
- •Контактные сети и линии электропередачи
- •Глава 5 написана автором совместно с доцентом в.В. Свешниковым, глава 12 — с доцентом в.М. Павловым.
- •От автора
- •Глава 1 введение в контактные сети, линии электропередачи и их развитие
- •1.1. Понятие об энергетике и транспорте
- •1.2. Общие сведения об электрических сетях
- •1.3. Общие сведения о линиях электропередачи
- •1.4. Общие сведения о контактных сетях электрического транспорта
- •1.5. Этапы развития контактных сетей электрического транспорта
- •1.6. Контактные сети электрифицированных железных дорог
- •1.7. Понятия о характеристиках материалов, применяемых для изготовления узлов и элементов контактных сетей и линий электропередачи
- •Глава 2 климатические факторы и расчетные нагрузки, действующие на элементы контактных сетей и линий электропередачи
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Нагрузка от веса провода
- •2.3. Гололед и гололедные нагрузки
- •2.4. Ветер и ветровые нагрузки
- •Нормативное скоростное давление и скорость ветра на высоте 10 м от земли (повторяемость 1 раз в 10 лет)
- •Параметры шероховатости подстилающей поверхности
- •2.5. Температура окружающей среды и ее расчетные значения
- •Годовые минимумы и максимумы температуры окружающей среды различной обеспеченности
- •Годовая температура повторяемостью 1 раз в 10 лет
- •2.6. Расчетные режимы и результирующие нагрузки
- •Глава 3 токопроводящие и контактные устройства контактных сетей и лэп
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Контактные подвески и провода
- •Физико—механические характеристики проводов
- •Средняя разрушающая нагрузка (разрывное усилие в кН)
- •3.3. Узлы и элементы конструкций контактных подвесок и лэп
- •3.5. Расчет цепных контактных подвесок
- •3.6. Жесткие и полужесткие контактные токопроводы
- •3.7. Силовые кабели
- •Глава 4 опорно-подцерживающие устройства контактных сетей и лэп
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Консоли, кронштейны и траверсы контактных сетей и лэп
- •4.3. Опоры контактных сетей и лэп
- •4.4. Жесткие поперечины
- •4.5. Гибкие поперечины
- •4.6. Основания и поддерживающие элементы опор
- •4.7. Расчет закрепления опорных конструкций в грунте
- •Характеристики грунтов
- •Глава 5 изолирующие элементы в контактных сетях и лэп
- •5.1. Основные параметры
- •5.2. Конструкция простых изоляторов
- •5.3. Конструкция сложных и комбинированных изоляторов
- •Глава 6 устройства секционирования контактной сети и лэп
- •6.1. Схемы секционирования контактных сетей станций и перегонов
- •6.2. Сопряжения контактных сетей и нейтральные вставки
- •6.3. Секционные изоляторы
- •6.4. Секционные разъединители и групповые переключатели контактных сетей и их приводы
- •Глава 7 защитные устройства контактных сетей и лэп
- •7.1. Защита изоляции от перенапряжений
- •7.2. Защита устройств контактных сетей от коррозии. Заземление, обеспечение электробезопасности
- •7.3. Обеспечение надежной работы защит. Минимизации потерь тягового тока и напряжения в рельсовой сети
- •7. 4. Репеллентная защита от перекрытия изоляции птицами
- •7 5 Защита проводов воздушных промежутков контактной сети от пережогов токоприемниками
- •Глава 8 встроенные диагностические устройства контактных сетей и лэп
- •Глава 9 расчеты усилий в опорах при обрыве проводов
- •Глава 10 тепловой расчет элементов контактных сетей и лэп
- •10.1. Распределение токов между проводами контактной сети
- •10.2. Расчет температуры провода для тока, не изменяющегося по времени
- •10.1. Кривые нагревания проводов при различных коэффициентах изменения сопротивления
- •10.3. Выбор расположения поперечных соединителей подвески
- •Глава 11
- •11.2. Ветроустойчивость устройств контактных сетей и лэп
- •11.3. Ветровые отклонения проводов и допустимые длины пролетов простых контактных подвесок и лэп
- •Ветровые отклонения проводов и допустимые длины пролетов цепных контактных подвесок
- •Глава 12 токоприемники
- •Общие сведения и определения
- •Приведенные массы системы подвижных рам и полозов токоприемников
- •Силы нажатий и сухого трения системы подвижных рам токоприемников
- •Силы нажатий кареток токоприемников
- •Аэродинамические устройства
- •Коэффициенты вязкого трения систем подвижных рам токоприемников
- •Глава 13
- •13.2. Критерии качества токосъема
- •13.3. Обобщенные расчетные схемы токоприемников и контактных подвесок
- •13.4. Сосредоточенные параметры контактных подвесок и их определение
- •13.5. Определение распределенных параметров контактных подвесок
- •13.6. Косвенные параметры контактных подвесок, взаимодействующих с токоприемниками
- •13.7. Расчет токосъема для токоприемников с двумя степенями свободы, с учетом контактных подвесок с сосредоточенными параметрами
- •13.8. Методы испытаний контактных подвесок в лабораторных условиях и на полигонах
- •13.9. Порядок динамического расчета компенсированных контактных подвесок скоростных и высокоскоростных магистралей
- •Глава 14
- •Контактных сетей
- •14.2 Требования к контактным материалам. Динамический коэффициент использования вставок.
- •14.3. Изнашивание при передаче электрической энергии через статический, разрывной и скользящий контакт «провод — токоприемник»
- •14.4. Общий и местный износ контактных проводов и вставок токоприемников
Параметры шероховатости подстилающей поверхности
№ пп |
Поверхность |
Параметр, м |
1 |
Места с резким усилением скорости ветра в результате искусственного формирования направленного потока (вдоль русла реки с высокими берегами, вдоль ущелья и т.п.) |
0,01 |
2 |
Открытая ровная поверхность без растительности; поверхность озер, водоемов и морей; поймы крупных рек |
0,05 |
3 |
Степь, равнина, луг |
0,10 |
4 |
Открытая холмистая местность или равнинная поверхность с редким лесом, садами, парками |
0,20 |
5 |
Участки, защищенные лесозащитными насаждениями, не подлежащими вырубке; территории станций в пределах станционных построек |
0,50 |
6 |
Густой лес, не подлежащий вырубке, с высотой деревьев не менее 10м; город со зданиями высотой более 10 м |
1,00 |
Влияние условий местности учитывают при этом так же, как и в расчете статической ветровой нагрузки без гололеда.
При расчете динамической составляющей ветровой нагрузки pд учитывается порывистый характер ветра. Это создает повышенную нагрузку на провода и поддерживающие их конструкции. Однако таким воздействиям противостоит масса проводов и самих конструкций, тем самым ограничивая возможные отклонения и деформации.
При определении допускаемой длины пролета динамическую составляющую ветровой нагрузки pд можно выразить через статическую составляющую pс, равную в зависимости от рассматриваемого режима pвт [см. (2.15)] или pг [см. (2.19)]:
pд = pс·2γпmпξп, (2.20)
где γп — коэффициент, учитывающий пульсации ветра вдоль пролета; mп —коэффициент пульсации; ξп —коэффициент динамичности, определяемый по зависимости ξп = f(p) (при гололеде — вместе с весом льда).
Суммарное давление ветра
p = pc + pд (2.21)
или
p = pckп ,
где
kп = 1 + 2γпmпξп . (2.22)
Динамические усилия вследствие пульсации ветра оценить трудно и поэтому распространен упрощенный метод расчета, в котором нормативная скорость ветра умножается на эмпирический коэффициент kп: для незащищенных от ветра мест kп = 1,15; на насыпях высотой более 5 м, в поймах рек и оврагах, где возможны сильные ветры, kп = 1,25; для участков контактной сети на высоких насыпях, эстакадах и местах высотой более 25 м над окружающей местностью kп = 1,35.
На ветровые нагрузки должны рассчитываться не только провода, но и опоры, ригели жестких поперечин, консоли, фиксаторы, секционные и прочие изоляторы, элементы воздушных стрелок и т.п.
2.5. Температура окружающей среды и ее расчетные значения
Определение исходных данных по температуре воздуха. К метеоданным о температуре, необходимым для расчетов, относятся максимальные и минимальные ее значения, измеренные при максимальном гололеде и ветре в градусах Цельсия, либо Кельвина, Реомюра, Фаренгейта.
Температура окружающего воздуха зависит от инсоляции (нагрев земной поверхности солнечным излучением). Изменения температуры в течение года и суток определяются наклоном земной оси (зима, лето) и вращением земного шара (ночь, день) — так называемый годовой и суточный ход температуры. Минимальные температуры года наблюдают в январе, суток — в 6 часов утра. Максимальный ход (амплитуда) температуры достигает 100 градусов в районе БАМа и АЯМа, где она опускается до минус 60 С.
Измерения температуры на метеостанциях осуществляют на высоте 2 м от земли с помощью максимальных и минимальных термометров (в последнем используется эффект поверхностного натяжения) и термографов с суточным и недельным заводом. Они помещаются в психрометрической будке, защищенной от прямых солнечных лучей.
При отсутствии данных местных метеостанций и климатологических справочников температурные характеристики регионов определяют по климатическим картам СНИП, на которых вся территория СНГ в зависимости от температуры окружающей среды разделена на климатические зоны (рис. 2.6): холодную I, умеренную II, теплую влажную III и жаркую IV. Зоны делятся на районы: холодная — на очень холодный I а и холодный I б; умеренная — на умеренно холодный II а и умеренно теплый II б районы и т.д. Районы разделены на подрайоны, различающиеся по влажности воздуха. В стандарте также приведены средние и экстремальные температуры для каждого района. Последние соответствуют наиболее жестким условиям в пределах района. Для каждого района определен представительный географический пункт с характерными средними для района статистическими параметрами температуры, а также пункт с экстремальными температурными параметрами.
Годовые минимумы и максимумы температуры климатических районов, зафиксированные наблюдениями за 60—80 лет, приведены в табл. 2.3.
Значения годовых минимумов (равных и ниже) и годовых максимумов (равных и выше) возможны в среднем 1 раз соответственно в 20 и 10 лет. Для расчета контактной сети необходимо принимать низшую и высшую температуры окружаю-
Рис. 2.6. Районирование территории СНГ по воздействию климата на технические изделия и материалы:
– представительный
географический пункт;
– пункт с
экстремальными параметрами
Таблица 2.3