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第一章 电气化铁路 第一节 电气化铁路的优越性我国铁路运输的牵引动力，目前主要有蒸汽牵引、内燃牵引和电力牵引三种形式。以电力牵引作为主要牵引方式的干线铁路称为电气化铁路。我国第一条电气化铁路始建于1958年，1961年8月15日宝鸡风州段91km建成通车，采用了较先进的单相工频交流供电方式。到2005年底，我国已建成电气化铁路两万公里，成为继俄罗斯、德国之后世界第三电气化铁路大国。目前，世界高速电气化铁路最高已达330km/h（德国汉诺威柏林），最高试验速度已达515km/h（法国巴黎勒芒图尔）。我国于1998年已建成广深为200km/h的高速电气化铁路，秦沈试验为321.5km/h。到2020年，我国将达到电气化铁路总里程5万公里，是铁路建设的高潮。电气化铁路的优越性，主要表现在以下几个方面：一、能多拉快跑，提高运输能力。由于电力机车功率大、速度快，因而能多拉快跑，提高牵引吨数，缩短在区间运行时间，从而可以大幅度提高运输能力。二、能综合利用资源，降低燃料消耗。由于电力机车的能源可以来自多方面，因而可以综合利用资源，即是在纯火力发电的情况下，电力机车总效率也可达25%左右，为蒸汽机车的四倍多。三、能降低运输成本，提高劳动生产率。由于电力机车构造简单，牵引电动机和电气设备工作稳定可靠，因而机车检修周期长，维修量少，可以减少维修费用和维修人员。电力机车不需要添煤、加水和加油，整备作业少，宜长交路行驶，因而可以少设机务段，乘务人员和运用机车台数相应减少。这样就降低了运输成本，提高了劳动生产率。四、能改善劳动条件，不污染环境。由于电力机车没有煤烟，使机车乘务员不受有害气体侵害，同时也对沿线的环境不产生污染。第二节 电气化铁路的组成电气化铁路是由电力机车、牵引变电所和接触网组成的。一、电力机车用电力驱动的机车。 电力机车由机械、电气和空气管路系统组成。机械部分，主要包括车体和走行部分。电气部分，主要包括受电弓、主断路器、牵引变压器、转换硅机组、调压开关、整流硅机组、平波电抗器、牵引电动机和制动电阻柜等。空气管路系统，主要包括空气制动、控制及辅助气路系统。电力机力受电弓是将接触网的高压电源引入机车内部，与接触网滑动摩擦取流的。受电弓对接触网的静压力为 70-120 N。受电弓滑板的最大工作范围为1250毫米，允许工作范围为950毫米。二、牵引变电所对电能进行变换集中分配的场所。电气化铁路供电系统由发电厂、牵引变电所、接触网、电力机车和钢轨等构成。牵引变电所的任务是把电力系统的三相高压电变成电力机车所需要的电能。(一)牵引变电所的主要设备有：1牵引变压器牵引变压器的作用是将高压110kV(或220kV)变成27.5kV(或55kV)的电能。2高压开关设备高压开关设备包括高压断路器、高压熔断器和隔离开关等。在正常情况下操作高压开关切断或接通电路；在短路情况下，继电保护装置作用于高压开关自动切除故障。3互感器利用互感器可以对高电压、大电流进行间接测量，从而保证测量仪表及人身的安全；互感器还供给牵引变电所、保护装置的工作电压或电流。4控制、监视与信号系统(二次回路)包括测量仪表、监视装置、信号装置、控制装置、继电保护、自动装置和远动装置等。作用是正确反映一次系统的工作状态，控制一次系统的运行操作。5自用电系统向牵引变电所内照明供电的系统称为自用电系统。由专门的自用变压器承担。6回流接地和防雷装置牵引变电所的保护接地和工作接地采用同一个环状接地网。主变压器牵引侧接地端与接地网相连，也与钢轨、回流线相连，从而形成牵引电流的回流通路。为预防雷害，安装避雷针、避雷器等。7电容补偿装置电力牵引供电系统的功率因数较低，需进行功率补偿。目前常用的补偿方式有：串联电容器补偿、并联电容器补偿和串并联电容器补偿。(二)牵引变压器主接线牵引变压器主接线常用三相Y接线、单相VV接线、斯科特接线、伍德布里奇接线及三相Y组成X接线等。(三)开闭所、分区亭和AT所1开闭所当枢纽内不设牵引变电所时，为缩小事故范围设开闭所，开闭所起电分段和扩大馈线数目的作用。2分区亭在复线电气化线路中为改善供电臂末端电压水平和减少能耗，采用上、下行并联供电，在两相邻牵引变电所间设置分区亭。3AT所仅在自耦变压器供电方式中设置，作用是改善电压水平和防干扰性能。三、接触网架设在铁路线路上空，向电力机车供给电能的特殊形式的输电线路接触网额定电压为25kV，最低电压不低于21kV，当行车速度为140km/h时，最低应保持23kV。(一)接触网应具备的性能接触网没有备用，长年暴露于铁路上方，经受污染、腐蚀和机车受电弓摩擦。对接触网的要求如下：1在各种恶劣环境条件下应能不间断供电，保证电力机车在最大运行速度时能正常取流。2器材要有足够的机械强度和电气强度，要有相应的抗腐蚀能力，零件要尽量标准化、系列化、扩大互换性。3结构合理，方便施工和运营。4接触网发生事故后，通过抢修应能尽快恢复供电。(二)接触网的组成接触网由支柱与基础、支持装置、接触悬挂和定位装置四部分组成。1支柱与基础由支柱、基础及下部附件组成。用于承受接触悬挂、支持装置的负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置上。2支持装置包括腕臂、拉杆(压管)、定位装置、软横跨、硬横跨等。它的作用是支持悬挂，并把悬挂的负载传递给支柱与基础。3接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和连接它们的零件。它的作用是将电能传输给电力机车。4. 定位装置包括定位管、定位器、支持器及连接零件等。它的作用是固定接触线与受电弓中心的相对位置在规定范围内，保证接触线与受电弓不脱离，使接触线磨耗均匀，并将水平负荷传给支持装置的结构。 第三节 牵引网供电方式牵引网供电方式主要有直接供电、BT供电、带回流线的直接供电和AT供电四种方式。1直接供电方式它以接触网为火线，以钢轨为回流导线。直接供电方式有牵引网阻抗小、电压质量好、能耗小、投资省等优点。但对邻近通信线路干扰大。2BT供电方式沿线路架设一条回流线，每隔一定距离在接触网和回流线内串联接入吸流变压器，使回流由回流线返回牵引变电所。BT供电方式减轻了对邻近通信线路的干扰。但牵引网阻抗大、能耗大、造价较高。3带回流线的直接供电方式这种供电方式就是保留“BT”供电方式中增加的回流线，而把吸流变压器取消掉。回流电流一部分经回流线，一部分经钢轨和大地返回牵引变电所。这种供电方式阻抗低、供电性能好、造价低。但防干扰性能差。4AT供电方式沿线路架设一条正馈线，每隔一定距离在接触网与正馈线之间并联接入自耦变压器，其中性点与钢轨相接。这种供电方式阻抗小，供电距离长，防干扰效果好。但造价高，结构复杂。 第四节 接触悬挂类型接触悬挂分为简单悬挂和链形悬挂两类。一、简单悬挂将接触导线直接固定在支持装置上的悬挂称为简单悬挂。这种悬挂方式较为简单，要求支柱高度和容量较小，施工、维修方便，造价低。但驰度较大，弹性不均匀，稳定性差。在悬挂点处加装弹性吊索，在两端下锚处加装张力补偿器的简单悬挂称为弹性简单悬挂。弹性简单悬挂改善了悬挂点弹性，减小了接触线弛度，能适用于行车速度不大于80km/h的线路上。二、链形悬挂链形悬挂是接触线通过吊弦(或辅助索)悬挂在承力索上的悬挂方式。链形悬挂具有弛度变化小、弹性均匀、稳定性好等优点。但也存在着结构复杂、投资大、施工和维修量大的问题。链形悬挂根据悬挂链数分为单链形和双链形悬挂；根据张力的补偿方式可分为无补偿、半补偿和全补偿链形悬挂；根据悬挂点处吊弦形式可分为简单链形悬挂和弹性链形悬挂；根据承力索和接触线的相对位置分为直链形、半斜链形和斜链形悬挂。（1）单链形悬挂：接触线通过吊弦挂在承力索上的悬挂。（2）双链形悬挂：接触线通过吊弦挂在辅助索上后再挂到承力索上的悬挂。（3）无补偿链形悬挂：承力索和接触线均为硬锚的悬挂。（4）半补偿链形悬挂：承力索为硬锚，接触线加设张力补偿装置的悬挂。（5）全补偿链形悬挂：承力索与接触线均加设张力补偿装置的悬挂。（6）简单链形悬挂：悬挂点处接触线通过环节吊弦挂到承力索上的悬挂。（7）弹性链形悬挂：悬挂点处接触线通过弹性吊弦悬挂到承力索上的悬挂。（8）直链形悬挂：接触线与承力索布置在同一垂直表面上的悬挂。（9）半斜链形悬挂：接触线呈“之”字形布置，承力索沿线路中心布置的悬挂。（10）斜链形悬挂：在直线上，接触线与承力索呈相反方向的“之”字形布置；在曲线上，承力索相对于接触线有一定的外侧位移。 第五节 接触网用线索接触网线索主要有接触线、 承力索及附加导线。一、接触线、接触网所用各型线索的截面积单位均为mm2。 接触线的功用是保证质量良好地向电力机车供电。接触线要求；应具有良好的导电性，具备足够的机械强度和耐磨性。我国目前采用的接触线有铜接触线和钢铝接触线两种。(一)铜接触线铜接触线一般由电解铜硬拉制成。它具有良好的导电性能，有足够的机械强度，耐腐蚀，施工安装及运营维修方便等优点。但耗费大量铜材，价格较高。铜接触线可分为TCG-110、TCG-100、TCG-85等型号。TCG表示铜接触线，后面的数字为标称截面积，单位为mm2。 TCG符号意义；T-铜；C-电车线；G-沟槽、作用、便于安装、固定线夹。 （二)钢铝接触线钢铝接触线的上部为铝，作为导电部分，下部为钢以保证有足够的机械强度和耐磨性，两种金属采用压接的方法构成。钢铝接触线具有机械强度高、稳定性好、耐磨耗、造价低等优点。但施工、维修困难，钢铝处易开裂，抗腐蚀能力差等。GLCAF符号意义；G-钢；L-铝；C-电车线；A、B-型号。钢铝接触线分为和两种型号，GLCA和GLCB分别表示钢铝接触线的两种规格，后面分式的分母表示该型接触线截面的总面积，分子表示导电性能相当于铜接触线的截面积，单位为mm2。二、承力索承力索的主要功用是通过吊弦将接触线悬吊起来，提高悬挂的稳定性，与接触线并联供电。承力索应能承受较大的张力，具有较强的抗腐蚀能力，随温度变化较小。承力索一般采用单芯多层铰线。目前我国采用的有铜承力索和钢承力索两种。(一)铜承力索铜承力索导电性能好，抗腐蚀能力强。但价格较贵，机械性能比钢承力索低，随温度变化较大。铜承力索的常用型号有：TJ-95，TJ-120等。TJ表示铜绞线(也称铜承力索)，后面的数字表示标称截面积，单位为mm2。(二)钢承力索钢承力索的优点是机械强度高，随温度变化小，造价低。但导电性能差，抗腐蚀能力差。目前采用镀铝锌钢绞线(表示符号：LXGJ)其缺点得到了一定改善。钢承力索常用型号有：GJ-50，GJ-70等。GJ表示钢承力索(也称钢绞线)，后面的数字为标称截面积，单位为mm2。 第六节 绝缘子绝缘子能够耐受电压和机械应力作用的器件。绝缘子的作用是保持接触悬挂对地的电气绝缘。由于绝缘子是串接在支持装置或接触悬挂中，所以绝缘子应具备承受一定机械负荷的能力。绝缘子多数是瓷质的，由瓷土加入石英砂和长石烧制而成，表面涂有一层光滑的釉，以防止水份渗入瓷内。钢件与瓷件用不低于42.5MPa的硅酸盐水泥胶合剂浇注在一起。一、绝缘子类型接触网常用的绝缘子有：悬式、棒式、针式和柱式四种类型。(一)悬式绝缘子悬式绝缘子主要用于承受拉力的悬吊部位。悬式绝缘子按其埋入杆的形状可分为杵头悬式绝缘子和耳环悬式绝缘子，按其抗污能力可分为普通型和防污型。另外，还有钢化玻璃悬式绝缘子，与瓷质悬式绝缘子外形尺寸相同。常用悬式绝缘子型号有：1杵头式绝缘子。普通型：XP-70，XP表示悬式绝缘子，70表示为机械破坏负荷(kN)。防污型：，表示防污型悬式绝缘子。2耳环悬式绝缘子普通型：XP-70T，T表示耳环悬式绝缘子。防污型：T。3钢化玻璃悬式绝缘子LXP-70： LXP表示钢化玻璃。(二)棒式绝缘子棒式绝缘子用于承受压力或弯矩的部位。棒式绝缘子按其用途分为：隧道定位用和腕臂用两种类型；按其适用环境可分为轻污型、重污型；腕臂用棒式绝缘子按其孔径分为2英寸和英寸(指与其配合的腕臂型号)；在采用架空地线区段，使用双重绝缘棒式绝缘子，除对接触网的电气绝缘外，增加了泄漏保护绝缘，在其尾部第一个裙缘上边卡固架空接地线。棒式绝缘子型号及性能见表7-1。表7-1 棒式绝缘子型号及性能表产品型号额定电压单相（kV）主要尺寸（mm）爬电距离（mm）全波中击耐受电压（kV）工频湿耐受电压（kV）耐污特性抗弯破坏负荷（kV）重量(kg)使用范围总长H外径D连接孔径d盐密(mg/cm2)耐受电压（kV）QXN2-25A2569014512002701300.332拉伸4014.00中污区QXN2-25QBN2-25D257601856212002701300.332421.00中污区QBN2-2550QBZ1-25D25/3740170621000/1202051050.132419.00轻污区QBZ1-2550QBZ2-25D25/3850185502100/1402701300.332424.00中污区表中字母符号的意义：Q电气化；X隧道悬挂用；B腕臂用；N耐污型；Z双重绝缘型；1轻污型；2重污型；25额定电压(kV)A隧道用棒式绝缘子(A型)D腕臂用棒式绝缘子大口径(与2英寸腕臂配合使用)如：QBZ1-25D为2英寸双重绝缘轻污型棒式绝缘子，耐压25kV。 （三） 针式绝缘子；常用型号有P-10T： P代表普通型，10代表耐压等级10kV后面的字母为T代表铁担直脚； P-10T型针式绝缘子多用于回流线、保护线、接地跳线等线索支撑处。它承受线索不同方向的负荷，将线索支撑固定，并对地进行电气绝缘。 (四)柱式绝缘子；柱式绝缘子主要用于固定吸流变压器的一次引线，以保证引线对支柱及其它设备的规定距离。钢化绝缘子的特点？ （五）钢化玻璃悬式绝缘子； 近年来，钢化玻璃悬式绝缘子在我国电气化铁道中广泛应用。它由铁帽、钢化玻璃绝缘件和钢脚组成，用水泥胶合剂合为一体。特点如下；（1）零值自破、便于检测。（2）耐电弧和耐振动性好。（3）自洁性好、不易老化。（4）主容量大、成串电压分布均匀。其主要缺点；自爆率高，影响到线路运行的可靠性。型号为LX4.5，L玻璃。X悬式。4.5机械负荷。 （六）橡胶复合绝缘子的结构； 较为理想的新型绝缘子是复合绝缘子。它的基本绝缘部件由芯棒外部的护套和伞群组成，芯棒用玻璃纤维束经树脂浸渍而成，具有很高的抗拉强度，芯棒外部的护套伞群一般有硅橡胶或乙丙橡胶材料制成，护套包覆在芯棒的外表面，一方面提供良好的外绝缘性能，另一方面保护芯棒免受大气侵蚀。 复合式绝缘子符号；F、Q、X、D、QT、QH、HH、HY、G意义 F复合材料。Q电气化铁路用。X悬式、耐张式。D隧道定位式。QT球窝、球头。QH球窝、单耳(环)。HH两端单耳（环）。HY单耳（环）、圆管。G高原型（普通型不表示）。 橡胶复合绝缘子的特点； （1）机械强度大，抗拉、抗弯、耐受冲击性能好。 （2）自身质量轻，仅为陶瓷绝缘子的110左右，方便运输、安装。 （3）绝缘性能好，硅橡胶是憎水性材料，特别是严重污染和大气潮湿情况下绝缘性能十分优异，从而减少了防污清扫的工作量。 （4）耐电弧性好， 缺点；成本高、价格昂贵。 (七) 绝缘子的电气性能、闪络； 绝缘子一般按设在户外，其表面破损、脏污受潮、受到各种机械力的作用以及绝缘子正常工作时承受着工作电压和各种过电压等，均会导致绝缘性能下降，产生沿表面的气体放电现象，通常称沿面放电，这种放电发展到表层空气绝缘击穿时，称为闪络。造成绝缘子表面污秽的原因；主要有；环境污染，货物列车运行中带来的煤、炭、化学粉尘；内燃电力混合牵引时内燃机排放的烟尘；列车制动使闸瓦磨损产生的金属硝等。绝缘子表面污秽对安全供电的影响； 接触网绝缘子的表面污秽造成闪络事故的频繁发生，接触网绝缘子安设高度比一般输电线路低，污秽更加严重，绝缘子污闪问题已成为影响接触网供电可靠性的重要原因。 绝缘子电气性能的干闪电压值；干闪电压是绝缘子表面处于干燥状态时，使其表面达到闪络的最低电压值。绝缘子电气性能的湿闪电压值； 湿闪电压则是雨水降落方向与水平面呈45°淋在绝缘子表面时，使其闪络的最低电压值。绝缘子电气性能的击穿电压； 击穿电压是绝缘老化，完全失去绝缘性能时称绝缘子击穿，击穿电压是指绝缘子瓷体被击穿损坏而失去绝缘作用的最低电压。绝缘子泄漏距离； 绝缘子泄漏距离是指绝缘元件表面的曲线长度，即两极间绝缘表面爬电距离，俗称“爬距”。泄漏距离是反映绝缘子绝缘水平的重要参数。对泄漏距离的规定值； 轻污区泄漏距离规定为920mm，重污区规定为1200mm。 绝缘子的电气冲击性能及机械性能； （1）绝缘子的电气冲击性能； 闪络电压则表示了绝缘子满足一定防雷要求的电气性能指标。绝缘子的电气性能不是一成不变的， 随着时间的增长，其绝缘强度会逐渐下降，这种现象称为老化。 （2）绝缘子的机械性能；绝缘子不但要能承受一定的机械负荷，还应有一定的安全系数，一般为2.53倍。 测量绝缘子串电压分布的顺序；测量绝缘子串电压分布时，应从接地侧依次向带电侧测量，当三片一组中有一片、四片一组有两片无间隙放电时，即停止测量，以保证设备和测量人员人身安全。 为了保证绝缘子的性能可靠所采取的措施；应对每个绝缘子按具体情况定期或不定期的清扫和检查。特别是在雨、雪、雾、霜天气以及混合牵引区段，更应经常观察绝缘子的状态和清扫次数。绝缘子常见故障；一般故障有三种情况（1）绝缘闪络（2）绝缘子击穿（3）机械破损。 运行中的接触网绝缘子应符合以下要求； （1）绝缘子的泄漏距离符合规定：一般地区不少于920mm；污秽地区不少于1200mm。 （2）绝缘子不得有裂纹、瓷体无破损、烧伤，其瓷釉剥落面积不大于300平方毫米。环氧树脂绝缘子应无弯曲和裂纹。连接件不松动。 （3）绝缘子裙边于接地体之间的的距离应符合规定。 第七节、配件类(一)接触网零件按制造材料分：1. 铸黄铜件（ZHAC67-2.5）2. 可锻铸铁件（KT38-8）3. 灰口铸铁件（HT15-33）4. 普通碳素钢件（A3），现在的代号为Q235A5. 不锈钢件（）（二）零件图、安装图中的零件代号1将接触网零件按顺序编出的表示符号。如JL16-89为套管绞环的代号。其中，JL接触网零件（汉语简拼）；16零件序号；89设计年限。在同一类型的零件中，如有不同型号的零件，一般在代号内把其型号写在零件序号后面，并用括号括起来，如：如1型套管绞环，其代号为JL16（1）-89；2型套管绞环，其代号为JL16（2）-89。括号内的数字表示与其配合的腕臂管外径，单位英寸。现在一般标注为JL16（60）-89，括号内的60表示型号尺寸为60mm。2.接触网零件的标准代号用TB2075表示。如套管绞环的标准代号为TB2075.15-90。TB2075为铁路标准接触网零件（2075为接触网零件在铁标中的编号）；15为零件序号；90为批准年限。 第八节、支柱类（一） 钢筋混凝土支柱目前多采用横腹杆式支柱和等径圆形支柱，1.横腹杆式支柱型号有H，其含义如下：H钢筋混凝土支柱；78支柱垂直线路方向所能承受的力矩（KN·m）；8.7支柱露出地面以上的高度（m）；3支柱埋入地下的深度（m）。注：若分子为两个数字，则第一个数字表示垂直线路方向所能承受的力距值，第二个数字表示顺线路所能承受的力距值。2.等径圆形支柱，又称为高强度等径预应力钢筋混凝土支柱，例如：GQ，其中， GQ高强度支柱（GQ为高强二字的汉语拼音缩写）； 80支柱容量（KN·m）； 9支柱露出地面的高度（m）； 3支柱埋入地面的深度（m）。（二）钢柱 钢柱根据安装地点的不同，钢柱的型号、规格及外形结构也不同。格构式钢柱（普通钢柱）、圆形钢柱、H型钢柱、六棱形钢柱、多棱形钢柱。例如普通钢柱表示如下：G式中 G钢柱；250垂直与线路方向的支柱容量（KN·m）；13钢柱本身的高度（m）。其它型号有Gs G G，式中Gs双线路腕臂钢柱；GF分腿式下锚钢柱；GX斜腿钢柱；GZ窄型钢柱；GY圆形钢柱。名词解释；绝缘子能够耐受电压和机械应力作用的器件。硬横跨由一根横梁和线路两侧的支柱组成的支持物。割线一条直线与一条弧线有两个公共点，这条直线是曲线的割线。切线指一条刚好触碰到曲线上某一点的直线。变电所对电能进行变换集中分配的场所。疲劳试验承受无限次应力循环不断裂。介电常数个物理常数，是时间、长度、质量、力学量与电学量的联系。应力受力物体截面上内力集中度，即单位面积的内力。应力集中结构或构件承受载荷时，在其形状与尺寸突变处所引起应力显著增大的现象。接触网软横跨节点、解释；1 . 节点1：适用于13m或15m的钢柱，软横跨下全为电气化股道2. 节点2：同样适用于13m或15m的钢柱，但软横跨下不全为电气化股道，一般在侧边有非电气化股道。3. 节点3：同节点1一样，但支柱为钢筋混凝土支柱。4. 节点4：同节点2一样，支柱同样为钢筋混凝土支柱5. 节点5：适用于无交叉，直线等区域，形式和区间正定位相似。（为站场最常用的节点方式）6. 节点6：和道岔定位相似，下锚向一个方向去。（一支全补，一支半补，承力索滑轮有长短之分）7. 节点7：也和道岔定位相似，下锚向两个方向去。（也是一支全补，一支半补，承力索滑轮有长短之分）8. 节点8：股道间电分段，股道间电气分开。（无站台，股道间要求电气分开）9. 节点9：站台上方安全分段，股道电气不分开。（有站台的，股道之间不要求电气分开）10.节点10：一支为工作支，一支为非工作支，非支抬高200250，用双股铁线用夹环拉起。11.节点11：非工作支抬高，接触线从下部固定绳下方通过，用双股铁线用夹环拉起。12.节点12：非工作支抬高，接触线从下部固定绳上方通过，用双股铁线用夹环拉起。13.节点13：中间站台电分段，站台上方安全分段，股道间电气分开。（有站台要求电气分开的股道之间）14.节点14：站场防串中心锚结，下部同节点5。15.节点15：中锚绳穿过软横跨的形式腕臂计算查对表：加支柱斜率后的侧面限界理论腕臂长度腕臂净长度拉杆长度+调节板长度2.5m3265236518502.6m3340244019502.7m3421252120502.8m3500260021502.9m3581268122503.0m3662276223503.1m3744284424503.2m382829282550