渝利铁路带加强线全并联直供接触网设计方案研究

万连录，关金发

(1.中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031;2.西南交通大学电气工程学院，成都 610031)

渝利铁路带加强线全并联直供接触网设计方案研究

万连录1，关金发2

(1.中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031;2.西南交通大学电气工程学院，成都 610031)

渝利线是客货共线山区电气化铁路，大牵引负荷是影响该铁路供电系统载流能力的主要控制因素，为了解决山区铁路供电需求，通过采用带加强线全并联的直接供电方式，研究提出了与该供电方式相适应的接触网设计方案。

山区铁路;接触网;直接供电;全并联;加强线

1 概述

重庆至利川铁路是规划建设的沪-汉-蓉客运通道的重要组成部分，线路地处我国中、西部地区的接合部，西起重庆市，向东途经重庆市长寿区、涪陵区、丰都县和石柱县，止于湖北省利川市，正线全长262.278 km。

该线为200 km/h客货共线山区电气化铁路，客车最高运行速度为200 km/h，货车最高运行速度120 km/h，线路多以山地地形为主，线路加力坡18.5‰，特别是丰都至凉雾区段均为一面坡，坡度很大，全线客车采用SS9双机牵引和200 km/h动车，货车采用HXD1双机牵引，牵引定数3 500 t，单列机车功率很高，需要很大的牵引电流，一般为400～900 A。在列车连续追踪运行的情况下，客货车需要很大牵引电流，成为影响牵引供电系统载流能力的主要控制因素。

为解决上述问题，结合文献［1-8］中提出的全并联直供供电方式的研究，与AT供电方式相比，全并联直接供电针对山区电气化铁道有供电设备较少、投资较小、供电能力能满足铁路不同的运行要求等优势，故本研究采用该供电方式。而接触网设计方案的研究多数针对有些特殊地段，如文献［9］针对的是跨线桥，文献［10］针对地铁高架段，文献［11］针对一个站台，文献［12］针对地铁公路合建桥，本研究针对的并不是特殊地段，而是直接全补偿的供电方式，故本研究适用的范围更为广泛。综上所述，结合渝利线的情况，特提出如下接触网设计方案。

(1)采用带回流线的全并联直接供电方式，在供电臂末端上下行接触网并联的同时，供电臂中间增加并联点。

(2)考虑并联点全分段供电方式，在并联点处增设锚段关节。

(3)针对客货车对牵引电流需求相对很大的地段增设加强线。

由于牵引电流较大，单支回流线无法满足要求，故采取并联上下行回流线的方式提高回流能力。通过执行上述设计方案，可将该线路坡道上的接触网大牵引负荷分配到下坡接触网，从而降低牵引网电压损失和电能损耗，提高牵引网综合载流能力。以下结合渝利线的接触网设计方案展开详细的阐述。

1 全并联直接供电方式

全并联直接供电方式在供电臂中间增加并联点需设置并联开关站，目前，并联开关站主要有以下2种接线形式。

1.1 单断路器形式

并联所采用室外箱式布置，由1台并联断路器构成，主要实现上下行并联功能。为满足并联所功能需求，一次设备基本配置如下，系统接线方案见图1。从图1可知，单断路器全并联供电方式是在供电臂中间和分区所处增设上下行并联点，此种方式在将接触网上不需要增加电分段。

1.2 全分段式多断路器形式

全分段式多断路器式全并联直接供电方式是由4台分段断路器及上下行并联母线构成，系统接线方案见图2。本形式需在接触网上下行设置电分段，实现正常供电时供电分区，电分段上需设置隔离开关，实现开关站故障退出时、闭合开关，保证接触网供电。

图1 单断路器方案并联所系统接线方案

图2 全分段式多断路器并联所系统接线方案

接触网电分段可采用分段绝缘器式分段、绝缘锚段关节式分段。考虑采用锚段关节方式适应性最强，尤其在新线布置时，在并联装置处将非绝缘锚段关节调整为绝缘锚段关节，几乎不增加网上投资。此处，在应用全分段式并联直接供电方式时，增设四跨绝缘锚段关节或五跨绝缘锚段关节。

2 全分段并联所处的绝缘锚段关节

全分段式并联开关站处，接触网四跨绝缘锚段关节布置如图3所示。绝缘锚段关节处为四跨转换，设1处中心柱，2处转换柱。中心柱上双支间绝缘布置，转换柱上非绝缘布置。引接线采用跨越方式引入开关站，见图4。

图3 全分段并联所处的四跨绝缘锚段关节

图4 跨越线路引接线

其中，图3的隔离开关1～4根据接触网有无增设加强线，而采用不同的隔离开关形式。当该段接触网无加强线时，可采用单极隔离开关，具体接线见图5;当该段接触网有加强线时，可采用双极隔离开关，具体接线见图6。

图5 无加强线时并联所外部接线

图6 带加强线时并联所外部接线

3 接触网悬挂方案

带加强线的直接供电方式与直接供电方式在接触网悬挂的方案上的主要区别在于加强线与回流线须保证大于2 m的绝缘距离，以满足高低压附加导线垂直排列的绝缘距离要求。路基和桥上的接触网悬挂形式见图7。在隧道顶部采用复合绝缘子悬挂加强线，加强线位于平腕臂上方，因两者之间等电位，只需要保证两者之间不摩擦即可，具体悬挂形式见图8。

不带加强线的直供加回流供电方式可取消加强线悬挂部件即完成接触网悬挂。

图7 隧道外中间柱接触网悬挂形式(单位:m)

图8 隧道内中间柱接触网悬挂形式

4 回流方案

经计算，渝利线上一个供电臂运行20 min过程中产生的最大电流为2 527 A，单支回流线无法满足回流要求，因此，考虑利用上下行回流线并联回流来提高回流能力。

又因为渝利线采用贯通地线的接地方式，每500 m左右上下行贯通地线要连接1次。此时，单支回流线可通过扼流变与钢轨、贯通地线连接来达到上下行并联要求。

5 结语

本研究通过采取上下行并联的直接供电方式，在增设并联所处考虑设计绝缘锚段关节，并提出锚段关节的接线方式，然后给出接触网隧道内和隧道外的悬挂方案和回流方案，完成渝利线接触网方案的设计，提高渝利线的综合载流能力。

虽然本文解决的是山区客货共线铁路接触网的方案设计，但需要强调的是，带加强线的全并联直接供电方式不局限于山区，对于上下行牵引网负荷差异明显的重载及大坡道等线路，采用该设计方案，同样具有非常突出的技术经济优势。

由于该线尚未投入运营，缺少实际运行经验，但该接触网设计方案已通过设计审核，并在渝利铁路全线接触网开展施工作业，说明该技术方案的可行性和合理性。

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Research on Design Scheme of Overhead Contact Line System of All-parallel Direct Feeding System with Line Feeder for Chongqing-Lichuan Railway

WAN Lian-lu1，GUAN Jin-fa2
(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031，China;2.School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)

Chongqing-Lichuan Railway is a mountainous electrified railway for mixed passenger and freight transportations.And heavy traction load is the main control factor of the current carrying capacity of power supply system for this railway.In order to meet the demand of electricity supply of this mountainous railway，this paper，by using all-parallel direct feeding system with the line feeder，provides a design scheme of overhead contact line system corresponding to this all-parallel direct feeding system.

mountainous railway;overhead contact line system;direct feeding system;all-parallel;line feeder

U225

A

1004-2954(2013)09-0093-03

2013-02-01;

2013-02-27

万连录(1975—)，男，工程师，2006年毕业于西南交通大学电力系统及其自动化专业，工学硕士，E-mail:3835963@qq.com。