渝利鐵路帶加強線全并聯直供接觸網設計方案研究

萬連錄，關金發

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031;2.西南交通大學電氣工程學院，成都 610031)

渝利鐵路帶加強線全并聯直供接觸網設計方案研究

萬連錄1，關金發2

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031;2.西南交通大學電氣工程學院，成都 610031)

渝利線是客貨共線山區電氣化鐵路，大牽引負荷是影響該鐵路供電系統載流能力的主要控制因素，為了解決山區鐵路供電需求，通過采用帶加強線全并聯的直接供電方式，研究提出了與該供電方式相適應的接觸網設計方案。

山區鐵路;接觸網;直接供電;全并聯;加強線

1 概述

重慶至利川鐵路是規劃建設的滬-漢-蓉客運通道的重要組成部分，線路地處我國中、西部地區的接合部，西起重慶市，向東途經重慶市長壽區、涪陵區、豐都縣和石柱縣，止于湖北省利川市，正線全長262.278 km。

該線為200 km/h客貨共線山區電氣化鐵路，客車最高運行速度為200 km/h，貨車最高運行速度120 km/h，線路多以山地地形為主，線路加力坡18.5‰，特別是豐都至涼霧區段均為一面坡，坡度很大，全線客車采用SS9雙機牽引和200 km/h動車，貨車采用HXD1雙機牽引，牽引定數3 500 t，單列機車功率很高，需要很大的牽引電流，一般為400～900 A。在列車連續追蹤運行的情況下，客貨車需要很大牽引電流，成為影響牽引供電系統載流能力的主要控制因素。

為解決上述問題，結合文獻［1-8］中提出的全并聯直供供電方式的研究，與AT供電方式相比，全并聯直接供電針對山區電氣化鐵道有供電設備較少、投資較小、供電能力能滿足鐵路不同的運行要求等優勢，故本研究采用該供電方式。而接觸網設計方案的研究多數針對有些特殊地段，如文獻［9］針對的是跨線橋，文獻［10］針對地鐵高架段，文獻［11］針對一個站臺，文獻［12］針對地鐵公路合建橋，本研究針對的并不是特殊地段，而是直接全補償的供電方式，故本研究適用的范圍更為廣泛。綜上所述，結合渝利線的情況，特提出如下接觸網設計方案。

(1)采用帶回流線的全并聯直接供電方式，在供電臂末端上下行接觸網并聯的同時，供電臂中間增加并聯點。

(2)考慮并聯點全分段供電方式，在并聯點處增設錨段關節。

(3)針對客貨車對牽引電流需求相對很大的地段增設加強線。

由于牽引電流較大，單支回流線無法滿足要求，故采取并聯上下行回流線的方式提高回流能力。通過執行上述設計方案，可將該線路坡道上的接觸網大牽引負荷分配到下坡接觸網，從而降低牽引網電壓損失和電能損耗，提高牽引網綜合載流能力。以下結合渝利線的接觸網設計方案展開詳細的闡述。

1 全并聯直接供電方式

全并聯直接供電方式在供電臂中間增加并聯點需設置并聯開關站，目前，并聯開關站主要有以下2種接線形式。

1.1 單斷路器形式

并聯所采用室外箱式布置，由1臺并聯斷路器構成，主要實現上下行并聯功能。為滿足并聯所功能需求，一次設備基本配置如下，系統接線方案見圖1。從圖1可知，單斷路器全并聯供電方式是在供電臂中間和分區所處增設上下行并聯點，此種方式在將接觸網上不需要增加電分段。

1.2 全分段式多斷路器形式

全分段式多斷路器式全并聯直接供電方式是由4臺分段斷路器及上下行并聯母線構成，系統接線方案見圖2。本形式需在接觸網上下行設置電分段，實現正常供電時供電分區，電分段上需設置隔離開關，實現開關站故障退出時、閉合開關，保證接觸網供電。

圖1 單斷路器方案并聯所系統接線方案

圖2 全分段式多斷路器并聯所系統接線方案

接觸網電分段可采用分段絕緣器式分段、絕緣錨段關節式分段。考慮采用錨段關節方式適應性最強，尤其在新線布置時，在并聯裝置處將非絕緣錨段關節調整為絕緣錨段關節，幾乎不增加網上投資。此處，在應用全分段式并聯直接供電方式時，增設四跨絕緣錨段關節或五跨絕緣錨段關節。

2 全分段并聯所處的絕緣錨段關節

全分段式并聯開關站處，接觸網四跨絕緣錨段關節布置如圖3所示。絕緣錨段關節處為四跨轉換，設1處中心柱，2處轉換柱。中心柱上雙支間絕緣布置，轉換柱上非絕緣布置。引接線采用跨越方式引入開關站，見圖4。

圖3 全分段并聯所處的四跨絕緣錨段關節

圖4 跨越線路引接線

其中，圖3的隔離開關1～4根據接觸網有無增設加強線，而采用不同的隔離開關形式。當該段接觸網無加強線時，可采用單極隔離開關，具體接線見圖5;當該段接觸網有加強線時，可采用雙極隔離開關，具體接線見圖6。

圖5 無加強線時并聯所外部接線

圖6 帶加強線時并聯所外部接線

3 接觸網懸掛方案

帶加強線的直接供電方式與直接供電方式在接觸網懸掛的方案上的主要區別在于加強線與回流線須保證大于2 m的絕緣距離，以滿足高低壓附加導線垂直排列的絕緣距離要求。路基和橋上的接觸網懸掛形式見圖7。在隧道頂部采用復合絕緣子懸掛加強線，加強線位于平腕臂上方，因兩者之間等電位，只需要保證兩者之間不摩擦即可，具體懸掛形式見圖8。

不帶加強線的直供加回流供電方式可取消加強線懸掛部件即完成接觸網懸掛。

圖7 隧道外中間柱接觸網懸掛形式(單位:m)

圖8 隧道內中間柱接觸網懸掛形式

4 回流方案

經計算，渝利線上一個供電臂運行20 min過程中產生的最大電流為2 527 A，單支回流線無法滿足回流要求，因此，考慮利用上下行回流線并聯回流來提高回流能力。

又因為渝利線采用貫通地線的接地方式，每500 m左右上下行貫通地線要連接1次。此時，單支回流線可通過扼流變與鋼軌、貫通地線連接來達到上下行并聯要求。

5 結語

本研究通過采取上下行并聯的直接供電方式，在增設并聯所處考慮設計絕緣錨段關節，并提出錨段關節的接線方式，然后給出接觸網隧道內和隧道外的懸掛方案和回流方案，完成渝利線接觸網方案的設計，提高渝利線的綜合載流能力。

雖然本文解決的是山區客貨共線鐵路接觸網的方案設計，但需要強調的是，帶加強線的全并聯直接供電方式不局限于山區，對于上下行牽引網負荷差異明顯的重載及大坡道等線路，采用該設計方案，同樣具有非常突出的技術經濟優勢。

由于該線尚未投入運營，缺少實際運行經驗，但該接觸網設計方案已通過設計審核，并在渝利鐵路全線接觸網開展施工作業，說明該技術方案的可行性和合理性。

［1］ 鄧云川.帶回流線直供全并聯供電在山區電氣化鐵路的應用［J］.高速鐵路技術，2011(6):27-31.

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［3］ 鄧云川.關于山區電氣化鐵道牽引供電系統問題的討論［J］.電氣化鐵道(2萬公里論文集)，2005:188-191.

［4］ 刑曉乾.帶加強線的全并聯直接供電技術的研究［D］.成都:西南交通大學，2011.

［5］ 杜川.直供式全并聯供電系統的研究［D］.成都:西南交通大學，2012.

［6］ 杜瑞建.提高山區鐵路直供方式供電能力的研究［J］.鐵道標準設計，2012(1):105-108.

［7］ 楚振宇.直供全并聯供電方式牽引網載流能力分析［J］.鐵道工程學報，2011(9):88-91.

［8］ 楚振宇.復線電氣化鐵路直供牽引網載流能力的計算［J］.鐵道工程學報，2010(8):88-90.

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［10］曹毅.西安地鐵3號線高架段接觸網方案研究［J］.現代城市軌道交通，2011(2):24-29.

［11］魏忠超.武廣線小站接觸網平面施工設計方案優化［J］.電氣化鐵道，2000(3):32-33.

［12］王正.地鐵與公路合建橋接觸網特殊設計方案［J］.電氣化鐵道，2012(6):16-18.

Research on Design Scheme of Overhead Contact Line System of All-parallel Direct Feeding System with Line Feeder for Chongqing-Lichuan Railway

WAN Lian-lu1，GUAN Jin-fa2
(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031，China;2.School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)

Chongqing-Lichuan Railway is a mountainous electrified railway for mixed passenger and freight transportations.And heavy traction load is the main control factor of the current carrying capacity of power supply system for this railway.In order to meet the demand of electricity supply of this mountainous railway，this paper，by using all-parallel direct feeding system with the line feeder，provides a design scheme of overhead contact line system corresponding to this all-parallel direct feeding system.

mountainous railway;overhead contact line system;direct feeding system;all-parallel;line feeder

U225

A

1004-2954(2013)09-0093-03

2013-02-01;

2013-02-27

萬連錄(1975—)，男，工程師，2006年畢業于西南交通大學電力系統及其自動化專業，工學碩士，E-mail:3835963@qq.com。