接触网的设计分析.doc
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1、前言 随着社会经济的发展电气化铁路为人类创造了良好的社会及经济效益。为此提高列车运行速度已成为当今世界的一项共同目标。我国对适用于高速电气化铁路运行的接触网也提出了特殊的要求。电气化铁路因其运输能力强、运营成本低、能源消耗少和环境污染小等优点,受到世界各国的普遍重视,成为了当今铁路的发展方向。接触网是电气化铁道中主供电装置之一,其功用是通过它与受电弓的铁路也逐步形成了跨越式发展,这给电化铁路提出了更高的要求。目前弓网事故多,中断供电延时长,已成为电气化铁路的突出问题。正确认识和解决电气化铁路的弓网事故是安全运输生产的需要,也是促进电气化铁路大力发展的需要接接触,而将电能传送给电力机车。接触网是
2、一种无备用的户外供电装置,经常受冰、风等恶劣气候的影响,一旦损坏将中断行车,会给运输工作带来巨大损失。所以,一个好的接触网应该满足以下基本要求:接触悬挂应弹性均匀、高度一致,在高速行车和恶劣气象条件下,能保证正常取流。而接触网作为电气化铁路的重要组成部分,其状态的优劣直接影响到电气化铁路的运行安全。因此,合理的接触网设计,能够提高接触网系统的可靠性,保证铁路生产的正常运行。 本论文以接触网基本原理为核心,首先介绍了接触网的基本组成,阐述了接触网。目录1接触网的设计(1) 接触网的设计(2) 受电弓的设计(3) 1)悬式绝缘子2)腕臂3)棒式绝缘子(3) 其它部件的设计 2 这种接触网的设计分析
3、(1) 各个部件的可靠性与可行性(2) 这种设计的优缺点(3) 这种布线方式可能发生的事故(4) 事故的种类(5) 各种事故的解决方案3 与传统的接触相比较(1)成本的比较(2)优缺点的比较(3)维护性的比较1接触网的设计由于接触网在铁路的发展中有很重要的地位,接触网的性能优异决定着铁路的发展,同样接触网的布线方式也决定着,在传统的高速铁路里,机车区流采用下磨式,因此对接触线以及其它的设备有很高的要求,为了减少摩擦,通常要求接触线的尽可能的水平,从而保证列车的高速通行,但是在实际的过程中,我们不可能将接触线布置的想象的水平,因此尽而给我们铁路运输带来不必要的麻烦,这其中就有很多,一是:设备的要
4、求很高,表现在尽可能水平,对接触线的固定设备,还有,对滑板和接触线的磨耗,二是:维护,当接触线没有达到理想的水平时,而列车的高速肯能造成弓网事故,造成安全隐患,同时也要经常去维护,增加了额外的工作,下面将介绍一种新的布线方式,采用侧滑式,如下图所示:承力索 向前 接触线 受电弓 滑板 受电弓这种取流方式的灵感来自城市轨道交通的第三的轨的布置方式,但是和第三轨又有很大不同,接触网的组成1接触网的组成支柱与基础:支柱与基础用以承受接触悬挂,支持装置和定位装置的全部重量,并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱一般采用预应力钢筋混凝支柱或钢柱。2 支持装置3 支持装置用以支持接触悬挂,并将其负荷传
5、递给支柱。支持装置包括腕壁,拉杆绝缘子及吊悬接触的全部设备。4 支持装置结构应能适应各种场所尽量轻巧耐用,足够的机械强度,方便施工和维修。5 定位装置6 它包括定位器,定位管,支持器,及连接零件。定位装置将接触导线固定在距线路中心线的一定位置上,使电力机车受电弓在导线上滑行取流时,导线不会超出受电弓工作的范围,并保证受电弓磨耗均匀,同时将接触线的水平负荷传给支柱。7 接触悬挂8 接触悬挂是通过支持装置架设在支柱上的供电装置。它将牵引变电所获得的电能输送给电力机车接触悬挂包括导线,吊悬承力所和坠坨补偿器等。电力机车运行时,受电弓顶部的滑板紧贴接触线摩擦滑行取流。因此,要求接触线的弹性均匀,驰度变
6、化小,保证在任何条件下都能不间断低给机车供电。接触悬挂的弹性是其质量好坏的主要标志。接触悬挂的的弹性是指悬挂中的某一点在受电弓的压力下,每单位垂直力使接触线升高的程度。9 衡量接触悬挂的弹性有两个指标:一是弹性的大小,取决与接触线的张力;二是弹性的均匀程度,取决与接触悬挂的结构。为了改善接触悬挂的弹性,保证滑板的良好的取流性,接触悬挂应达到下列要求:(1) 尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏变化而波动。在受电弓抬升的作用力下,接触线的升高应尽量相等,且接触线在接触悬挂点间无硬点的存在。(2) 受电弓沿接触线滑行时接处点的轨迹,尽肯能地近于水平线。接触线对轨面的高度应尽量相等,若悬挂条件
7、限制时,接触线的高度变化应避免出现陡坡。(3) 接触悬挂在受电弓压力和风力的作用下应具有良好的稳定性及电力机车在运行时,接触线不发生剧烈的上,下震动,影响正常的取流。(4) 减轻接触悬挂的集中力量,采取轻零件。零件具有一 定的抗腐蚀能力和耐磨,以及延长使用年限。受电弓的设计电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备,安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种,均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓,也称钻石受电弓,以前非常普遍,后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰,近年来多采用单臂弓。负荷电流通过接触线和
8、受电弓滑板接触面的流畅程度,它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关,取决于受电弓和接触网之间的相互作用。(1)升弓:压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸,气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧,此时升弓弹簧使下臂杆转动,抬起上框架和滑板,受电弓匀速上升,在接近接触线时有一缓慢停滞,然后迅速接触接触线。 (2) 降弓:传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气,在降弓弹簧作用下,克服升弓弹簧的作用力,使受电弓迅速下降,脱离接触网。 弓网故障分析1 接触网是一种机、电合一的特殊设备,既有机械方面的结构特点,也有电气2方面的技术要求,相辅相成、缺一不可。接触网的常见故障主要表现在3个方面:3空间结
9、构尺寸方山;导电回路方面;绝缘方面4空例结构尺寸方山故障5 接触网是一种特殊的供电设备,所谓特殊即其不仅要保障质量良好地向电力6机车提供电流,而且还要保证接触悬挂能牢地处在规定的几何位置上,保7证受电弓能质量良好地、平滑地从接触线上取流。由于机车受电弓宽度有限,且8机车运行速度愈来愈快、因此接触网的技术参数一发生变化或接触悬挂上零件脱落,就会对电力机车或电动车的运行造成障碍,严重时还会造成弓网故障二1 .1故阵现象(1)接触网参数变化。(2)接触网线索、零部件脱落。接触网零部件变形,脱落。1.2原因分析 接触网部件变形或零部件脱落:由于接触网部件结构问题、长期运用过程中的振动疲劳或施工原因造成
10、带病投入使用,都有司一能造成接触网部件变形或零部们几脱落。随着车速的提高,接触网部件成为接触网弹性的薄弱环节,即所谓的硬点。该处弓网压力加大,其各部螺栓更容易振动脱落引起弓网故障。 接触网结构不合理:由于施工或设计原因,接触网个别处所在结构上存在问题,温度变化时由于接触悬挂的热胀冷缩致使相应的线索驰度发生变化如悬挂电连接线、中锚辅助绳、开关引线等,线索驰度过大时在动态情况下也易形成弓网故障。 3)接触网零部州本体和女装形式不含理:由一接触网个别零部件本体或装形式不合理,在外界自然环境的影响发生脱落变形,造成设备或弓网故障。如目前在接触悬挂上安装的各种标示牌,由于其面积较大,且用简易铁线固定,极
11、易在风力作用下脱落内时即形成弓网故障 (4)产品质量问题:由于接触网产品质量不合格,使零件在长期动态不作过程中疲劳损坏,或在外界力量的冲击下发生变形,进而使接触网参数或结构发牛变化,形成弓网故障。 (5)自然灾害:由于接触网漏天设置,受自然环境影响较大(如雨、雪风等恶劣天气条件下造成的塌方造成的支柱倾斜,接触网参数变形等);同时由于设置位置限制还会由于外界动力机械的撞击造成接触网支柱及接触悬挂参数的变化等。(3) 悬式绝缘子 悬式绝缘子,一般由绝缘件(如瓷件、玻璃件)和金属附件(如钢脚、铁帽、法兰等)用胶合剂胶合或机械卡装而成。绝缘子在电力系统中应用很广,一般属于外绝缘,在大气条件下工作。架空
12、输电线路、发电厂和变电所的母线和各种电气设备的外部带电导体均须用绝缘子支持,并使之与大地(或接地物)或其他有电位差的导体绝缘。编辑本段输电线路用悬式绝缘子作为输电线路的重要设备之一,悬式绝缘子担负着悬挂导线和对铁塔绝缘的重要任务,乐清旭开电气有限公司生产的悬式瓷绝缘子使用在世界各地的高压、超高压和特高压输电线路上,为各国输电线路安全运行提供了可靠的保障。 悬式瓷绝缘子分为交流系统用绝缘子和直流系统用瓷绝缘子两种。高电阻绝缘材料配方、特殊的伞形结构和金属附件的防腐蚀设计使我公司生产的直流瓷绝缘子完全满足直流输电对产品老化的性能的苛刻要求。 悬式瓷绝缘子多种伞形结构设计,为各种不同地区线路的使用提
13、供了多种合理的选择方案。 二、绝缘子的性能 (一)绝缘子的电气性能 1,绝缘了干闪络电压:指绝缘了在干燥、清洁的状态时,施加电压使其表而达到闪络时的最低电阻。 2.绝缘了的湿闪络:指雨水在降落力一与绝缘了表面,度角淋在绝缘了表面时,使其闪络的最低电压。 绝缘时,只是瓷体表血放电,而瓷体木身未受损害,闪络消失后绝缘性能即可恢复。发生闪络后,其绝缘性能有所下降,容易再次发生闪络。 3甲击穿电压。指绝缘了瓷体被击穿而失去绝缘作月的最低电压。绝缘子击穿后不能继续使川,必须更换。 绝缘子的冲击闪络电压则表不了绝缘子满足一定防雷要求的电气性能指标。绝缘子的电气性能不是一成不变的,随着时间1自增长,其绝缘强
14、度会逐渐下降,这种现象称为老化。 泄漏距离(又称爬电距离)是指沿绝缘子表面的线展开一长度;轻污区泄漏距离规定为920mm,重污区规定为120C1mm 腕臂腕臂腕臂安装在支柱上部,用以支持接触悬挂,并起传递负荷的作用。腕臂按其与支柱之间是否通过绝缘装置分为绝缘腕臂和非绝缘腕臂。在我国电气化铁路中,最广泛采用的是旋转绝缘腕臂。选取腕臂时,其长度与所跨越的线路股道的数目,接触悬挂的结构高度,支柱的侧面限界和支柱所在的位置(直线还是曲线上)等因素有关。绝缘腕臂根据它在线路中的作用和性质,分为中间柱、非绝缘转换柱、绝缘转换柱、中心柱、锚柱和道岔柱等。下面分别阐述。(1) 中间柱支持装置在中间支柱上,只安
15、装一个腕臂,悬吊一支接触悬挂,并把承力索和接触线定位在所要求的位置上,这种支持装置称为中间柱支持装置。在线路的直线区段,支柱一般立于线路的同一侧,但是接触线需要按之字形布置,其拉出值一般在支柱点处要变换方向,所以定位为一正一反。(2) 非绝缘转换柱支持装置对于三个跨距的非绝缘锚段关节,中间的两根支柱称为转换柱,它悬吊两支接触悬挂,其中一支为工作支,另一支为非工作支。工作支的接触线与受电弓接触;非工作支的接触线抬高约200mm,不与受电弓接触,通过转换柱拉向锚柱下锚。因此,转换柱需要安装两组定位器。(3) 绝缘转换柱支持装置绝缘转换支柱的装配应能满足被衔接的两个锚段,在电气上应是互相绝缘的,所以
16、工作支和非工作支的接触线之间、承力索之间在垂直方向和水平方向的投影都必须保持500mm的绝缘距离以保证在风力作用下以及导线振动、摆动情况下,均不得小于最小的绝缘空气间隙。(4) 中心柱的支持装置位于四跨绝缘锚段关节的两转换柱之间的支柱,称为中心柱。用ZJ2表示。在中心柱上同样要安装两套支持装置,悬吊的两支接触悬挂均为工作支,两根接触线为等高。两支接触悬挂在中心往两侧均经转换支柱向锚支柱下锚。 采取措施: 3采取措施 1)加强对接触网参数的监测:严格按照测量、巡视周期对接触网进行监测,掌握设备技术状态,发现问题及时处理。接触网参数测量主要对影响f网取流的接触网参数进行测量:如线岔、锚段关节、分段
17、、分相、中心锚结、接触线参数等。对测量后参数要进行综合分析,以发现和解决缺陷。 (2)加强刘一接触网各部螺栓、螺母、弹垫、防松垫片的平推、检查:在设备投人时要对各部螺栓进行平推,在此基础上通过逐步摸索螺栓动态松动周期,及时进行紧固,确保各部参数处一几标准范围。同n寸在有条件的情况下尽可能多地使用防松螺母及垫片 (3)对小能适应列车运行条件的接触网部件和处所进行改造:如高速动车组运行区段的分段、分相和抬高受限处所。对容易脱落打弓的部件如“邻线有电牌”进行更换。4)严格按照温度曲线安装、调整设备:保让设备不致因温度变化而产生卡滞、过紧、过松而使接触网参数发生变化。6棒式绝缘子(6) 其它部件1锚段
18、关节两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。在锚段关节处,两锚段的接触悬挂是并排架设的,对它的基本要求是当机车通过时,应保证电力机车受电弓平滑地由一个锚段过渡到另一个锚段。1、非绝缘锚段关节它仅起接触悬挂在机械分段方面的分段作用,电气方面仍然相连结,不进行电的分段,此时用电连接将工作支和非工作支联接起来,保证电流畅通。2、绝缘锚段关节绝缘锚段关节除要机械分段外,主要用于同相之间的电分段,一般又称为电分段关节。在绝缘锚段关节中,承力索和接触线也各有重叠的两支,分为工作支接触线和非工作支接触线。2中心锚结在锚段的适当位置将接触悬挂固定。这种固定装置称为中心锚结。在两端装有补偿器的锚段里,必须加设中心锚结
19、,其布置原则是尽量使中心锚结两端张力相等,直线曲段中心锚结设在锚段中部,曲线曲段、曲线半径相同的整个锚段仍设在锚段中部,当锚段处于直线和曲线共有区段且曲线半径不等时,应设在靠曲线多,半径小的一侧。3中心锚结的作用安设中心锚结后,由于接触线和承力索在中心锚结处系死固定(防串中心锚结除外),因此,当温度变化时,锚段两端的补偿器只能使线索由中心锚结处分别向两端移动,不致向一端温滑动。保证线索张力均匀,并使接触线工作状态良好,同时能缩小事故范围。当锚段一端的接触线发生断线时,不致影响锚段另一端接触线,以利于抢修和缩短事故停时。4中心锚结的结构及要求1、半补偿链形悬挂中心锚结半补偿链形悬挂,由于只有接触
20、线没有补偿装置,而承力索不设补偿装置。半补偿链形悬挂中心锚结的范围内不得安装吊弦,辅助绳在承力索上的固定线夹应距吊弦不小于1m。2、全补偿链形悬挂中心锚结对于全补偿莲形悬挂,由于承力索也装设有补偿装置,除了接触线设中心锚结与半补偿相同外,承力索也必须设中心锚结。3、接触网“防窜”中心锚结在站场设了能防止接触悬挂串动而不考虑断线的“防窜”中心锚结。其特点是结构简单,安装方便;缺点是不防断线。“防窜”中心锚结就是在站场内的正线及站线锚段的中间位置设置。2.7线岔列车在运行中,当运行到两条铁路交叉处,由一股道过渡过另一股道上运行时,在两支汇交接触线的相交处用限制管连接并固定的装置称为线岔,又称架空转
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