Контактные сети и ЛЭП

4.2. Консоли, кронштейны и траверсы контактных сетей и ЛЭП

Консоли. Для поддержания проводов (с изоляторами) на заданном уровне от головки рельсов к опорам, стойкам жестких поперечин, сводам тоннелей крепятся различные консоли, кронштейны, траверсы. Исходя из функционального назначения и обеспечения прочности, в общем плане консоли классифицируют (рис. 4.4) по числу перекрываемых путей; конструктивной схеме; по конфигурации несущего элемента и обеспечению его несущей способности; наличию дополнительных узлов

—стоек; изоляции; способу закрепления на опоре; материалу, из которого они изго-

товлены; форме сечений, а также по габаритам и мощности.

В зависимости от числа перекрываемых путей консоли делят на однопутные,

двухпутные и многопутные. Чаще всего применяют однопутные консоли, так как при двухпутных и многопутных появляется механическая связь между контактными подвесками различных путей, что нежелательно.

Однопутные неизолированные консоли бывают наклонные, изогнутые (рис. 4.5,

а) и горизонтальные. Они состоят из кронштейна (наклонную часть которого назы-

вают стрелой, а горизонтальную — хоботом) и тяги. Кронштейны наклонных кон-

солей изготавливают из двух швеллеров номер 5 или 6,5, скрепленных вместе со-

единительными планками или из оцинкованных труб диаметром 60 мм. В зависимо-

сти от направления горизонтальных усилий в тягах наклонных консолей могут воз-

никать растягивающие или сжимающие усилия. В первом случае тяги выполняют из круглой стали диаметром 16 мм, а во втором — из труб. Изогнутые консоли состоят из фигурного кронштейна, также выполненного из двух швеллеров, и растянутой тя-

ги из круглой стали. Длина горизонтальной части изогнутой консоли обеспечивает возможность сдвига точки крепления гирлянд подвесных изоляторов на прямых участках переменного тока на 800 мм от оси пути.

Двухпутные (рис. 4.5, б, в) и многопутные консоли кроме нежелательной связи между путями, снижающей надежность пропуска поездов, требуют более мощных опор и фундаментов, поэтому их используют в случае особой необходимости.

Изолированные консоли применяют в виде прямых и наклонных (рис. 4.5, г). В

отличие от неизолированных изолированные консоли прикрепляют к опорным кон-

струкциям через стержневые изоляторы, рассчитанные на полную механическую нагрузку консолей. Так же, как и неизолированные, они могут иметь растянутые и сжатые тяги, а также предохраняющие изоляторы распорки. Кронштейны и тяги изолированных консолей выполняют из тех же труб и швеллеров, из которых изго-

тавливают неизолированные наклонные консоли, кроме консолей с распорками для контактной сети систем КС-160-3 и КС-200 (рис. 4.6), выполняемых полностью трубчатыми.

Рис. 4.4 Классификация консолей (кронштейнов)

Кронштейны, устанавливаемые на опорах контактной сети, имеют разнооб-

разные конструкции и предназначены для подвески питающих и усиливающих про-

водов, волноводов, линий автоблокировки 6—10 кВ, ДПР и низковольтных сетей.

Схемы кронштейнов показаны на рис. 4.7, а— е)

Фидерные кронштейны (рис. 4.7, ж, з, и) рассчитаны на питающие и усилива-

ющие провода. Они могут быть обычными и удлиненными и состоят: из горизон-

тальной балки, изготовленной из двух швеллеров; подкоса из двух уголков и верти-

кального свеса из швеллера, на конце которого подвешена серьга для крепления гир-

лянды изоляторов. Удлиненные фидерные кронштейны устанавливают на анкерных

Рис. 4.5. Схемы консолей: однопутной изогнутой неизолированной (а); двухпутной изогнутой неизолированной с прямой и обратными фиксаторнымн стойками (б): двухпутной горизонтальной с двумя фиксаторными стойками (в); однопутной изолированной прямой с подкосом и распоркой (г); однопутной изолированной наклонной с тягой (д); 1— консоль; 2 — опора; 3 — тяга; 4 — стойка; 5 — распорка; 6 — изолятор; 7— подкос

опорах с секционными разъединителями и в других случаях, когда надо отдалить провода от стойки опоры.

Кронштейны КФД (рис. 4.7, к) рассчитаны на подвеску двух проводов ДПР и обычно устанавливаются с наклоном. Горизонтальное расположение кронштейна,

показанное на рис. 4.7, б тонкими линиями, применяют лишь при достаточной вы-

соте опор, при этом тяга кронштейна всегда растянута и выполняется из круглой стали. При наклонном положении тяга может быть как сжатой, так и растянутой;

кронштейн в этом случае обозначают маркой КФДС. В местах с повышенными вет-

ровыми воздействиями устанавливают накладку, препятствующую развороту крон-

штейна вдоль пути.

Для проводов линий электропередачи 6—10 к В, располагаемых на опорах кон-

тактной сети, применяют деревянные (рис. 4.7, л) или металлические (рис. 4.7, м)

кронштейны, которые, так же, как и фидерные, делятся на обычные и удлиненные.

Кроме того, на опорах контактной сети могут быть установлены надставки и волно-

воды.

Рис.4.6. Изолированные консоли: КС-160-3 (а); КС-200 (б); 1 — изолятор; 2-консоль; 3 — тяга: 4 — распорка; 5 — подкос

Провода низковольтных сетей подвешивают на деревянных кронштейнах с подкосами, рассчитанных на установку 2—5 штыревых изоляторов (рис. 4.7, н).

Для контактной сети КС-200 применяют только трубчатые кронштейны (см.

рис. 4.7, з, и, м).

Сигнальные и высоковольтные провода линий СЦБ напряжением 6-10 кВ кре-

пят на прямоугольных деревянных траверсах сечением 100x80 мм, пропитанных ан-

тисептиком.

Расчет элементов консолей и кронштейнов производят, используя методы

теоретической и прикладной механики. К таким элементам относятся балки и стержни, работающие на растяжение, сжатие, изгиб и устойчивость; валики в отвер-

стиях, проверяемые на срез, смятие и т.п. Кроме того, в расчетах используют данные для стандартных профилей (сечений) и материалов элементов (круг, труба, уголок,

двутавр, швеллер).

Для расчета конструкции конкретной опоры контактной сети составляют гео-

метрическую схему с размерами, определяют действующие силы и моменты, рас-

считывают напряжения в сечениях элементов принятого варианта конструкции и сравнивают их с допускаемыми. Подробно методики и примеры расчетов изложены в пособиях по проектированию контактных сетей. Разработаны также программы для ЭВМ.

Практически выбор типов консолей (без их прочностного расчета), рекомендо-

ванных техническими условиями, производят по таблицам справочной литературы,

в которых учитываются геометрические схемы и действующие нагрузки. При ис-

пользовании таблиц надо знать: тип опоры (промежуточная или переходная), место ее установки (на прямой, с внутренней или внешней стороны кривых радиусами

600—1000 м), рабочая или анкеруемая ветвь подвески, габарит опор (3,1—5,5 м).

Определенные типы консолей следует выбирать и для опор средней анкеровки ком-

пенсированной подвески.

4.3. Опоры контактных сетей и ЛЭП

Опоры контактных сетей и ЛЭП предназначены для поддержания на задан-

ной высоте консолей, поперечин, проводов и т.п. Они классифицируются по мате-

риалу, конструкции поддерживающих устройств, назначению и условиям нагрузки

(рис. 4.8). Опоры изготавливают из железобетона, стали, дюралюминия, круглой и клееной древесины.

В зависимости от конструкции размещенных на них поддерживающих устройств опоры контактной сети подразделяют на консольные анкерные, фикси-

рующие, опоры гибких и жестких поперечин. По назначению опоры могут быть

промежуточными, угловыми, анкерными и переходными. В зависимости от направ-

ленности нагрузок применяются опоры без подкосов и оттяжек (самонесущие) и с оттяжками.

ного бетона. Приходится усиливать его арматурой и применять ненапряженные и предварительно напряженные железобетонные конструкции, арматура которых на специальных станках предварительно (до закладки бетона) растягивается. После за-

ливки, уплотнения и схватывания бетона в форме растягивающее усилие с арматуры снимают, и она, стремясь сократить свою длину, сжимает бетон. Армированные опоры контактной сети (рис. 4.9. а, б) с предварительным натяжением высокопроч-

ной проволоки называют струнобетонными типа С (рис. 4.9, в), со стержневой арма-

турой — СО и со смешанным армированием, т. е. со струнами и стержнями — СС

(рис. 4.9, г). Последние созданы под руководством профессора В.И. Подольского.

По способу уплотнения бетона при изготовлении опоры могут быть вибриро-

ванными и центрифугированными. Наибольшее применение получил второй способ,

по которому изготавливают практически все конические опоры контактной сети.

Для улучшения качества бетона используется пропарка.

Большую часть железобетонных опор контактной сети изготавливают нераз-

дельными, устанавливают их главным образом на перегонах, а также на станциях,

где прочность и электропроводность грунтов позволяет это сделать. При этом срав-

нительный анализ нераздельных и раздельных опор показал, что во втором случае значительно увеличивается расход бетона и стали, производство работ в две стадии затрудняет и удорожает строительство, усложняются работы по обеспечению моно-

литности стыка и т.д.

Металлические опоры могут быть сквозными и сплошными (рис. 4.10, а). Пер-

вые представляют собой одну или несколько ферм, создающих сложную простран-

ственную конструкцию, и имеют малую массу; вторые являются сплошным телом,

более тяжелые, но проще в изготовлении.

Сквозные опоры классифицируют по форме поперечного сечения, типу соеди-

нительной решетки и форме на пирамидальные (сужающиеся кверху) и призматиче-

ские (одинаковый размер сечения по всей высоте). Пирамидальные опоры более сложны в изготовлении, чем призматические. К сплошным относят опоры, изготов-

ленные из широкополочного двутавра и труб. Они могут быть выполнены из труб одинакового или разного (телескопические) диаметра.

Металлические опоры небольшой высоты и малой массы выполняют, как пра-

вило, цельными (неразъемными). Высокие опоры, как, например, для гибких попе-

речин (рис. 4.10, б), обычно выполняют раздельными (разъемными). В этом случае в бетонный фундамент закладывают анкерные болты и на них устанавливают опору.

Нераздельные опоры проще по конструкции и обычно имеют меньшую массу;

раздельные опоры проще в установке.

Оцинкование металлических опор обеспечивает антикоррозийную защиту по-

верхности, более долговечную, чем покраска. Для контактной подвески системы КС-200 применяют стальные опоры из гнутого швеллера с планками (рис. 4.10, в),

обработанного горячим цинкованием с последующей окраской. Такой способ защи-

ты широко применяется за рубежом.

Рис. 4.9. Железобетонные опоры контактных сетей: центрифугированные стойки типов С, СС, СО длиной 15,6 м (я): то же 13,6 и 10,8 м (б); армированные стойки типа С (в); то же СС и СО (г); 1 — заглушка верхняя; 2 — отверстия для установки деталей крепления контактной сета; 3 — то же для вентиляции; 4 — заглушка нижняя; 5 — спираль; 6— струны из высокопрочной проволоки; 7— стержневая арматура; 8 — монтажное кольцо

Дюралюминиевые опоры обладают высокой антикоррозийной стойкостью.

Кроме того, низкий вес опор облегчает их установку при электрификации участка, а

также восстановление при возможных повреждениях. К недостаткам этих опор можно отнести определенный дефицит алюминия и его сравнительно высокую сто-

имость.

Деревянные опоры (рис. 4.11) применяют в сетях ВЛ 1-10 кВ в двух исполнени-

ях: с деревянными и железобетонными пасынками (приставками). Деревянные эле-

менты опор выполняют из лесоматериалов и пропитывают антисептиком. Пасынки изготавливают из вибрированного железобетона. Для деревянных опор применяют лесоматериалы не ниже третьего сорта.

Опоры из клееной древесины распространены в электросетевом строительстве США, Канады, ФРГ и других стран. Деревянные клееные конструкции, изготовлен-

ные из отходов натуральной древесины, обработанные современными химическими защитными препаратами, скрепленные эффективными клеевыми составами, одно-

временно защищающие ее от биоразрушений и возгораний могут служить в откры-

тых сооружениях до 90 лет. Деревянные опоры из клееной древесины имеют мень-

шую стоимость, чем железобетонные стойки, и, кроме того, более чем в 4 раза меньшую массу. По данным В.Н. Яковлева, к достоинствам клееной древесины от-

носятся: большая сопротивляемость химически агрессивным средам; пониженная электропроводность; повышенная стойкость к воздействию высокого напряжения;

отсутствие проблем утилизации; простота транспортировки; возможность создания деревянной конструкции различной длины и сечения; сравнительно небольшая мас-

са.

Расчет элементов опор производят, основываясь на законах теоретической и прикладной механики, используя методы расчетов для балок (стоек или ферм), заде-

ланных одним концом, имеющих круглые, кольцевые и двутавровые сечения.