10.5.1 對接觸網回路的基本要求

為了保證電氣化鐵道的可靠運行，必須將接觸網設施劃分成電氣區段。這些區段可以被投入、斷開或者分離出去，以便在某一區段發生故障需要被斷開或按計劃需要斷開某一區段時，接觸網系統可以繼續運行。

在擬定結構、設計和建設接觸網設施時，必須要考慮涉及接觸網回路的以下方面：—回路必須使接觸網設施具有最佳效率，在常規運行中的電壓及功率損失降至最小;—接觸網設施回路在必要的維修工作或發生短路情況下必定能將接觸網設施中特殊的、局部的小區段分隔開，而未受影響區段的運輸繼續進行。這種回路設計原則連同相應的保護原理一起也稱之為選擇性結構;

—接觸網設施回路必須清晰易懂、易于監督，以利于防止連接錯誤和工作失誤。為此，公共鐵路網中采用的回路應依照標準化了的慣例和原則進行設計;

—相應的回路設計所必需的附屬接觸網網絡運行設備，如： 斷路器、分段隔離開關、分段絕緣器及絕緣關節應限制降到必要的最低限度。

接觸網設施回路結構及設計的發展包括根據電氣工程、保護、鐵路運行、維護及經濟方面提出的要求，將相應的措施進行有效的平衡。

此外，當規劃當地區域鐵路網的接觸網回路結構時要經常考慮到城鎮規劃方面的情況。

除要顧及上述列出的準則外，計算出的功率要求、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施位置都是設計線路供電結構時要用到的資料，這就是德國鐵路公司稱作的線路供電計劃。

這些將作為接觸網回路設計的基礎！

10.5.2 回路的基本形式

變電所在特定的供電區段內向電氣牽引車輛供電，這部分的接觸網設施也稱之為變電所供電區段。從變電所區段供電分支或區段終端處，經過特定的供電線路接受電力的接觸網區段稱為接觸網供電區段。尤其在鐵路干線上，兩變電所間的架空接觸網供電區段被劃分成供電臂，而它們又進一步可分成供電分段和供電分束，此原則在第10.5.3節中有詳細的解釋。

圖10.13表示電氣化鐵道接觸網設施的基本回路。為了清楚起見，上面沒有畫開關裝置，其最重要的基本回路是：

—單邊供電(單向供電)，圖10.13a)：

經過單獨的斷路器向每個供電區段供電。從保護角度來說，這類回路易于控制，有時用于地方區域鐵路線上，經常在具有橫向連接的單相交流25kV、50Hz系統中采用。

—雙邊供電(單向供電)，圖10.13b)：

在相應變電所供電區段的終端，接觸網線路通過位于開關室中的斷路器或隔離開關連接在一起。正如第10.3節中所說的那樣，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設施之橫向連接更進一步減少電壓降及功率損失。在故障情況下，全部四個斷路器都跳閘，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都被打開。假若供電分束中只有一處是穩定性短路或其他故障，在實施所需的試驗和轉換過程后的約1～2min，重新向未受影響的區段供電，允許在該區段中的列車恢復行駛。

—兩個雙邊供電接觸網設施間的橫向連接，圖10.13e)：

此回路的特點是： 雙線鐵路都由變電所通過一共用的斷路器來供電。

此回路用于對供電有超大要求的鐵路線接觸網設施中，這是為了防止在分段絕緣器處產生過大的電位差。當15kV接觸網的分段絕緣器處電位差超過800V時，列車行駛通過分段絕緣器時經常會產生電虎造成接觸網故障。將車站附近的架空接觸網進行橫向連接就會降低分段絕緣器處的電位差，在發生事故情況下通過斷開故障主要區段來確定故障區段。完成這些工作的時間對那些在無故障區段中的列車運行影響不大。

圖10.13 接觸網設施的基本回路

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) 具有加強線及一處橫向連接的雙邊供電;

h) 僅一條線路上有加強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段有加強線的雙邊供電;

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。它可以增設橫向連接點以變化樣式，連接點一般位于車站或其他停車點處。

—具有饋電加強線的回路，圖10.13g) h) i)：

饋電加強線經過特定的間距電氣上長期地連接到接觸網上，可能平行地安裝到雙線鐵路線的二個或僅僅一個接觸網上。在實踐中也采用如圖10.13i) 中所示的僅在變電所附近地點裝設加強線的方案。

—分區供電，圖10.13j)：

此回路常用于東德各省的有軌電車牽引供電系統，并證明其效果不錯。回路的特征是： 通過如圖所示的電纜分布節點將供電電纜平行安裝并連接到架空接觸網上。

10.5.3 德國鐵路采用的接觸網設施回路

本節敘述的德國鐵路采用的接觸網設施回路是交流牽引架空接觸網回路的典型范例。典型變電所供電區段將包括全部架空接觸網、饋電線及旁路饋電線 (捷接線)，其連接時不應多于兩臺斷路器。電能從配電設備 (可以是高壓開關站、也可以是開閉所) 處送到供電區段中。分區所，如第1.3.3.1節所解釋的那樣是一個15kV的高壓開關站，它擁有一臺以上的斷路器。相應的架空接觸網饋線分為區間饋線、車站饋線或備用饋線，見圖10.14。