案，与意大利同种装置具有基本相同的性能。
方案如下：（一）四跨绝缘关节式双中性段电分相（方案见图2）1、绝缘锚段关节的选择法、日、德三国高速电气化铁路运行经验表明，四跨、五跨绝缘锚段关节均能满足高速运行的要求。
虽然运行性能仍各有优缺点，但要在小于200 m范围内布置三个绝缘锚段关节，五跨绝缘关节是不可行的，只能选择四跨绝缘关节。
无电区长度约124m注：本图为直线区段布置示意图，图中粗线为受电弓运行过程中能接触到的接触线，细线为接触线下锚抬高受电弓接触不到的部分。
图2、双中性段电分相示意图（四跨绝缘锚段关节组成）2、跨距长度的选择要在200 m范围内布置三个绝缘锚段关节，就要求每个跨距尽可能小。
接触线下锚偏角不超过规定就成为确定最小跨距长度的决定因素。
根据接触线偏角一般情况下不大于6°的要求，若侧面限界为3.1 m,则最小跨距为 3.1/tg6°=29.5(m),考虑到施工裕量等因素，跨距长度取31m。
3、该方案的几个细节（1）由于4#、6#支柱要承担三支接触悬挂，对支柱容量和腕臂底座有特殊要求。
考虑零部件的简统化，可以将每处一根支柱改为两根支柱处理。
（2）由于4#、6#支柱处并行有3支悬挂，锚段关节隔断绝缘子不能按一般位置设置，可移至跨中距定位点约10m处设置。
该绝缘子可以采用直径小的有机绝缘子。
（3）5#支柱要承担两个锚段下锚，也需要特殊处理。
可以将两个锚段设计成小锚段，在电分相区域以外的锚段另一端安装补偿装置，这样，5#支柱要承担的两个锚段下锚就都可做成硬锚。
增大5#支柱容量以满足要求。
（二）三跨绝缘锚段关节式双中性段电分相（方案见图3） 采用三跨绝缘锚段关节方式布置。
为控制转换跨距内接触线坡度，保证受电弓高速取流稳定性，转换跨距长度不宜小于45m 。
而为了减少分相无电区长度及控制最大风偏条件下转换跨中接触线拉出值不超标，转换跨距长度也不宜太大。
为满足高速取流需要，转换跨中部一段范围的两支接触线，可采用等高度布置。
为减少无电区长度，两交叉下锚处的跨距可缩短为31m 。
受电弓中心行车方向4545图3、双中性段锚段关节式电分相示意图（三跨锚段关节组成）235678131453145无电区长度约152m4（三）采用辅助锚段方式双中性段电分相（方案见图4）显然，该布置方式最大限度减少了接触网下锚数量。
然而，由于设置隔断绝缘子的需要，在五个跨距内接触线高度有3次大变化（每次变化量视采用瓷质绝缘子还是有机绝缘子，分别为500mm 和350mm ），究竟这样变化对接触网张力影响有多大，还需要经过实践检图4、双中性段电分相示意图（四跨绝缘锚段关节组成,一个辅助锚段方式布置）验和进一步探讨。
另外，这种布置方式，若发生断线事故，非常不利于事故抢修。
五、结束语三锚段关节双中性段关节式电分相克服了目前双锚段关节单中性段关节式电分相存在的问题，其中性区长度与目前我国关节式电分相中性区长度基本相同，其结构先进，优点明显，适应于高速电气化铁路采用。
与西班牙等国增大中性区长度以满足电动车组多弓运行的设计方案相比，该型式尤其适应于我国铁路客、货列车混跑的现状，也有利于我国引进和研制高速电动车组优化技术条件。
双中性段关节式电分相方案可行，值得我国电气化铁路借鉴。
参考文献1、京沪高速铁路设计暂行规定，铁建设[2003]23号，2003年2月1日实施。
2、法国25Kv接触网的发展史（上）（下），电气化铁道，1996年第2期、第3期。
3、Italian High Speed Lines 2x25Kv:power supply,April,26th，2004.Balfour Beatty Rail S.p.A presents。
4、世界高速铁路技术，钱立新主编，中国铁道出版社，2003年。
内容提要：随着电气化铁路提速，锚段关节式电分相得以普遍采用。
本文根据目前锚段关节式电分相存在问题及意大利罗马-那不勒斯（Rome-Naples）高速电气化铁路采用的电分相设计原理，提出一种新型的三个绝缘锚段关节双中性段关节式电分相型式，可较好解决关节式电分相对电力机车受电弓多弓运行条件的限制，建议尽快在我国电气化铁路建设和改造中采用。
