2022年电分相原理 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电气化铁路关节式电分相的讨论张 和 平 摘 要 ：本 文 针 对 电 气 化 铁 路 两 种 较 常 应 用 的 关 节 式 电 分 相 的 特 点 、存 在 的 问 题和 解 决 的 方 案 进 行 研 究 ； ；关 键 词 ： 电 气 化 、 电 分 相 、 锚 段 关 节 一 、 关 节 式 电 分 相 的 结 构 特 点 1. 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 结 构 分 析 七 跨 式 绝 缘 锚 断 关 节 式 电 分 相 , 它 是 由 二 个 4 跨 绝 缘 锚 段 关 节 交 叉 组 合 而 成 ,从 头 到 尾 共 有

2、 七 个 跨 距 ,故 称 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 ；其 原 理 是 利 用 2 个 四 跨 绝 缘 锚 段 关 节 的 空 气 绝 缘 间 隙 来 到 达 电 分 相 的 目 的 ；中 性 区 正 常 情 况 下 不 带 电 无 机 车 电 压 等 级 要 求 绝 缘 ； 一 般 考 虑 在 关 节 通 过 时 , 但 不 允 许 接 地 , 其 对 地 仍 按 25kv 处 行 车 方 向 远 端 设 置 一 台 手 动 隔 离 开 关 ,以 疏 导 中 性 区 的 故 障 机 车 ；七 跨 锚 段 关 节式 电 分 相 如 图 1 、 2 所 示 ；图 1 七 跨 锚 段

3、 关 节 式 电 分 相 结 构 图图 2 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 直 线 平 面 图 当 电 力 机 车 准 备 经 过 电 分 相 时 ,机 车 主 断 路 器 打 开 ,受 电 弓 不 降 弓 通 过 ；电 力 机 车 在 电 分 相 中 性 无 电 区 范 围 内 利 用 中 性 锚 段 来 作 工 作 支 ,使 受 电 弓 平 稳 的 由 一 端 正 线 锚 段 运 行 到 另 一 端 的 正 线 锚 段 ,该 中 性 嵌 入 线 从 左 侧 的 中 1 处 变 为 工 作 支 ,到名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - -

4、 - - - - - - 右 侧 中 2 处 开 始 抬 升 ,变 为 非 工 作 支 ,可 保 证 约 有 100 150m 长 的 中 性 区 ；机 车 乘务 人 员 须 按 照 设 置 的 “断 ”、“合 ”、 电 力 机 车 禁 “停 ”标 志 断 、 合 机 车 主 断 路 器 如 图 3 、 4 所 示 ；为 了 保 证 电 力 机 车 正 常 通 过 绝 缘 锚 段 关 节 式 电 分 相 绝 缘 器 ,原 就 上 要 求 单 台 受电 弓 升 弓 运 行 , 确 需 多 台 受 电 弓 同 时 升 弓 时 , 对 受 电 弓 间 距 离 应 做 限 制 ；图 3 下 行 方 向

5、 行 车 标 志 的 设 置图4 上 行 方 向 行 车 标 志 的 设 置2. 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 结 构 分 析八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 结 构 如 图 5 所 示 ； 图 中 Z 表 示 直 线 区 段 ； J 表 示 绝 缘锚 段 关 节 ； ZJ 为 支 柱 装 配 形 式 ；图5 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 平 面 图不 管 是 哪 种 型 式 ,其 结 构 都 是 利 用 2 个 绝 缘 锚 段 关 节 重 合 1 跨 或 2 跨 ,再 增 加名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - -

6、- - - - - - - 1 个 分 相 锚 段 组 成 , 即 ： 分 相 锚 段 与 既 有 接 触 网 的 2 个 下 锚 支 组 成 2 个 绝 缘 锚 段 关 节 并 重 合 2 个 锚 段 关 节 的 1 跨 或 2 跨 ,在 分 相 无 电 区 工 作 范 围 内 利 用 分 相 锚 段 作 工 作 支 ,而 分 相 锚 段 与 既 有 锚 段 间 采 用 相 间 空 气 绝 缘 的 装 配 形 式 ,从 而 到 达 分 相 的 目 的 ；八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 由 2 个 五 跨 绝 缘 锚 段 关 节 重 合 2 跨 组 成 ,它 比 其 他 2 种 多 了

7、 分 相 中 心 柱 , 其 余 结 构 相 同 ； 1 线 索 关 系 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 分 相 锚 段 及 2 个 正 线 锚 段 线 索 的 关 系 如 图 6 所 示 ；图 6 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 平 面 布 置 图 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 中 性 无 电 区 约 35m； 在 整 个 锚 段 关 节 内 2 支 接 触 悬 挂 的 水 平 间 距 均 为 500mm；2 支 接 触 悬 挂 间 空 气 绝 缘 间 隙 应 450mm；为 满 足 接 触 线 工 作 坡 度 的 变 化 率 在 正 线 关 节 转 换 区

8、 4的 技 术 要 求 , 也 为 了 在 中 性 无 电 区 保 持 良 好 的 弓 网 关 系 ,在 关 节 区 内 加 设 了 1 个 分 相 锚 段 ,使 分 相 关 节 有 1 段 中 性 无 电 区 ,无 电 区 段 分 相 锚 段 作 工 作 支 ；在 转 换 柱 g, E 间 和 A, b 间 ,分 相 锚 段 接 触 线 与 正 线 的 接 触 线 等 高 且 比 正 线 标 准 导 高 抬 高 约 80mm, 在 进 入 过 渡 区 前 的 转 换 柱 b , g, a, h 处 , 分 相 锚 段 接 触 线 做 非 工 作 支 处 理 , 采 取 逐 段 抬 高 方 式

9、 , 转 换 柱 b, g 处 非 工 作 支 抬 高 150mm 假 设 考 虑 200km 时 速 ,可 抬 高 大 于 160mm,转 换 柱 a h 处 非 工 作支 抬 高 500mm； 即 ： 转 换 柱 A b, E g 跨 非 工 作 支 抬 高 70mm, 转 换 柱 a b 、 g h 跨 抬 高 350mm； 使 线 索 平 滑 抬 高 , 便 于 关 节 悬 挂 调 整 , 相 邻 的 绝 缘 子 串 距 分 相 中 心 图 6 中 D 约 为 , D 处 抬 高 支 距 分 相 锚 段 接 触 线 抬 高 500mm； 2 中 性 无 电 区 与 机 车 取 流 的

10、双 弓 间 距 关 系 八 跨 及 其 他 锚 段 关 节 式 的 中 性 无 电 区 与 电 力 机 车 双 弓 间 的 距 离 有 关 , 如 图 7 所 示 , 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 中 性 无 电 区 为 35m, 该 距 离 应 大 于 单 机 机 车 取 流 的名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 双 弓 间 距 , 即 当 机 车 组 2 个 受 电 弓 之 间 有 高 压 母 线 连 接 时 , 2 个 受 电 弓 间 的 距 离 必 须 小 于 35m； 当 机 车 组 的 2 个 受

11、 电 弓 无 高 压 母 线 连 接 , 2 个 受 电 弓 间 的 距 离 , 应 小 于 35m 或 者 大 于 2 绝 缘 转 换 柱 h , a 的 绝 缘 子 内 侧 间 的 距 离 约 250m , 该 距 离 以 及 中 性 无 电 区 的 长 度 均 与 电 分 相 结 构 和 跨 距 大 小 有 关 ；图 7 八 跨 电 分 相 中 性 无 电 区 与 机 车 受 电 弓 位 置 关 系 示 意 图 通 过 电 分 相 时 ,高 压 母 线 连 通 的 机 车 组 之 间 的 不 同 机 车 禁 止 同 时 升 弓 ,机 车 断 合 标 及 禁 止 双 弓 标 位 置 如 图

12、 8 所 示 ；中 性 区 正 常 情 况 下 不 带 电 无 机 车 通 过 时 ,但 不 允 许 接 地 ,其 对 地 仍 按 25kV 电 压 等 级 要 求 绝 缘 ；可 考 虑 在 关 节 处 行 车 方 向 远 端 设 置 一 台 手 动 隔 离 开 关 ,以 疏 导 中 性 区 的 故 障 机 车 ；图 8 电 分 相 处 断 合 标 与 禁 止 双 弓 标 位 置 示 意 图 二 、 关 节 式 电 分 相 在 运 营 中 存 在 问 题 的 分 析 由 于 锚 段 关 节 式 电 分 相 以 下 简 称 关 节 式 电 分 相 由 2 个 绝 缘 锚 段 关 节 组 成 ,消

13、 除 了 器 件 式 电 分 相 存 在 的 硬 点 大 的 问 题 ,在 我 国 新 建 电 气 化 铁 路 及 提 速 改 造 中 被 普 遍 采 用 ；第 一 ,由 于 绝 缘 锚 段 关 节 有 三 跨 、四 跨 和 五 跨 3 种 型 式 ,锚 段 关 节 跨 距 长 度 不 同 , 2 个 关 节 的 衔 接 布 置 也 有 多 种 方 式 , 关 节 式 电 分 相 存 在 四 跨 、 五 跨 、 七 跨 、 八名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 跨 、九 跨 、十 跨 、十 二 跨 等 多 种 型 式

14、,中 性 区 距 离 也 长 短 不 一 ；这 些 关 节 式 电 分 相 的 共 同 特 点 是 均 由 两 个 绝 缘 锚 段 关 节 和 一 段 接 触 网 中 性 区 组 成 ；由 于 关 节 式 电 分 相 由 2 处 空 气 绝 缘 间 隙 实 现 电 气 绝 缘 , 即 使 是 2 个 电 气 隔 离 的 受 电 弓 如 多 机 牵 引 、电 力 机 车 附 挂 、牵 引 机 车 后 挂 有 接 触 网 检 测 车 、多 弓 运 行 的 电 动 车 组 等 情 况 在 受 电 弓 间 距 不 满 足 限 制 条 件 时 都 有 可 能 造 成 相 间 短 路 ；实 际 运 行 中

15、 ,这 类 故 障 已 经 多 次 发 生 ；第 二 ,机 车 断 电 缓 慢 、送 电 太 早 或 未 断 电 通 过 分 相 时 均 能 造 成 拉 弧 烧 伤 、烧 断 承 力 索 造 成 事 故 ；关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 原 因 分 析 ： 电 力 机 车 在 通 过 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 ,如 果 出 现 机 车 司 机 疏 忽 、麻 痹 大 意 ,断 电 不 及 时 、忘 记 断 电 或 送 电 太 早 等 原 因 ,均 可 能 造 成 受 电 弓 拉 弧 烧 伤 电 分 相 中 性 无 电 区 内 承 力 索 、导 线 ,严 重 者 甚 至

16、烧 断 承 力 索 ；关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 基 本 是 由 于 中 性 段 和 带 电 导 线 间 产 生 大 电 流 电 弧 造 成 的 高 温 烧 损 ；线 索 烧 损 部 位 大 多 集 中 在 第 一 和 第 二 起 弧 点 跨 内 和 交 叉 跨 内 , 如 图 9 ； 其 主 要 原 因 有 以 下 几 点 ：图 9 七 跨 关 节 式 电 分 相 平 面 示 意 图 1、 电 力 机 车 在 不 断 载 情 况 下 快 速 通 过 电 分 相 时 , 因 拉 弧 造 成 弧 光 相 间 短 路 烧 损 线 索 ；2、 电 力 机 车 通 过 电 分 相 时 因

17、过 电 压 造 成 机 车 放 电 间 隙 击 穿 , 短 路 电 流 在 中 性 线 和 带 电 线 间 产 生 电 弧 烧 损 线 索 , 这 种 故 障 发 生 的 概 率 较 大 ；3、关 节 式 电 分 相 结 构 参 数 检 调 时 ,中 心 柱 两 侧 线 索 及 吊 弦 水 平 间 距 设 置 偏 小 ,各 支 柱 拉 出 值 布 置 不 合 理 ,进 行 安 装 调 整 时 通 常 比 照 四 跨 绝 缘 关 节 检 调 ,水 平 间 距 一 般 控 制 在 450mm 左 右 , 对 各 支 柱 拉 出 值 的 布 置 往 往 只 关 注 于 满 足 水 平 间 隙 要 求

18、 ,名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 而 忽 略 了 结 构 稳 定 ；由 于 机 车 受 电 弓 快 速 通 过 电 分 相 时 必 将 引 起 线 索 振 动 ,吊 弦 在 抬 升 力 的 作 用 下 也 会 松 弛 鼓 肚 ,这 样 线 索 整 体 摆 动 量 加 大 ,线 索 间 、吊 弦 间 、线 索 与 吊 弦 间 水 平 距 离 缩 小 ,极 易 造 成 弧 光 过 电 压 并 可 能 成 为 电 弧 长 燃 的 维 持 通 道 ,进 而 烧 损 线 索 、 吊 弦 ；第 三 ,理 论 和 运 行 经

19、验 都 说 明 ,受 空 气 动 力 的 影 响 ,机 车 在 高 速 运 动 过 程 中 降 、升 受 电 弓 对 接 触 网 的 安 全 运 行 非 常 不 利 ,运 行 中 应 尽 量 防 止 ；对 于 高 速 运 行 的 电 动 车 组 , 这 个 问 题 尤 为 突 出 ；三 、 针 对 关 节 式 电 分 相 存 在 问 题 的 改 良 1、 为 防 止 列 车 停 在 锚 段 关 节 式 电 分 相 中 性 无 电 区 内 , 确 保 列 车 正 常 运 行 , 在 改 造 电 分 相 时 ,电 分 相 尽 量 设 置 在 没 有 坡 道 或 坡 道 较 小 的 线 路 上 ,同

20、 时 不 能 距 原 分 相 位 置 太 远 ；必 须 设 在 坡 道 上 时 ,要 考 虑 电 分 相 所 处 位 置 的 线 路 坡 度 、列 车 速 度 和 惰 性 距 离 的 关 系 ； 必 要 时 在 列 车 进 入 电 分 相 的 前 方 300m 处 , 设 置 列 车 断 电 利 用 惯 性 通 过 电 分 相 的 最 低 速 度 标 志 ；2、 电 分 相 改 造 时 要 注 意 其 位 置 与 信 号 机 的 距 离 , 不 能 设 在 信 号 机 前 方 太 近 的 地 方 ； 当 电 分 相 设 在 相 当 于 车 站 的 疏 解 区 内 时 , 尤 其 要 注 意 ；

21、3、 为 防 止 电 力 机 车 通 过 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 烧 伤 、 烧 断 电 分 相 中 性 无 电 区 内 承 力 索 ,保 证 供 电 设 备 安 全 ,在 机 车 上 设 置 自 动 断 电 装 置 ；当 电 力 机 车 运 行 至电 分 相 标 志 牌 “T 断 ”牌 所 在 里 程 时 , 机 车 自 动 断 电 通 过 电 分 相 , 通 过 电 分 相 后 ,合 上 机 车 开 关 继 续 运 行 ；4、 在 改 造 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 适 当 增 大 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 内 接 触 网 的 结 构 高

22、度 , 同 时 在 电 分 相 范 围 内 的 承 力 索 上 缠 绕 绝 缘 热 缩 带 ；防 止 关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 应 从 以 下 几 个 方 面 采 取 防 范 措 施 ：1、 根 据 电 力 机 车 运 用 区 段 的 不 同 , 合 理 修 正 车 顶 放 电 间 隙 的 距 离 ；2、 完 善 机 车 监 控 仪 的 功 能 ； 将 机 车 主 断 路 器 操 作 开 关 分 合 位 置 信 号 接 入 监 控 仪 进 行 监 控 ,这 可 有 效 地 减 少 司 乘 人 员 因 不 断 载 过 分 相 造 成 接 触 网 跳 闸 及 关 节 分 相 线 索

23、烧 损 故 障 的 发 生 ；3、 优 化 关 节 式 电 分 相 各 部 结 构 及 参 数 的 检 调 ； 对 于 多 次 发 生 上 述 故 障 的 电 分 相 ,必 须 认 真 检 查 各 部 支 柱 拉 出 值 布 置 是 否 合 理 ,定 位 器 的 状 态 如 何 ；起 弧 跨 和 交 叉 跨 应 防 止 重 合 ,假 设 改 动 困 难 ,可 采 取 在 交 叉 点 处 承 力 索 一 侧 上 加 装 绝 缘 护名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 套 ,防 止 烧 损 承 力 索 ；吊 弦 布 置 应

24、尽 量 采 取 不 对 应 布 置 ,即 相 互 间 错 位 并 有 一 定 的 间 隔 距 离 , 减 少 燃 弧 通 道 ；4、 重 视 关 节 式 电 分 相 绝 缘 距 离 的 检 调 ； 从 现 场 运 行 看 , 有 2 个 环 节 是 至 关 重 要 的 ：一 是 中 心 柱 线 索 与 相 邻 水 平 腕 臂 、定 位 管 、定 位 器 的 最 小 距 离 即 绝 缘 距 离 应 保 证 500mm, 不 能 到 达 的 可 临 时 采 取 在 腕 臂 、 定 位 管 上 加 装 绝 缘 护 套 来 满 足 绝 缘 要 求 ；二 是 相 邻 线 索 的 水 平 距 离 必 须

25、保 证 在 500mm 以 上 ,这 样 可 以 防 止 机 车 通 过 电 分 相 时 引 起 线 索 、 吊 弦 摆 动 缩 短 彼 此 绝 缘 距 离 , 为 燃 弧 提 供 通 道 , 造 成 息 弧 困 难 ；2 个 坡 度 ” 的 检 调 ,即 导 线 坡 度 和 定 位 器 坡 度 的 调 整 ；关 节 处 导 线 坡 5、加 强“度 应 不 大 于 1 且 应 以 连 续 坡 度 设 置 为 宜 ,相 邻 点 高 度 差 应 控 制 在 20 40mm；定 位 器 坡 度 的 调 整 也 是 关 节 式 电 分 相 检 调 的 重 点 之 一 , 定 位 器 坡 度 偏 小 极

26、 易 形 成 硬 点 ；6、 使 用 可 调 式 绝 缘 吊 弦 ； 由 于 关 节 式 电 分 相 不 具 备 越 区 供 电 的 能 力 , 只 需 考 虑 机 车 掉 坑 后 的 应 急 供 电 , 一 般 电 流 在 500A 以 下 , 因 此 可 以 将 载 流 整 体 吊 弦 更 换 为 绝 缘 吊 弦 ,减 少 燃 弧 通 道 ；为 保 证 电 气 回 路 的 畅 通 和 电 分 相 末 端 电 压 ,可 在 电 分 相 进 、 出 口 处 分 别 加 装 一 组 横 向 电 连 接 ；综 上 所 述 ,造 成 关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 的 主 要 原 因 是 机

27、 车 不 断 载 过 电 分 相 和 过 电 压 致 使 机 车 放 电 间 隙 击 穿 造 成 的 电 弧 烧 损 ；对 于 前 者 ,应 加 快 关 节 式 电 分 相 配 套 设 施 的 建 设 ,即 地 面 感 应 式 机 车 自 动 断 载 装 置 的 安 装 使 用 ；对 于 后 者 ,由 于 过 电 压 发 生 的 概 率 较 大 ,随 机 性 较 强 ,且 目 前 仍 缺 乏 对 过 电 压 的 有 效 抑 制 手 段 ,因 此 必 须 从 关 节 式 电 分 相 的 结 构 优 化 和 参 数 检 调 入 手 ；只 有 多 种 措 施 并 用 ,才 能 有 效 防 范 线 索 烧 损 故 障 的 发 生 , 提 高 关 节 式 电 分 相 的 安 全 运 行 性 能 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页