高速鐵路概論

教學課件電氣化鐵道供電07通過該活動，了解電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)基本結構和原理，熟悉牽引變電所主要電氣設備和接觸網(wǎng)的基本結構和功能。學習情境導航學習領域七

電氣化鐵道供電010203電氣化鐵道牽引供電方式牽引變電所高速鐵路接觸網(wǎng)電氣化鐵道牽引供電方式學習情境1學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題1：描述牽引供電系統(tǒng)各組成部分的主要作用？任務1牽引供電回路牽引供電回路是由牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、鋼軌和大地、回流線、分區(qū)亭構成。另外根據(jù)牽引供電系統(tǒng)類型不同，還有AT所、附加導線等其他部分。1、牽引變電所牽引變電所沿電氣化鐵道分布，每一個牽引變電所負責兩側接觸網(wǎng)的供電。牽引變電所的左、右兩側接觸網(wǎng)稱為供電臂或供電分區(qū)，一個供電臂的長度對應線路的區(qū)間數(shù)約為1~5個。牽引變電所的作用是降壓和分相。它將電力系統(tǒng)的三相高壓電轉(zhuǎn)換為兩個單相電，通過饋電線分別供給兩側的接觸網(wǎng)。圖7-1-1牽引供電回路學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題1：描述牽引供電系統(tǒng)各組成部分的主要作用？任務1牽引供電回路2、牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)由饋電線、接觸網(wǎng)、鋼軌和大地、回流線等組成。饋電線是連接牽引變電所牽引母線和接觸網(wǎng)的架空線。饋電線除直接向接觸網(wǎng)送電外，還要向附近車站、機務折返段、開閉所等送電，所以饋電線的數(shù)目較多，距離也可能較長。接觸網(wǎng)是牽引網(wǎng)的主體，由于接觸網(wǎng)分布廣、結構復雜、運行條件差，所以不僅日常維修工作量大，故障也較多，對牽引供電的可靠性影響極大。流過電力機車的負荷電流經(jīng)鋼軌和地、回流線流回到牽引變電所。由于鋼軌與地不絕緣，所以部分電流沿大地返回，形成地中電流。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題1：描述牽引供電系統(tǒng)各組成部分的主要作用？任務1牽引供電回路3、分區(qū)亭為了提高供電的靈活性和可靠性，在兩個相鄰牽引變電所的接觸網(wǎng)末端通常設置分區(qū)亭。分區(qū)亭主要作用是當相鄰牽引變電所發(fā)生故障而不能繼續(xù)供電時，可以閉合分區(qū)所內(nèi)的斷路器，由非故障牽引變電所實行越區(qū)供電。4、開閉所開閉所實際上是開關站，多設于鐵路樞紐，一般兩路進線、多路饋線，進線和饋線都經(jīng)過斷路器，可靈活地對各分區(qū)接觸網(wǎng)停、供電，用以實現(xiàn)對站場各股道群的分別供電控制，從而縮小事故停電范圍。5、自耦變壓器站自耦變壓器站是自耦變壓器供電系統(tǒng)中除變電所、分區(qū)所和開閉所外，在牽引網(wǎng)上放置自耦變壓器的場所，工頻單相交流電氣化股道每隔10~15km設置一臺自耦變壓器。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式我國電氣化鐵路均采用單邊供電方式，即牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時，每一個供電臂的接觸網(wǎng)只能從一端的牽引變電所獲得電能。復線區(qū)段可通過分區(qū)亭將上下行接觸網(wǎng)連接，實現(xiàn)“并聯(lián)供電”，可適當提高末端電壓。當某一牽引變電所發(fā)生故障無法供電時，通過分區(qū)亭道閘操作，使相鄰變電所通過分區(qū)亭實現(xiàn)“越區(qū)供電”，此時供電距離增加，網(wǎng)壓降低，通常應減少列車對數(shù)或牽引定數(shù)，以維持運行。牽引供電系統(tǒng)的供電方式主要有直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、吸流變壓器供電方式、自耦變壓器供電方式、同軸電纜供電方式5種。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式牽引供電系統(tǒng)的供電方式主要有直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、吸流變壓器供電方式、自耦變壓器供電方式、同軸電纜供電方式5種。1、直接供電方式直接供電方式是指牽引變電所通過接觸網(wǎng)直接向電力機車供電，回流經(jīng)鋼軌及大地直接返回牽引變電所的供電方式。直接供電方式也稱TR供電方式，其原理電路如圖7-1-2。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式牽引供電系統(tǒng)的供電方式主要有直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、吸流變壓器供電方式、自耦變壓器供電方式、同軸電纜供電方式5種。2、帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式簡稱DN供電方式，其原理電路如圖7-1-3.學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式2、帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式是在直接供電方式的基礎之上的改良，為了克服回流電流全部通過鋼軌和大地回流造成的缺陷，在鋼軌上并聯(lián)架空回流線（又稱為負饋線）。增加了回流線后，原來流經(jīng)軌道、大地的回流，大部分改由架空回流線流回牽引變電所，其方向與接觸網(wǎng)中電流方向相反，架空回流線與接觸網(wǎng)距離較近，因此相當于對鄰近通信線路增加了屏蔽效果；另外，鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較好抑制。同時還能降低牽引網(wǎng)阻抗，使供電臂延長30%以上。從技術上帶回流線的直接供電方式能夠很好的滿足300km/h及以上高速鐵路需求，德國、意大利和西班牙等國采用帶回流線的直接供電方式，我國部分高鐵線路也采用這種供電方式。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式3、吸流變壓器供電方式在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器-回流線裝置的供電方式，稱為吸流變壓器供電方式，簡稱BT（BoosterTransformer）供電方式。吸流變壓器-回流線裝置是在牽引網(wǎng)中，每相距1.5-4km，設置一臺變比為1：1的吸流變壓器，其一次線圈串接入接觸網(wǎng)，二次線圈串接在回流線中，（即吸流變壓器-回流線方式，簡稱吸-回方式），如圖7-1-4，或串接在軌道中（即吸流變壓器-軌道方式，簡稱吸-軌方式），如圖7-1-5。圖7-1-4吸-回方式原理圖圖7-1-5吸-軌方式原理圖學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式3、吸流變壓器供電方式吸-回方式比吸-軌方式抑制通信干擾的效果好。我國采用的BT方式均為吸-回方式，日本東海道新干線也如此，而英國、法國、瑞典兩種方式都有應用，挪威只用BT-鋼軌方式。吸流變壓器采用變比為1：1的特殊變壓器，迫使由軌道回路和大地返回牽引變電所的回流電流電流的絕大部分經(jīng)由回流線路流回牽引變電所，而不經(jīng)由軌道和大地。從而把本來距離很大的接觸網(wǎng)—軌道大地回路，改變?yōu)榫嚯x相對很小的接觸網(wǎng)—回流線線路。而且，回流線中流回的電流與接觸網(wǎng)內(nèi)流過的牽引電流大小基本相等，方向相反，它們形成的電磁場相互抵消，這樣就達到了牽引供電回路比較對稱的目的，顯著的消弱了接觸網(wǎng)和回流線周圍空間的交變磁場，使牽引電流在鄰近的通信線路中的電磁感應影響大大的減小。BT方式牽引網(wǎng)結構復雜，造價較高，由于吸流變壓器串入接觸網(wǎng)，使得牽引網(wǎng)阻抗變大，供電臂長度將減??；因存在BT分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運行；但BT方式的鋼軌電位低，抑制通信干擾的效果很好。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式4、自耦變壓器供電方式自耦變壓器供電方式又稱為AT供電方式（如圖7-1-6）。自耦變壓器（Auto-Transformer）是一種電力變壓器，它并接與接觸網(wǎng)、鋼軌和正饋線之中。這種方式由接觸網(wǎng)、鋼軌、正饋線和自耦變壓器組成供電回路，并在接觸網(wǎng)和正饋線之間每隔10-15公里并入一臺自耦變壓器，其中心抽頭與鋼軌連接，正饋線與接觸懸掛同桿架設，架設于接觸網(wǎng)支柱的田野側。在AT牽引變電所中，牽引變壓器將110kV三相電降壓成單相55kV，則鋼軌與接觸網(wǎng)間的電壓正好是自耦變壓器兩端的電壓的一半即27.5kV。圖7-1-6自耦變壓器供電方式學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式4、自耦變壓器供電方式AT方式與BT方式相比，在機車取流相同情況下，從變電所至最靠近機車的AT間，接觸網(wǎng)與正饋線上電流只有機車電流的一半，對通信明線干擾將大大減弱。另外，在機車取流的兩個AT間的區(qū)段內(nèi)，機車電流總是由左右兩側接觸網(wǎng)雙邊供給，方向相反，對通信明線的干擾互相抵消，因此具有更好的防護效果。實際的AT供電方式往往還增加一根接地保護線PW。當絕緣子發(fā)生閃絡時，短路電流可通過保護線作回路而不經(jīng)信號軌道電路。提高了信號電路工作的可靠性。保護線又是隨接觸網(wǎng)支柱架空懸掛的，相當于架空地線，對接觸網(wǎng)起屏蔽作用，減小對架空通信線的干擾，同時也起到避雷線的作用。在鋼軌對地泄漏電阻和機車取流較大的情況下，為降低鋼軌電位，還可在AT區(qū)段中部加橫向連接線CPW，將鋼軌與保護線并接。AT并聯(lián)于牽引網(wǎng)中，克服了BT串入網(wǎng)中BT分段的缺陷，使供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗小，供電距離長（改為直接供電方式的170%-200%），網(wǎng)上壓損和能損都小，是一種適于高速、重載等大電流牽引的供電方式。日本、法國高速鐵路采用AT供電方式，我國高速鐵路也廣泛使用這種供電方式，比如，京滬高速鐵路牽引供電優(yōu)先采用AT供電方式。學習情境1電氣化鐵道牽引供電方式引導問題2：我國電氣化鐵路采用的牽引供電方式主要有幾種？請分別闡述其特點。任務2牽引供電系統(tǒng)的供電方式5、同軸電纜供電方式同軸電纜供電方式也稱為CC供電方式，其原理電路如圖7-1-7。同軸電纜內(nèi)外導體間的互感系數(shù)很大，吸流效果和抑制通信干擾的效果均好于BT和AT供電方式。CC供電牽引網(wǎng)阻抗和供電距離與AT方式相近，鋼軌電位較低，接觸網(wǎng)結構較簡單，對凈空要求低，宜于重載、高速等大電流運行。但同軸電纜的造價太高，限制了它的廣泛應用，一般只在鐵路城市、橋隧的低凈空地段等特殊場合采用。日本已在局部電氣化區(qū)段使用。學習情境導航學習領域七

電氣化鐵道供電010203電氣化鐵道牽引供電方式牽引變電所高速鐵路接觸網(wǎng)牽引變電所學習情境2學習情境2牽引變電所牽引變電所作為電力系統(tǒng)和電氣化鐵路牽引網(wǎng)的聯(lián)接，其作用是從電力系統(tǒng)接受電能，并以不同的電壓向牽引負荷、區(qū)域負荷分配供應電能。我國現(xiàn)行的牽引變電所供電方式絕大多數(shù)為三相-兩相制，即其原邊取自電力系統(tǒng)的220kV或110kV三相電壓，次邊向兩個單相供電臂饋電，其母線額定電壓為27.5kV。隨著電氣化鐵路運輸速度的不斷提高，供電質(zhì)量的要求也不斷提高，這為牽引變電所也提出了更高的要求。學習情境2牽引變電所任務1牽引變電所主接線引導問題1：闡述牽引變電所主接線各部分的基本功能？牽引變電所的作用是從電力系統(tǒng)接受電能，并以不同的電壓向牽引負荷、區(qū)域負荷分配供應電能，變電所現(xiàn)場如圖7-2-1。電氣主接線又稱主電路，表示牽引變電所電氣設備及元件相互的連接順序，并用以表明匯集和分配電能。圖7-2-2為武廣客運專線牽引變電所主接線原理圖。學習情境2牽引變電所任務1牽引變電所主接線引導問題1：闡述牽引變電所主接線各部分的基本功能？主電路的設備和構成，將決定著牽引變電所的主要技術經(jīng)濟指標和運營質(zhì)量，并對一次供電系統(tǒng)運行有一定影響。因此，主電路的設計應全面綜合考慮各種因素，使得供電可靠、技術合理、結構簡單、操作靈活、維修方便、運營經(jīng)濟。牽引負荷屬于一級負荷，必須保證供電的可靠性。為了提高供電的可能性，在技術上需采用相應措施，如將主電路分成幾部分，正常時互聯(lián)工作，當其中一部分發(fā)生故障時，就自行切斷，使其余部分繼續(xù)工作。另外，對主電路中某些元件需設置備用件。主電路應具足夠的靈活性，以適應各種工作狀態(tài)，如在正常情況下由雙電源供電。當一路電源檢修或發(fā)生故障時，另一路電源仍能保證兩臺變壓器運行。對于主電路在投入線路時，應先投入母線隔離開關，然后投入線路隔離開關，最后投入斷路器。在切除電路時，其操作程序與上述相反。學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)中的重要設備。它對牽引供電系統(tǒng)和工程投資起決定性的影響。牽引變壓器是將電力系統(tǒng)的三相高壓電降壓、分相，供電力機車使用，如圖7-2-3。為了提高牽引供電的可靠性，牽引變電所一般設置兩臺牽引變壓器，每臺牽引變壓器都能單獨承擔全部負荷。正常運行時，一臺工作，另一臺作為檢修或者故障時的備用。牽引變壓器的額定電壓，原邊為110kV(或220kV)；次邊為27.5kV，比接觸網(wǎng)額定電壓25kV高10%；AT供電方式的牽引變壓器次邊額定電壓為55kV或2*27.5kV。學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器1、單相牽引變壓器（1）純單相接線牽引變壓器電力機車是單相交流負荷，顯然，牽引變電所采用單相變壓器最為直觀、簡單，單相牽引變壓器和一般的單相變壓器不同，一般單相變壓器是一端接高壓，另一端接地或接中性點，故可采用分級絕緣，而單相牽引變壓器的高壓繞組兩端都接高壓，故對地的絕緣要求相同，故采用全絕緣。純單相接線的主要優(yōu)點是變壓器的容量利用率為100%，且變電所的主接線簡單，設備少、占地面積小，缺點是在三相系統(tǒng)形成較大的負序電流，為了減少負序電流對系統(tǒng)的影響，各變電所變壓器高壓繞組所結相序依次輪換，即所謂換相連接。純單相接線的另一個缺點是不能實現(xiàn)雙邊供電，并且變電所無三相電源，變電所的所用電須由附近地方電網(wǎng)引入。我國的哈爾濱—大連線全部采用純單相接線。圖7-2-4純單相接線變壓器原理圖學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器1、單相牽引變壓器（2）單相V,v接線變壓器單相V,v接線與純單相接線的區(qū)別是兩臺變壓器分別接不同的兩個線電壓，兩高壓繞組有公用端子，故而構成V型。兩個低壓繞組也有一個公共端子，接到鋼軌和地網(wǎng)，低壓繞組的另外兩個端子分別接變電所的兩個供電臂，兩臂電壓均為27.5kV，構成所60度接線。結構原理如圖7-2-5。單相V,v接線變壓器的優(yōu)點是容量利用率為100%，而且可以供給所用電電能，對牽引網(wǎng)還可實現(xiàn)雙邊供電。變電所內(nèi)設備也相對較少，這種接線在陽平關—安康線路應用。圖7-2-5單相V,v接線變壓器原理圖學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器1、單相牽引變壓器（3）三相V,v接線變壓器電力機車是單相交流負荷，現(xiàn)在普遍采用三相V,v接線牽引變壓器。這種變電所內(nèi)裝設兩臺三相V,v接線牽引變壓器，結構原理如圖7-2-6。其內(nèi)部接線類似兩臺純單相接線變壓器的組合。三相V,V接線變壓器不但保持了單相V,v接線的主要優(yōu)點，而且完全克服了單相V,v接線的缺點，最可取的是解決了單相V,v接線不便于采用固定備用和自動投入的問題，為牽引變壓器的選型提供了一種新的接線形式。圖7-2-6三相V,v接線牽引變壓器原理圖學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器引導問題2：三相YN,d11接線的結構特點2、三相牽引變壓器三相YN,d11接線牽引變電所簡稱三相牽引變電所。三相牽引變電所是我國電氣化鐵道采用較多的一類。目前在三相牽引變電所中采用的是110kV油浸風冷式變壓器，該牽引變壓器的接線采用標準聯(lián)結組，即YN,d11，必要時原邊中性點可大電流接地，其原理結構如圖7-2-7。三相牽引變壓器原邊采用YN接線，中性點引出接地方式與高壓電網(wǎng)相適應。結構相對簡單，變壓器造價較低。同時，該種變壓器運用技術成熟，供電安全可靠性好，不但所用電可靠，必要時還可向地方供應電能。但是，三相牽引變壓器的容量不能充分利用，輸出容量最大只能達到84%，并且和單相接線牽引變電所相比，主接線比較復雜，設備多，占地面積大，工程投資大，設備的維護和檢修的工作量也相應增大。圖7-2-7三相YN,d11接線變壓器原理圖

學習情境2牽引變電所任務2牽引變壓器引導問題3：三相-兩相牽引變壓器的結構特點3、三相-兩相牽引變壓器采用三相-兩相牽引變壓器的目的，是使得電力系統(tǒng)的三相負荷對稱，消除或減弱由牽引負荷在電力系統(tǒng)中所產(chǎn)生的負序電流。我國電氣化鐵道牽引變壓器所采用的三相-兩相牽引變壓器，主要有斯科特接線變壓器和阻抗匹配平衡變壓器兩種。如圖7-2-8為斯科特接線變壓器電路原理圖。三相-兩相牽引變壓器可以在兩供電臂負荷相同的情況下消除負序電流，雖然兩相電無法供給所內(nèi)三相電源要求，但通過逆斯科特接線變壓器可以重新把兩相電變?yōu)槿嚯姽┧鶅?nèi)三相設備使用，同時，牽引網(wǎng)可以實行雙邊供電。所以，該形式變壓器用在了北京-秦皇島，鄭州-武昌等繁忙干線上。但是，這種變壓器制造工藝復雜，造價較高。同時，在電分相位置電壓較大，提高了電分相的絕緣要求。圖7-2-8三相-兩相牽引變壓器接線原理圖學習情境2牽引變電所任務3牽引變電所主要高壓電氣設備在高壓系統(tǒng)中，高壓電氣設備用來對電路進行開、合操作，切除和隔離事故區(qū)域，對電路進行運行情況監(jiān)視、保護及數(shù)值測量。按照用途，高壓設備可以分為如下幾類：（1）開關電器，用來開關電路的電器。主要包括：斷路器、隔離開關、熔斷器、負荷開關。（2）限制電器，用來限制電路中電壓或電流的電器。主要包括：電抗器、避雷器。（3）變換電器，用來變換電路總的電壓和電流，使之便于檢測的電器。主要包括：電壓互感器、電流互感器。（4）組合電器。將上述某幾種電器，按一定線路裝配成一個整體的電器組合。學習情境2牽引變電所任務3牽引變電所主要高壓電氣設備引導問題4：闡述高壓斷路器的功能特性和結構特點。1、高壓斷路器高壓斷路器（或稱高壓開關）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力。斷路器主要依據(jù)它使用的滅弧介質(zhì)來分，主要分為六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、壓縮空氣斷路器等。如圖7-2-9、7-2-10所示。

圖7-2-9高壓真空斷路器圖7-2-10六氟化硫斷路器學習情境2牽引變電所任務3牽引變電所主要高壓電氣設備2、隔離開關隔離開關是一種主要用于“隔離電源、倒閘操作、用以連通和切斷小電流電路”，無滅弧功能的開關器件。隔離開關在分位置時，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志；在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開關設備。隔離開關的用量很大，約為斷路器用量的3～4倍。在高壓電網(wǎng)中，隔離開關的主要功能是，當斷路器斷開電路后，由于隔離開關的斷開，使有電與無電部分造成明顯的斷開點，起輔助斷路器的作用。由于斷路器觸頭位置的外部指示器既缺乏直觀，又不能絕對保證它的指示與觸頭的實際位置相一致，所以用隔離開關把有電與無電部分明顯隔離是非常必要的。有的隔離開關在刀閘打開后能自動接地（一端或二端），以確保檢修人員的安全。隔離開關具有一定的自然滅弧能力，常用在電壓互感器與避雷器等小電流設備的投入與斷開，以及一個斷路器與其它設備的連接處，使斷路器經(jīng)過隔離開關的倒換更為靈活方便。學習情境2牽引變電所任務3牽引變電所主要高壓電氣設備3、互感器運行的輸變電設備往往電壓很高，電流很大，且電壓、電流的變化范圍大，無法用電氣儀表直接進行測量，這時必須采用互感器?；ジ衅髂馨匆欢ǖ谋壤龑⒏唠妷汉痛箅娏鹘档?，以便用一般電氣儀表直接進行測量。這樣既可以統(tǒng)一電氣儀表的品種和規(guī)格，提高準確度，又可以使儀表和工作人員避免接觸高壓回路，保證安全。如圖7-2-12、7-2-13所示?；ジ衅鞒擞糜跍y量外，還可以作為各種繼電保護裝置的電源?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。電流互感器能將電力系統(tǒng)中的大電流變換成標準小電流（5A或1A）。電壓互感器能將電力系統(tǒng)的高電壓變換成標準的低電壓（100V或100/√3V），供測量儀表和繼電器使用。圖7-2-12電壓互感器圖7-2-13電流互感器學習情境2牽引變電所任務3牽引變電所主要高壓電氣設備4、避雷器

避雷器是用來限制過電壓，保護電氣設備絕緣的電器。通常將它接于導線和地之，與被保護設備并聯(lián)。在通常情況下，避雷器中無電流通過。一旦線路上傳來危及被保護設備絕緣的過電壓時，避雷器立即擊穿動作，使過電壓電荷釋放泄入大地，將過電壓限制在一定的水平。過電壓作用消失后，避雷器又能自動恢復，使電力系統(tǒng)恢復正常工作。避雷器的類型主要有保護間隙，管型避雷器、閥型避雷器、氧化鋅避雷器等。氧化鋅避雷器結構如圖7-2-14。圖7-2-14氧化鋅避雷器結構圖學習情境導航學習領域七

電氣化鐵道供電010203電氣化鐵道牽引供電方式牽引變電所高速鐵路接觸網(wǎng)高速鐵路接觸網(wǎng)學習情境3學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題1：高速鐵路接觸網(wǎng)主要由那些主要部分組成？高速鐵路接觸網(wǎng)是由支柱與基礎、支持裝置、定位裝置、接觸懸掛等幾個部分組成。如圖7-3-1所示。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題1：高速鐵路接觸網(wǎng)主要由那些主要部分組成？（一）支柱及其基礎支柱與基礎用以承受接觸懸掛、支持裝置和定位裝置的全部重量，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。如圖7-3-2所示。我國接觸網(wǎng)中采用預應力鋼筋混凝土支柱和鋼柱，其中鋼筋混凝土支柱又可按外觀形態(tài)上分為矩形橫腹桿和等頸圓支柱兩種。預應力鋼筋輥凝土支柱與基礎整體制成，下端直接埋入地下。鋼支柱通過焊接或螺栓連接等方式固定在地下用鋼筋混凝土制成的基礎上?；A承受支柱傳給的全部荷載，將荷載傳遞并分散到地基土層中，以保證整個支柱的安全和穩(wěn)定性。支柱按其在接觸網(wǎng)中的作用可分為中間支柱、轉(zhuǎn)換支柱、中心支柱、錨柱、定位支柱、道岔支柱、軟橫跨支柱、硬橫跨支柱及橋梁支柱等幾種。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題1：高速鐵路接觸網(wǎng)主要由那些主要部分組成？（二）支持裝置支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其他懸掛的全部設備。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。支持裝置包括腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串、捧式絕緣子、軟橫跨、硬橫跨及其它建筑物上的特殊支持設備。支持裝置結構應能適應各種場所，盡量輕巧耐用，有足夠的機械強度，方便施工和檢修。圖7-3-4、圖7-3-5、圖7-3-6分別為為腕臂、軟橫跨，硬橫跨示意圖或現(xiàn)場圖片。圖7-3-4腕臂軟橫跨硬橫跨學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題1：高速鐵路接觸網(wǎng)主要由那些主要部分組成？（三）定位裝置定位裝置其作用是固定接觸線的位置，在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，使接觸線磨耗均勻，同時將接觸線的水平負荷傳給支柱。定位裝置包括定位管、定位器、支持器及其連接零件。圖7-3-7為組合定位器實物圖。組合定位器學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題1：高速鐵路接觸網(wǎng)主要由那些主要部分組成？（四）接觸網(wǎng)的懸掛裝置接觸懸掛是通過支持裝置架設在支柱上的供電裝置，它將牽引變電所獲得的電能輸送給電力機車。電力機車運行時，受電弓頂部的滑板緊貼接觸線摩擦滑行取流。因此，要求接觸線彈性均勻，弛度變化小，保證在任何條件下都能不問斷地給機車供電。接觸懸掛包括接觸網(wǎng)導線(接觸線)、吊弦、承力索等。接觸懸掛的彈性是其質(zhì)量優(yōu)劣的主要標志。接觸懸掛的彈性是指懸掛中某一點在受電弓的壓力下，每單位垂直力使接觸線升高的程度。衡量接觸懸掛的彈性有兩個指標：一是彈性的大小，取決于接觸線的張力；二是彈性的均勻程度，取決于接觸懸掛的結構。日本、德國、法國的接觸網(wǎng)懸掛形式是在不斷改進中發(fā)展起來的，主要有三種懸掛形式：簡單鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛、復鏈形懸掛。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題2：簡單鏈型懸掛有何特點？1、簡單鏈型懸掛以法國為代表的高速鐵路采用此種類型，在1990年開通的速度為300km/h的大西洋新干線上采用，而且認為該懸掛類型完全可以滿足330—350km/h，簡單鏈形懸掛維修簡單造價低，有多年成熟的運行經(jīng)驗。結構如圖7-3-8。性能特點：結構簡單、安全可靠、安裝調(diào)整維修方便，適應于高速受流。定位點處彈性小，跨中彈性大，造成受電弓在跨中抬升量大，跨中采用預留弛度，受電弓在跨中的抬升量可降低；定位點處易形成相對硬點，磨耗大。如果選擇結構形式合理、性能優(yōu)良的定位器，則可消除這方面的不足。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成2、彈性鏈形懸掛德國開發(fā)的高速接觸網(wǎng)普遍采用，并作為德國聯(lián)邦鐵路標準，其主要出發(fā)點是降低接觸網(wǎng)彈性不均勻度，在80年代末修建的曼海姆到斯圖加特高速鐵路（250km/h）上采用，并計劃在柏林至漢諾威、法蘭克福至科隆間（300～400km/h）仍采用。彈性鏈形懸掛比簡單鏈形懸掛彈性好，但造價較高。彈性鏈形懸掛的結構形式圖如圖7-3-9所示.在結構上，相對于簡單鏈形懸掛在定位點處裝設彈性吊索，主要有兩種形式：“π”形和“Y”形。彈性吊索的材質(zhì)一般與承力索相同，其線脹系數(shù)與承力索相匹配。性能特點：結構比較簡單，改善了定位點處的彈性，使得定位點處的彈性與跨中的彈性趨于一致，整個接觸網(wǎng)的彈性均勻，受流性能好。其缺點是彈性吊索調(diào)整維修比較復雜，定位點處導線抬升量大，對定位器的安裝坡度要求也較嚴格。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成引導問題3：復鏈型懸掛有何特點？3、復鏈形懸掛在1964年10月建成的日本東海道新干線上采用，時速為210km/h，它是用帶彈簧的吊弦合成復鏈形懸掛。日本研究部門認為它適用于多弓受流情況，在今后300km/h高速線路上仍采用。復鏈形懸掛運行性能好，但造價高、設計復雜，施工和維修難度大，復鏈形懸掛結構形式如圖3-10所示。在結構上，承力索和接觸導線之間加了一根輔助承力索。性能特點：接觸網(wǎng)的張力大，彈性均勻，安裝調(diào)整復雜、抗風能力強。我國高速鐵路普遍采用全補償簡單鏈形懸掛，根據(jù)國外經(jīng)驗和我國鐵路路軌現(xiàn)狀，通過科技人員論證，普遍認為采用全補償簡單鏈形懸掛較為合適，特別是在車速不高的情況下，有利于投資少見效快，完全能夠適應200㎞/h車速的要求。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置1、高速接觸網(wǎng)的終端錨固類零部件終端錨固類零部件包括：承力索終端錨固線夾、接觸導線終端錨固線夾、張力補償器、墜砣等。張力補償裝置是調(diào)整承力索、接觸導線張力，使它們保持恒定的自動裝置，是接觸網(wǎng)的關鍵部件。高速鐵路接觸網(wǎng)一般有滑輪組自動補償裝置和棘輪補償裝置兩種，圖7-3-11為滑輪補償裝置，圖7-3-12為棘輪補償裝置。對張力補償裝置的要求是，傳動效率高，達到97％以上；安全可靠；耐腐蝕性能好，少維修，壽命長，有斷線制動裝置。墜砣采用鐵墜砣。滑輪補償裝置棘輪補償裝置學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置2、錨段關節(jié)為滿足供電、機械方面的分段要求，將接觸網(wǎng)分成若干一定長度且相互獨立的分段，每一分段叫錨段。兩個相鄰錨段銜接部分稱為錨段關節(jié)。根據(jù)錨段所起的作用可分為非絕緣錨段關節(jié)和絕緣錨段關節(jié)，非絕緣錨段關節(jié)只起機械分段作用，絕緣錨段關節(jié)既起電分段作用還起機械分段作用。錨段關節(jié)又可以根據(jù)跨數(shù)不同分為三跨、四跨、五跨錨段關節(jié)。3、高速鐵路接觸網(wǎng)線岔在站場上，站線、側線、渡線、到發(fā)線總是并入正線的。如果線路設一個道岔，接觸網(wǎng)就必須設一個線岔（也稱架空轉(zhuǎn)轍器）。線岔的作用是保證電力機車受電弓，安全平滑地由一條接觸線過渡至另一條接觸線，達到轉(zhuǎn)換線路的目的。接觸網(wǎng)線岔分為交叉線岔和無交叉線岔，我國高速鐵路接觸網(wǎng)均采用無交叉線岔，學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置4、高速鐵路接觸網(wǎng)電分段（1）電分段分段絕緣器又稱分區(qū)絕緣器，是接觸網(wǎng)電氣分段的常用設備。它安裝在各車站裝卸線、機車整備線、電力機車庫線、專用線等處。在正常情況下，機車受電弓帶電滑行通過。圖7-3-16為分段絕緣器現(xiàn)場示意圖、圖7-3-17為菱形分段絕緣器結構示意圖。（2）電分相在牽引變電所和分區(qū)亭所在接觸網(wǎng)設置電分相，用以保證供電臂之間電氣絕緣。電分相分為器件式電分相和絕緣錨段關節(jié)式電分相，目前我國高速鐵路一般采用絕緣錨段關節(jié)式電分相。根據(jù)跨數(shù)不同絕緣錨段關節(jié)式電分相有六跨、七跨、八跨、九跨等不同的類型。我國高速鐵路接觸網(wǎng)通常采用的關節(jié)式電分相有七跨式、八跨式和九跨式三種，在不同線路均有采用。圖7-3-18為八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相示意圖。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置4、高速鐵路接觸網(wǎng)電分段分段絕緣器學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置4、高速鐵路接觸網(wǎng)電分段八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置5、接觸網(wǎng)中心錨結在鏈型懸掛的錨段中部，將接觸線對承力索進行死固定，同時承力索對支柱進行死固定（全補償），這種固定形式稱為中心錨結。中心錨結可以使錨段兩端補償時防止補償器向一側滑動，特別是在具有坡度的線路上。并且當中心錨結的一側接觸線發(fā)生斷線時，不致影響另一側的接觸網(wǎng)，且容易排除事故及易于恢復正常運行。圖7-3-19為直線區(qū)段中心錨結安裝示意圖，圖7-3-20為曲線區(qū)段中心錨結安裝示意圖，圖7-3-21為中心錨結繩安裝情況。圖7-3-19直線區(qū)段中心錨結安裝示意圖

學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置5、接觸網(wǎng)中心錨結圖7-3-20曲線區(qū)段中心錨結安裝示意圖

圖7-3-21中心錨結繩安裝學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務1高速鐵路接觸網(wǎng)的組成（五）接觸網(wǎng)的其他裝置6、吊弦及吊弦線夾吊弦及吊弦線夾是接觸網(wǎng)的懸吊類零件，在接觸網(wǎng)中調(diào)節(jié)接觸導線弛度，又可分流，屬于面廣量大的零件。吊弦的結構如圖7-3-22所示。正確選用懸吊類零件將有效地保證接觸網(wǎng)的受流性能，又能減少其維修工作量。在高速接觸網(wǎng)中，一般使用截面為10mm2耐腐蝕鎂銅合金軟絞線支撐的整體吊弦。通常先經(jīng)過現(xiàn)場測量，再計算出每跨中每根吊弦的長度。在工廠將吊弦線夾和吊弦制成一體后，到現(xiàn)場直接安裝。對吊弦及吊弦線夾的要求為：重量輕，體積小，耐腐蝕，安全可靠。圖7-3-22吊弦結構圖學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務2高速鐵路接觸網(wǎng)的基本參數(shù)要求1、接觸網(wǎng)線材（1）接觸導線接觸導線是接觸網(wǎng)中直接與機車受電弓作摩擦運動傳遞電能的線材，它對接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)的受流性能的好壞產(chǎn)生至關重要的作用。高速鐵路對接觸導線的基本要求如下:①機械強度高;②單位質(zhì)量盡量小;③導電性能好;④良好的耐磨及耐腐蝕性能及高溫軟化特性，使用壽命長;⑤摩擦性能與受電弓滑板相匹配。學習情境3高速鐵路接觸網(wǎng)任務2高速鐵路接觸網(wǎng)的基本參數(shù)要求1、接觸網(wǎng)線材（1）接觸導線120km/h及以下正線一般采用截面積為120mm2的接觸線，側線采用截面積為85mm2的接觸線；部分大坡道、重載區(qū)段正線一般采用截面積為150mm2的接觸線，側線采用截面積為110-120mm2的接觸線。我國高速鐵路接觸線一般采用150mm2的銅錫或銅鎂合金線。（2）承力索承力索是接觸網(wǎng)承載接觸導線，并傳輸電流