接触网不只是导线：一张图看懂电气化铁路供电骨架

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接触网不只是导线：一张图看懂电气化铁路供电骨架

电气化铁路要跑起来，离不开电力机车、牵引变电所和接触网三大组成部分。其中，接触网是架设在铁路线路上空、直接向电力机车输送电能的一种特殊输电线路。它的额定电压为25kV，最低电压不低于21kV；当行车速度为140km/h时，应保持23kV。接触网没有备用设备，常年裸露在铁路线上方，经受污染、腐蚀和机车受电弓的摩擦，因此设计、施工和维护都必须确保在各种恶劣环境条件下能不间断供电，保证电力机车在最大运行速度时能正常取流。

理解接触网，首先要抓住它的结构层次。接触网由支柱与基础、支持装置和接触悬挂三大部分构成。支柱与基础由支柱、基础及下部附件组成，承受接触悬挂和支持装置的负荷，并将其固定在规定地点。支持装置包括腕臂、拉杆（压管）、定位装置、软横跨、硬横跨等，起支撑和传递负荷的作用。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和连接零件，作用是将电能传输给电力机车。简单说，支柱立起来，支持装置把线撑住，接触悬挂负责送电。

接触悬挂是接触网的核心，其类型直接决定线路的取流质量。接触悬挂分为简单悬挂和链形悬挂两类。简单悬挂中接触导线直接固定在支持装置上，结构简单，但弛度较大，弹性不均匀，稳定性差。加装弹性吊索和张力补偿器的弹性简单悬挂适用于行车速度不大于50km/h的线路。链形悬挂则是接触线通过吊弦悬挂在承力索上，拥有弛度变化小、弹性均匀、稳定性好等优点，但结构复杂、投资大。根据悬挂链数、张力补偿方式、吊弦形式、相对位置等，链形悬挂又有多种细分。按悬挂链数分为单链形悬挂（接触线通过吊弦挂在承力索上）和双链形悬挂（接触线通过吊弦挂在辅助索上后再挂到承力索上）。按张力补偿方式分为无补偿链形悬挂（承力索和接触线均为硬锚）、半补偿链形悬挂（承力索为硬锚，接触线加设张力补偿装置）和全补偿链形悬挂（承力索与接触线均加设张力补偿装置）。按吊弦形式分为简单链形悬挂（悬挂点处接触线通过环节吊弦挂到承力索上）和弹性链形悬挂（悬挂点处接触线通过弹性吊弦悬挂到承力索上）。按相对位置分为直链形悬挂（接触线与承力索布置在同一垂直面上）、半斜链形悬挂（接触线呈“之”字形布置，承力索沿线路中心布置）和斜链形悬挂（在直线上，接触线与承力索呈相反方向的“之”字形布置；在曲线上，承力索相对于接触线有一定的外侧位移）。

接触网的零部件按用途分为七类：悬挂零件、定位零件、连结零件、锚固零件、赔偿零件、支撑零件和电连结零件。按制造材料分为铸黄铜件（用于铜线中的线夹连结）、可锻铸铁件（用于承力和外形复杂且用量较多的零件）、灰口铸铁件（用于承受压力的垫块及非承力零件）和普通碳素钢件（用于圆钢、角钢、槽钢等型材锻制或焊接零件）。零件使用前应检查：表面应光洁、无裂纹、毛刺、砂眼、气泡等缺陷；零件的活动部位应灵活，配套连结无阻滞；凡经过热镀锌的零件，应锌层均匀，无脱落、锈蚀现象；焊接零件应连续焊实，无虚焊、假焊等现象。接触网零件的标准代号用TB2075表示，例如套管铰环的标准代号为TB2075.15-90。

除了接触网本身，供电系统还包括牵引变电所、开闭所、分区亭和AT所。牵引变电所的任务是把电力系统的三相高压电（如110kV或220kV）变为电力机车所需的电能（如27.5kV或55kV）。牵引变电所的主要设备包括牵引变压器、高压开关设备、互感器、控制监视与信号系统、自用电系统、回流接地和防雷装置、电容补偿装置等。牵引变压器将高压110kV（或220kV）变为27.5kV（或55kV）的电能。高压开关设备包含高压断路器、高压熔断器和隔离开关等，在正常情况下操作切断或接通电路，在短路情况下由继电保护装置作用于高压开关自动切除故障。互感器用于对高电压、大电流进行间接测量，保证测量仪表及人身安全，同时提供牵引变电所保护装置的工作电压或电流。控制、监视与信号系统（二次回路）包含测量仪表、监视装置、信号装置、控制装置、继电保护、自动装置和远动装置等，正确反应一次系统的工作状态，控制一次系统的运转操作。自用电系统向牵引变电所内照明供电的系统，由专门的自用变压器承担。回流接地和防雷装置中，牵引变电所的保护接地和工作接地采用同一个环形接地网，主变压器牵引侧接地端与接地网相连，也与钢轨、回流线相连，形成牵引电流的回流通路。为预防雷害，安装避雷针、避雷器等。电容补偿装置因电力牵引供电系统的功率因数较低，需进行功率补偿，常用串联电容器补偿、并联电容器补偿和串并联电容器补偿。

在供电网络中，开闭所、分区亭和AT所起辅助作用。开闭所当枢纽内不设牵引变电所时，为减小事故范围设开闭所，起电分段和扩大馈线数目的作用。分区亭在复线电气化线路中为改善供电臂末端电压水平和减少能耗，相邻牵引变电所间设置分区亭。AT所仅在自耦变压器供电方式中设置，采用上、下行并联供电，作用是改善电压水平和防干扰性能。

牵引供电方式主要有四种：直接供电、BT供电、带回流线的直接供电和AT供电。不同方式在投资、能耗、防干扰性能等方面各有优势。三相牵引变压器主接线常用三相Y/Δ接线、单相V/V接线、斯科特接线、伍德布里奇接线及三相Y/Δ构成X接线等。

接触网是电气化铁路供电系统的末端执行环节，也是故障率最高的部分。把接触网的结构层次、悬挂类型、零部件分类和供电网络关系理清楚，对现场作业和故障判断都有直接帮助。

引用依据：
电气化铁路接触网知识培训讲义.pdf
铁路接触网标准规范最新版.pdf

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