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文檔簡介
1、變電所分區所AT所開閉所(sub-sectionpost)牽引網有分支引出時,為保證不影響電力牽引安全可靠供電而設的帶保護跳匣斷路器等設施的控制場所。多設于樞紐站、編組場、電力機務段和折返段等處。在供電分區范圍較大的復線AT牽引網中,有時為了進一步縮小接觸網事故停電范圍和降低牽引網電壓損失和電能損失,也可在分區所與牽引變電所之間增設開閉所,也稱輔助分區所(subsectioningpost)。開閉所的主要設備是斷路器。電源進線一般設兩回,復線時可由上、下行牽引網各引一回,出線則按需要設置。當出線數量較多時,也可將開閉所母線實行分段。單線時如就近無法獲得第二電源,也可只引一回電源。AT牽引網輔助
2、分區所(SSP)的典型結構見下圖。圖中,T為接觸網;F為正饋線,PW為與鋼軌并聯的保護線(protectionwire);B為斷路器;SD為保安接地器;LA為避雷器;OT為控制回路電源;PT為電壓互感器;AT為自耦變壓器。保護線的作用是當接觸網或正饋線絕緣子發生閃絡接地時,可與保護線形成金屬性短路,便于斷電保護動作。分區亭分區亭設于兩個牽引變電所的中間,可使相鄰的接觸網供電區段(同一供電臂的上、下行或兩相鄰變電所的兩供電臂)實現并聯或單獨工作。如果分區廳兩側的某一區段接觸網發生短路故障,可由供電的牽引變電所饋電線斷路器及分區亭斷路器,在繼電保護的作用下自動跳閘,將故障段接觸網切除,而非故障段的
3、接觸網仍照常工作,從而使事故范圍縮小一半。AT所牽引網采用AT供電方式時,在鐵路沿線每隔10km左右設置一臺自耦變壓器AT,該設置處所稱做AT所。牽引網的構成:1饋電線2接觸網3軌道回路和回流系統(一)牽引變電所牽引變電所是電氣化鐵路的心臟,它的功能是將電力系統輸送來的110kV或220kV等級的工頻交流高壓電,通過一定接線形式的牽引變壓器變成適合電力機車使用的27.5kV等級的單相工頻交流電,再通過不同的饋電線將電能送到相應方向的電氣化鐵路(接觸網)上,滿足來自不同方向電力機車的供電需要。牽引變電所一般設在車站的一端,在車站和區間分界處與另一端不同相位的供電臂通過分相絕緣器或電分段錨段關節相
4、連。同一方向饋出回路的高壓開關具備一旁路備用開關,可滿足不間斷可靠供電要求和檢修的需要。(二)分區所分區所是將電氣化鐵路上下行接觸網通過分區所并聯起來,以提高供電臂末端接觸網上的電壓水平,均衡了上下行供電臂的電流,降低電能損失;在較重車方向和線路有較大坡道的情況下效果更為明顯;在牽引變電所故障情況下,通過分區所可由相鄰牽引變電所實行越區供電。(三)開閉所開閉所的主要作用是在大的編組站和客運站實現分束、分段供電,提高供電的可靠性,縮小停電范圍,減少事故對鐵路運行的影響。如果開閉所在供電臂末端,通常將其與分區所合建。同樣,不同饋出回路的高壓開關具備共用旁路備用開關,可滿足不間斷可靠供電要求和檢修的
5、需要。(四)饋電線饋電線是牽引變電所與接觸網之間的連接線,它的功能是從牽引變電所向接觸網供電。它由饋出開關引出,在電分相裝置的兩側連接到接觸網上,使之獲得27.5kV電源。(五)接觸網接觸網是電氣化鐵路上的主要供電裝置,它通過鋼筋混凝土方柱或等徑圓支柱及軟橫跨、硬橫梁,以一定的懸掛形式將接觸線直接架設在鐵路線路的上方。它的功能是通過與電力機車頂部受電弓的滑動接觸將電能供給電力機車(或電動車組)。從結構形式上看,接觸網由接觸懸掛部分、支持裝置、定位裝置、支柱和基礎組成1.接觸懸掛部分接觸懸掛包括承力索、整體吊弦、接觸線、中心錨結繩及各種線夾、全補償下錨裝置等。承力索承受接觸線的重力,并將整個接觸
6、懸掛的重力和拉力(或壓力)傳給支持裝置,并通過吊弦懸掛使接觸線保持在規定的高度,電力機車受電弓滑板同接觸線相接觸取得機車所需電能。2.支持裝置支持裝置包括腕臂、棒式絕緣子、固定底座、腕臂支撐、斜拉線、承力索座等。用于支持接觸懸掛,并將其負荷傳給支柱。2.定位裝置定位裝置包括定位管、定位器、定位線夾、定位支撐等,用于固定接觸線的水平位置。定位器處于受拉狀態,使接觸線沿鐵路線路均勻分布在機車受電弓中心運行軌跡兩側,保證受電弓不脫離接觸線而發生弓網事故,并將接觸線的水平負荷傳給支持裝置。4.支柱和基礎支柱和基礎包括鋼筋混凝土方支柱和等徑圓支柱、鋼柱,軟橫跨、硬橫梁、杯形基礎、拉線基礎、橫臥板和底板等
7、。它用于承受接觸網的全部負荷,包括上部結構的重力、垂直線路方向的拉力(或壓力)、順線路方向的拉力。其施工質量的好壞直接影響到接觸網能否長期穩定運行。(六)鋼軌和吸上線在電氣化鐵路上,電力機車是利用走行軌作為牽引電流回路的,大部分電流經過與之相連的吸上線(絕緣電纜)直接回到變電所。由于軌道與大地之間是不絕緣的,所以牽引電流的一部分要流經大地,從埋設在牽引變電所下面的接地網回到變壓器同時鋼軌和吸上線不直接相連,而是在軌道電路絕緣節處增設扼流變壓器,二者分別與變壓器的接線柱和中性點牢固連接,從而使牽引電流回路和軌道信號回路各自形成導通回路,互不干擾。(七)回流線回流線是軌道回路與牽引變電所之間的連接
8、線,它的作用是將流經吸上線的牽引電流直接回送變電所內的牽引變壓器,一方面減少電能損失,另一方面降低了對電氣化鐵路沿線通信、信號線路和裝置的電磁諧波干擾。通常回流線與接觸網線路同桿架設,每隔一定的區段通過吸上線與鋼軌相連。(一)供電方式交流電氣化鐵路是以接觸網一鋼軌一大地為回路的單相不對稱供電系統,因此牽引供電所產生的電場和磁場會對通信線路產生電磁干擾。為了減少電氣化鐵路對通信線的電磁干擾,在電氣化鐵路改造中必需采取防干擾措施。經過多年的努力我國已有了直接供電、自耦變壓供電(簡稱AT供電)、吸流變壓器供電(簡稱BT供電)和帶回流線的直接供電等供電方式。直供方式,在牽引網中不加特殊防護措施,一般只
9、在通信線路少的山區采用,AT和BT供電方式比較復雜,因此在滬杭、浙贛和京滬線電氣化改造中均采用帶回流線的直接供電方式。帶回流線的直接供電方式取消BT供電方式中的吸流變壓器,保留了回流線,利用接觸網與回流線之間的互感作用,使鋼軌中的回流盡可能地由回流線流回牽引變電所,因而部分抵消接觸網對臨近通信線路的干擾,其防干擾效果不如BT供電方式,通常在對通信線防干擾要求不高的區段采用。這種供電方式設備簡單,因此供電設備的可靠性得到了提高;由于取消了吸流變壓器,只保留了回流線,因此牽引網阻抗比直供方式低一些,供電性能好一些,造價也不太高,所以這種供電方式在我國電氣化鐵路上得到了廣泛應用。自耦變壓器供電方式(
10、AT供電方式)由于自耦變壓器的作用,接觸網和正饋線的電流均為I/2,方向相反,有效地減少牽引網對通信線的干擾。由于自耦變壓器的中性點與鋼軌相連,牽引網的供電電壓為2x25kV,電壓提高了一倍,因此牽引變電所的間距理論上提高了一倍。例如直供+回流線供電方式牽引變電所間距為20-30km,則AT供電方式為40-60km。AT供電方式用于重載、高速需大電流的牽引供電系統。饋線電流只有直供方式的一半。牽引網阻抗一AT:0.09Q/km;BT:0.85Q/km;直供:0.33Q/km;直供十回流:0.31Q/km(二)牽引變壓器接線形式電力牽引為一級負荷,牽引變電所應由二路電源供電,當任一路故障時,另一
11、路應正常供電。牽引變電所從電力系統引入二路電源,在牽引變電所內裝有牽引變壓器,將電力系統的高電壓(110kV或220kV)降低為27.5kV以單相電饋送給接觸網,再由接觸網供給電力機車。由于電氣化鐵路的單相牽引負荷是一個不對稱的負荷,對三相電力系統產生負序電流和負序電壓,為了減少負序電流和電壓對三相電力系統的影響,通常采用不同接線型式的變壓器來降低這種影響,電氣化鐵路的牽引變壓器接線型式有單相、V,v、三相和平衡變壓器等。2、控制及監視設備3、繼電保護裝置(1)主變壓器設有差動、瓦斯、過負荷、過熱、低電壓啟動過電流等保護。(2)變電所饋線設距離保護,電流速斷,并設一次自動重合閘裝置。(3)27
12、.5kV并聯電容補償裝置設速斷、過流、差壓、失壓等保護。4、自用電系統(1)交流系統:變電所設二段三相380V交流母線,分別由接至27.5kV母線和10kV線路的二臺自用變壓器供電,二路電源互為熱備用,設有自動投入裝置。(2)直流系統:采用智能高頻開關直流系統,直流操作電壓為110V,正常時由整流電源供給直流負荷,整流電源對蓄電池進行浮充電和均衡充電,當交流失壓后,由蓄電池供給直流負荷。(四)分區所一、二次設備上海鐵路局管內的滬杭、浙贛和京滬是雙線區段,在二個牽引變電所中間設有分區所,它將上、下行接觸網通過斷路器實行并聯供電。上海鐵路局管內的分區所按無人值守設計,高、低壓設備采用室內布置,27
13、.5kV斷路器采用真空戶內型式,繼電保護采用集中組屏式微機綜合自動化系統,饋線設二段具有四邊形特性的距離保護和過流保護及一次自動重合閘裝置,自用電系統和牽引變電所內的設備相同。(五)開閉所一、二次設備開閉所內設有開關,是能進行電分段或變更饋線數目的開關站。上海鐵路局管內的開閉所引入二路電源,正常情況下一主一備,二回進線間設有備用電源自投裝置,其設備除進線隔離開關、避雷器外,其余均采用室內網柵間隔布置。開閉所按無人值班有人值守設計,27.5kV斷路器采用戶內真空斷路器,繼電保護采用集中組屏式微機綜合自動化系統,它的進線設置過流保護、饋線設置電流速斷保護及一次自動重合閘,自用電系統和牽引變電所內的
14、設備相同。(六)接觸網設備接觸網是電氣化鐵路牽引供電系統中的主要供電設備,它的功能是向走行在鐵路線上的電力機車不間斷地供應電能,由于接觸網是露天設置,受到各種惡劣氣象條件的影響,其工作狀況是隨電力機車的運行而變化,而且沒有備用,因而使得接觸網的工作條件非常復雜。為了滿足各種情況下接觸網可靠取流的要求,接觸網的接觸懸掛部分可分為簡單懸掛鏈型懸掛兩類。由于接觸線、承力索下錨的形式不同,鏈形懸掛又有半補償鏈形懸掛與全補償鏈形懸掛之分。上海鐵路局的接觸網采用全補償簡單鏈型懸掛(見圖2-1),結構高度1400mm。1、接觸線、承力索、附加導線類型正線接觸線采用120mm2銅合金線(CTHA-120),承
15、力索采用95mm2銅合金絞線(THJ-95);站線接觸線采用85mm2銅合金線,承力索采用70mm2銅合金絞線;附加導線采用鋼芯鋁絞線,其中回流線采用185mm2鋼芯鋁絞線,架空線采用70mm2鋼芯鋁絞線。2、接觸網支持裝置的懸掛類型接觸網沿鐵路縱向架設,隨著不同的線路情況,支持接觸懸掛的結構也有不同類型,在區間主要為支柱腕臂結構,在站場支持裝置有支柱腕臂、軟橫跨或硬橫跨結構,在上海鐵路局管內這些結構形式都有。在京滬、滬杭和浙贛線的站場主要采用硬橫跨結構形式,部分站場如股道較多的編組站采用軟橫跨形式,在軟橫跨橫向承力索中使用了張力自動補償裝置,減少溫度的影響。硬橫跨由二個立柱和一組鋼橫梁組成,
16、鋼橫梁及所有接觸懸掛的荷載均豎直傳給立柱,所以立柱受彎矩較軟橫跨小,因而立柱的容量較小,從安裝形式看,立柱高度要求相對低,硬橫跨上各支接觸懸掛相互干擾小,調整較方便,穩定性較好,有利于高速行駛。硬橫跨的缺點是:施工要求較嚴格,有一定難度,造價高于軟橫跨。京滬、滬杭和浙贛線上的正線定位器選用限位定位器,限制定位點處的導線抬升高度,避免在該處發生弓網故障。接觸網的吊弦全部采用了整體吊弦,減少了運營后的維修工作量。道岔處接觸網布置采用交叉線岔方式。接觸網高度按滿足開行雙層集裝箱的條件設計。支柱側面限界需考慮大型養路機械作業要求。3、支柱和基礎類型支柱是用來承受接觸懸掛的負荷,根據材質,支柱有鋼柱和預
17、應力混凝土柱,形式有橫腹桿、等徑圓桿混凝土支柱、等徑圓鋼柱、角鋼桁架。在滬杭、浙贛和京滬線的接觸網腕臂柱主要采用橫腹桿式預應力鋼筋混凝土支柱,在滬寧線和其它少數區間采用直徑400mm等徑混凝土圓桿(可以從各個方向受力,但是用鋼筋稍多)在一些特殊地段采用圓桿鋼支柱,站場軟橫跨鋼柱采用角鋼桁架支柱。支柱基礎,除了在一些軟土地段采用杯形基礎,主要采用直埋基礎。4、大型建筑屋上的支持裝置接觸網通過橋梁等大型建筑物時,可以利用這些建筑物安裝懸掛構件或支柱,用以懸吊或支撐接觸懸掛。在滬杭線工程中,由于錢江二橋上沒有可利用的建筑物,因此采用了用不等徑圓桿的一種硬橫梁形式,以滿足接觸網懸掛要求。對于大客站,如上海站、鎮江、無錫、蘇州站,根據實際情況設計了適宜周圍環境的接觸網結構形式,不僅滿足安裝接觸網要求,和周圍環境也非常和諧。5、接觸網的絕緣和供電分段形式電氣化鐵路接觸網的絕緣是通過絕緣子、分相和分段絕緣器來實現的。絕緣子是接觸懸掛對支柱或其他接地體保持電氣絕緣的重要部件。絕緣子本身性能的好壞對接觸網正常工作有著很大的影響,因其
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