【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 讓電流經(jīng)回流線返回牽引變電所，因此防干擾效果好，但是易產(chǎn)生電弧，可靠性低。同軸電纜（CC）供電方式是將同軸電纜沿路鋪設(shè)，其內(nèi)導(dǎo)體與接觸網(wǎng)相連，作正饋線，外導(dǎo)體與軌道相連，作負(fù)饋線。這種方法干擾小，但投資大。最后是常用的自耦變壓器（AT）供電方式。自耦變壓器跨接于接觸網(wǎng)（T）和正饋線（F）間，其中點(diǎn)與接觸網(wǎng)的保護(hù)線相連。因此把供電電壓提高一倍，同時(shí)阻抗減小，增長(zhǎng)牽引變電所間距，適用于高鐵。但是它也有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大，不易維護(hù)的缺點(diǎn)。牽引供電系統(tǒng)顧名思義就是能夠帶動(dòng)機(jī)車前進(jìn)的系統(tǒng)，車頂上有受電弓 主牽引系統(tǒng)主要由受電弓、牽引變壓器、牽引變流器及牽引電機(jī)組成。受電弓通過(guò)電網(wǎng)接入25KV的高壓交流電，輸送給牽引變壓器，降壓成1500V的交流電。降壓后的交流電再輸入牽引變流器，通過(guò)一系列的處理，變成電壓和頻率均可控制的三相交流電，輸送給牽引電機(jī)，通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而牽引整個(gè)列車。分，謬誤之處，請(qǐng)不吝指正。我 國(guó) 電 氣 化 鐵 路 A B C 鄭州鐵路局 L C W我國(guó)第一條電氣化鐵路始建于寶成線寶雞~鳳州段，全長(zhǎng)91km，于1961年8月正式通車，至今已40余年，截止2002年底全國(guó)電氣化鐵路營(yíng)業(yè)里程已達(dá)18336km，涵蓋鄭州、北京、成都等11個(gè)鐵路局，伴隨著已開(kāi)工的鄭州~徐州電氣化工程建設(shè)，濟(jì)南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運(yùn)營(yíng)，成為電氣化鐵路的新成員。我國(guó)電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，額定電壓25kV。牽引動(dòng)力為電能，牽引供電設(shè)備將國(guó)家電力系統(tǒng)輸送的電能變換為適合電力機(jī)車使用的形式，電力機(jī)車則完成牽引任務(wù)，因此牽引供電設(shè)備和電力機(jī)車是電氣化鐵路的兩大主要裝備，鐵路其他裝備和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)與之相適應(yīng)。一、電氣化鐵路的基礎(chǔ)知識(shí)（一）牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV（或220kV），經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線）稱供電臂。牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車——鋼軌——回流聯(lián)接——（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流，閉合或斷開(kāi)牽引供電回路會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。牽引供電設(shè)備的檢修運(yùn)行由供電段負(fù)責(zé)，牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度則由供電調(diào)度負(fù)責(zé)。供電調(diào)度通常設(shè)在分局和鐵路局調(diào)度所。牽引變電所牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^(guò)變電所的電氣接線來(lái)達(dá)到的。牽引變壓器（主變）是一種特殊電壓等級(jí)的電力變壓器，應(yīng)滿足牽引負(fù)荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國(guó)牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。隨著技術(shù)水平的提高，我國(guó)干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行。接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)是沿鐵路沿線架設(shè)的特殊電力線路，電力機(jī)車受電弓通過(guò)與之滑動(dòng)摩擦接觸而授流，取得電能。所以兩者均應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)。受電弓的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是很復(fù)雜的，影響因素也很多。為了保證對(duì)其良好的供電，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)做到：（1）接觸線距鋼軌面的高度應(yīng)盡量相等，定位點(diǎn)及跨中與受電弓中心相對(duì)位置符合要求；（2）接觸懸掛應(yīng)有較均勻的彈性和良好的穩(wěn)定性；（3）良好的絕緣性能；（4）適應(yīng)氣象條件的變化并能保持上述特性不應(yīng)有很大的變化；（5）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力求輕巧簡(jiǎn)單，做到標(biāo)準(zhǔn)化，方便施工和運(yùn)行維修；（6）零部件標(biāo)準(zhǔn)化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，（7）接觸線應(yīng)有足夠的耐磨性；（8）主導(dǎo)電回路通暢。（二）接觸網(wǎng)的懸掛方式架空式接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置和支柱基礎(chǔ)四大部分組成。前三部分帶電，與支柱（或其它建筑物）接地體之間用絕緣子隔開(kāi)。接觸懸掛通常，接觸懸掛由承力索、吊弦、接觸線和補(bǔ)償裝置組成，即鏈形懸掛。補(bǔ)償裝置的作用是在環(huán)境溫度變化時(shí)，使接觸線、承力索的張力保持恒定。承力索和接觸線下錨方式均采用補(bǔ)償裝置的叫全補(bǔ)償，僅接觸線采用補(bǔ)償?shù)姆Q半補(bǔ)償。支柱處吊弦采用簡(jiǎn)單吊弦或彈性吊弦的分別為簡(jiǎn)單鏈形懸掛或彈性鏈形懸掛。目前我國(guó)干線電氣化鐵路正線大都采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛，站線則多為半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛。只有接觸線的懸掛稱簡(jiǎn)單懸掛，一般都采用補(bǔ)償方式，只在機(jī)務(wù)段庫(kù)線、廠礦專用線等少數(shù)場(chǎng)合采用。接觸懸掛沿線路架設(shè)，為了滿足機(jī)械受力方面的要求而分成一個(gè)一個(gè)單獨(dú)的錨段，錨段與錨段的相互過(guò)渡結(jié)構(gòu)稱為錨段關(guān)節(jié)，通常有絕緣（四跨）錨段關(guān)節(jié)和非絕緣（三跨）錨段關(guān)節(jié)之分，前者亦稱電分段錨段關(guān)節(jié)，后者則為機(jī)械分段錨段關(guān)節(jié)。錨段與錨段之間的電氣聯(lián)接用電聯(lián)接線（三跨）或隔離開(kāi)關(guān)（四跨）完成。支持裝置支持裝置用以支持接觸懸掛并將其負(fù)荷傳給支柱或其他建筑物，其結(jié)構(gòu)隨線路情況而變化。區(qū)間主要為腕臂結(jié)構(gòu)；站場(chǎng)則視股道數(shù)量、線路情況、支柱所在位置等因素而選用軟橫跨、硬橫跨或腕臂結(jié)構(gòu)，以軟橫跨為主，高速鐵路則采用硬橫梁；隧道和橋梁（下承橋）等大型建筑物處又要視具體情況而作設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用特殊結(jié)構(gòu)。定位裝置定位裝置包括定位器和定位管，其作用是保證接觸線與受電弓的相對(duì)位置在規(guī)定范圍內(nèi)，并將接觸線的水平張力傳給支柱。支柱基礎(chǔ)支柱用來(lái)承受接觸懸掛和支持裝置的負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定高度。支柱有鋼柱和鋼筋混凝土柱兩種。前者立在用鋼筋混凝土澆成的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)埋在路基內(nèi)；后者則直接埋在路基中。橋梁（上承橋）通常采用鋼柱，其基礎(chǔ)在橋墩上預(yù)留。支柱上還裝有接地裝置，與鋼軌回路接通，起到保護(hù)作用。下錨支柱上還裝有補(bǔ)償裝置，并設(shè)拉線裝置。（三）接觸網(wǎng)的供電分段為了保證安全供電和靈活運(yùn)用，接觸網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上設(shè)有供電分段。如前所述，在牽引變電所和分區(qū)亭所在地的接觸網(wǎng)設(shè)置的分相絕緣裝置為分相電分段；在同一供電臂內(nèi)設(shè)置的電分段為同相電分段，如區(qū)間和站場(chǎng)之間（縱向），站場(chǎng)內(nèi)的貨物線、裝卸線、段管線,樞紐內(nèi)場(chǎng)與場(chǎng)之間等（橫向）。同相電分段的結(jié)構(gòu)為四跨錨段關(guān)節(jié)，或采用分段絕緣器+三跨錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。分相電分段的結(jié)構(gòu)，早期為八跨（兩個(gè)四跨迭加）錨段關(guān)節(jié)式，后來(lái)為分相絕緣器+三跨錨段關(guān)節(jié)所代替。近年來(lái)，隨著列車速度的不斷提高，錨段關(guān)節(jié)式分相結(jié)構(gòu)由于其彈性好、硬點(diǎn)小，受電弓過(guò)渡平滑等優(yōu)點(diǎn)，在提速區(qū)段和高速區(qū)段又逐步采用。必須指出，電力機(jī)車在通過(guò)分相絕緣裝置時(shí)，要“斷電”通過(guò)，即在通過(guò)前將主斷路器斷開(kāi)，滑行通過(guò)后，再閉合主斷路器繼續(xù)運(yùn)行，否則會(huì)引起強(qiáng)烈電弧，造成相間短路，甚至燒斷接觸網(wǎng)線索。（四）接觸網(wǎng)的供電方式我國(guó)電氣化鐵路均采用單邊供電方式，即牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時(shí)，每一個(gè)供電臂的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電能（從兩邊獲得電能則為雙邊供電，可提高接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓，但由于其故障范圍大、繼電保護(hù)裝置復(fù)雜等原因尚未有采用）。復(fù)線區(qū)段可通過(guò)分區(qū)亭將上下行接觸網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)“并聯(lián)供電”，可適當(dāng)提高末端網(wǎng)壓。當(dāng)牽引變電所發(fā)生故障時(shí)，相鄰變電所通過(guò)分區(qū)亭實(shí)現(xiàn)“越區(qū)供電”，此時(shí)供電范圍擴(kuò)大，網(wǎng)壓降低，通常應(yīng)減少列車對(duì)數(shù)或牽引定數(shù)，以維持運(yùn)行。直接供電方式如前所述，電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，單相交流負(fù)荷在接觸網(wǎng)周圍空間產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，從而對(duì)附近通信設(shè)施和無(wú)線電裝置產(chǎn)生一定的電磁干擾。我國(guó)早期電氣化鐵路（如寶成線、陽(yáng)安線）建設(shè)時(shí)，處于山區(qū)，地方通信技術(shù)不發(fā)達(dá)，鐵路通信采用高屏蔽性能的同軸電纜，接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁干擾影響極小，不用采取特殊防護(hù)措施，因此上述單邊供電方式亦稱為直接供電方式（簡(jiǎn)稱TR供電方式）。隨著電氣化鐵路向平原和大城市發(fā)展，電磁干擾矛盾日顯突出，于是在接觸網(wǎng)供電方式上采取不同的防護(hù)措施，便產(chǎn)生不同的供電方式。目前有所謂的BT、AT和DN供電方式。從以下的介紹中可以看出這些供電方式有一個(gè)共同特點(diǎn)，即在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸掛同等高度處都掛有一條附加導(dǎo)線。電力牽引時(shí)，附加導(dǎo)線中通過(guò)的電流與接觸網(wǎng)中通過(guò)的牽引電流，理論上講（或理想中）大小相等、方向相反，從而兩者產(chǎn)生的電磁干擾相互抵消。但實(shí)際上是做不到的，所以不同的供電方式有不同的防護(hù)效果。吸流變壓器（BT）供電方式這種供電方式，在接觸網(wǎng)上每隔一段距離裝一臺(tái)吸流變壓器（變比為1:1），其原邊串入接觸網(wǎng)，次邊串入回流線（簡(jiǎn)稱NF線，架在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸掛等高），每?jī)膳_(tái)吸流變壓器之間有一根吸上線，將回流線與鋼軌連接，其作用是將鋼軌中的回流“吸上”去，經(jīng)回流線返回牽引變電所，起到防干擾效果。由于大地回流及所謂的“半段效應(yīng)”，BT供電方式的防護(hù)效果并不理想，加之“吸——回”裝置造成接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)車受流條件惡化，近年來(lái)已很少采用。自耦變壓器（AT）供電方式采用AT供電方式時(shí)，牽引變電所主變輸出電壓為55kV，經(jīng)AT（自耦變壓器，變比2:1）向接觸網(wǎng)供電，一端接接觸網(wǎng)，另一端接正饋線（簡(jiǎn)稱AF線，亦架在田野側(cè)，與接觸懸掛等高），其中點(diǎn)抽頭則與鋼軌相連。AF線的作用同BT供電方式中的NF線一樣，起到防干擾功能，但效果較前者為好。此外，在AF線下方還架有一條保護(hù)（PW）線，當(dāng)接觸網(wǎng)絕緣破壞時(shí)起到保護(hù)跳閘作用，同時(shí)亦兼有防干擾及防雷效果。顯然，AT供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，田野側(cè)掛有兩組附加導(dǎo)線，AF線電壓與接觸網(wǎng)電壓相等，PW線也有一定電位（約幾百伏），增加故障幾率。當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生故障，尤其是斷桿事故時(shí)，更是麻煩，搶修恢復(fù)困難，對(duì)運(yùn)輸干擾極大。但由于牽引變電所饋出電壓高，所間距可增加一倍，并可適當(dāng)提高末端網(wǎng)壓，在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)比較薄弱的地區(qū)有其優(yōu)越性。直供+回流（DN）供電方式這種供電方式實(shí)際上就是帶回流線的直接供電方式，NF線每隔一定距離與鋼軌相連，既起到防干擾作用，又兼有PW線特性。由于沒(méi)有吸流變壓器，改善了網(wǎng)壓，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。綜上所述，早期電氣化鐵路均采用直接供電方式，為避免和減少對(duì)外部環(huán)境的電磁干擾，研發(fā)了BT、AT和DN供電方式，就防護(hù)效果來(lái)看，AT方式優(yōu)于BT和DN方式，就接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性能來(lái)講，DN方式最為簡(jiǎn)單可靠。