高铁接触网的结构ppt课件.ppt
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1、高铁接触网的结构与设施,2-3高铁接触网的结构与设施,接触网结构是根据接触网供电需求由接触网零部件组合而成的,能完成一项或多项功能的一种零部件组合形式。在接触网中比较典型的有:支柱和基础、支撑装置、锚段和锚段关节、中心锚结、线岔、软横跨、硬横跨、补偿装置、腕臂装配、分段、分相等。,接触网组成接触悬挂:接触线、承力索、吊弦、中心锚结、电连接、补偿装置附加导线:AF线、PW线、回流线、架空地线、供电线及肩架等支持及定位装置 腕臂:平、斜腕臂、腕臂支撑、棒式绝缘子等 横跨:软横跨、硬软横跨、硬横跨 定位装置:定位器、定位管、锚支定位卡子、防风拉线等支柱:横腹杆、等径圆杆、H型钢柱、钢管柱等基础:直埋
2、、杯形基础、钻孔桩、扩大基础等,牵引变电所:电能转换,电力系统牵引网牵引网:馈线(供电线)+接触网+回流网电气化铁路:牵引变电所+牵引网因此,接触网零部件设计:电流性能要求+机械性能要求,2-3高铁接触网的结构与设施,接触网结构是根据接触网供电需求由接触网零部件组合而成的,能完成一项或多项功能的一种零部件组合形式。在接触网中比较典型的有:支柱和基础、支撑装置、锚段和锚段关节、中心锚结、线岔、软横跨、硬横跨、补偿装置、腕臂装配、分段、分相等。接触网组成接触悬挂:接触线、承力索、吊弦、中心锚结、电连接、补偿装置附加导线:AF线、PW线、回流线、架空地线、供电线及肩架等支持及定位装置 腕臂:平、斜腕
3、臂、腕臂支撑、棒式绝缘子等 横跨:软横跨、硬软横跨、硬横跨 定位装置:定位器、定位管、锚支定位卡子、防风拉线等支柱:横腹杆、等径圆杆、H型钢柱、钢管柱等基础:直埋、杯形基础、钻孔桩、扩大基础等,接触网特点:露天设置+无备用+荷载多变+气象条件多样对接触网零部件要求:1、良好的稳定性和足够的弹性,电气上有良好的受流性能;2、互换性,具有足够的抗振动、抗疲劳、抗腐蚀和耐磨性,较长的使用寿命,紧固用零件具有很好的抗振能力,良好的防松措施;3、结构尽量简单,便于施工,利于运营和维修;4、投资控制,保证安全可靠的前提下,尽量降低成本。接触网运行环境1、风摆动、振动、舞动、导致断线、折断、断裂2、覆冰舞动
4、现象,增加机械负荷支柱折断、塌网3、温度热胀冷缩,导线弛度、导线张力变化 低温时:零件材质脆断 高温时:机械负荷减小,但弛度变大,电气绝缘距离不够4、污染酸雨、海风等,材质腐蚀,2-3高铁接触网的结构与设施,作用:用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部荷载,并将接触悬挂固定在规定位置和高度上。选型、设置:要考虑支柱和基础的承受能力,还要综合考虑路基、桥梁、隧道、大型高架候车室、跨线桥、干线通信电缆等的协调配合。1、接触网支柱的功能(1)中间柱:位于区间和站场,承受工作支接触悬挂的垂直和水平负荷。(2)转换柱:位于锚段关节内,承受下锚支和工作支接触悬挂的垂直和水平负荷。(3)中心柱:位于四跨或五
5、跨锚段关节中,承受两组接触悬挂的垂直和水平负荷。(4)锚柱:位于锚段关节的两端或需下锚的地点,承受顺线路方向的下锚拉力和工作支接触悬挂的垂直和水平负荷。(5)定位柱:位于站场道岔后曲线处或需支柱定位的地方,承受接触线的水平负荷。(6)道岔柱:用于站场两端道岔处使线岔定位符合要求。(7)软横跨柱或硬横跨柱:用于多股道站场,容量要求较大,一般采用钢支柱。,2-3高铁接触网的结构与设施,一、高铁接触网支柱和基础,图2-5 支柱按用途分类及一般安设图1-中间柱;2-锚柱;3-转换柱;4-中心柱;5-定位柱;6-软横跨柱;7-道岔柱,强度高、重量轻、结构简单、材料经济合理、具有良好的耐腐蚀能力以及施工运
6、营维护方便。还应考虑与周围环境的协调,要造型美观和漂亮。,2-3高铁接触网的结构与设施,2、对接触网支柱的要求,一、高铁接触网支柱和基础,(1)H形钢柱能适应客运专线以桥代路的现况,能满足占地小、自重轻、容量大、外形轻巧的要求。优点:断面尺寸小、制造和运输简单、安装方便,价格适中。缺点:抗扭性能差。高速铁路接触网施工中大规模使用H形钢。,2-3高铁接触网的结构与设施,一、高铁接触网支柱和基础,3、支柱类型,垂直线路方向,顺线路方向,(1)H型钢柱特点:强轴的抗弯性能好,弱轴的抗弯性能差。受力有方向性,下锚承载力折减很大。风载体型系数较大,风阻大。相对于圆管钢柱和矩形钢柱,H型钢柱的单位长度内的
7、钢材消耗量大。,2-3高铁接触网的结构与设施,一、高铁接触网支柱和基础,3、支柱类型,H型钢柱代号:GHT2407.5GHT:符合标准DIN10254的H型钢柱7.5-支柱高度,2-3高铁接触网的结构与设施,(2)环形等径预应力混凝土支柱 是一种上下直径相等的圆形支柱,目前生产的主要有350mm和400mm两种直径的环形等径支柱。,一、高铁接触网支柱和基础,3、支柱类型,(3)圆管钢柱分为锥形支柱和等径支柱与基础的连接:用法兰盘连接优点:受力无方向性,抗扭刚度高,质量 稳定,占用空间小,制造简单,重量较轻、承载力能满足要求。缺点:使用造价昂贵。,圆管形钢柱实物图,双圆管钢柱图,圆管钢柱,(1)
8、普通钢筋混凝土支柱基础 分为整体式支柱基础与独立基础。 整体式支柱埋置深一般为3000;独立基础要设置专门的混凝土基础。,2-3高铁接触网的结构与设施,一、高铁接触网支柱和基础,4、支柱基础,(2)钢支柱基础分类:杯形、桩形、工字形、锥形、单阶梯形、多阶梯形等杯型基础 杯型基础用于 400 、 550 砼圆柱圆形基础 圆形基础用于H型钢柱和圆管形钢柱,螺栓螺纹生锈,符合要求基础,基础少螺栓,基础螺栓外露不足基础表面不平整,高铁接触网采用刚性支持装置优点:(1)承力索为底座式,通过调节其位置来达到调整承力索的偏差,从而缩短了接触网的安装调整时间,提高了工作效率。(2)承力索由悬挂状态改为支持状态
9、,消除了承力索、接触线晃动缺陷。(3)刚性水平腕臂使接触网的腕臂装配结构简化,装配零件数大大减少,有利于设计和施工标准化;高速接触网一般采用刚性支持,以保证系统的稳定性。,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,1、腕臂式支持,包括腕臂式支持、软横跨支持、硬横跨支持、桥隧支持等;它的作用是支持悬挂,并把悬挂的负荷传递给支柱和基础,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,1、腕臂式支持,腕臂支持装置组成表,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,1、腕臂式支持,. 平腕臂结构的材料: 水平腕臂、斜腕臂、定位管支撑和腕臂支撑均采用铝合金制成; 平腕臂的结构
10、特点: 抗风稳定性好 ; 承力索固定在承力索座上(高于平腕臂);抗震动性好 平腕臂和斜腕臂之间用腕臂支撑连接,高速客专接触网对腕臂的技术要求: (1)承力索悬挂点处的最大水平工作荷重和垂直工作荷重满足技术要求。工作支不小于4.0kN、转换柱非支不小于3.5 (3.0) kN ; (2)承力索支承线夹与承力索间的滑动荷重应不小于3.9kN;承力索支承线夹与腕臂管间的滑动荷重应不小于10.5kN;(3)套管双耳与腕臂管间的滑动荷重应不小于7.9kN。(4)防震动及抗疲劳能力满足高速运行条件的要求;采用螺栓连接的螺纹副应有可靠的防松措施。(5)腕臂管本体采用优质碳素无缝钢管(内外表面热浸镀锌防腐)或
11、铝合金管;每种装配结构的腕臂管都需进行强度校验,除考虑来自线索的张力负荷外,还应充分考虑附加负载。,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,1、腕臂式支持,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,2、硬横梁的支持与定位,(1)优点:结构简单、机械独立性强、股道之间不产生影响、事故范围小,支柱所受横向力矩小,结构稳定、抗震性强、可有效降低弓网磨耗和离线、有利于弓网受流。与软横跨比较:具有结构简单稳定,机械独立性强、各股道悬挂互不影响,站场与区间悬挂形式一致,站场更加整洁美观。,(2)组成:由支柱、横梁、倒立柱、腕臂式支持定位装置组成,(3)应用:高铁接触网在站场多采用
12、硬横梁的支持与定位,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,2、硬横梁的支持与定位,吊柱式硬横跨,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,2、硬横梁的支持与定位,带定位索的门型硬横梁结构,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,2、硬横梁的支持与定位,吊柱式硬横跨,隧道中接触网布置需考虑的因数:上下行线间距、隧道断面的阻塞比;架空接触网系统所需的限界。,3、桥梁、隧道支持与定位,二、高铁接触网支持装置,2-3高铁接触网的结构与设施,隧道中接触网常用的安装方式:水平悬挂方式、定位吊柱悬挂方式、弹性支撑悬挂方式。在隧道内或桥涵内采用弹性支撑悬挂方式。它不仅
13、支撑、固定接触导线,为接触导线提供良好的弹性性能能满足受电弓与接触线的平稳接触,改善受流质量。,隧道内定位吊柱悬挂方式。,2-3高铁接触网的结构与设施,二、高铁接触网支持装置,3、桥梁、隧道支持与定位,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,作用:使接触线始终在受电弓滑板的工作范围内,并且使接触线对受电弓 的磨耗均匀,将接触线所产生的水平力传递给腕臂 ;将接触线定位在受电弓取流所必须的空间位置。,组成:由定位管、定位器、支持器、定位线夹、定位环、定位支座以及定位钩等零部件组成,对定位装置的要求是:1.定位装置应保证接触线固定在要求的位置上。2.当温度变化时,定位管不影响接触线沿线
14、路方向的移动。3.定位点弹性良好,当机车受电弓通过时,能使接触线均匀升高,不形成硬点,且不能与该装置发生碰撞。,(1)工作支最大水平工作荷重不小于4.5kN;水平耐拉伸荷重应不小于3.0kN;水平耐压缩荷重不小于4.0kN;(2)定位线夹与接触线间的滑动荷重不小于1.5kN;(3)定位环及定位立柱连接件与腕臂管或定位管间的滑动荷重不小于4.0kN;(4)非工作支定位装置的最大水平工作荷重不小于4.5kN,水平耐拉伸荷重不小于6.8kN,水平耐压缩荷重不小于4.5kN;(5)锚支定位卡子与定位管间的滑动荷重不小于9.0kN;(6)防震动及抗疲劳能力满足高速运行条件的要求;采用螺栓连接的螺纹副应有
15、可靠的防松措施;阻抗低、耐流量和其它电气数据应满足使用要求。 (7)零件材料:定位器本体采用铝合金材料,所用材料的机械电气特性应满足使用要求,所有材料均应有良好的耐腐蚀能力。,高速客专接触网的定位装置应满足以下技术条件:,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,1、定位管,定位管的作用是固定定位器并且使其在水平方向便于调节。,材料:G型定位管是用208优质碳素钢制造的无缝钢管或Q235A碳素结构钢焊接的钢管。L型定位管为T6的铝合金管。,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,2、定位器,定位器的作用是将接触线按
16、要求固定到一定位置上 。,材料:高铁接触网常用的定位器主要以铝合金定位器为主。,定位器的结构及性能要求:定位器结构不妨碍受电弓顺利通过。有足够的强度,具有承受接触线的张力及风压 的能力。有很好的灵活性,能自由地追随接触线在垂向 和顺线路方向的移动和变化。重量要轻,不使接触悬挂形成硬点。要结构简单,安装方便,不需要特种或专用机具就可以拆卸和更换;具有良好的耐腐蚀性,使用寿命要长。各种部件要有互换性,价格便宜,经济性好。螺栓、楔类部件不易松动,做到免维护。,定位器由定位钩、镀锌钢管或铝合金管、套筒和定位销钉、定位线夹等零部件组成。,限位定位器,弹性限位定位器,转换柱图,定位器坡度应在1/81/6,
17、拉力应在802500N之间限位定位器的限位间隙大小适中,取值计算:d=ha/La定位器底座的底部到限位止钉轴线中心的距离()L定位器长度;()h定位器根部到端部的高差(),在支持与定位装置的几个主要机械连接点上应设固定电连接。,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,2、定位方式,分为正定位、反定位、组合定位、软定位、单拉手定位,(1)正定位与反定位,正定位,反定位,2-3高铁接触网的结构与设施,三、高铁接触网定位装置,2、定位方式,(1)组合定位,无交叉线岔定位柱装配,腕臂柱的典型装配结构,非绝缘转换柱装配结构图,绝缘转换柱装配图,腕臂柱的典型装配结构,五跨绝缘转换柱装配图(Z
18、JS1),五跨绝缘转换柱装配图(ZJS2),腕臂柱的典型装配结构,五跨绝缘转换柱装配图(ZJS3),腕臂柱的典型装配结构,五跨绝缘转换柱装配图(ZJS4),腕臂柱的典型装配结构,绝缘中心柱装配结构图(ZJS3),非绝缘中心柱装配结构图(ZFS3),重点关注:1绝缘转换柱两组悬挂间的绝缘间隙2隔离开关的安装位置及电连接3两组悬挂之间的高差和水平间距4装配代号的意义5非支抬高形成的坡度,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节锚段在区间站场上,根据供电和机械方面的要求,将接触网分成许多独立的分段,这种独立的分段称为锚段。锚段的作用(1)缩小事故范围。当发生断线或支柱折断等事故时,
19、由于接触网是分段的,从而使事故限制在一个锚段内,不致波及相邻锚段。(2)便于加设张力补偿装置。分段后,在承力索和接触线两端加设张力补偿装置,使其下锚处与中心锚结处的张力基本保持不变,提高了供电质量。(3)缩小因检修而停电的范围。在进行接触网检修时,可以打开绝缘锚段关节的隔离开关,使停电范围缩小,保证非检修锚段的正常供电。(4)锚段便于设供电分相。通过绝缘锚段关节可以将不同段的异相电分开,以满足供电方式的需要。,确定锚段长度需考虑的因素,(a)气象因素,如最高温度,最低温度,吊弦、定位器和腕臂处于最佳位置时的温度,最大风速,覆冰厚度;(b)补偿张力的大小及导线张力差;(c)接触线在定位点的纵向位
20、移和横向位移;纵向位移使线夹两边产生张力差,使线夹承受较大的剪切应力;横向位移使接触线拉出值产生变化; (d)补偿装置的结构形式、有效工作范围和补偿效率;(e)导线的架设高度、抗拉强度、弹性系数和截面积;(f)锚段关节的结构形式,两悬挂间的空气绝缘间隙及其所允许的偏移值;(g)线路条件。350设计暂规:锚段长度取为2X700m,特困地段2X750。,锚段在区间站场上,根据供电和机械方面的要求,将接触网分成许多独立的分段,这种独立的分段称为锚段。锚段的作用(1)缩小事故范围。当发生断线或支柱折断等事故时,由于接触网是分段的,从而使事故限制在一个锚段内,不致波及相邻锚段。(2)便于加设张力补偿装置
21、。分段后,在承力索和接触线两端加设张力补偿装置,使其下锚处与中心锚结处的张力基本保持不变,提高了供电质量。(3)缩小因检修而停电的范围。在进行接触网检修时,可以打开绝缘锚段关节的隔离开关,使停电范围缩小,保证非检修锚段的正常供电。(4)锚段便于设供电分相。通过绝缘锚段关节可以将不同段的异相电分开,以满足供电方式的需要。,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,由若干跨距组成的具有相对独立的机电功能的一段接触网称为锚段,锚段是接触网最基本的机电单元。,高铁接触网锚段长度正线锚段长度:锚段双边补偿时:L1400m;锚段单边补偿时:L700m 站线锚段长度锚段双边补偿时:L150
22、0m;锚段单边补偿时:L750 道岔处两组接触悬挂的补偿方向应一致(即补偿装置在同一方向) 附加导线锚段长度: 一般情况不超过2000m;困难时不超过3000m。,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,由若干跨距组成的具有相对独立的机电功能的一段接触网称为锚段,锚段是接触网最基本的机电单元。,两个相邻锚段的衔接部分称为锚段关节。锚段关节按其用途分为绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节。绝缘锚段关节不仅起机械分段作用,同时起同相电分段作用。非绝缘锚段关节只起机械分段作用。在锚段关节处,锚段的接触悬挂是并排架设的。对它的基本要求是当机车通过时,应保证受电弓能平滑地由一个锚段过渡到另一
23、个锚段。根据锚段关节所含跨距数可分为四、五、六、七、八跨式锚段关节。所谓四跨式锚段关节,就是锚段关节内含有四个跨距,其余类推。高铁接触网绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节普遍采用五跨的形式。,锚段关节,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,锚段关节的作用 实现接触网的机械和电气分段,以满足供电和受流需要; 使受电弓高速、平稳、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段; 便于在接触网中安装必要的机电设备。,锚段关节的结构特点:两导线等高点在跨距中部; 保证悬挂弹性良好;受电弓过渡平稳; 可以降低硬点形成的概率;电分段锚段关节的技术标准和四跨锚段关节相同;机械锚段关节的技术标准 和三跨锚段
24、关节基本相同 (两转换柱间导线间距为 200mm),锚段关节,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,四跨非绝缘锚段关节仅起机械分段作用,两锚段在电气方面是连通的。技术条件:在两转换柱间,两组悬挂在水平面内的投影平行,且水平距离为200mm, 允许误差30;在转换柱处,两组悬挂的垂直距离为550mm;在两转换柱间,受电弓在两接触线工作转换点的高度尽量一致,允许误差20mm;在中心柱处,两接触线等高,且高出标准导高80;两导线间的连线应于该处轨平面平行,允许误差20。在曲线地段,中心柱两工作支导线相对高差A与线路超高h的关系应能满足:A=hX/L; X为中心柱两支导线间的距离
25、,L为轨距。当接触线因下锚等原因改变方向时,其偏角:正线4,困难时6;站线6,困难时8。,(1)四跨非绝缘锚段关节,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,(1)四跨非绝缘锚段关节,非绝缘转换柱装配结构图,非绝缘中心柱装配结构图(ZFS3),(1)四跨非绝缘锚段关节,四、高铁接触网锚段和锚段关节,2-3高铁接触网的结构与设施,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,(2)四跨绝缘锚段关节,2-3高铁接触网的结构与设施,四、高铁接触网锚段和锚段关节,(2)四跨绝缘锚段关节,技术条件, 在转换柱之间的接触线在水平面内的投影平行,线间距500mm;转换柱处,两
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