不同牽引供電系統(tǒng)間的電氣分離

2016-01-11 16:51:22 來源：用戶投稿作者：德國/荷蘭交界

8.4.1 概述

在第1章我們已經(jīng)介紹了歷史上已有的各種牽引供電系統(tǒng)。其應(yīng)用的區(qū)域已在圖1.1中作了說明。國際鐵路交通的原義是指電氣列車的運行不受任何個別牽引供電系統(tǒng)的限制。1930年在法國的莫丹修建了世界上第一條干線鐵路的過渡區(qū)段^[8.2]。參考文獻(xiàn)[8.3]中指出，車輛運行的方式、運行的密度以及需要連接的相鄰牽引供電系統(tǒng)的制式對電氣設(shè)備的設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。下面所述的設(shè)備既能夠安全地將相鄰的不同牽引供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)實現(xiàn)電氣分離，又能保證在兩個系統(tǒng)下都能有效地向牽引設(shè)備供電。

8.4.2 區(qū)間線路的系統(tǒng)分離區(qū)

區(qū)間線路的系統(tǒng)分離區(qū)需要配備相應(yīng)的多流制牽引車輛(多系統(tǒng)牽引車輛) 。通過直流和交流系統(tǒng)之間的系統(tǒng)分離區(qū)時，通常需要更換受電弓，這是由于在同樣功率下直流系統(tǒng)需要更大的電流，也相應(yīng)地需要特殊設(shè)計的受電弓，與交流供電線路相比，直流供電線路需要增加受電弓的質(zhì)量和接觸壓力。例如，通過連續(xù)的列車控制，司機要進(jìn)行必要的受電弓轉(zhuǎn)換操作，在圖8.6所示的馬德里—塞維利亞線路上的AC 25kV/DC 3kV的系統(tǒng)分離區(qū)內(nèi)應(yīng)降弓通過^[8.4]。在輔助接觸懸掛的中性段上安裝有電壓互感器，如果由于疏忽，受電弓被升起，電壓互感器能觸發(fā)變電所的斷路器跳閘。如果該裝置失靈，受電弓一旦進(jìn)入系統(tǒng)分離區(qū)的接地段將會造成短路，使得相鄰兩側(cè)變電所的線路保護(hù)裝置動作而導(dǎo)致斷路器跳閘。不同區(qū)段接觸網(wǎng)之間采用合成材料制成的分段絕緣器進(jìn)行絕緣。分段絕緣器也用于緊急情況下受電弓以高達(dá)280km的時速通過。

圖8.6 馬德里-塞維利亞線路上的系統(tǒng)分離區(qū)

圖8.7 法國國鐵 (SNCF) 路網(wǎng)中的系統(tǒng)分離區(qū)

圖8.7顯示的是法國國鐵 (SNCF) 路網(wǎng)中AC 25kV和DC 1.5kV兩種供電系統(tǒng)之間的系統(tǒng)分離區(qū)。

該系統(tǒng)分離區(qū)由保護(hù)區(qū)段構(gòu)成�！”Ｗo(hù)區(qū)段實際上是裝有分段絕緣器的接地接觸網(wǎng)。此外，在保護(hù)區(qū)段還設(shè)計了大功率的電子二極管、軌端絕緣節(jié)以及用來分離回流系統(tǒng)的扼流變壓器。

對于牽引供電系統(tǒng)非常類似而只是電壓不同的相鄰系統(tǒng)的分離，如DC 1.5kV到DC3kV或AC 15kV 16.7Hz到AC 25kV 50Hz，則既不用變換，也不用降下受電弓。而是象通過分相區(qū)段一樣，列車司機需要斷開車上的主斷路器。如果司機忘了關(guān)主斷路器，列車一旦進(jìn)入接地的保護(hù)區(qū)段就會造成短路，線路保護(hù)裝置將動作，觸發(fā)變電所的饋線斷路器跳閘。這樣的系統(tǒng)分離區(qū)的設(shè)計尤其適用于高速鐵路，它允許多流制牽引車輛以線路允許的最高速度通過系統(tǒng)分離區(qū)。

圖8.8 俄羅斯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換車站平面圖

8.4.3 供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換車站

多流制牽引車輛比單流制牽引車輛 (單系統(tǒng)牽引車輛) 的造價高。在系統(tǒng)區(qū)兩側(cè)的電氣化鐵道線路上或運輸繁忙的交通系統(tǒng)中，為保證列車的運行不受限制就需要大量的多流制牽引車輛。在這種情況下，采用同時配有雙流制牽引車輛 (適應(yīng)相鄰兩種牽引供電系統(tǒng)) 和單流制牽引車輛的轉(zhuǎn)換車站會更為經(jīng)濟(jì)。這種系統(tǒng)分離轉(zhuǎn)換車站能夠在同一條線路上讓進(jìn)站的列車由一種供電系統(tǒng)供電的牽引車輛牽引，而出站的列車由相鄰的另一種供電系統(tǒng)供電的牽引車輛牽引，也能通過調(diào)車更換牽引車輛。由于在多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)換車站的股道布局都是既有的，這就造成了轉(zhuǎn)換車站的牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計和電路布置的多樣性。有的轉(zhuǎn)換車站建有橫向縱向分離的接觸網(wǎng)，而不需要切換接觸網(wǎng) (如圖8.31); 也有的轉(zhuǎn)換車站的若干股道的接觸網(wǎng)可以由兩個供電系統(tǒng)供電。

如果接觸網(wǎng)僅適用于單一供電系統(tǒng)，則單流制牽引車輛需要降弓，靠慣性滑行通過系統(tǒng)分離區(qū)。并通過調(diào)車機車使其回到原系統(tǒng)。如果司機在通過系統(tǒng)分離區(qū)前沒有降下受電弓，經(jīng)過接地區(qū)段時會導(dǎo)致短路，引起牽引變電所的斷路器跳閘。

裝備有可切換接觸網(wǎng)的裝置，所需切換的股道數(shù)量取決于股道的布局和運行需要。在軌道隔離區(qū)之上架設(shè)的分段絕緣器將接觸網(wǎng)分成獨立的供電分段，每個分段由專用的開關(guān)站供電。圖8.8和圖8.9所示為雙供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換車站的平面圖。

當(dāng)鎖定列車線路時供電系統(tǒng)才能實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)轍機、隔離開關(guān)和信號機的位置彼此相關(guān)，只有當(dāng)兩者都由同一供電系統(tǒng)供電時，列車才能從一個供電分段進(jìn)入到相鄰的供電分段[8.5]。