① 電氣化高速鐵路ABC
自從2003年1月注冊為本網站後,開始接觸「牽引供電技術論壇」,對感興趣的主題發了些回帖,學了不少東西,受益非淺。前幾天無意中看了「發帖排行」,未曾想排到了第二,還從「初級用戶」,變成了「貴賓」,感謝壇主的關照。這幾天整理資料,找到一篇講稿,那是去年仲夏應濟南鐵路局邀請,為該局《領導幹部安全管理知識培訓班》講課的底稿,不知是否有人感興趣?今天發一帖,算是對網站壇主的謝意。同時,也藉此機會對濟南局的同行給與我的熱情款待,表示衷心的感謝!
講稿內容共分三個部分:電氣化鐵路的基礎知識、牽引供電系統與其他部門的關系和人身安全。今天先貼第一部分,謬誤之處,請不吝指正。
我 國 電 氣 化 鐵 路 A B C
鄭州鐵路局 L C W
我國第一條電氣化鐵路始建於寶成線寶雞~鳳州段,全長91km ,於1961年8月正式通車,至今已40餘年,截止2002年底全國電氣化鐵路營業里程已達18336km ,涵蓋鄭州、北京、成都等11個鐵路局,伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設,濟南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運營,成為電氣化鐵路的新成員。
我國電氣化鐵路採用工頻單相交流電力牽引制,額定電壓25kV。牽引動力為電能,牽引供電設備將國家電力系統輸送的電能變換為適合電力機車使用的形式,電力機車則完成牽引任務,因此牽引供電設備和電力機車是電氣化鐵路的兩大主要裝備,鐵路其他裝備和基礎設施應與之相適應。
一、電氣化鐵路的基礎知識
(一)牽引供電系統簡介
將電能從電力系統傳送給電力機車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統,又稱牽引供電系統,主要由牽引變電所和接觸網兩大部分組成。牽引變電所將電力系統輸電線路電壓從110kV(或220kV)降到27.5kV,經饋電線將電能送至接觸網;接觸網沿鐵路上空架設,電力機車升弓後便可從其取得電能,用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網設有分相絕緣裝置,兩相鄰牽引變電所之間設有分區亭,接觸網在此也相應設有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區亭之間的接觸網(含饋電線)稱供電臂。
牽引供電迴路是由牽引變電所——饋電線——接觸網——電力機車——鋼軌——迴流聯接——(牽引變電所)接地網組成的閉合迴路,其中流通的電流稱牽引電流,閉合或斷開牽引供電迴路會產生強烈的電弧,處理不當會造成嚴重的後果。通常將接觸網、鋼軌迴路(包括大地)、饋電線和迴流線統稱為牽引網。
牽引供電設備的檢修運行由供電段負責,牽引供電系統的運行調度則由供電調度負責。供電調度通常設在分局和鐵路局調度所。
1、牽引變電所
牽引變電所的任務是將電力系統三相電壓降低,同時以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來實現的,將三相變為單相是通過變電所的電氣接線來達到的。
牽引變壓器(主變)是一種特殊電壓等級的電力變壓器,應滿足牽引負荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求,是牽引變電所的「心臟」。我國牽引變壓器採用三相、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。
隨著技術水平的提高,我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監視及控制的遠動系統,牽引變電所將逐步實現無人值班,直接由供電調度實行遙控運行。
2、接觸網
接觸網是沿鐵路沿線架設的特殊電力線路,電力機車受電弓通過與之滑動摩擦接觸而授流,取得電能。所以兩者均應保持良好的工作狀態。
受電弓的運動狀態是很復雜的,影響因素也很多。為了保證對其良好的供電,接觸網結構本身應做到:
(1)接觸線距鋼軌面的高度應盡量相等,定位點及跨中與受電弓中心相對位置符合要求;
(2)接觸懸掛應有較均勻的彈性和良好的穩定性;
(3)良好的絕緣性能;
(4)適應氣象條件的變化並能保持上述特性不應有很大的變化;
(5)接觸網結構應力求輕巧簡單,做到標准化,方便施工和運行維修;
(6)零部件標准化,輕便,耐腐蝕,可靠性高,
(7)接觸線應有足夠的耐磨性;
(8)主導電迴路通暢。
(二)接觸網的懸掛方式
架空式接觸網主要由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置和支柱基礎四大部分組成。前三部分帶電,與支柱(或其它建築物)接地體之間用絕緣子隔開。
1、接觸懸掛
通常,接觸懸掛由承力索、吊弦、接觸線和補償裝置組成,即鏈形懸掛。補償裝置的作用是在環境溫度變化時,使接觸線、承力索的張力保持恆定。承力索和接觸線下錨方式均採用補償裝置的叫全補償,僅接觸線採用補償的稱半補償。支柱處吊弦採用簡單吊弦或彈性吊弦的分別為簡單鏈形懸掛或彈性鏈形懸掛。
目前我國干線電氣化鐵路正線大都採用全補償簡單鏈形懸掛,站線則多為半補償簡單鏈形懸掛。
只有接觸線的懸掛稱簡單懸掛,一般都採用補償方式,只在機務段庫線、廠礦專用線等少數場合採用。
接觸懸掛沿線路架設,為了滿足機械受力方面的要求而分成一個一個單獨的錨段,錨段與錨段的相互過渡結構稱為錨段關節,通常有絕緣(四跨)錨段關節和非絕緣(三跨)錨段關節之分,前者亦稱電分段錨段關節,後者則為機械分段錨段關節。錨段與錨段之間的電氣聯接用電聯接線(三跨)或隔離開關(四跨)完成。
2、支持裝置
支持裝置用以支持接觸懸掛並將其負荷傳給支柱或其他建築物,其結構隨線路情況而變化。區間主要為腕臂結構;站場則視股道數量、線路情況、支柱所在位置等因素而選用軟橫跨、硬橫跨或腕臂結構,以軟橫跨為主,高速鐵路則採用硬橫梁;隧道和橋梁(下承橋)等大型建築物處又要視具體情況而作設計,必要時採用特殊結構。
3、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位置在規定范圍內,並將接觸線的水平張力傳給支柱。
4、支柱基礎
支柱用來承受接觸懸掛和支持裝置的負荷,並將接觸懸掛固定在規定高度。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上,基礎埋在路基內;後者則直接埋在路基中。橋梁(上承橋)通常採用鋼柱,其基礎在橋墩上預留。
支柱上還裝有接地裝置,與鋼軌迴路接通,起到保護作用。下錨支柱上還裝有補償裝置,並設拉線裝置。
(三)接觸網的供電分段
為了保證安全供電和靈活運用,接觸網在結構上設有供電分段。
如前所述,在牽引變電所和分區亭所在地的接觸網設置的分相絕緣裝置為分相電分段;在同一供電臂內設置的電分段為同相電分段,如區間和站場之間(縱向),站場內的貨物線、裝卸線、段管線,樞紐內場與場之間等(橫向)。
同相電分段的結構為四跨錨段關節,或採用分段絕緣器+三跨錨段關節結構。
分相電分段的結構,早期為八跨(兩個四跨迭加)錨段關節式,後來為分相絕緣器+三跨錨段關節所代替。近年來,隨著列車速度的不斷提高,錨段關節式分相結構由於其彈性好、硬點小,受電弓過渡平滑等優點,在提速區段和高速區段又逐步採用。必須指出,電力機車在通過分相絕緣裝置時,要「斷電」通過,即在通過前將主斷路器斷開,滑行通過後,再閉合主斷路器繼續運行,否則會引起強烈電弧,造成相間短路,甚至燒斷接觸網線索。
(四)接觸網的供電方式
我國電氣化鐵路均採用單邊供電方式,即牽引變電所向接觸網供電時,每一個供電臂的接觸網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,可提高接觸網末端網壓,但由於其故障范圍大、繼電保護裝置復雜等原因尚未有採用)。復線區段可通過分區亭將上下行接觸網聯接,實現「並聯供電」,可適當提高末端網壓。當牽引變電所發生故障時,相鄰變電所通過分區亭實現「越區供電」,此時供電范圍擴大,網壓降低,通常應減少列車對數或牽引定數,以維持運行。
1、直接供電方式
如前所述,電氣化鐵路採用工頻單相交流電力牽引制,單相交流負荷在接觸網周圍空間產生交變電磁場,從而對附近通信設施和無線電裝置產生一定的電磁干擾。我國早期電氣化鐵路(如寶成線、陽安線)建設時,處於山區,地方通信技術不發達,鐵路通信採用高屏蔽性能的同軸電纜,接觸網產生的電磁干擾影響極小,不用採取特殊防護措施,因此上述單邊供電方式亦稱為直接供電方式(簡稱TR供電方式)。隨著電氣化鐵路向平原和大城市發展,電磁干擾矛盾日顯突出,於是在接觸網供電方式上採取不同的防護措施,便產生不同的供電方式。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共同特點,即在接觸網支柱田野側,與接觸懸掛同等高度處都掛有一條附加導線。電力牽引時,附加導線中通過的電流與接觸網中通過的牽引電流,理論上講(或理想中)大小相等、方向相反,從而兩者產生的電磁干擾相互抵消。但實際上是做不到的,所以不同的供電方式有不同的防護效果。
2、吸流變壓器(BT)供電方式
這種供電方式,在接觸網上每隔一段距離裝一台吸流變壓器(變比為1:1),其原邊串入接觸網,次邊串入迴流線(簡稱NF線,架在接觸網支柱田野側,與接觸懸掛等高),每兩台吸流變壓器之間有一根吸上線,將迴流線與鋼軌連接,其作用是將鋼軌中的迴流「吸上」去,經迴流線返回牽引變電所,起到防干擾效果。
由於大地迴流及所謂的「半段效應」,BT供電方式的防護效果並不理想,加之「吸——回」裝置造成接觸網結構復雜,機車受流條件惡化,近年來已很少採用。
3、自耦變壓器(AT)供電方式
採用AT供電方式時,牽引變電所主變輸出電壓為55kV,經AT(自耦變壓器,變比2:1)向接觸網供電,一端接接觸網,另一端接正饋線(簡稱AF線,亦架在田野側,與接觸懸掛等高),其中點抽頭則與鋼軌相連。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(PW)線,當接觸網絕緣破壞時起到保護跳閘作用,同時亦兼有防干擾及防雷效果。
顯然,AT供電方式接觸網結構也比較復雜,田野側掛有兩組附加導線,AF線電壓與接觸網電壓相等,PW線也有一定電位(約幾百伏),增加故障幾率。當接觸網發生故障,尤其是斷桿事故時,更是麻煩,搶修恢復困難,對運輸干擾極大。但由於牽引變電所饋出電壓高,所間距可增加一倍,並可適當提高末端網壓,在電力系統網路比較薄弱的地區有其優越性。
4、直供+迴流(DN)供電方式
這種供電方式實際上就是帶迴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。由於沒有吸流變壓器,改善了網壓,接觸網結構簡單可靠。近年來得到廣泛應用。
綜上所述,早期電氣化鐵路均採用直接供電方式,為避免和減少對外部環境的電磁干擾,研發了BT、AT和DN供電方式,就防護效果來看,AT方式優於BT和DN方式,就接觸網的結構性能來講,DN方式最為簡單可靠。隨著通信技術的快速發展,光纜的普遍應用,通信設施及無線電裝置自身的防干擾性能大為增強,考慮到接觸網的運行可靠性對電氣化鐵路的安全運行至關重要,所以通常認為,一般情況下DN供電方式為首選,在電力系統比較薄弱的地區,經過經濟技術比較,可採用AT供電方式,BT供電方式則盡量少採用或不採用。本人認為,這是近三十年來我國電氣化鐵路供電方式發展和應用的實踐過程中總結出來的普遍看法,同樣也要接受今後的實踐檢驗,不斷總結提高。
(五)電力機車簡介
我國電氣化鐵路採用的電力機車大多數為可控硅整流器電力機車,其結構簡單、牽引性能好、運行可靠、維修方便,而且各項經濟技術指標較高,所以被廣泛採用。電力機車工作時,受電弓從接觸網獲得高壓單相交流電能,經過變壓器降壓和整流器整流,把高壓交流電變成低壓直流電供給牽引電動機使用。目前,國產主型電力機車為SS(韶山)型, SS1、3、4、6、6B、7和7B型均為客貨兩用型,近年來隨著列車提速和高速鐵路的發展,研製開發了SS7C、7D、7E、SS8和SS9型客運電力機車,以及DJ型(交—直—交)客運電力機車。此外,我國還先後引進過法(6Y、6G、8K)、日(6K)、德(DJ1)和前蘇聯(8G)等國的電力機車。
有關電氣化鐵路的基礎知識簡單介紹到這里。根據鐵道部關於鄭~徐電氣化改造工程初步設計批復意見,鄭州、濟南鐵路局管內的鄭州~徐州電氣化鐵路牽引供電系統採用遠動裝置;濟南局文庄牽引變電所採用單相變電所,主變為220kV單相牽引變壓器;鄭州局圃田牽引變電所採用三相變電所,主變為110kV三相Y/Δ接牽引變壓器;鄭~徐間其餘牽引變電所採用三相——二相變電所,主變為近年來新開發的110kV三相V/V接牽引變壓器;接觸網採用全補償簡單鏈形懸掛(正線)和半補償簡單鏈形懸掛(站線),分相絕緣裝置為錨段關節式;濟南局劉庄~北東閘、鄭州局商丘西~興隆庄間站場採用硬橫梁方案,以滿足列車最高運行速度200km/h的要求;供電方式為DN方式;客運機車為SS9型,貨運機車為SS4型。
② 什麼是液壓支架立柱
立柱主要包括:缸體組件、活柱組件、導向套組件、加長桿組件等。缸體位於立柱的最內外層,容是液壓缸的主體。
立柱主要分為單伸縮立柱、雙伸縮立柱和機械加長桿立柱,它是將支架頂梁和底座連接起來的主要部件,立柱是支架的承壓部件,它長期處於高壓受力狀態,除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外,還必須有足夠的抗壓、抗彎強度,良好的密封性能。工作可靠,使用壽命長。網頁鏈接
③ 哪位仁兄能提供我點關於「接觸網」方面的知識,越多越好!謝謝!
接觸網的來組成
接觸網是自沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎幾部分組成。
接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過支持裝置架設在支柱上,其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機車。
④ 飛機起落架減震支柱有什麼作用
吸收沖擊能量,抑制飛機彈跳,滑行時降低飛機顛簸,和汽車避震系統原理差不多
⑤ 汽車的四大機械構造是什麼它們的功能是什麼
發動機、底盤、車身和電氣設備。