2022年电分相原理

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1、电气化铁路关节式电分相的研究张 和 平摘 要 ：本 文 针 对 电 气 化 铁 路 两 种 较 常 应 用 的 关 节 式 电 分 相 的 特 点 、存 在 的 问 题和 解 决 的 方 案 进 行 研 究 。 。关 键 词 ： 电 气 化 、 电 分 相 、 锚 段 关 节一 、 关 节 式 电 分 相 的 结 构 特 点1. 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 结 构 分 析七 跨 式 绝 缘 锚 断 关 节 式 电 分 相 ， 它 是 由 二 个 4 跨 绝 缘 锚 段 关 节 交 叉 组 合 而 成 ，从 头 到 尾 共 有 七 个 跨 距 ，故 称 七 跨 锚 段 关 节 式 电

2、 分 相 。其 原 理 是 利 用 2 个 四 跨 绝 缘锚 段 关 节 的 空 气 绝 缘 间 隙 来 到 达 电 分 相 的 目 的 。中 性 区 正 常 情 况 下 不 带 电 无 机 车通 过 时 ， 但 不 允 许 接 地 ， 其 对 地 仍 按 25kv电 压 等 级 要 求 绝 缘 。 一 般 考 虑 在 关 节处 行 车 方 向 远 端 设 置 一 台 手 动 隔 离 开 关 ，以 疏 导 中 性 区 的 故 障 机 车 。七 跨 锚 段 关 节式 电 分 相 如 图 1、 2 所 示 。图 1 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 结 构 图图 2 七 跨 锚 段 关 节

3、式 电 分 相 直 线 平 面 图当 电 力 机 车 准 备 经 过 电 分 相 时 ，机 车 主 断 路 器 打 开 ，受 电 弓 不 降 弓 通 过 。电 力机 车 在 电 分 相 中 性 无 电 区 范 围 内 利 用 中 性 锚 段 来 作 工 作 支 ，使 受 电 弓 平 稳 的 由 一 端正 线 锚 段 运 行 到 另 一 端 的 正 线 锚 段 ，该 中 性 嵌 入 线 从 左 侧 的 中 1 处 变 为 工 作 支 ，到精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页右 侧 中 2 处 开 始 抬 升 ，变 为 非

4、 工 作 支 ，可 保 证 约 有 100 150m 长 的 中 性 区 。机 车 乘务 人 员 须 按 照 设 置 的 “ 断 ” 、“ 合 ” 、 电 力 机 车 禁 “ 停 ” 标 志 断 、 合 机 车 主 断 路 器 如 图 3、 4 所 示 。为 了 保 证 电 力 机 车 正 常 通 过 绝 缘 锚 段 关 节 式 电 分 相 绝 缘 器 ，原 则 上 要 求 单 台 受电 弓 升 弓 运 行 ， 确 需 多 台 受 电 弓 同 时 升 弓 时 ， 对 受 电 弓 间 距 离 应 做 限 制 。图 3 下 行 方 向 行 车 标 志 的 设 置图4 上 行 方 向 行 车 标 志

5、 的 设 置2. 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 结 构 分 析八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 结 构 如 图 5 所 示 。 图 中 Z 表 示 直 线 区 段 ； J 表 示 绝 缘锚 段 关 节 ； ZJ 为 支 柱 装 配 形 式 。图5 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 平 面 图不 管 是 哪 种 型 式 ，其 结 构 都 是 利 用 2 个 绝 缘 锚 段 关 节 重 合 1 跨 或 2 跨 ，再 增 加精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页1 个 分 相 锚 段 组 成 ，

6、即 ： 分 相 锚 段 与 既 有 接 触 网 的 2 个 下 锚 支 组 成 2 个 绝 缘 锚 段 关节 并 重 合 2 个 锚 段 关 节 的 1 跨 或 2 跨 ，在 分 相 无 电 区 工 作 范 围 内 利 用 分 相 锚 段 作 工作 支 ，而 分 相 锚 段 与 既 有 锚 段 间 采 用 相 间 空 气 绝 缘 的 装 配 形 式 ，从 而 到 达 分 相 的 目的 。八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 由 2 个 五 跨 绝 缘 锚 段 关 节 重 合 2 跨 组 成 ，它 比 其 他 2 种多 了 分 相 中 心 柱 ， 其 余 结 构 相 同 。 1线 索 关 系八

7、 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 分 相 锚 段 及 2 个 正 线 锚 段 线 索 的 关 系 如 图 6 所 示 。图 6 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 平 面 布 置 图八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 的 中 性 无 电 区 约 35m； 在 整 个 锚 段 关 节 内 2 支 接 触 悬 挂的 水 平 间 距 均 为 500mm。2 支 接 触 悬 挂 间 空 气 绝 缘 间 隙 应 450mm；为 满 足 接 触 线 工 作坡 度 的 变 化 率 在 正 线 关 节 转 换 区 4的 技 术 要 求 ， 也 为 了 在 中 性 无 电 区 保 持 良 好的

8、弓 网 关 系 ，在 关 节 区 内 加 设 了 1 个 分 相 锚 段 ，使 分 相 关 节 有 1 段 中 性 无 电 区 ，无电 区 段 分 相 锚 段 作 工 作 支 。在 转 换 柱 g， E 间 和 A， b 间 ，分 相 锚 段 接 触 线 与 正 线 的接 触 线 等 高 且 比 正 线 标 准 导 高 抬 高 约 80mm ， 在 进 入 过 渡 区 前 的 转 换 柱 b， g， a， h处 ， 分 相 锚 段 接 触 线 做 非 工 作 支 处 理 ， 采 取 逐 段 抬 高 方 式 ， 转 换 柱 b， g 处 非 工 作支 抬 高 150mm 假 设 考 虑 200k

9、m 时 速 ，可 抬 高 大 于 160mm，转换 柱 a h 处 非 工 作支 抬 高 500mm。 即 ： 转 换 柱 A b， E g 跨 非 工 作 支 抬 高 70mm， 转 换 柱 a b、 g h跨 抬 高 350mm。 使 线 索 平 滑 抬 高 ， 便 于 关 节 悬 挂 调 整 ， 相 邻 的 绝 缘 子 串 距 分 相 中 心 图 6 中 D 约 为 ， D 处 抬 高 支 距 分 相 锚 段 接 触 线 抬 高 500mm。 2 中 性 无 电 区 与 机 车 取 流 的 双 弓 间 距 关 系八 跨 及 其 他 锚 段 关 节 式 的 中 性 无 电 区 与 电 力

10、机 车 双 弓 间 的 距 离 有 关 ， 如 图 7所 示 ， 八 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 中 性 无 电 区 为 35m， 该 距 离 应 大 于 单 机 机 车 取 流 的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页双 弓 间 距 ， 即 当 机 车 组 2 个 受 电 弓 之 间 有 高 压 母 线 连 接 时 ， 2 个 受 电 弓 间 的 距 离 必须 小 于 35m。 当 机 车 组 的 2 个 受 电 弓 无 高 压 母 线 连 接 ， 2 个 受 电 弓 间 的 距 离 ， 应 小于 35m 或

11、者 大 于 2 绝 缘 转 换 柱 h， a 的 绝 缘 子 内 侧 间 的 距 离 约 250m ， 该 距 离 以及 中 性 无 电 区 的 长 度 均 与 电 分 相 结 构 和 跨 距 大 小 有 关 。图 7 八 跨 电 分 相 中 性 无 电 区 与 机 车 受 电 弓 位 置 关 系 示 意 图通 过 电 分 相 时 ，高 压 母 线 连 通 的 机 车 组 之 间 的 不 同 机 车 禁 止 同 时 升 弓 ，机 车 断合 标 及 禁 止 双 弓 标 位 置 如 图 8 所 示 。中 性 区 正 常 情 况 下 不 带 电 无 机 车 通 过 时 ，但 不 允 许 接 地 ，其

12、 对 地 仍 按 25kV电 压 等 级 要 求 绝 缘 。可 考 虑 在 关 节 处 行 车 方 向 远 端 设 置 一 台 手 动 隔 离 开 关 ，以 疏 导中 性 区 的 故 障 机 车 。图 8 电 分 相 处 断 合 标 与 禁 止 双 弓 标 位 置 示 意 图二 、 关 节 式 电 分 相 在 运 营 中 存 在 问 题 的 分 析由 于 锚 段 关 节 式 电 分 相 以 下 简 称 关 节 式 电 分 相 由 2 个 绝 缘 锚 段 关 节 组 成 ，消 除 了 器 件 式 电 分 相 存 在 的 硬 点 大 的 问 题 ，在 我 国 新 建 电 气 化 铁 路 及 提 速

13、 改 造 中 被普 遍 采 用 。第 一 ，由 于 绝 缘 锚 段 关 节 有 三 跨 、四 跨 和 五 跨 3 种 型 式 ，锚 段 关 节 跨 距 长 度 不同 ， 2 个 关 节 的 衔 接 布 置 也 有 多 种 方 式 ， 关 节 式 电 分 相 存 在 四 跨 、 五 跨 、 七 跨 、 八精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页跨 、九 跨 、十 跨 、十 二 跨 等 多 种 型 式 ，中 性 区 距 离 也 长 短 不 一 。这 些 关 节 式 电 分 相的 共 同 特 点 是 均 由 两 个 绝 缘 锚

14、段 关 节 和 一 段 接 触 网 中 性 区 组 成 。由 于 关 节 式 电 分 相由 2 处 空 气 绝 缘 间 隙 实 现 电 气 绝 缘 ， 即 使 是 2 个 电 气 隔 离 的 受 电 弓 如 多 机 牵 引 、电 力 机 车 附 挂 、牵 引 机 车 后 挂 有 接 触 网 检 测 车 、多 弓 运 行 的 电 动 车 组 等 情 况 在 受电 弓 间 距 不 满 足 限 制 条 件 时 都 有 可 能 造 成 相 间 短 路 。实 际 运 行 中 ，这 类 故 障 已 经 多次 发 生 。第 二 ，机 车 断 电 缓 慢 、送 电 太 早 或 未 断 电 通 过 分 相 时

15、均 能 造 成 拉 弧 烧 伤 、烧 断承 力 索 造 成 事 故 。关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 原 因 分 析 ： 电 力 机 车 在 通 过 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 ，如 果 出 现 机 车 司 机 疏 忽 、麻 痹 大 意 ，断 电 不 及 时 、忘 记 断 电 或 送 电 太 早 等 原 因 ，均可 能 造 成 受 电 弓 拉 弧 烧 伤 电 分 相 中 性 无 电 区 内 承 力 索 、导 线 ，严 重 者 甚 至 烧 断 承 力索 。关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 基 本 是 由 于 中 性 段 和 带 电 导 线 间 产 生 大 电 流 电

16、 弧 造 成的 高 温 烧 损 。线 索 烧 损 部 位 大 多 集 中 在 第 一 和 第 二 起 弧 点 跨 内 和 交 叉 跨 内 ， 如 图9 。 其 主 要 原 因 有 以 下 几 点 ：图 9 七 跨 关 节 式 电 分 相 平 面 示 意 图1、 电 力 机 车 在 不 断 载 情 况 下 快 速 通 过 电 分 相 时 ， 因 拉 弧 造 成 弧 光 相 间 短 路 烧损 线 索 。2、 电 力 机 车 通 过 电 分 相 时 因 过 电 压 造 成 机 车 放 电 间 隙 击 穿 ， 短 路 电 流 在 中 性线 和 带 电 线 间 产 生 电 弧 烧 损 线 索 ， 这 种

17、 故 障 发 生 的 概 率 较 大 。3、关 节 式 电 分 相 结 构 参 数 检 调 时 ，中 心 柱 两 侧 线 索 及 吊 弦 水 平 间 距 设 置 偏 小 ，各 支 柱 拉 出 值 布 置 不 合 理 ，进 行 安 装 调 整 时 通 常 比 照 四 跨 绝 缘 关 节 检 调 ，水 平 间 距一 般 控 制 在 450mm 左 右 ， 对 各 支 柱 拉 出 值 的 布 置 往 往 只 关 注 于 满 足 水 平 间 隙 要 求 ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页而 忽 略 了 结 构 稳 定 。由

18、 于 机 车 受 电 弓 快 速 通 过 电 分 相 时 必 将 引 起 线 索 振 动 ，吊 弦 在抬 升 力 的 作 用 下 也 会 松 弛 鼓 肚 ，这 样 线 索 整 体 摆 动 量 加 大 ，线 索 间 、吊 弦 间 、线 索与 吊 弦 间 水 平 距 离 缩 小 ，极 易 造 成 弧 光 过 电 压 并 可 能 成 为 电 弧 长 燃 的 维 持 通 道 ，进而 烧 损 线 索 、 吊 弦 。第 三 ，理 论 和 运 行 经 验 都 说 明 ，受 空 气 动 力 的 影 响 ，机 车 在 高 速 运 动 过 程 中 降 、升 受 电 弓 对 接 触 网 的 安 全 运 行 非 常

19、不 利 ，运 行 中 应 尽 量 防 止 。对 于 高 速 运 行 的 电 动车 组 ， 这 个 问 题 尤 为 突 出 。三 、 针 对 关 节 式 电 分 相 存 在 问 题 的 改 良1、 为 防 止 列 车 停 在 锚 段 关 节 式 电 分 相 中 性 无 电 区 内 ， 确 保 列 车 正 常 运 行 ， 在改 造 电 分 相 时 ，电 分 相 尽 量 设 置 在 没 有 坡 道 或 坡 道 较 小 的 线 路 上 ，同 时 不 能 距 原 分相 位 置 太 远 ；必 须 设 在 坡 道 上 时 ，要 考 虑 电 分 相 所 处 位 置 的 线 路 坡 度 、列 车 速 度 和惰

20、性 距 离 的 关 系 ； 必 要 时 在 列 车 进 入 电 分 相 的 前 方 300m 处 ， 设 置 列 车 断 电 利 用 惯性 通 过 电 分 相 的 最 低 速 度 标 志 。2、 电 分 相 改 造 时 要 注 意 其 位 置 与 信 号 机 的 距 离 ， 不 能 设 在 信 号 机 前 方 太 近 的地 方 。 当 电 分 相 设 在 相 当 于 车 站 的 疏 解 区 内 时 ， 尤 其 要 注 意 。3、 为 防 止 电 力 机 车 通 过 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 烧 伤 、 烧 断 电 分 相 中 性 无 电区 内 承 力 索 ，保 证 供 电 设

21、 备 安 全 ，在 机 车 上 设 置 自 动 断 电 装 置 ；当 电 力 机 车 运 行 至电 分 相 标 志 牌 “ T 断 ” 牌 所 在 里 程 时 ， 机 车 自 动 断 电 通 过 电 分 相 ， 通 过 电 分 相 后 ，合 上 机 车 开 关 继 续 运 行 。4、 在 改 造 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 时 适 当 增 大 七 跨 锚 段 关 节 式 电 分 相 内 接 触 网的 结 构 高 度 ， 同 时 在 电 分 相 范 围 内 的 承 力 索 上 缠 绕 绝 缘 热 缩 带 。防 止 关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 应 从 以 下 几 个 方 面

22、 采 取 防 范 措 施 ：1、 根 据 电 力 机 车 运 用 区 段 的 不 同 ， 合 理 修 正 车 顶 放 电 间 隙 的 距 离 。2、 完 善 机 车 监 控 仪 的 功 能 。 将 机 车 主 断 路 器 操 作 开 关 分 合 位 置 信 号 接 入 监 控仪 进 行 监 控 ，这 可 有 效 地 减 少 司 乘 人 员 因 不 断 载 过 分 相 造 成 接 触 网 跳 闸 及 关 节 分 相线 索 烧 损 故 障 的 发 生 。3、 优 化 关 节 式 电 分 相 各 部 结 构 及 参 数 的 检 调 。 对 于 多 次 发 生 上 述 故 障 的 电 分相 ，必 须

23、认 真 检 查 各 部 支 柱 拉 出 值 布 置 是 否 合 理 ，定 位 器 的 状 态 如 何 。起 弧 跨 和 交叉 跨 应 防 止 重 合 ，假 设 改 动 困 难 ，可 采 取 在 交 叉 点 处 承 力 索 一 侧 上 加 装 绝 缘 护精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页套 ，防 止 烧 损 承 力 索 。吊 弦 布 置 应 尽 量 采 取 不 对 应 布 置 ，即 相 互 间 错 位 并 有 一 定 的间 隔 距 离 ， 减 少 燃 弧 通 道 。4、 重 视 关 节 式 电 分 相 绝 缘 距 离

24、的 检 调 。 从 现 场 运 行 看 ， 有 2 个 环 节 是 至 关 重要 的 ：一 是 中 心 柱 线 索 与 相 邻 水 平 腕 臂 、定 位 管 、定 位 器 的 最 小 距 离 即 绝 缘 距 离 应 保 证 500mm， 不 能 到 达 的 可 临 时 采 取 在 腕 臂 、 定 位 管 上 加 装 绝 缘 护 套 来 满 足 绝 缘要 求 ；二 是 相 邻 线 索 的 水 平 距 离 必 须 保 证 在 500mm 以 上 ，这 样 可 以 防 止 机 车 通 过 电分 相 时 引 起 线 索 、 吊 弦 摆 动 缩 短 彼 此 绝 缘 距 离 ， 为 燃 弧 提 供 通 道

25、 ， 造 成 息 弧 困 难 。5、加 强“ 2 个 坡 度 ”的 检 调 ，即 导 线 坡 度 和 定 位 器 坡 度 的 调 整 。关 节 处 导 线 坡度 应 不 大 于 1 且 应 以 连 续 坡 度 设 置 为 宜 ，相 邻 点 高 度 差 应 控 制 在 20 40mm。定 位器 坡 度 的 调 整 也 是 关 节 式 电 分 相 检 调 的 重 点 之 一 ， 定 位 器 坡 度 偏 小 极 易 形 成 硬 点 。6、 使 用 可 调 式 绝 缘 吊 弦 。 由 于 关 节 式 电 分 相 不 具 备 越 区 供 电 的 能 力 ， 只 需 考虑 机 车 掉 坑 后 的 应 急

26、供 电 ， 一 般 电 流 在 500A 以 下 ， 因 此 可 以 将 载 流 整 体 吊 弦 更 换为 绝 缘 吊 弦 ，减 少 燃 弧 通 道 。为 保 证 电 气 回 路 的 畅 通 和 电 分 相 末 端 电 压 ，可 在 电 分相 进 、 出 口 处 分 别 加 装 一 组 横 向 电 连 接 。综 上 所 述 ，造 成 关 节 式 电 分 相 线 索 烧 损 的 主 要 原 因 是 机 车 不 断 载 过 电 分 相 和 过电 压 致 使 机 车 放 电 间 隙 击 穿 造 成 的 电 弧 烧 损 。对 于 前 者 ，应 加 快 关 节 式 电 分 相 配 套设 施 的 建 设

27、，即 地 面 感 应 式 机 车 自 动 断 载 装 置 的 安 装 使 用 ；对 于 后 者 ，由 于 过 电 压发 生 的 概 率 较 大 ，随 机 性 较 强 ，且 目 前 还 缺 乏 对 过 电 压 的 有 效 抑 制 手 段 ，因 此 必 须从 关 节 式 电 分 相 的 结 构 优 化 和 参 数 检 调 入 手 。只 有 多 种 措 施 并 用 ，才 能 有 效 防 范 线索 烧 损 故 障 的 发 生 ， 提 高 关 节 式 电 分 相 的 安 全 运 行 性 能 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页