淺析接觸網系統總體設置原則

姜楨杰

（上海船舶工藝研究所，中國 上海200032）

0 概述

接觸網系統是軌道電力牽引系統的重要組成部分之一，它的基本功能是通過在線路沿線的支持裝置上懸掛接觸網導線，并利用電力機車上方的受電弓和接觸導線之間的滑動接觸，將牽引變電所的輸出電能在電力牽引機車的運動軌跡上不間斷地提供給電力機車，保證電力機車的持續牽引動力，實現軌道電力牽引的運輸目的。

而牽引供電系統一般又由鐵路以外的容量較大的電力系統供電。這樣就保證了電力機車不間斷地得到電能供應。

由下圖可見，牽引供電回路的構成是：牽引變電所、饋電線、接觸網、電力機車、鋼軌、回流線。在這個閉合回路中，通常將饋電線、接觸網、鋼軌、回流線統稱為牽引網。

如圖1所示的是電力系統通過牽引供電系統向電力機車供電的示意圖：

圖1 電力系統向機車供電

1 總體設置原則

接觸網系統是牽引供電系統中一個極其重要的組成部分，通過接觸線與集電器的直接接觸，將電能傳送給列車。由于接觸網是無備用的供電設備，因此接觸網系統應具有很高的安全、可靠性，滿足列車運行的要求。

1.1 從接觸網系統結構上考慮

接觸網系統由各種結構零部件、線材、電纜及相關的設備組合而成，其結構的安全程度將直接影響整個系統的安全。本工程采用的設備及材料都是質量好，并有地鐵同類項目運行業績的產品。

1.2 從電氣性能方面考慮

1）接觸網導線高度的確定一方面與地鐵列車相匹配，另一方面也考慮到在DC1500V制式下對檢修人員的安全因素。

2）架空保護地線為全線貫通，并用直流電纜與各牽引所的接地母排相聯接，構成接觸網系統的接地保護回路。回流軌(與大地之間用絕緣墊隔離開)通過電纜和回流箱與變電所的負極柜聯接，保證了地鐵列車供電電氣性能安全回路的暢通。

3）接觸網絕緣子選用時按照重污區的標準，泄漏距離不得小于250mm。確保了系統本身設備的安全和與其它系統及人員人身的安全。

4）例如：上海市軌道交通12號線工程近期全線設1座浦江南浦主變電所和1座35kV長陽路開關所，分別向12號線全線的牽降混合所、降壓所及跟隨所供電。35KV長陽路開關所的電源來自6號線巨峰路主變電所和10號線溧陽路主變電所(電源作為備用)。12號線全線在近期由6號線巨峰路主變和浦江南浦主變共同供電，在浦江南浦主變解列退出的情況下，10號線溧陽路主變作為備用電源繼續供電。江浦路主變電所暫不進行改造。牽引供電系統采用DC1500V架空接觸網供電、走行軌回流方式。

1.3 供電方式、絕緣等級、絕緣間隙

1）供電方式

接觸網系統額定電壓為DC1500V，最高為DC1800V，最低為DC1000V。

2）絕緣等級

絕緣等級按重污區標準，絕緣子最小泄漏距離為250mm。

3）絕緣間隙

絕緣間隙應符合GB50157-2003標準及《招標文件技術要求》的要求，即帶電體距接地體的安全絕緣距離：靜態為150mm，動態為100mm。

1.4 懸掛類型

地下段采用剛性懸掛接觸網，懸掛類型為垂直懸掛“Π”型匯流排架空剛性懸掛方式；在出入場線與暗埋段相銜接的圓隧道口，上下行線分別設置剛柔過渡，匯流排采用切槽式匯流排。

1.5 主要技術參數

1）線材規格張力

剛性懸掛匯流排采用PAC110Π型；

接觸線采用120mm2的銅銀合金接觸線；

架空地線采用120mm2的銅絞線。

圖2

表1 導線配置及張力本工程接觸網系統導線組成表

2）接觸線懸掛高度

本工程地下線剛性懸掛的懸掛點處接觸線距軌面的高度一般不小于4040mm，困難情況下不低于4000mm；停車場內場區5000mm、運用庫5000mm、維修庫5700mm、洗車庫5400mm；敞開段接觸線懸掛高度根據接觸線坡度變化的要求由4040mm逐漸過渡至5000mm。

在出入段線敞開段采用了全補償鏈形懸掛，結構高度為1100mm。

3）跨距長度及拉出值

剛性懸掛跨距直線段一般為8～10m；曲線一般不大于8m。

剛性懸掛拉出值一般不大于280mm。

每個錨段內的匯流排一般布置成一個正弦半波形。

4）錨段長度

地下段正線錨段長度一般不超過250m，并在錨段的中部設置中心錨結；人防門、防淹門處設置小錨段，不設中心錨結；在隧道口500m范圍內按隧道外溫差考慮，剛性懸掛錨段長度一般不超過150m。

架空地線錨段長度一般不大于2000m。

5）錨段關節

剛性懸掛采用匯流排平行重疊布置方式。6）中心錨結

剛性懸掛中心錨結設置于懸掛點處。

7）側面限界

滿足限界要求，一般為2400mm～2700mm，困難情況下不小于2150mm。

8）接觸線坡度及轉角

剛性懸掛匯流排距軌面的高度發生變化時，為保證滑動面的平滑度，其坡度不宜大于1‰；敞開段由地下過渡到地面以及停車場時，柔性懸掛接觸線的坡度一般不宜大于10‰(當列車速度不超過60km/h時)。

接觸線工作支部分改變方向時，與原方向的水平夾角一般不大于6°，非工作支部分及渡線或其它線路的接觸線改變方向時，一般不大于10°。

9）絕緣距離及安全距離

接觸網帶電體距接地體的距離，最小靜態間隙為150mm，最小動態間隙為100mm，但考慮到實際環境污染情況，在有條件的情況下應盡量加大絕緣距離。

10）懸掛支持裝置

地下段剛性懸掛采用垂直懸掛裝置，該裝置具有水平和垂直雙向調節的功能，便于剛性懸掛拉出值和導線高度的調節。

11）下錨補償裝置

剛性懸掛無需設置下錨補償裝置。

1.6 供電分段及電連接設置原則

1）供電分段原則

（1）正線在有牽引變電所的車站進站端設置電分段，電分段采用絕緣關節方式。

（2）正線間渡線、折返線、存車線與上下行正線間設電分段，電分段采用分段絕緣器。折返線及存車線與正線間設置電動隔離開關。

2）電連接設置原則

電連接的載流量不小于被連接的接觸網允許通過的電流量。

（1）非絕緣錨段關節處設電連接。

（2）道岔處設電連接，電連接的設置不影響受電弓的正常取流。

1.7 接地

1）接地方式

（1）全線正線上、下行各設置貫通的架空地線，所有金屬底座與架空地線通過并聯方式連接。

（2）架空地線在靠近牽引變電所處，通過接地電纜連接至牽引變電所接地母排。

1.8 軌道回流、均流及上網電纜

在有牽引變電所的車站，回流電纜經過回流箱將鋼軌與牽引變電所負極柜相連，構成牽引回流通路。在車站不設回流電纜的一端設置均流電纜，將上下行線路的走行軌相連。

在無牽引變電所的車站兩端設置均流電纜，將上下行線路的走行軌相連，其中一端的均流電纜通過均流箱接至鋼軌電位限制裝置。

2 結束語

本文是筆者根據上海軌道交通12號線接觸網工程的工作實際經驗，該總體設置原則在上海軌道交通12號線工程（東段：即上海浦東金海路站——上海浦西曲阜路站共計16站）實施，現列車運行一年下來一切正常，安全性、可靠性都得到了充分有效的保證，一切技術參數滿足了設計技術要求。該項目榮獲2014年度上海軌道交通建設立功競賽綜合賽區領導小組頒發的【科技工藝創新類“入圍獎”】。

［1］李偉.接觸網[M].北京：中國鐵道出版社,2000：45-47.

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［4］城市軌道交通直流供電系統GB T10411-2005[S].

［5］接觸網安全技術規程 鐵道部令運（2007）69號[S].

［6］上海申通地鐵集團有限公司 工程建設管理文件選編[Z].