
- •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
3.6. Жесткие и полужесткие контактные токопроводы
Кроме гибких подвесок к контактным токопроводам относятся так же любые ненапряженные самонесущие токопроводящие и контактные устройства (контактные рельсы, желобчатые токопроводы и др.). Они могут обладать такими же динамическими характеристиками, как и гибкие подвески, а также удовлетворять требованиям, которые им недоступны: малогабаритность, легкоразборность, наличие аварийного резерва. Конструкции самонесущих контактных токопроводов различаются схемами и габаритами несущих балок, устройством токосъемных элементов, разборных модулей, их сечением, стыковыми и концевыми узлами, подвесами к поддерживающим кронштейнам и т.п.
Определение параметров и характеристик токопроводов основывается на статическом и динамическом расчетах упругих не разрезных балок, подвешенных более чем на двух опорах. Однако кроме прочностных показателей они должны выдерживать определенные значения температурных удлинений (зазоры в стыках), стрел провеса, ординат высотного положения концевых отводов (воздушные стрелки) и т.д.
Использование того или иного типа токопровода определяется видом электроподвижного состава и местом их монтажа.
На магистральных железных дорогах контактный токопровод с верхним подвесом применяется на станциях с дебаркадерами (Дания), в депо для электропоездов (Германия), тоннелях (Япония). Третий контактный рельс для открытых участков применяется для электровозов и электропоездов в Англии.
В метрополитенах разных стран используются расположенные рядом с ходовым рельсом третий (четвертый) специальный контактный рельс с токосъемом с нижней (Россия) или верхней (Швеция) его поверхности, а также токопроводы, подвешенные наверху под сводом тоннеля.
В трамвайных сетях (Франция, г. Бордо) начали внедрять напольный контактный токопровод в виде изолированной с трех сторон шины, располагаемой на уровне земли по оси пути. При этом напряжение на него подается только при наезде трамвая по сигналу электронного датчика; ток снимается токоприемниками, находящимися под кузовом вагона (рис. 3.35).
На монорельсовых видах транспорта с пневматическим или магнитным подвесом используют жесткие токопроводы, количество которых соответствует числу питающих ЭПС фаз плюс заземление. Могут применяться контактные рельсы метрополитена или специальные желобчатые токопроводы, как на московской монорельсовой линии «Тимирязевская» — «Ботанический сад».
Рис. 3.35. Схема наземного контактного токопровода с автоматическим подключением для электроснабжения трамвая во Франции: 1 — сигнальная линия с датчиками ЭПС; 2 – секция токопроводящей шины; 3 — токоприемник; 4 — ЭПС (трамвай)
Контактные рельсы образуют жесткую контактную подвеску (сеть), у которой при проходе токоприемника не изменяется первоначальная ордината точек рабочей поверхности. Рельсы имеют специальный профиль и изготавливаются из стали с пониженным электрическим сопротивлением. Применяются также комбинированные рельсы — сталеалюминиевые. При токосъеме с нижней поверхности рельс закрывают с трех сторон коробом (деревянным или пластмассовым) для защиты от возникновения гололедных образований на контактных рельсах наземных участков и парковых путей электродепо, а также для защиты персонала от случайных прикосновений к контактному рельсу, находящемуся под напряжением. На стрелках используются концевые и боковые отводы (рис. 3.36), обеспечивающие проход токоприемников по воздуху.
Существуют также конструкции (Германия, г. Эрфурт) верхних жестких токопроводов, изготовленных в виде алюминиевой коробчатой шины, к нижней части которой крепят медный контактный провод (рис. 3.37).
Полужесткие токопроводы (модули) выполняют из труб с прикрепленными к ним контактным проводами. Концы таких эластичных балок стыкуются на упругом Подвесе поддерживающего устройства, что обеспечивает равноэластичность в пролете.
Рис. 3.36. Схема расположения контактного рельса и концевого отвода на стрелочном переводе (а), вид сбоку концевого отвода метрополитена (6): 1 — контактный рельс; 2 — концевой отвод; З — ходовой рельс
Рис. 3.37. Сечение жесткого комбинированного токопровода воздушной контактной подвески (Германия): 1 — контактный провод: 2 — алюминиевый профиль
В заключение необходимо отметить, что зарубежными и отечественными специалистами, в том числе Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС), все больше внимания уделяется совершенствованию существующих и разработке новых конструкций контактных токопроводов, которые получают широкое распространение в системах электроснабжения метрополитена, железных дорог и новых видов транспорта.