摘要

本课程系统讲解电气化铁路接触网基础知识,以 112 张教学幻灯片为主线,覆盖接触网的基本结构、组成设备、悬挂类型与供电方式四大模块。从电力牵引系统的整体供电回路讲起,逐项拆解接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四大组成部分,并深入介绍分相器、分段绝缘器、承力索、接触线、吊弦、电连接、锚段关节、中心锚结、补偿装置、线岔等核心部件的工作原理与技术参数,最后系统对比简单悬挂与链形悬挂、未补偿/半补偿/全补偿链形悬挂的差异,以及直接供电、带回流线直供、AT 供电、BT 供电四种方式的适用场景。适用于接触网工入门培训、电务学员专业学习与工程技术人员参考。

接触网基础 接触悬挂 链形悬挂 供电方式 AT供电 分相绝缘器 锚段关节 补偿装置

—— 以下内容共 112 张教学幻灯片,系统讲解接触网基础知识 ——

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接触网基础知识讲解 封面
接触网基础知识讲解

课程目录

本课程共分四大部分:

  • 第一节:接触网基本结构
  • 第二节:接触网的组成
  • 第三节:接触网悬挂类型
  • 第四节:接触网的供电方式
接触网基础知识 四大章节 课程目录
本课程四大章节

一、接触网的基本结构

相关产品:支撑装置 · 定位装置 · 支撑定位装置

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成,其它还有附加悬挂、接地回流等。本节先从电力牵引系统的整体结构讲起,再介绍接触网本身的四个基本组成。

1.1 电力牵引系统的组成

电厂发出的电流,经升压变压器提高电压后,由高压输电线(110kV)送到铁路沿线的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后(22kV),经馈流线转送到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用。电力机车用过的电流经钢轨、回流线、接地网流回变电所,形成完整的供电回路。

电力牵引系统组成
电力牵引系统的组成
接触网基本结构总览图
接触网基本结构总览

1.2 接触网的基本组成

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成。其它还有附加悬挂、接地回流等。

接触网基本组成
接触网的基本组成
接触网基本组成详解
接触网的基本组成

1.3 定位装置

定位装置包括定位管、定位器、定位支座、定位钩、定位线夹等。其功能是固定接触线的位置,传递接触线的水平负荷,保证接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内。定位装置通常安装在支柱的腕臂上,通过绝缘子与支柱绝缘。

定位装置
定位装置

1.4 支持装置

支持装置用以支持接触悬挂,传递负荷,包括腕臂、底座、绝缘子、连接零件等。支持装置根据装配结构可分为单腕臂、双腕臂支撑、三腕臂支撑等形式,用于不同的线路场景。

支持装置
支持装置
接触网基本结构在铁路供电系统中的位置
接触网总览

二、接触网的组成

相关产品:分相绝缘器 · 分段绝缘器 · 绝缘子 · 接触悬挂 · 补偿装置 · 电连接 · 中心锚结 · 线岔 · 连接紧固件 · 支柱与基础

本节是本课程最核心的部分,详细讲解接触网各个组成部件的工作原理、技术参数和现场应用。内容包括设备(分相器、分段器、绝缘子)、接触悬挂(承力索、接触线、吊弦、电连接、线岔、中心锚结、补偿装置、锚段关节)、支撑定位装置、支柱与基础等。

2.1 设备

2.1.1 分相器(分相绝缘器)

在电气化铁路中,电力机车由接触网单相电供给,为了平衡电力系统中 A、B、C 各相负荷,接触网一般实行 A、B 相轮流供给电力机车,所以在 A、B 相之间要进行分开,这称为电分相。分相绝缘器用在牵引变电所向接触网馈送不同相电源时,接触网需要分相供电的电分相处。一般设置在变电所不同相位的供电臂间,它既承受接触网设备上不同相位的电压,又起到机械连接作用。受电弓通过分相时不取流,机车断电惰性滑行。

分相绝缘器
设备(分相器)
分相绝缘器作用详解
设备(分相器)
接触网七跨关节式电分相示意图
设备(分相器)八跨关节式电分相

接触网分相有多种形式,包括七跨、八跨、九跨等。常见的是七跨关节式电分相,由中性段(2-8 跨)和无电区(3-7 跨)组成。XTK 分相器是常见的机械式分相绝缘器类型之一。

XFXP-1.80T(G) 提速分相绝缘器安装图
设备(分相器)XFXP-1.80T(G)
XTK 分相绝缘器安装示意图
设备(分相器)XTK分相器
接触网分相器现场实拍图
设备(分相器)

2.1.2 分段器(分段绝缘器)

分段绝缘器用于同相位的接触网分段,把接触网从电气上分为独立的区段,便于检修、缩小事故范围。分段绝缘器按材质分:环氧树脂分段器、高铝陶瓷分段器、复合玻璃纤维分段器、硅橡胶绝缘棒分段器;按结构特点分:普通菱形分段器、提速消弧分段器。

分段绝缘器实物图片
设备(分段器)
分段绝缘器分类详解
设备(分段器)

2.1.3 绝缘子

绝缘子用以悬挂并对接地体保持电气绝缘。接触网上使用的绝缘子按结构分成悬式棒式绝缘子两类;按绝缘子材质分:瓷绝缘子、硅橡胶绝缘子、钢化玻璃绝缘子。

绝缘子分类
接触悬挂(绝缘子)

2.2 接触悬挂

接触悬挂是接触网的核心部分,直接与电力机车的受电弓接触,向机车持续供电。接触悬挂由接触线、承力索、吊弦、电连接、线岔、中心锚结、补偿装置、锚段关节等多个部件组成。

2.2.1 承力索

承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来,承载一定电流。承力索根据材质可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索。

承力索
接触悬挂(承力索)

2.2.2 接触线

接触线是与受电弓直接接触摩擦的导线,其高度、张力、坡度都有严格的要求。两定位点间接触线坡度、两吊弦点间接触线坡度都有标准值。

导线坡度曲线图
接触悬挂(导线坡度)

2.2.3 吊弦

吊弦是连接承力索和接触线的中间部件,承担将接触线悬挂在承力索上的作用。吊弦有环节吊弦、弹性吊弦、滑轮吊弦等多种类型。

接触悬挂吊弦详解
接触悬挂(吊弦)

2.2.4 电连接

电连接用于保证接触悬挂中各导线之间的电流畅通,包括横向电连接和纵向电连接,是保证接触网电流导通的关键部件。

接触悬挂电连接
接触悬挂(电连接)
接触悬挂电连接实物图
接触悬挂(电连接)
电连接安装图
接触悬挂(电连接)

2.2.5 锚段关节

为满足供电、机械方面的分段要求,将接触网分成一定长度且相互独立的分段,每一分段叫锚段。两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。其作用是:(1)限制事故范围;(2)改善线索的受力状况;(3)增加补偿装置;(4)便于机械、供电分段。

锚段关节定义与作用
接触悬挂(锚段关节)
接触网锚段关节详解
接触悬挂(锚段关节)
三跨非绝缘锚段关节
接触悬挂(锚段关节)

2.2.6 中心锚结

在两端装有补偿器的锚段里,必须加设中心锚结。其布置原则是:尽量使中心锚结两端张力相等。直线区段中心锚结设在锚段中部;曲线区段设在曲线半径相同的整个锚段中部。中心锚结结构可分为区间防串防断中心锚结、站场防窜动中心锚结等。

中心锚结布置原则
接触悬挂(中心锚结)
两跨式防窜中心锚结示意图
接触悬挂(中心锚结)
全补偿链形悬挂三跨式中心锚结
接触悬挂(中心锚结)
站场防窜动中心锚结结构图
接触悬挂(中心锚结)

2.2.7 补偿装置

补偿装置用于自动调节线索张力,使接触线或承力索的张力保持在规定范围内。补偿装置分类:滑轮式、棘轮式、弹簧式、液压式、鼓轮式。

补偿装置 b 值安装曲线
接触悬挂(补偿装置)
补偿装置详解
接触悬挂(补偿装置)
补偿装置分类
接触悬挂(补偿装置)
补偿装置现场实拍图
接触悬挂(补偿装置)
补偿装置现场实拍图
接触悬挂(补偿装置)

2.2.8 线岔

在电气化铁路区段的站场内两个股道交叉处,为了使电力机车受电弓由一股道顺利过渡到另一股道,在两支接触线的相交处用限制管连接并固定的装置称为线岔。线岔处两接触线交叉点在轨道平面上的投影点应位于道岔导曲线两内轨距 630~1085mm(V≤160km/h)的横向中间位置处。

接触悬挂线岔
接触悬挂(线岔)
接触悬挂线岔现场实拍图
接触悬挂(线岔)
接触悬挂线岔现场实拍与平面图
接触悬挂(线岔)
线岔处两接触线交叉点位置要求
接触悬挂(线岔)
线岔接触线相距500mm处的高差规定
接触悬挂(线岔)

2.3 支撑定位装置

支撑定位装置是接触网中负责支撑和定位的机械结构,包括腕臂、定位管、定位器、绝缘子等部件。支持装置根据装配结构分为:单腕臂、双腕臂支撑、三腕臂支撑。

支撑定位装置现场实拍图
支撑定位装置
支撑定位装置实物图
支撑定位装置
支撑定位装置装配结构
支撑定位装置
支持装置:腕臂、底座、绝缘子、连接零件
支撑定位装置
接触悬挂支持装置实物图
接触悬挂(支持装置)
支撑定位装置现场图
支撑定位装置
支撑定位装置分类与作用
支撑定位装置
定位器坡度规定
支撑定位装置(定位器坡度)
支撑定位装置标准值表
支撑定位装置

2.4 支柱与基础

支柱按其使用材质分为混凝土支柱和钢支柱两类。混凝土支柱具有成本低、防腐、使用年限长等优点;钢支柱具有强度高、便于运输等优点。支柱按其在接触网中的作用可分为:中间柱、转换柱、中心柱、锚柱、道岔柱、软横跨柱、硬横跨柱及桥柱等。

支柱与基础详解
支柱和基础
混凝土支柱实物图
支柱和基础(支柱作用)
混凝土支柱与钢支柱的对比
支柱和基础
支柱基础工程实拍图
支柱和基础
支柱基础剖面图与工程实拍
支柱和基础
支柱与基础:基坑和基础详图
支柱和基础
支柱按使用材质分类
支柱和基础(材质)
支柱与基础详解
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础现场安装图
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础详图
支柱和基础
支柱与基础
支柱和基础
支柱与基础详解
支柱和基础
基坑和基础详图
支柱和基础(基坑)
支柱与基础详解
支柱和基础
支柱与基础详解
支柱和基础

三、接触网的悬挂类型

相关产品:接触悬挂 · 补偿装置 · 定位装置

接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。按照接触悬挂结构分为两大类:简单悬挂(无承力索)和链形悬挂(承力索、吊弦、接触线组成)。链形悬挂又可按多种方式细分:

  • 按照接触线、承力索的补偿情况:未补偿、半补偿、全补偿
  • 按照接触线、承力索的相对位置:直链形、半斜链形、斜链形
  • 按照承力索的多少分为:单链形(1根)、双链形(2根)、多链形(3根及以上)
  • 按照定位点处是否安装弹性吊索:简单链形、弹性链形
接触网分类
接触网的分类

3.1 简单链形悬挂

简单链形悬挂是链形悬挂的一种简化形式,主要由承力索、吊弦、接触线组成,无弹性吊索,结构简单,造价低,主要应用于站场和速度较低的区段。

简单链形悬挂结构
弹性链形悬挂
简单链形悬挂现场实拍图
简单链形悬挂

3.2 弹性链形悬挂

弹性链形悬挂是在简单链形悬挂的基础上,在定位点处增设弹性吊索(Y型或Π型),改善了接触线在定位点处的弹性,使受电弓与接触线之间的接触压力更均匀,有利于电力机车高速运行时取流。

弹性链形悬挂:Π形和Y形
简单链形悬挂示意图
弹性简单悬挂
弹性简单悬挂
弹性链形悬挂(Π型吊弦)
弹性链形悬挂(Π型吊弦)
弹性链形悬挂(Y型吊弦)
弹性链形悬挂(Y型吊弦)
弹性链形悬挂详解
悬挂类型
简单链形与弹性链形对比
链形悬挂详图
悬挂类型
悬挂类型
悬挂类型比较与选用
悬挂类型

3.3 半斜链形悬挂

半斜链形悬挂中承力索沿线路中心线布置,接触线在每一支柱定位点处通过定位装置被布置成"之"字形。半斜链形悬挂风稳定性好,提速改造以前,我国在直线区段大量采用这种悬挂方式。

半斜链形悬挂
半斜链形悬挂

3.4 斜链形悬挂

斜链形悬挂中接触线和承力索均布置成方向相反的"之"字形,风稳定性好,但结构复杂,目前我国很少采用。

斜链形悬挂
斜链形悬挂

3.5 各种补偿的链形悬挂

链形悬挂按补偿情况分为:

  • 未补偿链形悬挂:承力索和接触线两端无补偿装置,均为硬锚。结构简单、要求支柱高度较低、建设投资低、施工和检修方便,但导线的张力和弛度随气温变化较大,不利于高速运行取流。
  • 半补偿链形悬挂:接触线两端设张力补偿装置,承力索两端为硬锚。
  • 全补偿链形悬挂:接触线和承力索两端均设补偿装置,可自动调节线索张力。运行性能好,但结构复杂、造价高。
未补偿链形悬挂与半补偿链形悬挂优缺点对比
未补偿链形悬挂
全补偿链形悬挂
全补偿链形悬挂
链形悬挂:单链形、双链形、多链形
链形悬挂
链形悬挂详图
链形悬挂
悬挂类型总览
悬挂类型说明
斜链形悬挂、直链形悬挂对比
悬挂类型
分相段的布置原则
分相段的布置

四、接触网的供电方式

相关产品:分相绝缘器 · 分段绝缘器 · 隔离开关 · 接触悬挂

接触网是向电力机车供电的特殊输电线路。几个参数:馈线电压 27.5kV、额定工作电压 25kV、最高工作电压 29kV、最低工作电压 19kV。接触网的供电方式有四种:单边供电、双边供电、越区供电、并联供电。

接触网供电方式主要参数
牵引供电系统参数
牵引供电系统的供电方式种类
牵引供电系统的供电方式

4.1 直接供电方式(TR)

直接供电方式中牵引变电所与接触网间不设置任何防干扰设备。馈电回路结构简单,造价低,但对通信线路干扰较大。

直接供电方式
1. 直接供电方式
直供加回流线区段的接触网实物图
直供加回流线区段的接触网

4.2 带回流线的直接供电方式(TRNF)

带回流线的直接供电方式增设与接触网并行的回流线(N线),减少对通信线路的干扰。

带回流线的直接供电方式
带回流线的直接供电方式

4.3 AT 供电方式(自耦变压器供电)

自耦变压器供电方式中,牵引变压器将110kV三相电降压至单相55kV,接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器,其中心抽头与钢轨联结。这种方式供电臂距离长、供电质量高、对通信干扰小,是高速电气化铁路的主流供电方式。

AT 供电方式示意图
AT供电方式
AT 供电方式工作原理
AT供电方式
AT 供电区段接触网实拍图
AT供电区段的接触网

4.4 BT 供电方式(吸流变压器供电)

当牵引电流流经吸流变压器原边时,将强迫流经轨道的大部分电流通过吸上线流到回流线中返回牵引变电所。由于回流线电流抵消了绝大部分因接触网电流产生的电磁感应影响,因而对通信线的影响大为减轻。

BT 供电方式
BT供电方式
BT 供电方式
BT供电方式

4.5 供电方式种类:单边/双边/越区/并联

接触网的供电方式有四种:

  • 单边供电:每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能。相邻供电臂电气上独立、运行灵活、故障范围小,馈线保护装置较简单,是我国主要的接触网供电方式。
  • 双边供电:供电分区的两端都连接有牵引变电所,供电可靠性高。
  • 越区供电:当某牵引变电所故障时,由相邻变电所越区供电。
  • 并联供电:在枢纽站或站场内,多个供电臂并联运行。
单边供电系统图
单边供电
单边供电详解
单边供电

4.6 牵引供电系统对邻近线路的影响

牵引供电系统可能对临近线路的影响:

  • 静电感应电压影响:处于电场内的架空通讯线路将产生静电感应电位
  • 电磁感应影响:观音坝实验:接触网与架空线相距 100m,平行长度 18.3m,接触网短路电流 Ik=1140A,实测纵电动势 787~824V
  • 杂音干扰:谐波成分在通信中产生感应电压,形成通信中的杂音
牵引供电系统对临近线路的影响
牵引供电系统对邻近线路的影响

4.7 接触网馈线保护

接触网馈线保护方式包括阻抗保护、电流速断保护、过电流保护等。

馈线保护方式
接触网馈线保护
接触网馈线保护与供电臂保护配置
接触网馈线保护

2.5 设备(分相器、分段器)补充实例

以下是分相器与分段器的更多现场实例图:

接触网基础 第 4 页 - 设备(分相器)
设备(分相器)
接触网基础 第 13 页 - 设备(分相器)
设备(分相器)
接触网基础 第 27 页 - 设备(分相器)
设备(分相器)
接触网基础 第 28 页 - 设备(分相器)
设备(分相器)
接触网基础 第 64 页 - 设备(分相器)
设备(分相器)

2.6 接触悬挂补充

以下是接触悬挂的更多示意图:

接触网基础 第 34 页 - 接触悬挂
接触悬挂
接触网基础 第 46 页 - 接触悬挂
接触悬挂

结语

通过本课程的系统学习,我们了解了接触网的基本结构、组成设备、悬挂类型和供电方式四个核心模块。接触网作为电气化铁路的核心供电设施,其设计、施工、检修都需要严格遵循技术标准,确保电力机车的安全可靠运行。

本课程适用于:

  • 接触网工入门培训
  • 电务学员专业知识学习
  • 工程技术人员参考资料
  • 铁路院校教学辅助材料

全文共 112 张教学幻灯片 · 接触网基础知识系统讲解

使用与说明

延伸阅读:接触悬挂系统 · 分段绝缘器技术全解析 · 接触网零部件检查指导图示 · 地铁接触网零部件识别图册 · AT供电全补偿链形悬挂方案 · 重载大张力强化型方案 · 多源数据融合状态评估

  • 本课程共收录 112 张教学幻灯片,按"基本结构—组成设备—悬挂类型—供电方式"四大模块系统编排。
  • 每张幻灯片下方标注原页码与所属章节,点击图片可在新标签页查看原始大图,便于现场对照与细节查阅。
  • 图中涉及的关键参数(张力、坡度、电压等级等)以最新行业技术标准为准;如与现行规章不一致,以最新规章为准。
  • 建议结合本单位现行检修工艺文件与设备型号对照学习,可作为接触网工入门培训与新员工入岗学习资料。