不同牵引供电系统间的电气分离

8.4.1 概述

在第1章我们已经介绍了历史上已有的各种牵引供电系统。其应用的区域已在图1.1中作了说明。国际铁路交通的原义是指电气列车的运行不受任何个别牵引供电系统的限制。1930年在法国的莫丹修建了世界上第一条干线铁路的过渡区段^[8.2]。参考文献[8.3]中指出，车辆运行的方式、运行的密度以及需要连接的相邻牵引供电系统的制式对电气设备的设计起着至关重要的作用。下面所述的设备既能够安全地将相邻的不同牵引供电系统的接触网实现电气分离，又能保证在两个系统下都能有效地向牵引设备供电。

8.4.2 区间线路的系统分离区

区间线路的系统分离区需要配备相应的多流制牵引车辆(多系统牵引车辆) 。通过直流和交流系统之间的系统分离区时，通常需要更换受电弓，这是由于在同样功率下直流系统需要更大的电流，也相应地需要特殊设计的受电弓，与交流供电线路相比，直流供电线路需要增加受电弓的质量和接触压力。例如，通过连续的列车控制，司机要进行必要的受电弓转换操作，在图8.6所示的马德里—塞维利亚线路上的AC 25kV/DC 3kV的系统分离区内应降弓通过^[8.4]。在辅助接触悬挂的中性段上安装有电压互感器，如果由于疏忽，受电弓被升起，电压互感器能触发变电所的断路器跳闸。如果该装置失灵，受电弓一旦进入系统分离区的接地段将会造成短路，使得相邻两侧变电所的线路保护装置动作而导致断路器跳闸。不同区段接触网之间采用合成材料制成的分段绝缘器进行绝缘。分段绝缘器也用于紧急情况下受电弓以高达280km的时速通过。

图8.6 马德里-塞维利亚线路上的系统分离区

图8.7 法国国铁 (SNCF) 路网中的系统分离区

图8.7显示的是法国国铁 (SNCF) 路网中AC 25kV和DC 1.5kV两种供电系统之间的系统分离区。

该系统分离区由保护区段构成。　保护区段实际上是装有分段绝缘器的接地接触网。此外，在保护区段还设计了大功率的电子二极管、轨端绝缘节以及用来分离回流系统的扼流变压器。

对于牵引供电系统非常类似而只是电压不同的相邻系统的分离，如DC 1.5kV到DC3kV或AC 15kV 16.7Hz到AC 25kV 50Hz，则既不用变换，也不用降下受电弓。而是象通过分相区段一样，列车司机需要断开车上的主断路器。如果司机忘了关主断路器，列车一旦进入接地的保护区段就会造成短路，线路保护装置将动作，触发变电所的馈线断路器跳闸。这样的系统分离区的设计尤其适用于高速铁路，它允许多流制牵引车辆以线路允许的最高速度通过系统分离区。

图8.8 俄罗斯的系统转换车站平面图

8.4.3 供电系统转换车站

多流制牵引车辆比单流制牵引车辆 (单系统牵引车辆) 的造价高。在系统区两侧的电气化铁道线路上或运输繁忙的交通系统中，为保证列车的运行不受限制就需要大量的多流制牵引车辆。在这种情况下，采用同时配有双流制牵引车辆 (适应相邻两种牵引供电系统) 和单流制牵引车辆的转换车站会更为经济。这种系统分离转换车站能够在同一条线路上让进站的列车由一种供电系统供电的牵引车辆牵引，而出站的列车由相邻的另一种供电系统供电的牵引车辆牵引，也能通过调车更换牵引车辆。由于在多数情况下，转换车站的股道布局都是既有的，这就造成了转换车站的牵引供电系统的设计和电路布置的多样性。有的转换车站建有横向纵向分离的接触网，而不需要切换接触网 (如图8.31); 也有的转换车站的若干股道的接触网可以由两个供电系统供电。

如果接触网仅适用于单一供电系统，则单流制牵引车辆需要降弓，靠惯性滑行通过系统分离区。并通过调车机车使其回到原系统。如果司机在通过系统分离区前没有降下受电弓，经过接地区段时会导致短路，引起牵引变电所的断路器跳闸。

装备有可切换接触网的装置，所需切换的股道数量取决于股道的布局和运行需要。在轨道隔离区之上架设的分段绝缘器将接触网分成独立的供电分段，每个分段由专用的开关站供电。图8.8和图8.9所示为双供电系统转换车站的平面图。

当锁定列车线路时供电系统才能实现自动转换。由于转辙机、隔离开关和信号机的位置彼此相关，只有当两者都由同一供电系统供电时，列车才能从一个供电分段进入到相邻的供电分段[8.5]。

图8.9 位于Emmerich(德国/荷兰交界) 的系统转换车站平面图

接触网的绝缘等级要与具有较高标称电压的系统相匹配，还需持续进行车站内支柱的杂散电流防护。

由两种牵引供电系统供电的转换车站可进行单流制牵引车辆和双流制牵引车辆的混合运行。慢车可以使用单流制牵引车辆，通过调车实现牵引车辆转换; 快车可以采用双流制牵引车辆，从而节省调车更换牵引车辆的时间。