动车组概论04(牵引供电)1

1 1第四章 动车组牵引供电第一节第一节 动车组供电动车组供电 第二节第二节 高速接触网高速接触网第三节第三节 高速受电弓高速受电弓2 2第一节第一节 动车组供电动车组供电一、供电方式一、供电方式二、牵引变电所二、牵引变电所3 3动车组牵引供电系统动车组牵引供电系统牵引变电所牵引变电所接触网接触网保证质量良好并不保证质量良好并不间断地向动车组供间断地向动车组供电电在动车组运行中通在动车组运行中通过与受电弓良好的过与受电弓良好的摩擦接触将电能传摩擦接触将电能传给动车组给动车组动车组牵引供电系统的组成动车组牵引供电系统的组成4 45 5一、供电方式一、供电方式 电气化铁路有五种供电方式，即：电气化铁路有五种供电方式，即：直接供电直接供电 吸流变压器供电吸流变压器供电 带回流线的直接供电带回流线的直接供电 自耦变压器供电自耦变压器供电 同轴电力电缆供电同轴电力电缆供电6 6直接供电方式直接供电方式 直接供电方式是指在牵引网中不直接供电方式是指在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式，它以加特殊防护措施的一种供电方式，它以一根馈线接在接触网上，另一根馈线接一根馈线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨上在钢轨上,如图所示：如图所示：7 7 这种供电方式最简单，投资最省，牵引这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为30km30km左右，双线一般为左右，双线一般为25km25km左右。左右。8 8吸流变压器供电方式吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称吸流变压器的供电方式（简称BTBT供电方式）是在牵引网中架设有吸流供电方式）是在牵引网中架设有吸流变压器回流线装置的一种供电方式。变压器回流线装置的一种供电方式。目前，在我国电气化铁路上采用较为广目前，在我国电气化铁路上采用较为广泛，如图所示：泛，如图所示：9 9 吸流变压器的变比为吸流变压器的变比为1:11:1，它的一次绕组，它的一次绕组串接在接触网（串接在接触网（T T）上，二次绕组串接在专为）上，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NFNF）上，所以也称吸流变压器回流线供）上，所以也称吸流变压器回流线供电方式（简称吸回方式）电方式（简称吸回方式）10103.3.带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式 带回流线的直接供电方式是在接触带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，如图所示：如图所示：1111 利用接触网与回流线之间的互感作用，使利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的电流尽可能地回流到牵引变电所，因钢轨中的电流尽可能地回流到牵引变电所，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。12124 4自耦变压器供电方式（简称自耦变压器供电方式（简称ATAT供电方式）供电方式）自耦变压器供电方式是每隔自耦变压器供电方式是每隔10km10km左右左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其耦变压器，其中性点中性点与钢轨相连。与钢轨相连。1313 自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给动车组的电压仍然不变。由于自耦变压器的作用，给动车组的电压仍然不变。由于自耦变压器的作用，经钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回经钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过动车组电流时，变电所。当自耦变压器的一个绕组流过动车组电流时，其另一个绕组感应出电流供给动车组。其另一个绕组感应出电流供给动车组。1414 因此，当动车组负荷电流为因此，当动车组负荷电流为I I时，由接触网时，由接触网和正馈线供给的电流为和正馈线供给的电流为0.5I0.5I，另外的负荷电流，另外的负荷电流由自耦变压器感应电流供给。由自耦变压器感应电流供给。这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压损这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达可达404050km50km。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。15155 5同轴电力电缆供电同轴电力电缆供电 同轴电力电缆供电（简称同轴电力电缆供电（简称CCCC供电方供电方式），是一种新型的供电方式。同轴电式），是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路埋设，其内部芯线作为馈力电缆沿铁路埋设，其内部芯线作为馈电线与接触网连接，外部导体作为回流电线与接触网连接，外部导体作为回流与钢轨相接。每隔与钢轨相接。每隔5 510km10km作一个分段，作一个分段，如图所示如图所示:16161717 由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同小，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电多，牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过。因此电缆芯线与外部导体电流相等，缆中流过。因此电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰。由于阻抗小，因而供的通信线路几乎无干扰。由于阻抗小，因而供电距离长。但由于同轴电力电缆造价高，投资电距离长。但由于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特别困难区段采用。大，现仅在一些特别困难区段采用。1818二、牵引变电所二、牵引变电所 1.1.牵引变电所的作用牵引变电所的作用 我国电气化铁路采用的是工频单相我国电气化铁路采用的是工频单相25kV25kV交交流制，而电力系统是一个三相交流系统，需要流制，而电力系统是一个三相交流系统，需要经过变换电压等级和由三相变换成单相才能使经过变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。电气化铁路产生的负序和高次谐波对电力用。电气化铁路产生的负序和高次谐波对电力系统会造成多种不良影响，需要通过牵引变电系统会造成多种不良影响，需要通过牵引变电所来解决。因此，牵引变电所应具有以下两个所来解决。因此，牵引变电所应具有以下两个方面的作用方面的作用:1919 （1 1）将电力系统的电能变换成适合动）将电力系统的电能变换成适合动车组使用的电能。包括车组使用的电能。包括:将电力系统的高压（将电力系统的高压（110kV110kV或或220kV220kV）降为）降为27.5kV27.5kV或或 2 227.5kV27.5kV（自耦变压器供电方（自耦变压器供电方式），以单相电馈送给接触网，供动车组使用式），以单相电馈送给接触网，供动车组使用 将交流电整流成直流电将交流电整流成直流电 将工频（将工频（50Hz50Hz）变换成）变换成16 2/3Hz 16 2/3Hz 2020 （2 2）降低电气化铁路对电力系统的）降低电气化铁路对电力系统的影响。影响。电气化铁路的单相牵引负荷是一个不对称电气化铁路的单相牵引负荷是一个不对称的负荷，对三相电力系统产生负序电流和负序的负荷，对三相电力系统产生负序电流和负序电压。要减轻负序电流和负序电压对三相电力电压。要减轻负序电流和负序电压对三相电力系统的影响，需要牵引变电所采用换相接线方系统的影响，需要牵引变电所采用换相接线方式或不同接线型式的变压器。式或不同接线型式的变压器。21212 2变电所保护装置变电所保护装置 保护装置的作用保护装置的作用a.a.用来切断断路故障。一个变电所有十多台用来切断断路故障。一个变电所有十多台断路器，每台断路器都要有专门的保护装置断路器，每台断路器都要有专门的保护装置来控制。如果没有符合要求的保护装置，那来控制。如果没有符合要求的保护装置，那么断路故障就不能迅速地排除，从而造成严么断路故障就不能迅速地排除，从而造成严重的危害。重的危害。b.b.用作发出不正常运行状态的信号。如变压用作发出不正常运行状态的信号。如变压器过负荷和过热、控制回路断线、绝缘不良器过负荷和过热、控制回路断线、绝缘不良等不正常状态等。从而保证供电系统的安全、等不正常状态等。从而保证供电系统的安全、可靠运行。可靠运行。2222 对保护装置的基本要求对保护装置的基本要求 a.a.选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该跳闸的不跳，以使停电限制在最小的范围；跳闸的不跳，以使停电限制在最小的范围；b.b.速动性。故障后迅速动作，可减小设备的速动性。故障后迅速动作，可减小设备的损坏程度及对非故障区段的影响时间。但速损坏程度及对非故障区段的影响时间。但速动性不能影响选择性。动性不能影响选择性。c.c.灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏，灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏，不产生拒动；不产生拒动；d.d.可靠性。要求保护装置的元件和接线处于可靠性。要求保护装置的元件和接线处于良好状态，该动作时均能正常工作。良好状态，该动作时均能正常工作。2323第二节 高速接触网一、接触网的构成一、接触网的构成二、接触悬挂形式二、接触悬挂形式三、接触网的性能要求三、接触网的性能要求四、接触线及承力索四、接触线及承力索2424一、接触网的构成一、接触网的构成 接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主要供电设备，它的功能是向走行在铁路线上的要供电设备，它的功能是向走行在铁路线上的动车组不间断地供应电能。但接触网与一般的动车组不间断地供应电能。但接触网与一般的输电线路不同，它必须架设在铁路线路的正上输电线路不同，它必须架设在铁路线路的正上方，动车组利用顶部的受电弓与接触网接触而方，动车组利用顶部的受电弓与接触网接触而获得电能。因此，在电力动车组走行的线路都获得电能。因此，在电力动车组走行的线路都必须架设接触网。必须架设接触网。2525 接触网由以下三部分组成：接触网由以下三部分组成：接触悬挂部分接触悬挂部分支持装置支持装置支柱与基础组成支柱与基础组成26261 1接触悬挂部分接触悬挂部分 包括承力索、接触导线、吊弦、中心锚结、包括承力索、接触导线、吊弦、中心锚结、补偿装置等。补偿装置等。2727补偿装置补偿装置2828 承力索是接触网承载接触导线，并传输电承力索是接触网承载接触导线，并传输电流的线材。承力索的选择应符合的条件是，承流的线材。承力索的选择应符合的条件是，承力索的线胀系数与接触导线相匹配；机械强度力索的线胀系数与接触导线相匹配；机械强度高；耐疲劳性能好，耐温特性好；导电率高等。高；耐疲劳性能好，耐温特性好；导电率高等。2929 接触导线是接触网中直接与受电弓作摩擦接触导线是接触网中直接与受电弓作摩擦运动传递电能的线材。它对接触网受电弓系运动传递电能的线材。它对接触网受电弓系统的受流性能的好坏产生至关重要的作用，受统的受流性能的好坏产生至关重要的作用，受流系统的许多性能指标直接由接触导线决定，流系统的许多性能指标直接由接触导线决定，如波动传播速度、接触导线的抬升量、接触导如波动传播速度、接触导线的抬升量、接触导线的磨耗、安全系数等。表线的磨耗、安全系数等。表4-14-1给出了国外高给出了国外高速接触导线的比较。速接触导线的比较。30303131 2 2支持装置支持装置 用以悬吊和支撑接触悬挂并将其各种载荷用以悬吊和支撑接触悬挂并将其各种载荷传递给支柱或桥隧等大型建筑物。支持装置还传递给支柱或桥隧等大型建筑物。支持装置还应将承力索、接触导线固定在一定范围内，使应将承力索、接触导线固定在一定范围内，使受电弓滑行时与接触导线有良好的接触。根据受电弓滑行时与接触导线有良好的接触。根据根据接触网所在的位置及作用不同，支持装置根据接触网所在的位置及作用不同，支持装置的结构又可分为腕臂支持装置、软横跨、硬横的结构又可分为腕臂支持装置、软横跨、硬横跨、桥梁支持装置和隧道支持装置等。跨、桥梁支持装置和隧道支持装置等。3232支持装置支持装置33333 3支柱与基础支柱与基础 用以安装支持装置、悬吊接触悬挂，并承用以安装支持装置、悬吊接触悬挂，并承受其载荷。受其载荷。此外，接触网还包括供电线，加强线，因此外，接触网还包括供电线，加强线，因供电方式不同而设置的回流线、正馈线（供电方式不同而设置的回流线、正馈线（AFAF线）、保护线（线）、保护线（PWPW线）等附加导线，以及为安线）等附加导线，以及为安全而设置的保护设备和电气设备等。全而设置的保护设备和电气设备等。3434 由于接触网是露天设置，受着各种恶劣气由于接触网是露天设置，受着各种恶劣气象条件的影响，其工作状态又是随着动车组的象条件的影响，其工作状态又是随着动车组的运行而变化，而且没有备用，因而使得接触网运行而变化，而且没有备用，因而使得接触网的工作条件非常复杂，对它的要求也非常严格。的工作条件非常复杂，对它的要求也非常严格。动车组实际上是一个边受流边行驶的移动动车组实际上是一个边受流边行驶的移动负荷。为了保证不间断地供给动车组电能，就负荷。为了保证不间断地供给动车组电能，就必须使动车组的受电弓与接触网的接触导线在必须使动车组的受电弓与接触网的接触导线在动车组行驶时有良好的接触，为此，对接触网动车组行驶时有良好的接触，为此，对接触网的结构有特殊的要求。的结构有特殊的要求。3535二、接触悬挂形式二、接触悬挂形式 接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，它反映了接触网的空间结构和几何尺寸。不同它反映了接触网的空间结构和几何尺寸。不同的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别。另外，对接触网的设计、施工能上均有差别。另外，对接触网的设计、施工和运营维护也有不同的要求。和运营维护也有不同的要求。对高速接触网悬挂形式的要求是，受流性对高速接触网悬挂形式的要求是，受流性能满足高速铁路的运营要求、结构简单、安全能满足高速铁路的运营要求、结构简单、安全可靠、维修方便、工程造价低。可靠、维修方便、工程造价低。3636 世界上发展高速铁路的主要国家如日本、世界上发展高速铁路的主要国家如日本、德国、法国的高速接触网悬挂形式是在不断改德国、法国的高速接触网悬挂形式是在不断改进中发展起来的，主要有三种悬挂形式：简单进中发展起来的，主要有三种悬挂形式：简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂。链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂。1 1简单链形悬挂简单链形悬挂 其性能特点是，结构简单、安全可靠、安其性能特点是，结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。装调整维修方便，适应于高速受流。3737 定位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电定位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大，跨中采用预留弛度，受电弓在跨中抬升量大，跨中采用预留弛度，受电弓在跨中的抬升量可降低；定位点处易形成相弓在跨中的抬升量可降低；定位点处易形成相对硬点，磨耗大。如果选择结构形式合理、性对硬点，磨耗大。如果选择结构形式合理、性能优良的定位器，则可消除这方面的不足。能优良的定位器，则可消除这方面的不足。定位点定位点38382 2弹性链形悬挂弹性链形悬挂 在结构上，相对于简单链形悬挂在定位点在结构上，相对于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索，主要有两种形式：处装设弹性吊索，主要有两种形式：“丌丌”形形和和“Y”Y”形。弹性吊索的材质一般与承力索相形。弹性吊索的材质一般与承力索相同，其线胀系数与承力索相匹配。同，其线胀系数与承力索相匹配。3939 其性能特点是，结构比较简单，改善了定其性能特点是，结构比较简单，改善了定位点处的弹性，使得定位点处的弹性与跨中的位点处的弹性，使得定位点处的弹性与跨中的弹性趋于一致，整个接触网的弹性均匀，受流弹性趋于一致，整个接触网的弹性均匀，受流性能好。缺点是弹性吊索调整维修比较复杂，性能好。缺点是弹性吊索调整维修比较复杂，定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度要求也较严格。要求也较严格。40403 3复链形悬挂复链形悬挂 在结构上，承力索和接触导线之间加了一在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。其性能特点是，接触网的张力根辅助承力索。其性能特点是，接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。4141 各国对以上三种悬挂形式有不同的认识和各国对以上三种悬挂形式有不同的认识和侧重，根据各自的国情发展自己的悬挂形式。侧重，根据各自的国情发展自己的悬挂形式。日本的高速线路如：东海道新干线、山阳日本的高速线路如：东海道新干线、山阳新干线、东北新干线、上越新干线均采用复链新干线、东北新干线、上越新干线均采用复链形悬挂。形悬挂。4242 法国的巴黎里昂的东南线采用弹性链形法国的巴黎里昂的东南线采用弹性链形悬挂，巴黎勒芒图尔的大西洋线采用接触悬挂，巴黎勒芒图尔的大西洋线采用接触导线带预留弛度的简单链形悬挂。导线带预留弛度的简单链形悬挂。4343 德国在行速度低于德国在行速度低于160km160kmh h的线路采用简的线路采用简单链形悬挂，在单链形悬挂，在160km/h160km/h及以上的线路采用弹及以上的线路采用弹性链形悬挂。性链形悬挂。4444三、接触网的性能要求三、接触网的性能要求 动车组运行时，受电弓给接触导线向上的动车组运行时，受电弓给接触导线向上的抬力，使接触导线抬升。由于接触导线是一条抬力，使接触导线抬升。由于接触导线是一条长软线，而受电弓又是一个弹性装置，因此，长软线，而受电弓又是一个弹性装置，因此，这种压力和抬力是变化的，而且变化迅速。此这种压力和抬力是变化的，而且变化迅速。此外，列车在以空气为介质的空间运行时，还会外，列车在以空气为介质的空间运行时，还会对受电弓弓臂和弓头产生具有一定压力的空气对受电弓弓臂和弓头产生具有一定压力的空气流，形成对受电弓向上或向下的附加力。流，形成对受电弓向上或向下的附加力。4545 上面几种力的合成作用结果，使接触网产上面几种力的合成作用结果，使接触网产生振荡，从而使受电弓滑板不能良好地追随接生振荡，从而使受电弓滑板不能良好地追随接触导线的轨迹，导致脱离接触导线。其后果是触导线的轨迹，导致脱离接触导线。其后果是使动车组受流时通时断，造成动车组行驶时出使动车组受流时通时断，造成动车组行驶时出现牵引力不稳定的状态。恶劣的气象条件还会现牵引力不稳定的状态。恶劣的气象条件还会直接影响接触网的工作状态。为了安全可靠的直接影响接触网的工作状态。为了安全可靠的供电，接触网设备应具备以下性能要求。供电，接触网设备应具备以下性能要求。46461 1有足够的强度，保证接触网具有稳定性；有足够的强度，保证接触网具有稳定性；2 2在恶劣的气象条件下保证列车在规定的速度在恶劣的气象条件下保证列车在规定的速度运行时能良好地受流；运行时能良好地受流；3 3对各导线和支持结构、零部件及绝缘子等应对各导线和支持结构、零部件及绝缘子等应当采取有效的防腐蚀和防污秽技术措施，以保当采取有效的防腐蚀和防污秽技术措施，以保持整个接触网设备的良好状态；持整个接触网设备的良好状态；4 4接触悬挂的各项技术性能应满足受电弓与接接触悬挂的各项技术性能应满足受电弓与接触导线在滑动接触摩擦时可靠地工作的要求，触导线在滑动接触摩擦时可靠地工作的要求，使用寿命应尽可能的延长；使用寿命应尽可能的延长；47475 5各类支持结构和零部件应力求轻巧耐用，做各类支持结构和零部件应力求轻巧耐用，做到标准化并具有互换性，便于施工和维修保养，到标准化并具有互换性，便于施工和维修保养，发生事故时也便于抢修，为迅速恢复供电创造发生事故时也便于抢修，为迅速恢复供电创造条件；条件；6 6接触导线和安装在接触导线上的有关设备要接触导线和安装在接触导线上的有关设备要有良好的平滑度和耐磨性能，接触导线不应有有良好的平滑度和耐磨性能，接触导线不应有不平直的小弯及悬挂零件等形成的硬点，以免不平直的小弯及悬挂零件等形成的硬点，以免受电弓与其发生碰撞，造成受电弓和接触导线受电弓与其发生碰撞，造成受电弓和接触导线的机械损伤和电弧烧伤。的机械损伤和电弧烧伤。4848四、接触线及承力索四、接触线及承力索1.1.对接触线及承力索的要求对接触线及承力索的要求 接触线是接触悬挂中与受电弓直接接触的接触线是接触悬挂中与受电弓直接接触的部分，通过接触线向电力机车输送电能，是接部分，通过接触线向电力机车输送电能，是接触悬挂最为重要的导线。接触线如果发生断线触悬挂最为重要的导线。接触线如果发生断线等故障，将直接中断行车，会给运输生产造成等故障，将直接中断行车，会给运输生产造成重大损失，接触线与其他输电线的工作条件又重大损失，接触线与其他输电线的工作条件又完全不同，接触线是在受拉的情况下又与电力完全不同，接触线是在受拉的情况下又与电力机车的受电弓直接接触并在滑动摩擦的状态下机车的受电弓直接接触并在滑动摩擦的状态下工作的，所以必须具有良好的电气性能、足够工作的，所以必须具有良好的电气性能、足够的机械强度和耐磨性能。的机械强度和耐磨性能。4949 根据铁路全面提速和向高速方向发展的要根据铁路全面提速和向高速方向发展的要求，接触线还应具有线密度小求，接触线还应具有线密度小(波动传播速度波动传播速度高高)和高温强度大和高温强度大(耐软化性能好耐软化性能好)的特征。我的特征。我国目前规定接触线的额定张力为国目前规定接触线的额定张力为10kN(TCG-100)10kN(TCG-100)和和8.5kN(TCG-85)8.5kN(TCG-85)，其中考虑了锚段内可能出，其中考虑了锚段内可能出现额定张力现额定张力1515的张力增量，以及接触线磨耗的张力增量，以及接触线磨耗后截面积的减小值，然后还要考虑不小于后截面积的减小值，然后还要考虑不小于2.52.5的安全系数。接触线中部位置有两个沟槽，用的安全系数。接触线中部位置有两个沟槽，用以固定吊弦线夹、定位线夹及电连接线夹等零以固定吊弦线夹、定位线夹及电连接线夹等零部件，沟槽的下部为与受电弓接触部分，其底部件，沟槽的下部为与受电弓接触部分，其底面称为工作面。面称为工作面。5050 接触线及有关零部件的重量均由承力索承接触线及有关零部件的重量均由承力索承受，并通过支持装置传给支柱及有关结构物。受，并通过支持装置传给支柱及有关结构物。因此，要求承力索要有一定的机械强度。因此，要求承力索要有一定的机械强度。承力索架设后，既能减小接触线的弛度，又可承力索架设后，既能减小接触线的弛度，又可通过吊弦调整接触线的高度，改善接触悬挂的通过吊弦调整接触线的高度，改善接触悬挂的弹性。在电气方面，必要时与接触线并联供电，弹性。在电气方面，必要时与接触线并联供电，共同担负传导电流的任务，此时还要求其有较共同担负传导电流的任务，此时还要求其有较好的电气性能。好的电气性能。5151 承力索的额定张力当采用承力索的额定张力当采用GJ-70(GJ-70(钢绞线截钢绞线截面为面为70 mm70 mm2 2)时为时为15kN15kN，当采用，当采用GJ-100(GJ-100(钢绞线钢绞线截面为截面为100 mm100 mm2 2)时为时为20kN20kN。52522 2接触线的材质和规格接触线的材质和规格 我国电气化铁路建设初期，采用铜接触线，我国电气化铁路建设初期，采用铜接触线，规格有规格有TCG-100TCG-100和和TCG-85TCG-85两种。其符号含义：两种。其符号含义：T T表示铜，表示铜，C C表示电车线，表示电车线，G G表示沟形，数字表示表示沟形，数字表示截面积截面积(mm(mm2 2)。TCG-100TCG-100用于区间及站场正线；用于区间及站场正线；TCG-85TCG-85用于站场站线。铜接触线具有电气性能用于站场站线。铜接触线具有电气性能好，耐腐蚀，使用寿命较长及施工架设方便等好，耐腐蚀，使用寿命较长及施工架设方便等优点。优点。5353 因钢铝的导电性能比铜要差，用加大钢铝因钢铝的导电性能比铜要差，用加大钢铝截面积的办法，使其达到铜导线等同导电性能截面积的办法，使其达到铜导线等同导电性能的截面积，通常称为当量截面积。钢铝线上部的截面积，通常称为当量截面积。钢铝线上部为铝材，用以导电，下部为钢材，是工作部分，为铝材，用以导电，下部为钢材，是工作部分，用以承受张力和满足耐磨要求用以承受张力和满足耐磨要求(简称为上、下简称为上、下复合式钢铝接触线复合式钢铝接触线)。与铜线比较，具有强度较高，不易拉断及与铜线比较，具有强度较高，不易拉断及耐磨等优点。但存在耐腐蚀性能较差、出现硬耐磨等优点。但存在耐腐蚀性能较差、出现硬弯后不易调直、硬点不易消除、受电弓通过时弯后不易调直、硬点不易消除、受电弓通过时易于打弓及钢铝结合部可能产生开裂等缺点。易于打弓及钢铝结合部可能产生开裂等缺点。5454接触线的截面形式及主要技术性能详见表：接触线的截面形式及主要技术性能详见表：5555第三节第三节 高速受电弓高速受电弓一、高速受电的特点及要求一、高速受电的特点及要求二、接触网受电弓系统的受流质量评价二、接触网受电弓系统的受流质量评价 5656一、高速受电的特点及要求一、高速受电的特点及要求 1 1高速受电特点高速受电特点 目前世界各国的最高运行速度在目前世界各国的最高运行速度在200km/h200km/h以上的高速列车，几乎全部采用电力牵引。与以上的高速列车，几乎全部采用电力牵引。与常速列车的电力牵引相比较，高速列车电力牵常速列车的电力牵引相比较，高速列车电力牵引的受电的主要特点如下：引的受电的主要特点如下：5757 （1 1）接触网与受电弓的波动特性。高速列）接触网与受电弓的波动特性。高速列车的行驶速度较常速列车高得多，因而受电弓车的行驶速度较常速列车高得多，因而受电弓沿接触导线移动的速度大大加快，这就使接触沿接触导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而对受电网与受电弓的波动特性发生变化，从而对受电产生影响；产生影响；（2 2）高速列车在高速运行时所受的空气阻）高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力也是高速力远较常速列车大得多，空气动态力也是高速受电的一个重要因素；受电的一个重要因素；5858 （3 3）受电弓从接触网大功率受电问题。高）受电弓从接触网大功率受电问题。高速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，若速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，若采用多弓受电必然会增加阻力和加大噪音，并采用多弓受电必然会增加阻力和加大噪音，并引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不能太多，这就需要解决受电弓从接触网大功率能太多，这就需要解决受电弓从接触网大功率受电问题。受电问题。高速列车的受电是通过受电弓与接触网的高速列车的受电是通过受电弓与接触网的接触导线紧密接触而实现的，因而受电是否正接触导线紧密接触而实现的，因而受电是否正常直接取决于接触网受电弓系统的技术状态。常直接取决于接触网受电弓系统的技术状态。接触网受电弓系统工作可靠是确保高速动力接触网受电弓系统工作可靠是确保高速动力车良好取流的根本条件。车良好取流的根本条件。59592 2对高速受电的接触网的要求对高速受电的接触网的要求 由于接触网的接触导线是一根具有弹性的由于接触网的接触导线是一根具有弹性的导线，受电弓也是一个弹性体，故而两者构成导线，受电弓也是一个弹性体，故而两者构成的是一个相互接触的弹性系统。对高速受电用的是一个相互接触的弹性系统。对高速受电用的接触网应有更高的要求：的接触网应有更高的要求：（1 1）在最高运行速度和更大的速度变化范）在最高运行速度和更大的速度变化范围内应能保证正常供电；围内应能保证正常供电；6060 （2 2）应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗）应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗电蚀）能力；电蚀）能力；（3 3）对接触网的结构和布置应有更高的要）对接触网的结构和布置应有更高的要求；求；（4 4）在接触网的接触悬挂方面，目前在常）在接触网的接触悬挂方面，目前在常速列车供电中采用的弹性半补偿链形悬挂和弹速列车供电中采用的弹性半补偿链形悬挂和弹性全补偿链形悬挂已不能适应高速列车的要求，性全补偿链形悬挂已不能适应高速列车的要求，应有更为先进的接触悬挂装置。应有更为先进的接触悬挂装置。61613 3对高速动车组受电弓的要求对高速动车组受电弓的要求 （1 1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力，以实现比常速受电弓更为可恒定的接触压力，以实现比常速受电弓更为可靠的连续电接触。其接触压力不能过大或过小。靠的连续电接触。其接触压力不能过大或过小。6262 （2 2）与常速受电弓相比要尽可能减轻受电）与常速受电弓相比要尽可能减轻受电弓运动部分的重量，以保证与接触网有可靠的弓运动部分的重量，以保证与接触网有可靠的电接触。列车运行中，受电弓将随着接触导线电接触。列车运行中，受电弓将随着接触导线高度变化而上下运动。在高速条件下，这种运高度变化而上下运动。在高速条件下，这种运动更为频繁，从而直接影响滑板与接触导线之动更为频繁，从而直接影响滑板与接触导线之间接触压力的恒定。间接触压力的恒定。6363 由于接触压力除与接触网结构、性能有关由于接触压力除与接触网结构、性能有关外，还与受电弓的静态特性（静止状态下接触外，还与受电弓的静态特性（静止状态下接触压力与受电弓高度的关系）和动态特性（运行压力与受电弓高度的关系）和动态特性（运行状态下受电弓上下运动的惯性力）有关，因此状态下受电弓上下运动的惯性力）有关，因此对于高速受电弓，除必须保证机械强度和刚度对于高速受电弓，除必须保证机械强度和刚度外，应尽可能降低受电弓运动部分的重量，从外，应尽可能降低受电弓运动部分的重量，从而减小运动惯性力。这样才能使受电弓滑板迅而减小运动惯性力。这样才能使受电弓滑板迅速跟上接触导线高度的变化，保证良好的电接速跟上接触导线高度的变化，保证良好的电接触。触。6464 （3 3）由于高速运行时空气阻力很大，因此）由于高速运行时空气阻力很大，因此高速受电弓在结构设计上要作充分考虑，力求高速受电弓在结构设计上要作充分考虑，力求使作用在滑板上的空气制动力有别的零件承担，使作用在滑板上的空气制动力有别的零件承担，从而使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保从而使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平位置，以减小甚至消除空气制动力对滑持水平位置，以减小甚至消除空气制动力对滑板与接触导线间接触压力的影响。板与接触导线间接触压力的影响。（4 4）滑板的材料、形状和尺寸应适应高速）滑板的材料、形状和尺寸应适应高速的要求，以保证良好的接触状态及更高的耐磨的要求，以保证良好的接触状态及更高的耐磨性能。性能。6565 （5 5）要求受电弓在其工作高度范围内升降）要求受电弓在其工作高度范围内升降弓时，初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以弓时，初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接触网和底架有过大的冲击载荷。弓对接触网和底架有过大的冲击载荷。6666二、接触网受电弓系统的受流质量评价二、接触网受电弓系统的受流质量评价 接触网受电弓系统的受流质量与接触网接触网受电弓系统的受流质量与接触网和受电弓的匹配性能有很大关系，单方面评价和受电弓的匹配性能有很大关系，单方面评价接触网的受流性能或受电弓的性能都是不全面接触网的受流性能或受电弓的性能都是不全面的。在某种程度上是没有意义的。如果用一种的。在某种程度上是没有意义的。如果用一种性能差的受电弓来匹配再好的接触网，其受流性能差的受电弓来匹配再好的接触网，其受流性能也不可能好。在评价弓网受流质量方面，性能也不可能好。在评价弓网受流质量方面，我国还没有一个通行评价标准。参考国外的经我国还没有一个通行评价标准。参考国外的经验和近几年来我国提速和高速试验的结果，评验和近几年来我国提速和高速试验的结果，评价弓网受流质量可以从以下几个方面进行：价弓网受流质量可以从以下几个方面进行：67671.1.弓网间动态接触压力。弓网间的动态接触压力弓网间动态接触压力。弓网间的动态接触压力直接反映了受电弓弓头与接触导线的接触状态，直接反映了受电弓弓头与接触导线的接触状态，弓网间接触力的大小受受电弓的静态抬升力、弓网间接触力的大小受受电弓的静态抬升力、空气动力以及垂直方向上的质量惯性力等因素空气动力以及垂直方向上的质量惯性力等因素决定。当接触力过大时，会使弓网磨耗加剧，决定。当接触力过大时，会使弓网磨耗加剧，引起弓网位移增加。另外，在定位器和线岔处引起弓网位移增加。另外，在定位器和线岔处可能造成受电弓损坏；接触力过小，会造成离可能造成受电弓损坏；接触力过小，会造成离线产生电弧。动态接触力主要从接触力的最大线产生电弧。动态接触力主要从接触力的最大值、最小值及标准偏差这几个方面来评价，在值、最小值及标准偏差这几个方面来评价，在不同速度下，上述几个评价指标是不同的。不同速度下，上述几个评价指标是不同的。68682.2.接触导线最大垂直振幅。接触导线最大垂直振接触导线最大垂直振幅。接触导线最大垂直振幅指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即幅指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围。一般用上下振动的范围。一般用2 2倍振幅倍振幅2A2A来表示。来表示。它反映了受电弓弓头垂直方向的振动情况，它反映了受电弓弓头垂直方向的振动情况，2 2倍振幅受接触网的安装尺寸影响，倍振幅受接触网的安装尺寸影响，2 2倍振幅越倍振幅越小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量就越好。小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量就越好。69693.3.导线的抬升量。接触导线的抬升量是指受电弓导线的抬升量。接触导线的抬升量是指受电弓经过时，接触导线的最大抬升量，用经过时，接触导线的最大抬升量，用HH表示。表示。受流系统中，受电弓和接触导线的运动幅度越受流系统中，受电弓和接触导线的运动幅度越小，受流质量越好。一个好的受流系统，受电小，受流质量越好。一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀。弓的振幅应均匀。70704.4.离线。高速列车运行时，当受电弓与接触网失离线。高速列车运行时，当受电弓与接触网失去接触就发生了离线。评价弓网离线参数有以去接触就发生了离线。评价弓网离线参数有以下两个方面：下两个方面：每一次离线的最大离线时间小于每一次离线的最大离线时间小于100ms100ms；离线率，用运行时间内各次离线时间总和离线率，用运行时间内各次离线时间总和与运行时间的比率来表示。我国高速线路与运行时间的比率来表示。我国高速线路的离线率应取的离线率应取5 5以下。以下。71715.5.硬点。评定高速列车运行时接触导线对受电弓硬点。评定高速列车运行时接触导线对受电弓滑板的冲击主要是受电弓滑板受到的垂直方向滑板的冲击主要是受电弓滑板受到的垂直方向和线路方向上加速度的最大值。受电弓滑板所和线路方向上加速度的最大值。受电弓滑板所受的纵向和垂向加速度，根据高速列车受电弓受的纵向和垂向加速度，根据高速列车受电弓使用的滑板类型来确定硬点的评价标准。使用的滑板类型来确定硬点的评价标准。72726.6.接触网的静态弹性差异系数。用跨距内最大弹接触网的静态弹性差异系数。用跨距内最大弹性与最小弹性之差与跨距内最大弹性与最小弹性与最小弹性之差与跨距内最大弹性与最小弹性之和的比率来表示。评价标准：性之和的比率来表示。评价标准：简单链形悬挂不大于简单链形悬挂不大于3030；弹性链形悬挂不大于弹性链形悬挂不大于1010；复链链形悬挂不大于复链链形悬挂不大于1010。7.7.接触导线弯曲应力。弯曲应力的允许值为接触导线弯曲应力。弯曲应力的允许值为500500微应变。微应变。