技能培訓(xùn)模塊一接觸網(wǎng)類型接觸網(wǎng)分段絕緣裝置調(diào)整

目錄1主要內(nèi)容2學(xué)習(xí)目標3適用范圍4課程描述5課程內(nèi)容本技能模塊重點介紹接觸網(wǎng)分相、分段絕緣器相關(guān)理論知識。重點介紹了分相、分段絕緣器的常見故障的檢調(diào)步驟及方法。最后作為知識拓展介紹了自動過分相的相關(guān)內(nèi)容。1主要內(nèi)容2學(xué)習(xí)目標本節(jié)主要通過完成2個任務(wù)，學(xué)習(xí)用接觸網(wǎng)分段、分相絕緣裝置結(jié)構(gòu)、特點。通過任務(wù)的實施使學(xué)生掌握分段、分相絕緣器的檢修要點及步驟。3適用范圍1.新職、轉(zhuǎn)崗接觸網(wǎng)工中級資格性培訓(xùn)；2.接觸網(wǎng)工安全等級三級培訓(xùn)。4課程描述本課程是是在掌握接觸網(wǎng)分相絕緣器基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，完成對分段絕緣器的調(diào)整，使其符合檢規(guī)要求的質(zhì)量標準。5課程內(nèi)容一、理論學(xué)習(xí)部分在單相交流牽引供電系統(tǒng)中，電力機車是由單相電供電的，為了平衡電力系統(tǒng)的A、B、C各相負荷，一般要實行A、B相輪流供電。所以A、B相之間要進行分相，這稱為電分相。電分相通常由分相絕緣器實現(xiàn)。在變電所出口處及兩牽引變電所之間（供電臂末端）必須設(shè)電分相裝置。電分相裝置包括分相絕緣裝置和相應(yīng)的線路標志。分相絕緣裝置根據(jù)其實現(xiàn)方法分為分相絕緣器電分相和錨段關(guān)節(jié)式電分相。（一）分相絕緣器電分相分相絕緣器電分相在接觸懸掛中串入分相絕緣器，實現(xiàn)兩側(cè)接觸懸掛的電氣分段。電分相兩側(cè)機械上不分段。分相絕緣器一般由三塊（或四塊）相同的環(huán)氧樹脂玻璃層壓布（俗稱玻璃鋼）絕緣件組成，每塊玻璃鋼絕緣件長1.8

m、寬25

mm、高60

mm，底面做成斜槽，以增加表面泄漏距離。要求接觸線和絕緣件連接平滑可靠，不得形成硬點，應(yīng)保持接觸線原有張力，保證機車受電弓平滑通過。兩端部絕緣元件之間的不帶電區(qū)段稱為中性區(qū)段，電力機車通過中性區(qū)段時采用斷電惰行通過；電分相絕緣器兩端的接觸網(wǎng)為不同相供電，它應(yīng)保證列車安全通過而不發(fā)生短接事故。因此，中性區(qū)段不宜過長，其長度以電力機車升起雙弓時不短接不同相接觸線為限。電分相絕緣器上方的承力索，通過與絕緣元件相對應(yīng)的3串懸式絕緣子（每串為4片）斷開。分相絕緣器的設(shè)置應(yīng)注意：避開線路的大坡道，以利于電力機車惰行，同時還要考慮信號顯示、調(diào)車作業(yè)、供電線路徑及維修管理等條件。電分相絕緣器的主要問題是由于各種各樣的原因，會經(jīng)常燒損或燒壞絕緣件，甚至破壞其絕緣性能。如圖11-2-1所示為XTK電分相絕緣器，它不僅是一塊絕緣元件，且從結(jié)構(gòu)上增加消弧角，具有一定的消弧功能，是一種新型接觸網(wǎng)電分相設(shè)備。它采用優(yōu)質(zhì)絕緣材料和先進的制造工藝，電氣絕緣性能好，并具有耐磨性能好、整體質(zhì)量輕、安裝方便、使用壽命長等優(yōu)點。（a）分相絕緣器結(jié)構(gòu)（b）絕緣元件圖11-2-1XTK電分段絕緣器結(jié)構(gòu)1—絕緣元件；2—接頭角；3，4—導(dǎo)流角隙根據(jù)所使用的導(dǎo)線類型不同，它可分為T型和GL型兩種類型，整機長度：T型≥2

200

mm，GL型≥2

300

mm。絕緣元件泄漏距離為1

800

mm，且兩端設(shè)有引弧件，形成消弧角，具有較好的消弧能力。在安裝XTK電分相絕緣器時應(yīng)注意技術(shù)要求，在調(diào)整好后，能避免其產(chǎn)生硬點，具有良好的運行效果。T型用于TCG-100及TCG-110等導(dǎo)線類型，GL型用于鋼鋁電車線。我國還引進了瑞典AF分相絕緣器（國產(chǎn)化后為BF-1型分相絕緣器），如圖11-2-2所示，其耐弧、耐污、耐漏電起痕、耐磨性及減少硬點等方面優(yōu)于前兩種產(chǎn)品。該種分相絕緣器設(shè)有金屬滑道及引弧裝置；雖然重量上比XTK型要重，但是分相絕緣器與導(dǎo)線連接接頭高出金屬滑道3～5

mm，避免了受電弓與接頭接觸，長三角形布置的金屬滑道分散了受力，減少了硬點；承力索絕緣子采用無裙邊的聚四氟乙烯光棒絕緣子，有較好的自潔功能。圖11-2-2AF滑道式分相絕緣器分相絕緣器安裝后應(yīng)達到以下標準：a．絕緣元件安裝正確。與接觸線連接處的工作面應(yīng)光滑沒有扭曲和硬彎，無碰弓、打弓現(xiàn)象。b．主絕緣件清潔無裂紋、燒傷痕跡。c．接頭線夾應(yīng)緊固，無裂紋和偏磨現(xiàn)象。d．XTK分相絕緣器與銅接觸線連接，采用T形接頭線夾。安裝接頭線夾時，須使線夾夾線部位的齒尖嵌入接觸線燕尾槽中。e．XTK分相絕緣器與鋼鋁接觸線采用GL形接頭線夾。安裝線夾時，線夾螺栓應(yīng)壓安裝線夾時，應(yīng)先將約150

mm長的接觸線向上彎曲45°穿入線夾斜孔內(nèi)，用緊固線夾頂部螺栓的方法，確定接觸線切口位置，然后將線抽出，用扁鏟去掉切口位置上的鋁，線夾螺栓應(yīng)壓緊鋼面防止抽脫，用鐵線將螺栓頭綁扎避免螺栓松動。分相絕緣器平時禁止檢調(diào)，需要更換時要向電力調(diào)度提出申請，經(jīng)批準才能作業(yè)，一般在分相兩端供電臂同時停電時進行。若帶電作業(yè)更換三根以上絕緣件中的一根時，必須確認至少兩根絕緣件良好，然后用截面面積不小于25

mm2的短接線，短接需更換的絕緣件，作業(yè)完畢拆除短接線，作業(yè)中應(yīng)加強行車防護，當影響受電弓通過時應(yīng)向司機顯示降弓信號，且應(yīng)盡快恢復(fù)良好狀態(tài)。（二）錨段關(guān)節(jié)式電分相采用分相絕緣器的電分相裝置在應(yīng)用中存在多種問題：分相絕緣器存在明顯的硬點；絕緣器絕緣部件表面易出現(xiàn)燒傷（甚至燒斷）；停電檢修困難等。對于速度大于160

km/h的準高速和高速電氣化鐵道，電分相多采用錨段關(guān)節(jié)式電分相。從廣深高速準鐵路開始，我國近年來逐漸在提速干線、高速電氣化鐵道中使用錨段關(guān)節(jié)式電分相，使其滿足在高速時受電弓平穩(wěn)通過。我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)通常采用的錨段關(guān)節(jié)式電分相有七跨式、八跨式和九跨式三種。高速中采用六跨分相，其基本結(jié)構(gòu)由兩個絕緣錨段關(guān)節(jié)和一個分相（中性）錨段組成。絕緣錨段關(guān)節(jié)可以采用四跨結(jié)構(gòu)或五跨結(jié)構(gòu)（四跨結(jié)構(gòu)簡單，但五跨結(jié)構(gòu)接觸線坡度較小），兩絕緣錨段關(guān)節(jié)重疊區(qū)域有1跨和2跨兩種情況（重疊區(qū)域的多少會影響到電分相的中性區(qū)的長短），因此形成了不同類型的錨段關(guān)節(jié)式電分相。在中性區(qū)和列車行進方向的錨段間設(shè)有隔離開關(guān)，在機車停于無電區(qū)且和來車方向錨段間滿足絕緣條件時，通過閉合隔離開關(guān)，可使機車恢復(fù)供電，開出無電區(qū)。中性錨段不帶電，也不接地，列車通過時起到過渡作用。以六跨錨段關(guān)節(jié)電分相為例，說明錨段關(guān)節(jié)式電分相的結(jié)構(gòu)特點，如圖11-2-3所示。它由兩個四跨錨段關(guān)節(jié)重疊兩跨組成。兩列動車聯(lián)掛運行時，嚴禁“后弓—前弓”運行方式，兩受電弓最小距離不小于190

m，兩弓間不允許有高壓母線連接。兩外轉(zhuǎn)換柱處兩非支絕緣子串距離不大于190

m。a．絕緣距離：在電分相的錨段關(guān)節(jié)內(nèi)，2支接觸懸掛的水平間距均為500

mm，2支接觸懸掛間空氣絕緣間隙≥450

mm，施工誤差應(yīng)控制在+50～-0

mm，各個定位點抬高允許誤差為±20

mm。圖11-2-3六跨錨段關(guān)節(jié)電分相b．中性區(qū)：如圖11-2-3所示的中性區(qū)長度為35

m，機車惰行通過中性區(qū)，其長度應(yīng)大于單臺機車升雙弓取流時的受電弓間距（一般不大于26

m）。為了滿足重聯(lián)機車通過要求，35

m中性區(qū)長度不足時，可以采用九跨式電分相（兩個絕緣錨段關(guān)節(jié)間只重疊1跨），中性段（包括中性區(qū)加兩個過渡區(qū)）的長度應(yīng)符合設(shè)計要求，施工允許偏差為+50～-0

mm。c．接觸線坡度：采用五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)的八跨電分相接觸線抬高有個更大的過渡距離（和采用四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)的七跨電分相比較），可以滿足接觸線坡度≤4‰的要求。d．為了減輕接觸懸掛中的集中負載，非工作支中絕緣子易采用合成絕緣子，絕緣錨段關(guān)節(jié)電分段絕緣子串安裝位置應(yīng)符合設(shè)計要求，施工允許偏差為±50

mm；承力索、接觸線兩絕緣子串中心應(yīng)對齊，施工允許偏差為±50

mm。e．接觸線高度：五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換跨內(nèi)兩接觸線等高處，行車速度為160

km/h的路段，接觸線高度比正常高度應(yīng)高出30

mm，施工允許偏差為±10

mm；行車速度為200

km/h的路段，接觸線高度比正常高度應(yīng)高出40

mm，施工允許偏差為±10

mm。錨段關(guān)節(jié)式電分相在使用中存在如下缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修工作量大，一旦發(fā)生弓網(wǎng)故障，搶修難度大；中性區(qū)長，對列車運行速度影響大，在坡道設(shè)置時，對牽引噸數(shù)和線路坡度會有嚴格的限制；分相區(qū)越長，對地形的適應(yīng)性越差；兩個空氣間隙的存在要求重聯(lián)機車牽引的受電弓間距必須限制，否則，可能造成相間短路；受電弓在中性錨段和帶電錨段過渡時，由于電位差的存在，會產(chǎn)生電弧，會影響到過渡區(qū)內(nèi)的接觸線壽命。（三）電分相線路標志為了防止受電弓通過電分相元件時，拉弧燒損絕緣元件，甚至燒斷線索，要求電力機車乘務(wù)員按照操作規(guī)程規(guī)定退級，關(guān)閉輔助機組，斷開主斷路器，惰性通過電分相裝置后恢復(fù)機車運行。在電分相兩端設(shè)置線路標志以提示機車乘務(wù)員操作。線路標志設(shè)置位置如圖11-2-4所示。在雙線電氣化區(qū)段，考慮組織反方向行車需要，在“合”“斷”標志背面，可分別加裝“斷”“合”字標，作為反方向行車的“斷”“合”標志使用。標志牌應(yīng)具有逆反射功能，采用錨段關(guān)節(jié)式電分相時，標志牌的真實位置從無電區(qū)絕緣子處算起。（四）自動過分相接觸網(wǎng)上每隔20～25

km就有存在一個長度約30

m的電分相區(qū)。隨著高速鐵路的發(fā)展，列車通過電分相的時間越來越短。例如直供區(qū)段，供電臂長20

km，車速為160

km/h時，每8

min就要通過一個電分相；AT供電區(qū)段，供電臂長40

km，車速為300

km/h時，每7.5

min就要通過一個電分相。傳統(tǒng)的電力機車過分相技術(shù)采用車上手動切換，電力機車通過分相區(qū)時，機車乘務(wù)員必須按照線路上設(shè)置的斷合標志進行操作。接近分相區(qū)時，先將機車操縱手柄回零，也稱降流過程，關(guān)閉輔助機組，再斷開主斷路器，通過分相區(qū)后，再以相反的順序操作。這樣受電弓是在無電流情況下進出分相區(qū)的，從而保證了受電弓和接觸網(wǎng)的壽命。但這種手動操作通過分相區(qū)的主要問題是：一方面影響了行車速度；另一方面不僅耗費司機精力，增加勞動強度，而且過多地分散了司機行車的注意力，行車安全完全依賴于機車司機的注意力和技術(shù)水平?jīng)]有技術(shù)設(shè)備保障，對行車安全極為不利，稍有疏忽操作不當或瞭望不及就會拉電弧燒損分相絕緣器甚至造成斷線，直接危及設(shè)備及行車安全。對高坡重載區(qū)段，手動過分相會引起列車大幅降速，延長咽喉區(qū)段的運行時間，降低線路運營能力。因此，傳統(tǒng)的手動切換方式已無法適應(yīng)我國電氣化鐵路的發(fā)展，尤其無法滿足高速電氣化鐵路的需要，所以發(fā)展自動過分相技術(shù)勢在必行。目前自動過分相技術(shù)的實現(xiàn)方法主要分為：地面自動轉(zhuǎn)換電分相裝置、柱上斷載自動轉(zhuǎn)換電分相裝置及車載斷電自動轉(zhuǎn)換電分相裝置。1.地面自動轉(zhuǎn)換電分相裝置地面自動轉(zhuǎn)換電分相裝置原理圖如圖11-2-5所示，電分相處設(shè)置JY1、JY2兩處絕緣，一般由錨段關(guān)節(jié)式電分相實現(xiàn)，絕緣間是中性區(qū)。在JY1、JY2兩端跨接兩個真空負荷開關(guān)QF1、QF2，當機車從A相駛來，到CG1處時，開關(guān)QF1閉合，中性段接觸網(wǎng)由A相供電，機車通過JY1時，JY1兩端等電位；機車到達CG3時，QF1斷開，QF2迅速閉合，完成中性段供電的換相變換，機車在此過程中可以不用任何附加操作；待機車駛離CG4處時，QF2斷開，裝置恢復(fù)原始狀態(tài)。反向行駛時，由控制系統(tǒng)控制兩個開關(guān)以相反順序輪流斷開和閉合。我國從20世紀70年代末期開始研究該方案，1994年在隴海線咸陽西建成我國第一套實用裝置，1997年通過鑒定驗收。這種自動過分相裝置的優(yōu)點在于：接觸網(wǎng)無供電死區(qū)；無需司機操作；機車上主斷路器無需動作，自動切換時接觸網(wǎng)中性段瞬間斷電，時間很短，而且此時間與列車速度無關(guān)，可適用于0～350

km/h速度范圍，對行車中可能出現(xiàn)的限速、一度停車等情況均能正常工作。該方案的缺點主要有：（1）真空負荷開關(guān)大負荷分斷并動作頻繁，對開關(guān)的電氣壽命、機械壽命要求較高，主接線應(yīng)考慮在線備份及檢修備份，使主接線較復(fù)雜。（2）中性區(qū)長度確定困難，只有單機單弓運行或雙機重聯(lián)（兩臺機車緊靠連接）運行時，中性段長度可以按照雙機長度來確定；對于雙機重聯(lián)分在首尾或多弓分散型機車，中性區(qū)要按照列車長度來確定。中性段的長度必須考慮本區(qū)段運行模式的多樣性。圖11-2-5地面自動轉(zhuǎn)換電分相裝置（3）過分相區(qū)后合閘時的電流沖擊較大，如果機車上不采取限制合閘沖擊電流，有可能造成電極環(huán)火，同時列車產(chǎn)生沖動影響旅客舒適性。（4）投資較大，要建立分區(qū)所，運營維護成本高。2.柱上斷載自動轉(zhuǎn)換電分相裝置其基本原理圖如圖11-2-6所示，圖中L1、L2為磁控線包，K1、K2為真空滅弧室，MOA為過電壓吸收器，x—y段為中性絕緣滑道，2、3為兩個分段絕緣器。假使機車由左向右行駛，由A相駛?cè)耄来谓?jīng)過ab、cd、xy、ef、gh各區(qū)段，進入B相。當機車行駛到1—2的位置，即進入線包受流區(qū)時，機車通過時磁控線包L1受流，真空滅弧室K1合閘，2—x區(qū)段帶電。當機車駛過2以后，離開了控制線包受流區(qū)，進入K1供電的分斷區(qū)，真空滅弧室分閘，機車斷載。此時機車不帶電過2—3間的電分相的x—y主絕緣區(qū)。過了分段絕緣器3以后，機車通過B相的受流線包L2得到B相的電流，經(jīng)過4以后，由B相供電。機車反方向行駛時，同理，依次由B相過渡到A相。圖11-2-6柱上斷載自動轉(zhuǎn)換電分相裝置這種方案的優(yōu)點：比地面過分相方案結(jié)構(gòu)簡單，真空開關(guān)設(shè)備裝載支柱上，無須設(shè)置分區(qū)所，供電死區(qū)（d—e—f—g或者c—d—e—f）比現(xiàn)有的分相區(qū)短，無需司機操作，機車上的主斷路器不需分斷。這種方案的缺點：過分相后機車電流受到很大沖擊，造成機車主斷路器跳閘導(dǎo)致機車沖動；靠近分相兩端易產(chǎn)生明顯的電弧；分相區(qū)接觸網(wǎng)分段比較多，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易形成硬點；機車向一個方向行駛時，A、B兩組開關(guān)中只有一組開關(guān)動作是必需的，另一組開關(guān)動作是多余的，造成機械電氣磨損；存在一定長度的供電死區(qū)，斷電時間比較長而且和機車速度有關(guān)。實際應(yīng)用中還要解決過渡過程中的過電壓和涌流問題。蘭州鐵路局在蘭新線武威南至蘭州段進行了柱上自動過分相試驗，基本上取得了預(yù)期的效果，并于2001年8月通過了由原鐵道部科教司組織的鑒定。3.車載斷電自動轉(zhuǎn)換電分相裝置車載斷電自動轉(zhuǎn)換電分相裝置包括四種設(shè)備：（1）地面感應(yīng)裝置，稱地感器，它安裝在電分相區(qū)域中的相應(yīng)位置，能為電力機車進行分相斷電過電分相提供準確的位置信息。（2）

車載感應(yīng)接收裝置，又稱信息接收器，它安裝在電力機車上，專門用于接收地感信息。（3）主電路設(shè)備，它是實現(xiàn)過電分相時斷開、分合主電路電源的主體設(shè)備。（4）控制設(shè)備，它是實現(xiàn)自動化及智能化的主體設(shè)備。其地面感應(yīng)裝置布置如圖11-2-7所示。4個地面感應(yīng)器為釹鐵硼永磁體，磁鐵一般預(yù)制在水泥塊內(nèi)部或封裝在工程塑料內(nèi)，然后騎跨式固定在鐵軌端部，上表面低于鋼軌面15

mm，中心離鋼軌內(nèi)側(cè)面水平距離為250

mm。車載感應(yīng)接收器裝在機車兩端排障器下方的兩側(cè)位置。該裝置用于接受地面感應(yīng)器信號，基本不用維護。機車按照圖示方向行進時，2#、4#車載感應(yīng)裝置應(yīng)可靠接受到1#地面感應(yīng)器的信號，這個信號為預(yù)備信號，控制裝置做好斷電準備；在機車繼續(xù)前進時，1#、3#車載感應(yīng)裝置應(yīng)受到3#地面感應(yīng)器信號，這時，控制裝置立即執(zhí)行斷電過分相動作；2#、4#車載感應(yīng)裝置經(jīng)過3#地面感應(yīng)器后，恢復(fù)機車正常運行。圖11-2-7地面感應(yīng)裝置布置這種方案的優(yōu)點：地面投資小，地面感應(yīng)器采用免維護材料，安全可靠；機車主斷路器只需要分斷輔助機組小電流，不用切斷牽引電流，對主斷的電氣壽命影響小；過分相后通過控制設(shè)備逐漸增大牽引電流，列車沖動小，改善了乘車的舒適性；過分相的自動控制與列車速度無關(guān)，可適應(yīng)低速、常速、準高速和高速的要求；預(yù)告信號檢測采用兩套冗余，應(yīng)用表面可靠性較高；適合多弓運行列車，頭車在接到分相預(yù)告信號后，各動力車同時斷開主斷路器，各動力車自己判斷是否通過分相區(qū)，合主斷路器命令相繼發(fā)出，減少整個列車牽引力的損失，這種運行方式在我國廣深準高速鐵路、昆明到石林的動車組均有采用。該方案的有待改進之處：斷電區(qū)較長，斷電時間的長短和通過速度有關(guān)；該設(shè)備需要對通過的列車進行改造，不同制式列車控制部分有所不同，在采用微機控制的機車（如SS8、SS9、SS4B等）上，控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)，但是在采用模擬控制的相控機車（如、SS3B、SS6、SS6B）需要對機車設(shè)備進行一定改造，對采用調(diào)壓開關(guān)進行控制的機車（SS1、SS3）則難于實現(xiàn)。【任務(wù)實施及考核】一、任務(wù)實施（一）任務(wù)實施目的接觸網(wǎng)分相絕緣器調(diào)整的目的是使接觸網(wǎng)分相絕緣器的狀態(tài)達到《接觸網(wǎng)檢修規(guī)程》規(guī)定的要求，使分相絕緣器與運行中的受電弓接觸良好，以達到保證受流質(zhì)量的目的。（二）任務(wù)實施準備工作（1）人員：14～15人。（2）工具：車梯、平銼、鋼絲套、滑輪組、校正扳手、水平尺、鋼卷尺、游標卡尺、扭矩扳手、小管鉗、砂紙、安全用具、防護用具、通信工具，更換時還須攜帶手扳葫蘆、蛙型緊線器、楔型緊線器（羊角緊線器）、木錘、斷線鉗、煨彎器。（三）任務(wù)實施場地器材（1）完成該任務(wù)的實施場地是校內(nèi)接觸網(wǎng)實訓(xùn)演練場。（2）材料：丙酮、棉紗、可調(diào)吊索、吊弦線夾、4.0鐵線，細綁線、黃油等，更換時還需攜帶分相絕緣器、絕緣棒。（四）任務(wù)實施步驟（1）整組分相位置應(yīng)符合要求。（2）檢查