第一章 电气化铁路组成
电气化铁路是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。它与内燃机车牵引不同的地方,是电力机车(或电动车组)本身不带电源,必须由外部供给电能,专门给电力机车(或电动车组)供给电能的装置称作牵引供电系统。因此,电气化铁路是由电力机车(或电动车组)和牵引供电系统两大部分组成。同时,牵引供电系统本身并不产生电能,而是将电力系统的电能通过牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨、吸上线及回流线供给电力机车的。
(一)牵引变电所
牵引变电所是电气化铁路的心脏。它的功能是将电力系统输送来的110kV或220kV等级的工频交流高压电,通过一定接线形式的牵引变压器变成适合电力机车使用的27.5kV等级的单相工频交流电,再通过不同的馈电线将电能送到相应方向的电气化铁路(接触网)上,满足来自不同方向电力机车的供电需要。牵引变电所一般设在车站的一端,在车站和区间分界处与另一端不同相位的供电臂通过分相绝缘器或电分段锚段关节相连。同一方向馈出回路的高压开关具备一旁路备用开关,可满足不间断可靠供电要求和检修的需要。
(二)分区所
分区所的作用是将电气化铁路上下行接触网通过分区所并联起来,以提高供电臂末端接触网上的电压水平,均衡上下行供电臂的电流,降低电能损失,在较重车方向和线路有较大坡道情况下效果更为明显;在一个牵引变电所故障情况下,通过分区所可以由相邻牵引变电所实行越区供电。
(三)开闭所
开闭所的主要作用是在大编组站和客运站实现分束、分段供电,提高供电的可靠性,缩小停电范围,减少事故对铁路运行的影响。如果开闭所在供电臂末端,通常将其与分区所合建。同样,不同馈出回路的高压开关具备共用旁路备用开关,可满足不间断可靠性供电要求和检修的需要。
(四)馈电线
馈电线是牵引变电所与接触网之间的连接线。它的功能是从牵引变电所向接触网供电。它由馈电开关引出,在分相装置的两侧连接到接触网上,使之获得27.5kV电能。
(五)接触网
接触网是电气化铁路上的主要供电装置,它通过钢筋混凝土方柱或等径圆支柱及软横跨、硬横跨,以一定的悬挂形式将接触线直接架设在铁路线路的上方。它的功能是通过与电力机车顶部受电弓的滑动接触将电能供给电力机车(或电动车组)。
从结构形式上看,接触网由接触悬挂部分、支持装置、定位装置、支柱和基础组成。 1. 接触悬挂部分
接触悬挂部分包括承力索、整体吊弦、接触线、中心锚结绳及各种线夹、全补偿下锚装置等。承力索承受接触线的重力,并将整个接触悬挂的重力和拉力(或压力)传给支持装置,并通过吊弦悬挂使接触线保持在规定的高度,电力机车受电弓滑板同接触线相接触取得机车所需电能。
2. 支持装置
支持装置包括腕臂、棒式绝缘子、固定底座、腕臂支撑、斜拉线、承力索座等,用于支持接触悬挂部分,并将其负荷传给支柱。
3. 定位装置
定位装置包括定位管、定位器、定位线夹、定位支撑等,用于固定接触线的水平位置。定位器处于受拉状态,使接触线沿铁路线路均匀分布在机车受电弓运行轨迹两侧,保证受电弓不脱离接触线而发生弓网事故,并将接触线的水平负荷传给支持装置。
4. 支柱和基础
支柱和基础包括钢筋混凝土方支柱和等径圆支柱、钢柱、软横跨、硬横跨、杯形基
础、拉线基础、横卧板和底板等。它用于承受接触网的全部负荷,包括上部结构的重力、垂直线路方向的拉力(或压力)、顺线路方向的拉力。支柱和基础施工质量的好坏直接影响到接触网能否长期稳定运行。
(六)钢轨和吸上线
在电气化铁路上,电力机车是利用钢轨作为牵引电流回路的,大部分牵引电流经过与之相连的吸上线(绝缘电缆)直接回到变电所。由于轨道与大地之间是不绝缘的,所以牵引电流的一部分要流经大地,从埋设在牵引变电所下面的接地网回到变压器。同时钢轨和吸上线不是直接相连,而是在轨道电路绝缘节处增设扼流变压器,二者分别与变压器的接线柱和中性点牢固连接,从而使牵引电流回路和轨道信号各自形成导通回路,互不干扰。
(七)回流线
回流线是轨道回路与牵引变电所之间的连接线,它的作用是将流经吸上线的牵引电流直接回送变电所内的牵引变压器,一方面减少电能损失,另一方面降低了对电气化铁路沿线通信、信号线路和装置的电磁谐波干扰。通常回流线与接触网线路同杆架设,每隔一定的区段通过吸上线与钢轨相连。
第二章 接触网运营管理与检修
第一节 接触网竣工验收
一、滑行试验
接触网在开通前要进行滑行试验,滑行试验的目的是检验接触网机械、电气适应
性能是否满足运行需要。
滑行试验分两步进行,即冷滑和热滑。冷滑试验是在接触网全面检查合格后,在
接触网不受电情况下,岁接触网进行的动态试验检查,即通过电力机车受电弓的正常运行状态,检验接触网的机械适应性能能否满足运行需要。冷滑时将受电弓临时接地,以随时放掉接触线上存留的静电电流,保证试验人员的安全。热滑试验是在接触网送电后进行。
冷滑试验应具备下列条件:
1、冷滑行试验区段的接触网工厂已全面竣工; 2、冷滑行试验区段的接触网已进行检查,检测记录完整,检查质量符合验收标准; 3、影响冷滑行试验的绝缘包扎物等已全部拆除; 4、电力线路跨越接触网时,垂直距离符合相关规定;
5、接触网距树木间的最小距离,水平不小于3.5M,垂直不小于3.0M。 目前冷滑试验的方法仍采用人工观察法,观测人员在电力机车后面
的平板车作业台上进行检查,作业台高度可根据观测区段的导线高度自由调节,还应设置能够控制受电弓升降的压缩空气管路及接写降弓装置,以便在紧急情况时能及时降弓,防止刮弓事故。作业台上设观测员和记录员2—3人,主要检查下列内容:
1、接触线拉出值、“之”字值是否正确,拉出值最大不应该大于400mm; 2、接触线有无硬点、有无弯曲、扭转和不平滑的现象;
3、接触线上安装的吊弦线夹、定位线夹、接头线夹、中心锚结线夹、电连接线夹、分段绝缘器、分相绝缘器、线岔等安装状态,有无偏斜、碰弓刮弓现象和不允许的硬点; 4、受电弓与定位管间的距离、受电弓与有关绝缘子之间的距离、受电弓与有关接地体之间的距离是否符合要求,受电弓在正常情况下距接地体瞬间间隙不应小于200mm,困难情况下不应小于160mm;
冷滑试验分三次进行:第一次以10N弓网静态压力、20km/h速度,第二次以70N弓网静态压力、30—40km/h速度,第三次以不小于70N弓网静态压力、80km/h速度,分别对接触线高度、拉出值、冲击加速度等进行测量。 二、竣工文件
接触网工程竣工前,施工单位应提前做好自检及竣工文件、资料的整理汇编工作。绘制好全部工程竣工图,竣工图要反映实际现场的接触网结构,对已有设计变更说明的地方应调查核实,将图纸进行相应的修改,使之符合设计要求,并将这些资料交接管单位统一保管或按规
定送上级档案部门归档。竣工文件应有如下内容:
1、设计文件一份,由设计单位提供; 2、接触网平面布置图4份;
3、接触网供电分段示意图2份,接触网装配图2份; 4、接触网主要工程数量表3份(见下表)。
接触网工程数量表 1 区间(站场)名称 2 正线公里 3 钢筋混凝土着和铁塔 支柱 铁塔 合计 4 拉线 5 绝缘子 棒式 悬式 合计 6 软横跨、硬横跨 软横跨 硬横跨 合计 7 腕臂 8 承力索 类别 锚段 延长公里 9 接触线 10 接触网隔离开关 11 避雷器 12 地线 13 吸流变压器 14 馈电线 5、工程施工记录; 钢拄基础隐蔽工程记录一份; 支柱埋设隐蔽工程记录; 接地装置埋设隐蔽工程记录;
绝缘子和分段、分相绝缘器、开关、避雷器、吸流变压器试验记录。
第二节 接触网的检修方式
一、接触网检修的必要性
接触网开通送电即投入运行,由于接触网是露天装置,其结构、零件等必然要受到各种自然条件变化的影响,加上电力机车受电弓沿接触线高速摩擦滑行,使接触网经常处在振动、摩擦、电热及构件本身物理变化影响之中,接触网技术状态极易发生变化。为了确保电力机车的安全行驶,应严格保证接触网的技术状态和供电状态,这样就必须对接触网进行经常性的检查、调整和维修。
二、接触网检修方式及程序
接触网检修包括对接触网设备与结构的巡视检查和检修作业,接触网巡视检查的主要目的是观察接触网工作状态,及时发现不正常运行状态和隐患,以便及时处理将事故消灭在未发生之前,保证接触网始终处于良好运行状态。接触网巡视检查包括步行巡视和乘车巡视。
(1)步行巡视由单人或双人(要符合技术等级)沿铁路线步行巡视观察接触网的工作状态和设备完好情况;
(2)乘车巡视有单人或双人(要符合技术等级)添乘电力机车或其他车辆,观察电力机车受电弓与接触线工作取流状况等。
巡视检查的内容、方法和注意事项应按“接触网运行检修规程”要求执行。
接触网检修作业凡是分为:停电作业、带电作业和远离作业三种,各种作业均应按“接触网安全工作规程”要求办理手续,遵守命令程序中的规定。
三、接触网的检修
接触网检修主要是检查接触网设备、结构是否符合技术要求和标准,不符合的应及时纠正调整。通过检修,对设备进行分析,不断改进、提高设备质量,以确保安全和不间断供电。
接触网检修分为周期修程制和状态修程制。周期修程制是按时间周期及项目内容,定时进
行循环检修;状态修程制是根据接触网的运行状态,进行定期检查、检测及巡视,针对检查出的和已存在的问题进行相应的检修与维护,最后根据使用年限进行一次性的更换,实行寿命管理。
接触网检修作业一般采用车梯或检修作业车,离线路较远的设备可利用大梯子或其他工具进行检修。当进行带电作业时,对地绝缘工具应采用高强度绝缘材料制成,并严格按照带电作业操作规程进行检修,确保人身及设备安全。
1、接触网周期性检修
接触网的定期检修分为小修和大修两种修程。
(1)小修 小修系维持性的修理。主要是:对接触网进行检测、清扫、涂油;对磨损、锈蚀到限的接触线、承力索及供电线、回流线进行整修、补强或局部更换;对损坏的零部件进行换修,以保持接触网的良好技术状态。
接触网小修项目、周期和范围的规定,如下表所示。 顺号 项目 周期/范围 月 1 2 测量、调整接触线高度和之字值 12 6 3年 测量悬挂点处接触线的高度和跨距中接触线的最低高度、接触线坡度和之字值,对不合标准者进行调整 测量拉出值及跨距中接触线对受电弓的最大偏移值,对不合标准者进行调整 每个定位线夹、中心锚结线夹、接头线夹两侧和跨距中心处,以及个别磨耗严重的点平均磨耗为上述各点磨耗的平均值,对磨耗超过规定者进行整修 整个瓷表面(包括弧槽)都要清扫干净,发现瓷体破损要及时更换 包括对线路的站台边缘等 应符合张力及驰度安装曲线,对不合格者予以调整 接触线和承力索(检查位置、损伤接头、补强的状态等)、吊弦(吊索)、电连接器、中心锚结及各种线夹、零部件,有损坏者予以检修或更换 检查锚段关节处两组接触线和承力索相对位置是否符合技术要求,包括锚段关节处的隔离开关和电连接器 测量、调整接触线拉出值 全面测量 3 4 5 6 7 测量接触线磨耗 重点测量 测量悬式绝缘子的电压分布 清扫绝缘子和分段绝缘器 测量支柱的侧面限界 6—12月 不包括软横跨横向电分段的绝缘子 12 12 12 测量、调整接触线和承力索的张力及驰度 5年 6 8 检修接触悬挂 检修锚段关节 6 9 10 11 12 13 14 15 检修线岔 检修分段绝缘器 检修调整补偿器 检修软横跨、支撑装置及定位器 检修支柱和接地装置 检修隔离开关 常动 3 3 12 12 12 3—6 包括线岔处的电连接器 包括绝缘器处的电连接器、隔离开关及各种标志 包括软横跨上的横向分段绝缘器 支柱、基础、拉线、地线、火花间隙,测量接地电阻,涂号码牌和支柱上的标志等 触头及传动装置,包括电连接器 不常动 6—12 16 17 18 检修避雷器 检修供电线路 钢绞线涂油 每年雷雨季节前 12 3—4年 单独装设的和吸流变压器上的避雷器 馈电线、并联线路及有关的标志等 各种钢质绞线 (2)大修 大修系恢复性的彻底修理。主要是:成批更换磨耗、损坏到限的接触线、承力索及供电线、回流线;更新零部件、支持装置、定位装置及支柱;对接触网、供电线、回流线进行必要的改造,以改善接触网的技术状态,提高供电能力。
接触网大修项目、周期和范围的规定如下表。 顺号 项目 周期/年 范围 按规定的磨耗年限 整锚段更换接触线,同时更换吊弦及其线夹、电连接器、斜拉线,部分补偿器和定位器 整锚段更换承力索,同时更换鞍子、斜拉线、中心锚节、部分支持装置、补偿器、绝缘子、吊弦及其线夹、电连接器 整公里更换导线,同时更换线夹、绝缘子和支撑部件 1 接触线 钢线 一般地区 重锈地区 20—25 15—20 2 承力索 铜线 30—40 铜线 3 4 5 6 软横跨 隔离开关 供电线和回流线 支柱 一般地区 重锈地区 铝线 40—50 20—25 30—40 20—25 15—25 20—25 第三节 接触网规章与规程 一、接触网安全工作规程 二、接触网运行检修规程
三、电气化铁路接触网事故抢修规则
第三章 电气化铁路安全知识普及
我国电气化铁路采用单相工频交流制供电,架设在铁路线路上空的接触网带有25kV的高压电,接触网附近也存在高压电,因此与非电气化铁路相比,电气化铁路对人身安全和作业安全提出了更高的要求。凡在电气化铁路工作的从业人员,以及广大旅客和沿线居民,必须熟知电气化铁路安全的有关规定,并且必须严格执行。
(一)人身安全常识
1、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800Ω—1000Ω之间,流经人体不致发生生命危险的电流一般不会超过50mA,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。
跨步电压是指电气设备外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。当跨步电压达到40V以上时,将使人有触电危险,特别是人被跨步电压击倒后加大了人体的触电电压,从而造成意外和死亡。发现有跨步电压危险时,应单足或并双足跳离危险区,亦可沿半径垂直方向小步慢慢退出。
发生高压接地故障时,在切断电源前,任何人与接地点的距离,室内不得小于4M,室外不得小于8M,接触网断线接地不得小于10M。必须进入上述范围作业时,作业人员要穿绝缘靴。实践证明,穿着绝缘靴是防护跨步电压的一种有效措施。
2、电气化铁路带有25kV高压电的部件 (1).接触网及其相连的部件; (2)电力机车主变压器的一次侧;
(3)当接触网的绝缘损坏,且未装接地线或接地线损坏时,接触网支柱及其金属结构瞬间会带有高压电,因此揭底线已损坏时,禁止与之接触。
(二)有关人身安全的一般规定
1、在电气化区段内,任何人不准登上机车车辆顶部或翻越车顶通过线路。在电气化区段所有接触网支柱应悬挂或涂有“禁止攀登”、“有电危险”等警告牌。禁止在支柱上搭挂衣物、攀登支柱或在支柱旁休息。
2、为提醒人们对高压带电体的注意,在电气化铁路沿线接触网支柱上应标示“高压危险,严禁攀登”的警告语;在电气化铁路上使用的内燃机车通往车顶的梯子应标示“高压危险”的警告牌;在电力机车、牵引变压器的一次侧(高压侧)应设置安全防护栅网。
3、各种车辆和行人,通过电气化铁路平交道口时,必须遵守以下规定:
(1)汽车和兽力车通过电气化铁路平交道口时,货物的装载高度(从地面算起)不得超过4.2M和触动道口界限门的活动横板和吊链。装载高度超过4.2M的货物应绕行立交道口和进行倒装。
(2)在装载货物高度超过2M(从地面算起)的车辆通过电气化铁路平交道口时,严禁随车人员在货件上坐立。如需搭乘卸车人员时,应步行下车,待车辆驶过道口后,再上车乘坐。
(3)当行人持有木棒、竹竿、彩旗和皮鞭等高长物件通过道口时,不准高举挥动,须使上述物件保持水平状态通过道口,以免高长物件碰触带电体,致使高压点伤人。
4、在接触网支柱及接触网带电部分5M范围内的金属结构上均需装设接地线。天桥及跨线桥靠近跨越接触网的地方,必须设置安全栅网,因天桥、跨线桥等跨越接触网的地方,距离带电部分较近,容易发生触电事故,为了确保人身安全,设置安全栅网以屏蔽感应电流。为此,行人通过这种天桥或跨线桥时,严禁用竹竿、棍棒、铁线等非绝缘物件穿插安全栅网。因为直接或间接与接触网带电部分接触都十分危险。
(三)有关作业安全的一般规定
1、所有接触网设备,自第一次受电开始,在未办理停电接地手续之前,均按有电对待。 2、为保证人身安全,除专业人员按规定作业外,任何人员所携带的物件(包括长杆、导线等)与接触网设备的带电部分需保持2M以上的距离。
3、在电气化铁路附近施工、冲洗车辆时,因水能导电,严禁水流向接触网方向喷射,保持水流与接触网带电部分有2M以上距离,以防触电事故发生。在站场施工时,装卸湿粉石灰,应尽量远离接触网,防止破坏及降低接触网对地绝缘。
4、在施工中使用发电机、空压机、搅拌机等机电设备时,在距离接触网设备5M范围内要有良好的接地装置。在可能带电部位,应有“高压危险”明显标志,并采取有效的防护措施。
5、在接触网带电时,严禁用竹竿及金属长大物件等测量接触网与房屋、建筑、设备的距离。在接触网未停电接地时,禁止吊车的吊臂在接触网下伸臂转动。
6、在修建靠近接触网的房屋、建筑及设备时,严禁借助铁塔支柱搭脚手架或在铁塔支柱上上下。
7、在距接触网带电部分不到2M的建筑物上作业时,接触网必须停电,并要遵照下列规
定办理:
(1)施工领导人向设备所属接触网工区提出接触网停电申请书,申请书应明确指出施工地点、施工所需时间,施工开始时间及作业特点。对于有计划的作业,申请书应于施工前两天提出。
(2)只有在接到供电调度员许可停电施工的命令,并由接触网工区指定的接触网工装设临时接地线后,方可开始施工。施工时接触网工必须在场监护,在有关电气安全方面,施工领导人必须听从接触网工的指导。
(3)施工结束,接触网工要确认所有工作人员都已在安全地点之后,方可拆除临时接地线,并通知供电调度员施工已完成。在拆除临时接地线之后严禁再进行施工。
8、在距离接触网带电部分2—4M的导线、支柱、房顶及其他设施上施工时,接触网可以不停电,但需有接触网工或经专门训练的人员在场监护。
9、发现接触网及其部件损坏或在接触网上挂有线头、绳索等物,均不准与之接触,要立即通知附近的接触网工或供电调度员派人处理。在接触网检修人员未到达以前,将该处加以防护,任何人均应距以断导线接地处10M以外。
(四)电气化铁路发生火灾时的消防措施
1、电气化铁路附近发生火灾时,必须立即通知供电调度员或接触网工区值班人员,组织有关人员灭火,再根据火灾地点、火势和消防灭火的需要,确定接触网是否停电。
用水和灭火器浇灭距离接触网带电部分不足4M的燃着物时,接触往必须停电。使用沙土灭火时,若燃着物距离接触网带电部分2M以外,接触网可以不停电。
用水浇灭距离接触网4M以外的燃着物时,接触网可以不停电。但是,水管不准朝接触网方向喷射,水流与接触网带电部分应保持2M安全距离。为此,消防人员最好站在接触网同一侧,向接触网相反方向喷水灭火。站在消防车上灭火时,要注意人体、消防器材与接触网带电部分保持2M安全距离。
2、接触网或其他带电设备着火十,在切断电源前不得使用说或泡沫灭火器灭火。二氧化碳(干粉)灭火器适用于扑灭600V以下的各种电器火灾。
四氯化碳灭火器适用于扑灭高压电器火灾。由于四氯化碳灭火器是将一定数量的药液以800kPa的压力储于灭火器筒内,而且四氯化碳的绝缘性能高达12kV,故特别适用于扑灭高压电器发生的火灾,但其药液蒸气有毒,灭火时注意严防射入其他消防人员眼睛。喷射时,应先由火焰边缘开始,再推向中心位置,并应避免逆风使用,以防药液伤人,同时在灭火后应及时通风,防止人员窒息。
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