任务二  接触网电分相检调

任务描述

       本任务是在掌握接触网电分相基础知识的基础上，完成对电分相的调整使其符合检规要求的质量标准。

一、分相绝缘器电分相

    1、分相绝缘器

    1）结构

   （1）分相绝缘器一般由三块（或四块）相同的环氧树脂玻璃层压布（俗称玻璃钢）绝缘件组成，每块玻璃钢绝缘件长1.8m，宽25mm，高60mm，底面做成斜槽，以增加表面泄漏距离。

   （2）端部绝缘元件之间的不带电区段称为中性区段。

   （3）电分相绝缘器两端的接触网为不同相供电。

   （4）电分相绝缘器上方的承力索，通过与绝缘元件相对应的3串悬式绝缘子（每串为4片）断开。

    2）要求

   （1）接触线和绝缘件连接平滑可靠，不得形成硬点，应保持接触线原有张力，保证机车受电弓平滑通过。

   （2）电力机车通过中性区段时为断电惰行通过，保证列车安全通过而不发生短接事故，中性区段不宜过长，其长度以电力机车升起双弓时不短接不同相接触线为限。

    2、常用分相绝缘器

    1）XTK电分相绝缘器，分为T型和GL型两种类型，整机长度：T型≥2200mm，GL型≥2300mm。绝缘元件泄漏距离为1800mm，且两端设有引弧件，形成消弧角，具有较好的消弧能力。T型用于TCG－100及TCG-110等导线类型，GL型用于钢铝电车线。

                                    XTK电分相绝缘器结构示意图

    2）瑞典AF分相绝缘器（国产化后为BF－1型分相绝缘器），其耐弧、耐污、耐漏电起痕、耐磨性及减少硬点等方面优于XTK电分相绝缘器。该种分相绝缘器设有金属滑道及引弧装置；虽然重量上比XTK型要重，但是分相绝缘器与导线连接接头高出金属滑道3～5mm，避免了受电弓与接头接触，长三角形布置的金属滑道分散了受力，减少了硬点；承力索绝缘子采用无裙边的聚四氟乙烯光棒绝缘子，有较好的自洁功能。

    3、分相绝缘器安装标准：

                                       分相绝缘器安装图

    1）绝缘元件安装正确。与接触线连接处的工作面应光滑没有扭曲和硬弯，无碰弓、打弓现象。

    2）主绝缘件清洁无裂纹、烧伤痕迹。

    3）接头线夹应紧固，无裂纹和偏磨现象。

    4）XTK分相绝缘器与铜接触线连接，采用T型接头线夹。安装接头线夹时，须使线夹夹线部位的齿尖嵌入接触线燕尾槽中。5．XTK分相绝缘器与钢铝接触线采用GL型接头线夹。

    5）安装线夹时，线夹螺栓应压安装线夹时，应先将约150mm长的接触线向上弯曲45°穿入线夹斜孔内，用紧固线夹顶部螺栓的方法，确定接触线切口位置，然后将线抽出，用扁铲去掉切口位置上的铝，线夹螺栓应压紧钢面防止抽脱，用φ2铁线将螺栓头绑扎避免螺栓松动。

    6）分相绝缘器平时禁止检调

    7）分相绝缘器更换时分相绝缘器两端供电臂需要同时停电。

    8）带电作业更换三根以上绝缘件中的一根时，必须确认至少两根绝缘件良好，然后用截面积不小于25mm2的短接线，短接需更换的绝缘件，作业完毕拆除短接线,作业中应加强行车防护，当影响受电弓通过时应向司机显示降弓信号，但应尽快恢复良好状态。

   9）分相绝缘器的设置应注意：避开线路的大坡道，以利于电力机车惰行，同时还要考虑信号显示、调车作业、供电线径路及维修管理方面等条件。

    4、分相绝缘器的缺点

    分相绝缘器存在明显的硬点；绝缘器绝缘部件表面易出现烧伤（甚至烧断）；停电检修困难等。

二、锚段关节式电分相

    目前我国电气化铁道接触网电分相多采用锚段关节式电分相，通常采用的锚段关节式电分相有六跨式、七跨式、八跨式和九跨式。

    1、锚段关节电分相结构

    关节式电分相由两个绝缘锚段关节、一个分相（中性）锚段、隔离开关、电连接、地面感应器、分相标志牌组成。

    2、工作原理

    分相锚段与既有接触网的2 个下锚支组成2个绝缘锚段关节并重合2个锚段关节的1 跨或2 跨，在分相无电区工作范围内利用分相锚段作工作支，而分相锚段与既有锚段间采用相间空气绝缘的装配形式，从而达到分相的目的。

    在中性区和列车行进方向的锚段间设有隔离开关，在机车停于无电区且和来车方向锚段间满足绝缘条件时，通过闭合隔离开关，可使机车恢复供电，开出无电区。中性锚段不带电，也不接地，列车通过时起到过渡作用。

    3、常用锚段关节电分相

    1）六跨锚段关节电分相

                                                              六跨分相关节结构示意图

    它由两个四跨锚段关节重叠两跨组成。

   （1）绝缘距离：在电分相的锚段关节内，2支接触悬挂的水平间距均为500mm，2支接触悬挂间空气绝缘间隙应≥450mm，施工误差应控制在+50mm，各个定位点抬高允许误差；

   （2）中性区：如图所示的中性区长度为35m，机车惰行通过中性区，其长度应大于单台机车升双弓取流时的受电弓间距（一般不大于26m）。为了满足重联机车通过要求，35m中性区长度不足时，可以采用九跨式电分相（两个绝缘锚段关节间只重叠1跨），中性段（包括中性区加两个过渡区）的长度应符合设计要求，施工允许偏差为+50mm。

   （3）接触线坡度：接触线坡度≤4‰。

   （4）为了减轻接触悬挂中的集中负载，非工作支中绝缘子易采用合成绝缘子，绝缘锚段关节电分段绝缘子串安装位置应符合设计要求，施工允许偏差为±50mm；承力索、接触线两绝缘子串中心应对齐，施工允许偏差为±50 mm。

   （5）两列动车联挂运行时，严禁“后弓——前弓”运行方式，两受电弓最小距离不小于190m，两弓间不允许有高压母线连接。两外转换柱处两非支绝缘子串距离不大于190m。

    2）八跨锚段关节电分相

    它由两个五跨锚段关节重叠两跨组成。

                                 八跨锚段关节式电分相的结构示意图（顺线路方向）（单位：m）

    （1）中性无电区约 35 m。

    （2）在整个锚段关节内2支接触悬挂的水平间距均为500 mm。

    （3）接触线工作坡度≤4‰。

    （4）在转换柱 g，E 间和A，b 间，分相锚段接触线与正线（Ⅰ、Ⅱ）的接触线等高且比正线标准导高抬高约80 mm。

    （5）在进入过渡区前的转换柱b，g，a，h 处，分相锚段接触线做非工作支处理，采取逐段抬高方式,转换柱b，g 处非工作支抬高150 mm（若考虑200 km 时速，可抬高大于160 mm），转换柱a，h 处非工作支抬高500 mm。即：转换柱A—b，E—g 跨非工作支抬高70 mm，转换柱a—b、g—h 跨抬高350 mm。使线索平滑抬高，便于关节悬挂调整，相邻的绝缘子串距分相中心（图中D）约为10.5 m，D 处抬高支距分相锚段接触线抬高500 mm。

    （6）支柱A，E 的支持结构，工作支定位管斜度大于非工作支定位管斜度，最大不超过125 mm/m，以满足定位管对非工作支的距离（如调试中无法做到，可取消防风拉线，如仍不行，可将工作支定位器改为弯形定位器）。定位管斜度约20 mm/m，正定位管朝上，反定位管朝下。b，g 柱装配类型完全与五跨绝缘锚段关节转换柱相同。工作支全部采用限位定位器，限位定位器间隙应满足定位器抬高100 mm 时起限位作用。

                                                 中心柱的非工作支双腕臂安装图（未注单位：mm）

    3）七跨锚段关节电分相

    4）九跨锚段关节电分相

      4、锚段关节式电分相缺点

    1）结构复杂，检修工作量大，一旦发生网故，抢修难度大；

    2）中性区长，对列车运行速度影响大，在坡道设置时，对牵引吨数和线路坡度会有严格的限制，分相区越长，对地形的适应性越差；

    3）两个空气间隙的存在要求重联机车牵引的受电弓间距必须限制，否则，可能造成相间短路；

    4）受电弓在中性锚段和带电锚段过渡时，由于电位差的存在，会产生电弧，会影响到过渡区内的接触线寿命。

三、电分相线路标志

    为了防止受电弓通过电分相元件时，拉弧烧损绝缘元件、甚至烧断线索，要求电力机车乘务员按照操作规程规定退级，关闭辅助机组，断开主断路器，惰性通过电分相装置后恢复机车运行。在电分相两端设置线路标志以提示机车乘务员操作。线路标志设置位置如图所示。在双线电气化区段，考虑组织反方向行车需要，在“合”、“断”标志背面，可分别加装“断”、“合”字标，作为反方向行车的“断”、“合”电标使用。标志牌应具有逆反射功能，采用锚段关节式电分相时，标志牌的真实位置从无电区绝缘子处算起。

                                                电分相处断合标与禁止双弓标位置示意图

                              地面分相感应器与断合标安装位置示意图

四、关节式电分相中性无电区与机车受电弓关系

    八跨及其他锚段关节式的中性无电区与电力机车双弓间的距离有关，如图所示，八跨锚段关节式电分相中性无电区为35 m，该距离应大于单机机车取流的双弓间距，即当机车组2 个受电弓之间有高压母线连接时，2 个受电弓间的距离必须小于35 m。

    当机车组的2 个受电弓无高压母线连接，2 个受电弓间的距离应小于35 m，或者大于2 绝缘转换柱h，a 的绝缘子内侧间的距离（约250 m），该距离以及中性无电区的长度均与电分相结构和跨距大小有关。

    通过电分相时，高压母线连通的机车组之间的不同机车禁止同时升弓。中性区正常情况下不带电（无机车通过时），但不允许接地，其对地仍按25 kV 电压等级要求绝缘。可考虑在关节处行车方向远端设置一台手动隔离开关，以疏导中性区的故障机车。

五、自动过分相

    接触网上每隔20～25kM就有存在一个长度约30m的电分相区，随着高速铁路的发展，列车通过电分相的时间越来越短。例如直供区段，供电臂长20kM，车速为160kM/h时，每7.5min就要通过一个电分相；AT供电区段，供电臂长40kM，车速为300km/h时，每8min就要通过一个电分相。

    1、电力机车手动过分相的缺点

    1）影响了行车速度，

    2）增大司机劳动强度，没有技术设备保障，对行车安全极为不利。

    3）对高坡重载区段，手动过分相会引起列车大幅降速，延长咽喉区段的运行时间，降低线路运营能力。

    2、电力机车自动过分相

    目前自动过分相技术的实现方法主要分为：地面自动转换电分相装置、柱上断载自动转换电分相装置及车载断电自动转换电分相装置。

    1）地面自动转换电分相装置

    地面自动转换电分相装置原理图如图所示，电分相处设置JY1、JY2二处绝缘，一般由锚段关节式电分相实现，绝缘间是中性区。在JY1、JY2两端跨接两个真空负荷开关QF1、QF2，当机车从A相驶来，到CG1处时，开关QF1闭合，中性段接触网由A相供电，机车通过JY1时，JY1两端等电位；机车到达CG3时，QF1断开，QF2迅速闭合，完成中性段供电的换相变换，机车在此过程中可以不用任何附加操作；待机车驶离CG4处时，QF2断开，装置恢复原始状态。反向行驶时，由控制系统控制两个开关以相反顺序轮流断开和闭合。我国在70年代末期开始研究该方案，1994年在陇海线咸阳西建成我国第一套实用装置，1997年通过鉴定验收。

                                地面自动转换电分相装置

   （1）优点：接触网无供电死区；无须司机操作；机车上主断路器无须动作，自动切换时接触网中性段瞬间断电时间很短，而且时间与列车速度无关，可适用0～350kM/h速度范围，对行车中可能出现的限速、一度停车等情况均能正常工作。

   （2）缺点：

    a、真空负荷开关大负荷分断并动作频繁，对开关的电气寿命、机械寿命要求较高，主接线应考虑在线备份及检修备份，使主接线较复杂；

    b、中性区长度确定困难，对于只有单机单弓运行或双机重联（两台机车紧靠连接）运行时，中性段长度可以按照双机长度来确定。对于双机重联分在首尾或多弓分散型机车，中性区要按照列车长度来确定。中性段的长度必须考虑本区段运行模式的多样性；

    c、过分相区后合闸时的电流冲击较大，如果机车上不采取限制合闸冲击电流，有可能造成电极环火，同时列车产生冲动影响旅客舒适性；

    d、投资较大，要建立分区所，运营维护成本高。

    2）柱上断载自动转换电分相装置   

    其基本原理图如图所示，图中L1、L2为磁控线包，K1、K2为真空灭弧室，MOA为过电压吸收器，x－y段为中性绝缘滑道，2、3为两个分段绝缘器。假使机车由左向右行驶，由A相驶入，依次经过ab、cd、xy、ef、gh各区段，进入B相。当机车行驶到1－2的位置，即进入线包受流区时，机车通过时磁控线包L1受流，真空灭弧室K1合闸，2－x区段带电。当机车驶过2以后，离开了控制线包受流区，进人K1供电的分断区，真空灭弧室分闸，机车断载。此时机车不带电过2—3间的电分相的x－y主绝缘区。过了3以后，机车通过B相的受流线包L2得到B相的电流，经过4以后，由B相供电。机车反方向行驶时，同理，依次由B相过渡到A相。

                                                          柱上断载自动转换电分相装置

    （1）优点：比地面过分相方案结构简单，真空开关设备装载支柱上，无需设置分区所，供电死区（d－e－f－g或者c－d－e－f）比现有的分相区短，无需司机操作，机车上的主断路器不需分断。

    （2）缺点：过分相后机车电流有很大冲击，造成机车主断路器跳闸导致机车冲动；靠近分相两端易产生明显的电弧；分相区接触网分段比较多，接触网结构复杂，易形成硬点；机车向一个方向行驶时，A、B两组开关中只有一组开关动作是必须的，另一组开关动作是多余的，造成机械电气磨损；存在一定长度的供电死区，断电时间比较长而且和机车速度有关。实际应用中还要解决过渡过程中的过电压和涌流问题。兰州铁路局在兰新线武威南至兰州段进行了柱上自动过分相试验，基本上取得了预期的效果，并于2001年8月通过了由铁道部科教司组织的鉴定。

    3）车载断电自动转换电分相装置

    车载断电自动转换电分相装置包括四种设备：

   （1）地面感应装置，称地感器，它安装在电分相区域中的相应位置，能准确为电力机车进行分相断电过电分相提供准确的位置信息。其地面感应装置布置如图所示。

    （2）车载感应接收装置，称信息接收器，它是安装在电力机车上，专门用于接收地感信息的装置。

    （3）主电路设备，它是实现过电分相时断开、分合主电路电源的主体设备。

    （4）控制设备，它是实现自动化及智能化的主体设备。

                              车载断电自动转换电分相装置车载设备情况

    4个地面感应器为钕铁硼永磁体，磁铁一般预制在水泥块内部或封装在工程塑料内，然后骑跨式固定在铁轨端部，上表面低于钢轨面15mm，中心离钢轨内侧面水平距离为250mm。车载感应接受器装在机车两端排障器下方的两侧位置。用于接受地面感应器信号，该装置基本不用维护。

    机车按照图示方向行进时，2#、4#车载感应装置应可靠接受到1#地面感应器的信号，这个信号为预备信号，控制装置作好断电准备；在机车继续前进时，1#、3#车载感应装置应受到3#地面感应器信号，这时，控制装置立即执行断电过分相动作；2#、4#车载感应装置经过3#地面感应器后，恢复机车正常运行。

          车载断电自动转换电分相装置地面设备情况

   （1）优点：地面投资小，地面感应器采用免维护材料，安全可靠；机车主断只需要分断辅助机组小电流，不用切断牵引电流，对主断的电气寿命影响小；过分相后通过控制设备逐渐增大牵引电流，列车冲动小，改善了乘车的舒适性；过分相的自动控制与列车速度无关，可适应低速、常速、准高速和高速的要求；预告信号检测采用两套冗余，应用表面可靠性较高；适合多弓运行列车，头车在接到分相预告信号后，各动力车同时断开主断，各车自己判断是否通过分相区，合主断命令相继发出，减少整个列车牵引力的损失，这种运行方式在我国广深准高速铁路、昆明到石林的动车组均有采用。

    （2）缺点：断电区较长，断电时间的长短和通过速度有关；该设备需要对通过的列车进行改造，不同制式列车控制部分有所不同，在采用微机控制的机车（如SS8、SS9、SS4B等）上，控制系统容易实现，但是在采用模拟控制的相控机车（如SS4改、SS3B、SS6、SS6B）需要对机车设备进行一定改造，对采用调压开关进行控制的机车（SS1、SS3）则难于实现。

六、锚段关节电分相检修（以六跨锚段关节电分相为例）

    1、主要技术标准

    1）转换柱处两悬挂垂直距离、水平距离

       标准值：设计值。

       标准状态：标准值±20mm。

       警示值：标准值±30mm。

       限界值：标准值±50mm。

    2）中心柱处两悬挂垂直距离、水平距离

    ① 接触线（承力索）垂直距离

       标准值：等高（设计值）。

       标准状态：20mm（标准值±20mm）。

       警示值：20mm（标准值±30mm）。

       限界值：30mm（标准值±50mm）。

    ②接触线（承力索）水平距离：同转换柱。

    ③中心柱处接触线等高点处接触线高度不应低于相邻工作支吊弦点，允许高于相邻吊弦点0～10mm。

    3）两接触悬挂接触线工作支过渡处调整符合运行要求。靠中心柱处两转换柱处的下锚支接触线是否按设计要求抬高40mm，允许偏差为±10mm；转换柱接触线非工作支是否按设计要求抬高500mm，允许偏差为±10mm；非工作支接触线和工作支的腕臂定位管等的距离应不小于20 mm。

    4）转换柱处绝缘子串与悬挂点的距离符合设计要求，允许偏差±50mm。承力索、接触线两绝缘子串上下应对齐，允许偏差±100mm。分段硅橡胶绝缘子距工作支接触线距离不小于300mm。

    5）任何情况下，两接触悬挂及定位支持装置带电体各部分应满足空气绝缘间隙要求。两悬挂间的空气绝缘间隙应不小于450mm，允许偏差为+50，-0mm。

    6）拉出值应符合设计要求，允许偏差为±20mm。

    7）关节式分相中性区和无电区长度符合设计要求。

    8）地感器磁感应强度必须大于40 高斯， 最低有效值：36 高斯。

    2、设备检查

    分相关节（参照接触悬挂、支撑定位装置检查顺序）→地面感应器→分相标志牌

                                              检查示意图

                                     设备检查示意图

    1）设备有无烧伤痕迹。

    检查承力索、吊弦、接触线和电连接等有无烧伤痕迹，吊弦、承力索有无散股、断股；检查加装的分相护线条是否有烧伤、断股、散股。

    2）测量拉出值是否符合设计要求。

    3）测量两悬挂间的空气绝缘间隙是否符合要求（锚段关节内的定位支撑、吊弦载流环、电连接、斜拉线）。

    4）检查硅橡胶绝缘子本体有无烧伤、破损；测量分段硅橡胶绝缘子距工作支接触线距离是否符合要求。

    5）检查终端锚固线夹有无滑移痕迹、开裂、松动等，补齐划线。

    6）定位支持装置部分按定位支持装置作业指导书进行检查。

    7）检查分相断合标设置位置是否达标，固定螺栓是否状态良好，有无滑移、锈蚀情况。

    8）检查地感器及螺栓是否状态良好，化学锚栓是否牢固，螺栓平垫、弹垫、螺母、备母是否缺失。

    9）测量地感器磁感应强度是否符合要求。

    10）用模拟受电弓对关节式分相进行往返平推，检查拉出值、抬高是否符合要求，过渡是否平滑，是否有妨碍受电弓运行的其它缺陷。

    3、设备维修

    1）电连接S 型与相邻悬挂绝缘距离动态不足。对电连接S 型驰度过长的部分利用铜扎丝在承力索侧进行绑扎，保证该电连接S 型驰度在动态情况下绝缘距离符合要求。

    2）其他维修项目参照支撑定位装置及接触悬挂装置维修方法。

七、主要安全风险控制措施

    1、上线作业严格执行材料清点制度，上线、撤离线路前均需对材料进行清点，作业中应做好工具材料保管工作，不得抛掷工具材料；

    2、夜间作业必须严格执行夜间作业劳动安全规定，携带足够的照明灯具；

    3、作业前确认梯车、挂梯等工具材料状态良好，作业过程中辅助人员必须站稳、扶好梯车或挂梯；加强作业面转换时人身安全盯控，防止高空坠落伤人；

    4、作业前确认安全带状态良好，正确使用安全带，攀爬梯车、挂梯,人工登杆过程中注意手把牢靠、脚踏稳准；

    5、分相检修必须在中性区加挂地线，并正确使用短接线，防止感应电伤人；

    6、受力调整时，要有防止滑脱措施，且作业人员不宜位于受力方向的反侧；

    7、加强高空人员作业面转换时人身安全盯控，防止高空坠落伤人；

    8、其他安全卡控措施严格按照《高速铁路接触网安全工作规则》（铁总运[2014]221 号）相关要求执行。