10.5.1 對(duì)接觸網(wǎng)回路的基本要求
為了保證電氣化鐵道的可靠運(yùn)行,必須將接觸網(wǎng)設(shè)施劃分成電氣區(qū)段。這些區(qū)段可以被投入、斷開或者分離出去,以便在某一區(qū)段發(fā)生故障需要被斷開或按計(jì)劃需要斷開某一區(qū)段時(shí),接觸網(wǎng)系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。
在擬定結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和建設(shè)接觸網(wǎng)設(shè)施時(shí),必須要考慮涉及接觸網(wǎng)回路的以下方面:—回路必須使接觸網(wǎng)設(shè)施具有最佳效率,在常規(guī)運(yùn)行中的電壓及功率損失降至最小;—接觸網(wǎng)設(shè)施回路在必要的維修工作或發(fā)生短路情況下必定能將接觸網(wǎng)設(shè)施中特殊的、局部的小區(qū)段分隔開,而未受影響區(qū)段的運(yùn)輸繼續(xù)進(jìn)行。這種回路設(shè)計(jì)原則連同相應(yīng)的保護(hù)原理一起也稱之為選擇性結(jié)構(gòu);
—接觸網(wǎng)設(shè)施回路必須清晰易懂、易于監(jiān)督,以利于防止連接錯(cuò)誤和工作失誤。為此,公共鐵路網(wǎng)中采用的回路應(yīng)依照標(biāo)準(zhǔn)化了的慣例和原則進(jìn)行設(shè)計(jì);
—相應(yīng)的回路設(shè)計(jì)所必需的附屬接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行設(shè)備,如: 斷路器、分段隔離開關(guān)、分段絕緣器及絕緣關(guān)節(jié)應(yīng)限制降到必要的最低限度。
接觸網(wǎng)設(shè)施回路結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的發(fā)展包括根據(jù)電氣工程、保護(hù)、鐵路運(yùn)行、維護(hù)及經(jīng)濟(jì)方面提出的要求,將相應(yīng)的措施進(jìn)行有效的平衡。
此外,當(dāng)規(guī)劃當(dāng)?shù)貐^(qū)域鐵路網(wǎng)的接觸網(wǎng)回路結(jié)構(gòu)時(shí)要經(jīng)?紤]到城鎮(zhèn)規(guī)劃方面的情況。
除要顧及上述列出的準(zhǔn)則外,計(jì)算出的功率要求、供電線路距離主電源的位置、鐵路線的縱斷面圖及固定的鐵路設(shè)施位置都是設(shè)計(jì)線路供電結(jié)構(gòu)時(shí)要用到的資料,這就是德國(guó)鐵路公司稱作的線路供電計(jì)劃。
這些將作為接觸網(wǎng)回路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)!
10.5.2 回路的基本形式
變電所在特定的供電區(qū)段內(nèi)向電氣牽引車輛供電,這部分的接觸網(wǎng)設(shè)施也稱之為變電所供電區(qū)段。從變電所區(qū)段供電分支或區(qū)段終端處,經(jīng)過特定的供電線路接受電力的接觸網(wǎng)區(qū)段稱為接觸網(wǎng)供電區(qū)段。尤其在鐵路干線上,兩變電所間的架空接觸網(wǎng)供電區(qū)段被劃分成供電臂,而它們又進(jìn)一步可分成供電分段和供電分束,此原則在第10.5.3節(jié)中有詳細(xì)的解釋。
圖10.13表示電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)施的基本回路。為了清楚起見,上面沒有畫開關(guān)裝置,其最重要的基本回路是:
—單邊供電(單向供電),圖10.13a):
經(jīng)過單獨(dú)的斷路器向每個(gè)供電區(qū)段供電。從保護(hù)角度來說,這類回路易于控制,有時(shí)用于地方區(qū)域鐵路線上,經(jīng)常在具有橫向連接的單相交流25kV、50Hz系統(tǒng)中采用。
—雙邊供電(單向供電),圖10.13b):
在相應(yīng)變電所供電區(qū)段的終端,接觸網(wǎng)線路通過位于開關(guān)室中的斷路器或隔離開關(guān)連接在一起。正如第10.3節(jié)中所說的那樣,雙邊供電能可觀地減少電壓降及功率損失。
—具有橫向連接的雙邊供電,圖10.13c) 和10.13d):
雙線鐵路上的接觸網(wǎng)設(shè)施之橫向連接更進(jìn)一步減少電壓降及功率損失。在故障情況下,全部四個(gè)斷路器都跳閘,這意味著變電所間的雙線鐵路一開始就將被隔離開。隨后,橫向連接處的隔離開關(guān)都被打開。假若供電分束中只有一處是穩(wěn)定性短路或其他故障,在實(shí)施所需的試驗(yàn)和轉(zhuǎn)換過程后的約1~2min,重新向未受影響的區(qū)段供電,允許在該區(qū)段中的列車恢復(fù)行駛。
—兩個(gè)雙邊供電接觸網(wǎng)設(shè)施間的橫向連接,圖10.13e):
此回路的特點(diǎn)是: 雙線鐵路都由變電所通過一共用的斷路器來供電。
此回路用于對(duì)供電有超大要求的鐵路線接觸網(wǎng)設(shè)施中,這是為了防止在分段絕緣器處產(chǎn)生過大的電位差。當(dāng)15kV接觸網(wǎng)的分段絕緣器處電位差超過800V時(shí),列車行駛通過分段絕緣器時(shí)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生電虎造成接觸網(wǎng)故障。將車站附近的架空接觸網(wǎng)進(jìn)行橫向連接就會(huì)降低分段絕緣器處的電位差,在發(fā)生事故情況下通過斷開故障主要區(qū)段來確定故障區(qū)段。完成這些工作的時(shí)間對(duì)那些在無故障區(qū)段中的列車運(yùn)行影響不大。
圖10.13 接觸網(wǎng)設(shè)施的基本回路
a) 單邊供電;
b) 具有縱向連接的雙邊供電;
c) 具有縱向及橫向連接的雙邊供電;
d) 具有大數(shù)量橫向連接的雙邊供電;
e) 橫向連接回路;
f) 交叉供電;
g) 具有加強(qiáng)線及一處橫向連接的雙邊供電;
h) 僅一條線路上有加強(qiáng)連接線以及橫向連接的雙邊供電;
i) 沿著雙線鐵路的部分區(qū)段有加強(qiáng)線的雙邊供電;
j) 分布供電
—交叉供電回路,圖10.13f):
帶橫向連接的交叉供電具有和橫向連接回路一樣的特征,在柏林地鐵線上采用了這種回路。它可以增設(shè)橫向連接點(diǎn)以變化樣式,連接點(diǎn)一般位于車站或其他停車點(diǎn)處。
—具有饋電加強(qiáng)線的回路,圖10.13g) h) i):
饋電加強(qiáng)線經(jīng)過特定的間距電氣上長(zhǎng)期地連接到接觸網(wǎng)上,可能平行地安裝到雙線鐵路線的二個(gè)或僅僅一個(gè)接觸網(wǎng)上。在實(shí)踐中也采用如圖10.13i) 中所示的僅在變電所附近地點(diǎn)裝設(shè)加強(qiáng)線的方案。
—分區(qū)供電,圖10.13j):
此回路常用于東德各省的有軌電車牽引供電系統(tǒng),并證明其效果不錯(cuò);芈返奶卣魇牵 通過如圖所示的電纜分布節(jié)點(diǎn)將供電電纜平行安裝并連接到架空接觸網(wǎng)上。
10.5.3 德國(guó)鐵路采用的接觸網(wǎng)設(shè)施回路
本節(jié)敘述的德國(guó)鐵路采用的接觸網(wǎng)設(shè)施回路是交流牽引架空接觸網(wǎng)回路的典型范例。典型變電所供電區(qū)段將包括全部架空接觸網(wǎng)、饋電線及旁路饋電線 (捷接線),其連接時(shí)不應(yīng)多于兩臺(tái)斷路器。電能從配電設(shè)備 (可以是高壓開關(guān)站、也可以是開閉所) 處送到供電區(qū)段中。分區(qū)所,如第1.3.3.1節(jié)所解釋的那樣是一個(gè)15kV的高壓開關(guān)站,它擁有一臺(tái)以上的斷路器。相應(yīng)的架空接觸網(wǎng)饋線分為區(qū)間饋線、車站饋線或備用饋線,見圖10.14。
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