电气化铁路知识(学习)讲解

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1、1 电气化 铁路基 础知识 2 Contents Page 目录页 2 电气化铁路组成 第一章 电气化线路维修作业 第二章 电气化区段人身安全 第三章 3 Transition Page 过渡页 3 第一章 电气化铁路组成 4 第一章 电气化铁 路的组成 牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、 牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。 电气化铁路的组成 牵引变电所 牵引网 电力机车及动车组 电气化铁路组 成 牵引供 电系统 5 第一章 电气化铁 路的组成 1 电力机车 交直型电力机车 电力机车从接触网取得25kV工 频单相交流电，经车载变压器 降压为1500

2、V，整流后向牵引 电动机供电。我国目前主要采 用交直型电力机车，今后将逐 渐淘汰，更换为交直交型电力 机车。交直型电力机车工作原 理如右图所示： 电力机车的工作原理：接触网上的交流电，经受电弓进人机车后经过主断路器再进人 主变压器，从主变压器的牵引绕组经过硅机组整流后，向六台分两组并联的牵引电机 集中供应直流电，使牵引电机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传动驱动 机车转动。电力机车分类：由于电流制不同，分为三类：直直电力机车、交直电 力机车、交直交电力机车。 6 第一章 电气化铁 路的组成 交直型电力机车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制导通角来控制机车出 力，所以，交直机车在整流过程中

3、会产生谐波，功率因数较低。 SS4型货货运电电力机车车 SS8型客运电电力机车车 7 第一章 电气化铁 路的组成 交直交型电力机车（动车组） 为克服交直型电力机车的缺点 ，世界各国竞相开展了交流传 动电力机车的研制，1979年德 国开发了世界首台大功率干线 交流传动电力机车，欧洲等主 要发达国家迅速推广，目前已 普遍采用。交直交型电力机车 工作原理如右图所示： 8 第一章 电气化铁 路的组成 交直交机车采用四象限整流，通过GTO 或IGBT控制导通和关断角来控制机车的 出力，可分别控制导通和关断机车主变 压器的若干个低压绕组的整流，使电流 波形逼近正弦波，且电流与电压的相位 基本同步。所以，交

4、直交型电力机车的 谐波含量很小、功率因数高。 我国于1991年开始进行交流传动电力 机车的研究，先后研制成功了交直交动 车组和交直交货运电力机车。近年将从 国外引进技术合作生产高速动车组。铁 路计划逐渐淘汰交直型电力机车，全面 推广交直交型电力机车和动车组。 德国ICE高速列车 9 第一章 电气化铁 路的组成 2 牵引供电系统原理 牵引供电系统是电气化铁路从电力 系统接引电源，降压转换后给电力 机车供电的电力网络。它由牵引变 电所和牵引网两部分组成。如下图 所示： 电力系统向电气化铁路供电示意图 10 第一章 电气化铁 路的组成 2 牵引供电系统原理 牵引变电所采用2路电源进线，2台牵 引变压

5、器，一主一备方式运行。110或 220kV电源经牵引变压器后，降压为 125kV或225kV，然后供给牵引网 。牵引网如同电力系统的输电线路，它 由馈电线、接触网、轨道回路组成。接 触网架设在铁路上方，电力机车通过受 电弓与接触线滑动接触而获得电能。 牵引供电系统原理图、牵引变电所主 接线图、接触网示意图分别如右所示： 牵引供电系统原理示意图 11 Transition Page 过渡页 11 第二章 电气化线路维修作业 12 第二章 电气化线 路维修 接触网导线距轨面必须保持一定的距离。接触 线最大弛度时距轨面的最高高度为6500mm 。最低高度：不符合隧道建筑限界图的隧道内 为5370mm

6、，符合隧道建筑限界图的隧道内 为5700mm；一般中间站和区间站为 5700mm；编组站、区段站及配有调车组的 中间站为6200mm。 1 起道 13 第二章 电气化线 路维修 安规第2.3.5条规定：“两股钢轨同时起道时，一次起道量不 得超过30mm，且两股钢轨起道量相差不得超过11mm；调整曲 线超高时，单股起道量相差不得超过11mm。起道量超出上述规定 时，应事先通知供电部门调查确认接触网设备调整工作量并配合作 业。”为此，由供电会同工务部门在隧道的边墙上或接触网支柱上 （靠线路一侧）画一红色横线，即限界尺寸线。 工务和供电每年应对照红色横线协同实测一次，协商解决差误问题 。 接触网导线

7、与起道量的关系：如图（单位：mm） 由图中几何关系可根据三角形相似的原理推出关系式： d=(53006500)h/1500=(3.64.3)h 从上述推导过程可以看出，单股起道量对受电弓偏移的影响是3.8 4.3倍，一般我们认为在4倍左右，也就是说：起道30mm，则受 电弓就会偏移120mm。 1 起道 受电弓与接触点的移动距离 14 第二章 电气化线 路维修 电力机车作用于钢轨的水平力大，线路方向容 易变化，拨道作业也较多。电气化铁路对拨道 量的限制是在不侵入建筑限界的条件下，线路 中心位移不得超过30mm；一侧拨道量年度 累计不得大于120mm，并不得侵入限界。超 过此标准时，须先通知接触

8、网工区，必要时协 同施工。这是因为要保证电力机车受电弓与接 触网导线的正常相互作用，也就是要保证直线 线路中线与接触网导线的垂直投影相吻合，如 超过规定限度，电力机车就有脱弓危险。 2 拨道 15 第二章 电气化线 路维修 在电气化铁路区段改道时除按单项作业要求作业外 ，还应注意： 在轨道电路上改道，撬棍必须套上绝缘套管。 道尺和改道器必须绝缘。 新安装的绝缘轨距杆，应预先请电务工区检测其 绝缘程度是否符合要求，线路上的绝缘轨距杆也应 工电分工进行解体测试。 在遇有防爬器、信号过道车连接线和接地线的枕木 盒内不要安装轨距杆，尽量错开一孔。道岔尖轨前 一孔枕木盒内有支架电锁箱的角钢，也不要在此孔

9、 安装轨距杆。 在绝缘接头处改道，道钉必须“反打”，使钉帽 头不接触绝缘夹板。绝缘接头螺栓松动应找信号工 区配合进行拧紧工作。 3 改道 16 第二章 电气化线 路维修 电气化铁路线路上，绝缘接头是薄弱部位，应 加强捣固。捣固和扒道砟时，不要损坏通过轨 道电流的连续线，车站股道间的跳线在枕木的 侧面，捣固时尤其应注意，不使损坏。钢轨底 部与道床之间应保持2030mm的间隙，以防 漏电。道床保持清洁，没有泥土、杂草和矿渣 等易导电的材料，并保持排水良好。 4 捣固 17 第二章 电气化线 路维修 在电气化铁路区段上的两股钢轨是作为牵引电 流的回路线，故禁止在同一地点拆断两股钢轨 。在成段换轨必须

10、同时拆除两股钢轨时，要对 该供电区段实行线路封闭，不准列车运行。 在区间站内正线上，牵引电流的回路是在两 股钢轨上通过，在单根抽换或单股成段更换钢 轨时，应在被换钢轨两端左、右轨节间安上一 条横向连接电线，连接线可用卡子夹在轨底上 ，换轨完毕即可拆除连接线。连接线用截面积 不小于70mm2铜线。如图所示。 5 更换钢轨、夹板 18 电化区段处理“三折”有何特殊规定？ 1.发现发现 “三折”地点后，应应首先做好列车车防护护，并通知车车站及工区处处理； 2.处处理时应时应 用两根横向连连接线线分别别在断缝缝两端与另一股钢轨钢轨 做横向连连接；严严禁在“连电连电 ” 之前用手同时时触摸断缝缝两端，而

11、发发生触电电； 3.采取临时临时 加固后，方可放行列车车。随即在断缝缝两端各50米范围围内拧紧拧紧 扣件。其他要求按 有关规规定进进行。 19 Transition Page 过渡页 19 第三章 电气化区段人身安全 20 第三章 工务作业 人身安全 1 安全距离 作业距离 任何人及其所携带物品必须与接触网保持2 米以上的安全距离。 在离接触网24米范围内作业时，必须 有人监护。 距接触网5米范围内的金属物体必须装设接 地线。 21 第三章 工务作业 人身安全 2 安全电压、低压、高压和跨步电压的概念 安全电压是指对人体不会引起生命危险的电压，它是根据人体电阻确定的，人体电阻一般在 800一l

12、M之间，流经人体不致发生生命危险的电流一般不会超过5OmA，按照欧姆定律可 推知人体安全电压应小于40V。我国规定36V以下为安全电压，在某些特殊场合规定12V为安 全电压。 低压指对地电压在250V及以下，如380/220V三相四线制居民生活用电线路、直流 220/110V电源等。 高压指对地电压在250V以上，如l0kV电力线路、25kV接触网线路等。跨步电压是指电气 设备碰壳或电力系统一相发生接地短路时，电流从接地处四散流出，在地面上形成不同的电位 分布，人走近短路点时，两脚之间的电位差。 22 第三章 工务作业 人身安全 3 在带电的接触网下禁止的作业 (1)攀登机车、客车、棚车、冷藏

13、车及罐车的车顶， 在车顶上站立、行走或从事任何作业，开闭罐车顶 上的罐盖，在冷藏车顶上开闭冰箱盖检查冷藏冰盐 情况。 (2)使用胶皮软管冲刷车辆时，水管朝接触网喷射 。 (3)用非绝缘杆尺检测货物高度，登车处理超高货 物、紧固篷布或绳索等。 (4)抛掷测量工具 (如钢卷尺、皮尺等)、索具及其 他非绝缘工具物件等，在接触网下使用或运送侵人 安全距离之内的各种工具、设备物件等。 23 第三章 工务作业 人身安全 4 工务作业安全注意事项 1.为保证电力机车可靠持续的从接触网取得能量，接触网导线和钢轨在高度以及线路中心线的横向距离都必 须保持相对固定。如果接触网导线和钢轨相对高度过小，将导致车辆、货

14、物对接触网安全距离不够，严重影 响人身、设备安全;接触网和电力机车受电弓之间压力过大，加快接触网和受电弓的磨损。如果接触网导线 和钢轨相对高度过大，将导致接触网和电力机车受电弓不能良好接触，将产生拉弧现象，从而导致弓网故障 。 如果接触网导线在钢轨上的投影和线路中心线的横向距离过大，将导致电力机车受电弓发生钻弓、刮弓等恶 性弓网故障。 电气化铁路中钢轨作为牵引电流的回流通道，一旦出现电气回路断开将导致电力机车不能正常运行。同时钢 轨上将产生高电压，危及人身安全。因此，在钢轨上作业要特别注意保持钢轨电气回路的完整。 由于电气化铁路线路上空挂有接触网，为保证接触网导线在最大弛度时，与轨顶保持技规要

15、求的有关高 度要求以及使导线与线路中心线保持技规的有关技术要求，起道、拨道和其他维修作业受到严格的限制 。 如果需要超出技规的有关技术标准，应提前与供电部门进行会签。必要时，工务和供电部门协同施 工。 24 第三章 工务作业 人身安全 4 工务作业安全注意事项 2为保持接触网导线高度和接触网支柱内侧至线路中心的距离，工务和供电部门应该共同根据 线路以及接触网设计的轨面高度，在接触网支柱内侧划一红横线。红横线上面标明轨面至接触网 导线的高度，红横线下面标明支柱内侧至线路中心的距离，作为线路和接触网维修时共同遵守的 标准。工务和供电部门每年按照红横线会同复测一次。如果需要对线路或接触网进行施工时，

16、施 工前工务和供电部门应会同按路局批准的施工文件测量复核，工程竣工后复查并重新测定。 3捣固作业时要注意保护通过轨道电流的接续线和车站股道间的跳线;对绝缘接头部位要加强捣 固;要防止道床积水;改道作业时撬棍应加装绝缘套管，避免撬棍搭在两根钢轨上造成轨道电路短 接。 25 第三章 工务作业 人身安全 4在带电的接触网下进行的作业应该注意以下事项: (1)搬运长大杆件应该平放放在车上或者两人抬运，严禁在搬运过程中竖立、 高举，以防止长大杆件触及带电体，危及搬运人员安全。测量用的花杆、塔尺应 该距离带电体2m以上。 (2)尽量避免人体与接触网支柱以及附近的金属结构接触，防止这些设备的绝 缘部分损坏导致可能出现的高