电气化铁路基本知识及运营管理
第一章 电气化铁路组成
电气化铁路是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。它与内燃机车牵引不同的地方,是电力机车(或电动车组)本身不带电源,必须由外部供给电能,专门给电力机车(或电动车组)供给电能的装置称作牵引供电系统。因此,电气化铁路是由电力机车(或电动车组)和牵引供电系统两大部分组成。同时,牵引供电系统本身并不产生电能,而是将电力系统的电能通过牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨、吸上线及回流线供给电力机车的。 (一)牵引变电所
牵引变电所是电气化铁路的心脏。它的功能是将电力系统输送来的110kV或220kV等级的工频交流高压电,通过一定接线形式的牵引变压器变成适合电力机车使用的27.5kV等级的单相工频交流电,再通过不同的馈电线将电能送到相应方向的电气化铁路(接触网)上,满足来自不同方向电力机车的供电需要。牵引变电所一般设在车站的一端,在车站和区间分界处与
另一端不同相位的供电臂通过分相绝缘器或电分段锚段关节相连。同一方向馈出回路的高压开关具备一旁路备用开关,可满足不间断可靠供电要求和检修的需要。 (二)分区所
分区所的作用是将电气化铁路上下行接触网通过分区所并联起来,以提高供电臂末端接触网上的电压水平,均衡上下行供电臂的电流,降低电能损失,在较重车方向和线路有较大坡道情况下效果更为明显;在一个牵引变电所故障情况下,通过分区所可以由相邻牵引变电所实行越区供电。
(三)开闭所
开闭所的主要作用是在大编组站和客运站实现分束、分段供电,提高供电的可靠性,缩小停电范围,减少事故对铁路运行的影响。如果开闭所在供电臂末端,通常将其与分区所合建。同样,不同馈出回路的高压开关具备共用旁路备用开关,可满足不间断可靠性供电要求和检修的需要。
(四)馈电线
馈电线是牵引变电所与接触网之间的连接线。它的功能是从牵引变电所向接触网供电。它由馈电开关引出,在分相装置的两侧连接到接触网上,使之获得27.5kV电能。
(五)接触网
接触网是电气化铁路上的主要供电装置,它通过钢筋混凝土方柱或等径圆支柱及软横跨、硬横跨,以一定的悬挂形式将接触线直接架设在铁路线路的上方。它的功能是通过与电力机车顶部受电弓的滑动接触将电能供给电力机车(或电动车组)。
从结构形式上看,接触网由接触悬挂部分、支持装置、定位装置、支柱和基础组成。
1. 接触悬挂部分
接触悬挂部分包括承力索、整体吊弦、接触线、中心锚结绳及各种线夹、全补偿下锚装置等。承力索承受接触线的重力,并将整个接触悬挂的重力和拉力(或压力)传给支持装置,并通过吊弦悬挂使接触线保持在规定的高度,电力机车受电弓滑板同接触线相接触取得机车所需电能。
2. 支持装置
支持装置包括腕臂、棒式绝缘子、固定底座、腕臂支撑、斜拉线、承力索座等,用于支持接触悬挂部分,并将其负荷传给支柱。
3. 定位装置
定位装置包括定位管、定位器、定位线夹、定位支撑等,用于固定接触线的水平位置。定位器处于受拉状态,使接触线沿铁路线路均匀分布在机车受电弓运行轨迹两侧,保证受电弓不脱离接触线而发生弓网事故,并将接触线的水平负荷传给支持装置。
4. 支柱和基础
支柱和基础包括钢筋混凝土方支柱和等径圆支柱、钢柱、软横跨、硬横跨、杯形基础、拉线基础、横卧板和底板等。它用于承受接触网的全部负荷,包括上部结构的重力、垂直线路方向的拉力(或压力)、顺线路方向的拉力。支柱和基础施工质量的好坏直接影响到接触网能否长期稳定运行。
(六)钢轨和吸上线
在电气化铁路上,电力机车是利用钢轨作为牵引电流回路的,大部分牵引电流经过与之相连的吸上线(绝缘电缆)直接回到变电所。由于轨道与大地之间是不绝缘的,所以牵引电流的一部分要流经大地,从埋设在牵引变电所下面的接地网回到变压器。同时钢轨和吸上线不是直接相连,而是在轨道电路绝缘节处增设扼流变压器,二者分别与变压器的接线柱和中性点牢固连接,从而使牵引电流回路和轨道信号各自形成导通回路,互不干扰。
(七)回流线
回流线是轨道回路与牵引变电所之间的连接线,它的作用是将流经吸上线的牵引电流直接回送变电所内的牵引变压器,一方面减少电能损失,另一方面降低了对电气化铁路沿线通信、信号线路和装置的电磁谐波干扰。通常回流线与接触网线路同杆架设,每隔一定的区段通过吸上线与钢轨相连。
第二章 接触网运营管理与检修
第一节 接触网竣工验收
一、滑行试验
接触网在开通前要进行滑行试验,滑行试验的目的是检验接触网机械、电气适应性能是否满足运行需要。 滑行试验分两步进行,即冷滑和热滑。冷滑试验是在接触网全面检查合格后,在接触网不受电情况下,岁接触网进行的动态试验检查,即通过电力机车受电弓的正常运行状态,检验接触网的机械适应性能能否满足运行需要。冷滑时将受电弓临时接地,以随时放掉接触线上存留的静电电流,保证试验人员的安全。热滑试验是在接触网送电后进行。
冷滑试验应具备下列条件:
1、 冷滑行试验区段的接触网工厂已全面竣工;
2、 冷滑行试验区段的接触网已进行检查,检测记录完整,检查质量符合验收标准;
3、 影响冷滑行试验的绝缘包扎物等已全部拆除;
4、 电力线路跨越接触网时,垂直距离符合相关规定;
5、 接触网距树木间的最小距离,水平不小于3.5M,垂直不小于3.0M。
目前冷滑试验的方法仍采用人工观察法,观测人员在电力机车后面
的平板车作业台上进行检查,作业台高度可根据观测区段的导线高度自由调节,还应设置能够控制受电弓升降的压缩空气管路及接写降弓装置,以便在紧急情况时能及时降弓,防止刮弓事故。作业台上设观测员和记录员2—3人,主要检查下列内容:
1、 接触线拉出值、“之”字值是否正确,拉出值最大不应该大于400mm;
2、 接触线有无硬点、有无弯曲、扭转和不平滑的现象;
3、 接触线上安装的吊弦线夹、定位线夹、接头线夹、中心锚结线夹、电连接线夹、分段绝缘器、分相绝缘器、线岔等安装状态,有无偏斜、碰弓刮弓现象和不允许的硬点;电厂脱硫滤布
4、 受电弓与定位管间的距离、受电弓与有关绝缘子之间的距离、受电弓与有关接地体之间的距离是否符合要求,受电弓在正常情况下距接地体瞬间间隙不应小于200mm,困难情况下不应小于160mm;
冷滑试验分三次进行:第一次以10N弓网静态压力、20km/h速度,第二次以70N弓网静态
压力、30—40km/h速度,第三次以不小于70N弓网静态压力、80km/h速度,分别对接触线高度、拉出值、冲击加速度等进行测量。
二、竣工文件
接触网工程竣工前,施工单位应提前做好自检及竣工文件、资料的整理汇编工作。绘制好全部工程竣工图,竣工图要反映实际现场的接触网结构,对已有设计变更说明的地方应调查核实,将图纸进行相应的修改,使之符合设计要求,并将这些资料交接管单位统一保管或按规定送上级档案部门归档。竣工文件应有如下内容:
1、 设计文件一份,由设计单位提供;
eoo2、 接触网平面布置图4份;
3、 接触网供电分段示意图2份,接触网装配图2份;
4、 接触网主要工程数量表3份(见下表)。
接触网工程数量表
1 | 区间(站场)名称 | |
2 | 正线公里 | | | | | | |
3 | 钢筋混凝土着和铁塔 | 支柱 | | 铁塔关闭起重装置 | | 合计 | |
4 | 拉线 | | | | | | |
5 | 绝缘子 | 棒式 | | 悬式 | | 合计 | |
6 | 软横跨、硬横跨 | 软横跨 | | 硬横跨 | | 合计 | |
7 | 腕臂 | | | | | | |
8 | 承力索 | 类别 | | 锚段 | | 延长公里 | |
9 | 接触线 | | | | | | |
10 | 接触网隔离开关 | | | | | | |
11 | 避雷器 | | | | | | |
12 | 地线 | | | | | | |
13 | 吸流变压器 | | | | | | |
14 | 馈电线 | | | | | | |
| | | | | | | |
5、工程施工记录;
钢拄基础隐蔽工程记录一份;
支柱埋设隐蔽工程记录;
接地装置埋设隐蔽工程记录;
绝缘子和分段、分相绝缘器、开关、避雷器、吸流变压器试验记录。
第二节 接触网的检修方式
一、接触网检修的必要性
接触网开通送电即投入运行,由于接触网是露天装置,其结构、零件等必然要受到各种自然条件变化的影响,加上电力机车受电弓沿接触线高速摩擦滑行,使接触网经常处在振动、摩擦、电热及构件本身物理变化影响之中,接触网技术状态极易发生变化。为了确保电力机车的安全行驶,应严格保证接触网的技术状态和供电状态,这样就必须对接触网进行经常性的检查、调整和维修。
二、接触网检修方式及程序
接触网检修包括对接触网设备与结构的巡视检查和检修作业,接触网巡视检查的主要目的是观察接触网工作状态,及时发现不正常运行状态和隐患,以便及时处理将事故消灭在未发生之前,保证接触网始终处于良好运行状态。接触网巡视检查包括步行巡视和乘车巡视。
(1)步行巡视由单人或双人(要符合技术等级)沿铁路线步行巡视观察接触网的工作状态和设备完好情况;
(2)乘车巡视有单人或双人(要符合技术等级)添乘电力机车或其他车辆,观察电力机车受电弓与接触线工作取流状况等。
巡视检查的内容、方法和注意事项应按“接触网运行检修规程”要求执行。
接触网检修作业凡是分为:停电作业、带电作业和远离作业三种,各种作业均应按“接触网安全工作规程”要求办理手续,遵守命令程序中的规定。
三、接触网的检修
接触网检修主要是检查接触网设备、结构是否符合技术要求和标准,不符合的应及时纠正调整。通过检修,对设备进行分析,不断改进、提高设备质量,以确保安全和不间断供电。
接触网检修分为周期修程制和状态修程制。周期修程制是按时间周期及项目内容,定时进行循环检修;状态修程制是根据接触网的运行状态,进行定期检查、检测及巡视,针对检查出的和已存在的问题进行相应的检修与维护,最后根据使用年限进行一次性的更换,实行寿命管理。
接触网检修作业一般采用车梯或检修作业车,离线路较远的设备可利用大梯子或其他工具进行检修。当进行带电作业时,对地绝缘工具应采用高强度绝缘材料制成,并严格按照带电作业操作规程进行检修,确保人身及设备安全。
1、 接触网周期性检修
接触网的定期检修分为小修和大修两种修程。
(1)小修 小修系维持性的修理。主要是:对接触网进行检测、清扫、涂油;对磨损、锈
蚀到限的接触线、承力索及供电线、回流线进行整修、补强或局部更换;对损坏的零部件进行换修,以保持接触网的良好技术状态。
接触网小修项目、周期和范围的规定,如下表所示。
顺号 | 项目 | 周期/月 | 范围 |
1 | 测量、调整接触线高度和之字值 | 12 | 测量悬挂点处接触线的高度和跨距中接触线的最低高度、接触线坡度和之字值,对不合标准者进行调整 |
2 | 测量、调整接触线拉出值 | 6 | 测量拉出值及跨距中接触线对受电弓的最大偏移值,对不合标准者进行调整 |
3 | 测量接触线磨耗 | 全面测量 | 3年 | 每个定位线夹、中心锚结线夹、接头线夹两侧和跨距中心处,以及个别磨耗严重的点平均磨耗为上述各点磨耗的平均值,对磨耗超过规定者进行整修 |
重点测量 | 6—12月 |
4 | 测量悬式绝缘子的电压分布 | 12 | 不包括软横跨横向电分段的绝缘子 |
5 | 清扫绝缘子和分段绝缘器 | 12 | 整个瓷表面(包括弧槽)都要清扫干净,发现瓷体破损要及时更换 |
6 | 测量支柱的侧面限界 | 12 | 包括对线路的站台边缘等 |
7 | 测量、调整接触线和承力索的张力及驰度 | 5年 | 应符合张力及驰度安装曲线,对不合格者予以调整 |
8 | 检修接触悬挂 | 6 | 接触线和承力索(检查位置、损伤接头、补强的状态等)、吊弦(吊索)、电连接器、中心锚结及各种线夹、零部件,有损坏者予以检修或更换 |
9 | 检修锚段关节 | 立式干粉搅拌机6 | 检查锚段关节处两组接触线和承力索相对位置是否符合技术要求,包括锚段关节处的隔离开关和电连接器 |
10 | 检修线岔 | 3 | 包括线岔处的电连接器 |
11 | 检修分段绝缘器 | 3 | 包括绝缘器处的电连接器、隔离开关及各种标志 |
12 | 检修调整补偿器 | 12 | |
13 | 检修软横跨、支撑装置及定位器 | 12 | 包括软横跨上的横向分段绝缘器 JING液灌溉系统 |
14 | 检修支柱和接地装置 | 老婆饼机12 | 支柱、基础、拉线、地线、火花间隙,测量接地电阻,涂号码牌和支柱上的标志等 |
15 | 检修隔离开关 | 常动 | 3—6 | 触头及传动装置,包括电连接器 |
不常动 | 6—12 |
16 | 检修避雷器 | 每年雷雨季节前 | 单独装设的和吸流变压器上的避雷器 |
17 | 检修供电线路 钢绞线涂油 | 12 | 馈电线、并联线路及有关的标志等 |
18 | 3—4年 | 各种钢质绞线 |
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