接触网工程课程设计
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兰州交通大学自动化与电气工程学院
201 年月日
1 基本题目
1.1题目
电分相式锚段关节设计：对各类锚段关节进行分析比较，确定应用锚段关节实现电分相的条件，对电分相式锚段关节进行设计，在传统的器件式电分相方面上的改进。
1.2 题目分析
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。当今电气化铁路不断提速，对行车安全要求很高，因此选用好电分相才对列车行车安全、稳定非常重要。为适应高速铁路的弓网受流，2005年国内颁布的《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》中规定：时速200 km以上接触网的电分相均采用带中性段的绝缘锚段关节式电分相。电分相锚段关节在设计上都必须满足以下几个最基本要求：保证受电弓的平滑过渡；每个断口（空气绝缘间隙）必须能满足相间绝缘要求；断口间距应与机车受电弓间距满足一定的配合关系，即有2个断口电分相锚段关节（含3个断口除外）的间距≠重联或大编组动车组允许同时升起的2个受电弓间的距离，防止2个受电弓同时将2个断口短接造成相间短路；设置位置符合线路坡度及距信号机距离要求。本文分析了传统器件式电分相与应用锚段关节实现电分相的特点以及使用电分相式锚段关节改进器件式电分相的方式。
2题目论述
2.1 概述
目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。我国高速铁路电分相一般设置在牵引变电所出口处及供电臂末端、铁路局分界处，主要由接触网部分、车载装置、地面信号装置等组成。
我国早期电气化铁路采用结构复杂的接触网八跨、六跨、五跨等双绝缘锚段关节组成的电分相（简称关节式电分相）。在20世纪80～90年代电气化工程改造中普遍采用绝缘材料制作的结构简单的器件式电分相。随着铁路不断提速，为了尽量减少接触网上硬点，保护机车受电弓和接触线，减少弓网事故率，满足列车受流要求，到20世纪末
我国电气化铁路提速改造中又普遍采用由两个绝缘锚段关节组成的关节式电分相。目前我国和大多数国家的高速电气化铁路电分相均采用这种形式，这类电分相能克服器件式电分相在列车高速行驶时存在的硬点问题。可以预见，它也必将成为我国高速电气化铁路的首选型式。
2.2 电气化铁路接触网电分相的分类
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。
分相绝缘元件 绝缘子串
18660承力索接触线
图1器件式电分相结构图
(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。
根据郑州铁路局多年来的接触网动态检测结果，相同条件下器件式电分相的硬点平均为接触网的3～6倍，而且运行速度越高，硬点差值越大。据统计，同样一组器件式电分相，当速度为120、140、160km/h时，其硬点分别约为30、60、110g，而铁道部规定是≤50g。可以说，当运行速度超过120km/h时，器件式电分相是很难满足安全运行的。法国电气化铁路部门认为运行速度为60km/h及以下时，可采用绝缘件作为电分段，
当运行速度超过60km/h 时，就要采用锚段关节式空气间隙绝缘方式。
根据郑州铁路局运行经验，靠加强维修和调整来减小器件式电分相的硬点是很困难的，即使耗费大量的人力和物力，效果也难以令人满意。器件式电分相严重恶化弓网关系，其接头线夹处接触线磨耗很快，有机绝缘杆件运行环境恶劣容易发生事故，故应尽量减少使用。建议新线建设时速为120km 以上的线路应采用关节式电分相。
2.3 绝缘锚段关节
构成电分相的绝缘锚段关节有3种形式：三跨、四跨、五跨（图2～图4）。
(1) 四跨绝缘锚段关节
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。正常状态下，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，中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)，而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，又由于中心柱处受电弓要同时抬起两支接触线，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。
接触线受电弓中心
↑300↑200
↓200↓300接触线
图2 三跨绝缘锚段关节
↑800
↑250
↑300↓300↓250↓800↓300接触线
受电弓中心
图3 四跨绝缘锚段关节
