电气化铁路接触网系统的构成原理与技术要点

klinsmann

电气化铁路接触网系统的构成原理与技术要点

摘要

电气化铁路接触网是沿铁路线上空架设、向电力机车供电的特殊输电线路，与电力机车、牵引变电所共同构成电气化铁路牵引供电系统。本文基于培训教材与标准规范，系统梳理接触网的核心定义、系统构成、悬挂类型、关键零部件以及牵引供电方式，重点分析接触悬挂的弹性特性、零部件选材与使用要求，并讨论不同供电方式的技术特点。文章旨在为铁路供电专业技术人员提供一份结构清晰、依据可靠的技术参考，帮助读者建立从系统层面理解接触网设计、施工与维护的知识框架。

关键词

接触网；牵引供电；接触悬挂；链形悬挂；供电方式

引言

电气化铁路以电力牵引作为主要牵引方式，具有牵引功率大、速度高、污染低等显著优势，已成为我国铁路发展的主力方向。接触网作为电气化铁路牵引供电系统的关键组成部分，承担着将牵引变电所的电能不间断地输送给运行中的电力机车的任务。由于接触网无备用、常年裸露于铁路线上方，经受自然环境侵蚀和受电弓滑板摩擦，其设计、施工和维护质量直接关系到电气化铁路的运行安全和运输效率。

从系统构成来看，接触网并非孤立的架空线路，而是与牵引变电所、电力机车共同构成完整的牵引供电回路。接触网的额定电压、供电方式、悬挂类型、零部件选材等技术参数，均需根据线路条件、运行速度和环境特点综合确定。因此，系统理解接触网的构成原理与技术要点，对于从事接触网设计、施工、检测和维修的技术人员而言，具有重要的基础性意义。

本文依据电气化铁路接触网培训教材和标准规范，从系统构成、悬挂类型、零部件分类、供电方式等维度展开分析，力求在现有资料框架内呈现接触网技术体系的核心内容。需要说明的是，本文所引用的部分技术参数（如受电弓静压力、绝缘子泄漏距离等）来自培训教材，尚未与正式技术标准逐一核对，读者在实际工作中应以现行标准和产品说明书为准。

一、电气化铁路牵引供电系统的基本构成

电气化铁路牵引供电系统由电力机车、牵引变电所和接触网三大核心部分组成。牵引变电所的任务是将电力系统输送的三相高压电（如110kV或220kV）变换为电力机车所需的电能（如27.5kV或55kV），然后通过接触网将电能输送给运行中的电力机车。牵引电流经接触网、电力机车、钢轨和回流线构成完整的电气回路。

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，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；电容补偿装置用于提高牵引供电系统的功率因数，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等方式。

牵引变压器的主接线方式有多种常用形式，包括三相Y/接线、单相V/V接线、斯科特接线、伍德布里奇接线及三相Y/构成X接线等。不同接线方式在电压平衡、容量利用、投资经济性等方面各有特点，设计时需根据牵引变电所的具体条件选择。

在牵引供电网络中，除牵引变电所外，还设有开闭所、分区亭和AT所等辅助设施。开闭所设置于枢纽内不设牵引变电所时，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用于改善供电臂末端电压水平和减少能耗，设置在相邻牵引变电所之间；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。

二、接触网的系统构成与功能

接触网是架设在铁路线路上空、向电力机车供应电能的特殊形式的输电线路。接触网额定电压为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，常年裸露于铁路线上方，经受污染、腐蚀和机车受电弓摩擦，因此其设计、施工和维护需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。

接触网由支柱与基础、支持装置和接触悬挂三部分构成。支柱与基础由支柱、基础及下部附件构成，承受接触悬挂、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，起支持和传递负荷的作用。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。

接触悬挂是接触网的核心部分，其性能直接决定受电弓取流质量。根据结构形式，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70km/h的线路。

链形悬挂中，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、相对位置等不同，链形悬挂有多种分类方式。

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之字形布置；在曲线上，承力索相对于接触线有一定的外侧偏移）。

不同形式的链形悬挂适用于不同速度等级和线路条件。全补偿弹性链形悬挂因弹性均匀、弓网关系良好，广泛应用于高速铁路和提速线路。

三、接触网关键零部件分类与技术要求

接触网零部件按用途分为悬挂、定位、连接、锚固、补偿、支撑、电连接七类；按制造材料分为铸黄铜件、可锻铸铁件、灰口铸铁件、普通碳素钢件等。

悬挂零件用于悬挂线缆和杆件，如钩头鞍子、吊弦线夹、单双横承力索线夹等。定位零件用于固定承力索和接触线位置，如定位线夹、支持器、定位器等。连接零件起连接作用，如双耳连接器、套管绞环、连接板、接头线夹等。锚固零件用于各承力的线缆终端锚固，如楔形线夹、终端锚固线夹、承锚及线锚角钢等。补偿零件用于下锚补偿张力调节，如补偿滑轮、定滑轮装置及坠砣杆等。支撑零件用于支持装置，如旋转腕臂底座、旋转腕臂拉杆底座、腕臂等。电连接零件起电气连接作用，如电连接线夹等。

制造材料方面，铸黄铜件（ZHAC67-2.5）用于铜线中的线夹连接；可锻铸铁件（KT38-8）用于承力和外形复杂且用量较多的零件；灰口铸铁件（HT15-33）用于承受压力的垫块及非承力零件；普通碳素钢件（A3）用于圆钢、角钢、槽钢等型材锻制或焊接零件。

零部件使用前需进行检查：表面应光洁、无裂纹、毛刺、砂眼、气孔等缺陷；零件的活动部位应灵活，配套连接无阻滞；凡经过热镀锌的零件，应镀锌层均匀，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，如套管绞环的标准代号为TB2075.15-90。零件代号如JL16-89为套管绞环的代号，其中JL表示接触网零件，16为零件序号，89为设计年限。

四、牵引供电方式与技术特点

牵引网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。

直接供电方式结构简单、投资省，但牵引电流对邻近通信线路的电磁干扰较大。BT供电方式（吸流变压器供电方式）通过在接触网中串联吸流变压器，利用吸流作用减小对通信线路的干扰，但增加了设备投资和能耗。带回流线的直接供电方式在直接供电基础上增设回流线，利用回流线的互感作用减小对通信线路的干扰，投资介于直接供电和BT供电之间。AT供电方式（自耦变压器供电方式）采用自耦变压器并联供电，供电电压高、电流小，可有效减少能耗和电磁干扰，适用于高速、重载线路。

AT供电方式中，牵引变电所输出电压为55kV，通过自耦变压器将电压降至25kV供给电力机车。AT所沿线设置，采用上、下行并联供电，可显著改善电压水平和防干扰性能。该方式投资较大，但综合技术经济性能优越，已成为我国高速铁路的主要供电方式。

五、接触网运行维护中的关键控制点

接触网长期暴露在自然环境中，受温度变化、风荷载、冰雪、污染等因素影响，弓网关系动态变化，维护工作具有较高的技术要求和安全风险。

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引用依据：
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