Статья: Проект участка контактной сети переменного тока

3. Расчет натяжения несущих тросов

Проведем расчет максимального натяжения используемых несущих тросов М-95.

Максимальное допустимое натяжение несущего троса определяется

, (1.13)

где - коэффициент, учитывающий разброс механических характеристик отдельных проволок, ;

- временное сопротивление разрыву материала проволоки, Па;

- расчетная площадь поперечного сечения, м²;

- коэффициент запаса.

В соответствии с [2] для расчета были выбраны следующие значения: для несущего троса М-95 , .

Тогда по формуле (1.13)

В качестве расчетных примем согласно [4] обычно принимаемые при расчетах значения

Натяжение несущего троса при беспровесном состоянии контактного провода предварительно равно для медного и биметаллического провода

; (1.14)

Натяжение несущего троса в режиме ветра максимальной интенсивности при температуре t_min = -38 ^оС в соответствии с [1] для медного провода определяется по формуле

, (1.16)

Действительные значения и определяются при механическом расчете контактной подвески. Для одного контактного провода МФ-100 номинальное натяжение в соответствии с [2] округленно равно .

4. Расчет допустимых длин пролетов

Максимально допустимая длина пролета на прямом участке пути определяется по формуле

, (1.18)

где K - натяжение контактного провода, Н;

- ветровая нагрузка на контактный провод, Н/м;

- эквивалентная нагрузка на контактный провод от несущего троса, Н/м;

В соответствии с [2] величина при одинаковых разносторонних зигзагах определяется по формуле

, (1.19)

где - допустимое отклонение контактного провода от оси пути, на прямом участке, м;

- прогиб опоры под действием ветра на уровне контактного провода, согласно [3] для расчетной скорости ветра 18,5 м/с прогиб равен 0,01 м;

a - зигзаг контактного провода, одинаковый по величине на соседних опорах, м.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле

где L - длина пролета, м;

h_и - длинна гирлянды изоляторов на участке переменного тока, принимаем равной 0,73 м;

- прогиб опоры от ветра на уровне несущего троса [3], 0,015 м;

е_ср - средняя длинна струны в средней части пролета, равной 0,5 L, при заданной конструктивной высоте цепной подвески h_о, определяемая по формуле (1.21).

, (1.21)

где h_o - конструктивная высота подвески, h_o = 1,8 м.

Поскольку в формуле (1.20) имеется неизвестное значение L, то расчет максимально допустимой длины пролета проводится методом последовательного приближения. Для этого по формуле (1.18) определяется длина без учета влияния несущего троса (p_э=0). Полученное значение L подставим в формулу (1.20) и определим эквивалентную нагрузку p_э. Определенную величину p_э подставим в формулу (1.18) и рассчитаем уточненное значение длины пролета. Если полученная длина пролета отличается от первоначальной не более чем на 5 м, то ее принимаем за окончательный результат. В противном случае расчет повторяется до тех пор, пока разность между длинами пролетов не станет менее 5 м.

По формулам (1.18), (1.20) и (1.21) проведем расчет допустимой длины пролета на прямом участке главного пути станции

При p_э = 0

Так как 6,6 м > 5 м, следовательно проводим корректировку нагрузки , продолжая расчеты.

При -0,432 Н/м

Так как 0,1 м < 5 м, значит получившееся значение следует принять за окончательный результат. По условиям обеспечения качественного токосъема длина пролета ограничена 70 м, поэтому окончательно принимаем длину пролета на главных путях станции равной 70 м.

Определим максимальную длину пролета на перегоне в кривой радиусом R = 600 м. Максимальная допустимая длина пролета в кривой определяется по формуле

, (1.22)

где - радиус кривой, м;

В_кр - максимальный вынос контактного провода, определяется по формуле (1.23).

. (1.23)

В соответствии с [3] принимаем следующие значения прогибов опор: для перегона для насыпи .

При p_э = 0

Так как 0,8 м < 5 м, значит получившееся значение следует принять за окончательный результат.

Аналогично рассчитываются максимальные длины пролетов для других случае. Результаты расчетов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты расчета допустимых длин пролетов

5. Схема питания и секционирования контактной сети

При составлении схемы питания и секционирования в соответствии с рекомендациями [4, 5, 6] станция делится секционными изоляторами СИ на 2 секции: I, 2 и 4 пути, 3, 5, 7 и 9 пути. Секции соединены нормально разомкнутым поперечным разъединителем П с моторным приводом. Путь 9, примыкающий к пакгаузу, также отделяется от своей секции изоляторами.

Каждый из тупиков станции был оборудован специальным разъединителем с ручным приводом и заземляющим контактом З1, З3. Таким же разъединителем З2 был оборудован путь, примыкающий к пакгаузу.

Контактная сеть главного пути перегона и станции секционируются путем установки трехпролетных изолирующих сопряжений. Последовательно установленные изолирующие сопряжения между станцией и перегоном, примыкающим слева, образуют нейтральную вставку. Изолирующие сопряжения нейтральной вставки шунтируются продольными секционными разъединителями А и Б с ручными приводами, а изолирующее сопряжение между станцией и перегоном, примыкающим справа - разъединителем В с моторным приводом. Причем разъединители находятся в нормально отключенном состоянии.

Питание контактной сети левого и правого перегонов осуществляется от тяговой подстанции посредством отдельных питающих фидеров. Фидера оборудуются разъединителями с моторным приводом (входят в РУ-27,5 кВ, на плане контактной сети не показаны). Также фидера, питающие контактную сеть перегонов слева и справа имеют линейные разъединители Фл1, Фл2. Для возможности оперативного изменения схемы питания и секционирования приводы разъединителей приняты моторными.

Схема питания и секционирования приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема питания и секционирования

6. Составление плана контактной сети станции и перегона

нагрузка контактный сеть провод опорный

План контактной сети станции составляется согласно [3] в следующем порядке: подготовка плана станции; размещение опор в горловинах, по концам и в средней части станции; разбивка анкерных участков; расстановка зигзагов; трассировка питающих и отсасывающих линий; выбор опор и поддерживающих конструкций; обработка плана контактной сети и составление необходимых спецификаций. При расстановке опор учитываются максимальные длины пролетов, рассчитанные в главе 4. По краям станции размещаются изолирующие сопряжения.

Трассировку питающих линий осуществляют на опорах контактной сети, подвешивая их полевой стороны на кронштейны. Одновременно с трассировкой размещают спроектированные в схеме питания и секционирования разъединители и секционные изоляторы. План контактной сети станции приведен приложении А.

На плане перегона ось каждого из двух путей изображают прямой линией, на которую наносят условные обозначения искусственных сооружений, переездов и объектов в соответствии с таблицей 1.1. Ниже этих прямых размещают план линии, на котором показывают кривые, их длины и радиусы.

Перед расстановкой опор, перегон разбивается на три анкерных участка для обоих путей. И после этого, производят расстановку промежуточных опор на анкерных участках, в зависимости от имеющихся на перегоне кривых, насыпей и искусственных сооружений. Так на перегоне имеется мост с ездой понизу, по обе стороны от которого имеется насыпь длиной 300 м, наличие которой, как и кривых приводит к уменьшению длины пролетов.

Опоры на станции и перегоне по возможности расставляются с максимально допустимыми длинами пролетов, причем каждый пролет должен быть согласован с соседними пролетами, не отличаясь от них более чем на 25%. В средней части каждого анкерного участка перегона располагается средняя анкеровка, размещенная в двух пролетах, длина которых для компенсированной подвески уменьшается на 5%. На мосту длина пролета ограничена 45 м. Точки подвеса на мосту располагаются симметрично. Опоры размещают на расстоянии не менее 5 м от края каменных и железобетонных труб.

Выбор опорных и поддерживающих конструкций производится по методике, описанной в [4]. Выбранные типы устройств заносятся в сводные таблицы, которые располагаются выше и ниже чертежа спрямленных путей перегона. План контактной сети перегона приведен в приложении Б.

7. Механический расчет анкерного участка

Для расчета выбираем анкерный участок 1б НК станции общей длиной 1452 м, с числом пролетов 28 шт. Длина эквивалентного пролета определяется по формуле

, (1.24)

где L_i - длина i-го пролета, м;

L_а - длина анкерного участка, м;

n - число пролетов.

Величина критического пролета при установившемся режиме определяется из выражения

, (1.25)

где Z_max - максимальное приведенное натяжение подвески, Н;

- приведенные линейные нагрузки на подвеску, соответственно,

при гололеде с ветром и при минимальной температуре, Н/м;

- температурный коэффициент линейного расширения материала несущего троса, 1/°С.

Приведенные величины Z_x и W_x для режима x и эквивалентного пролета вычисляются по формулам

, (1.26)

, (1.27)

где g_x и q_x - соответственно, вертикальная и результирующая нагрузки на несущий трос в режиме x, Н/м;

K - натяжение контактного провода, Н;

T_o - натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода, Н;

- конструктивный коэффициент цепной подвески.

, (1.28)

где . (1.29)

Величина c в (1.29) означает расстояние от оси опоры до первой простой струны в эквивалентном пролете. Принимаем эту величину равной 10 м.

По формулам (1.25)-(1.29) определим величину критического пролета:

Так как длина критического пролета существенно больше длины эквивалентного пролета (89,4 м > 54,3 м), то в качестве расчетного выбираем режим «минимальная температура».

Определим натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода. Для этого определяется температура беспровесного состояния контактного провода по формуле

t₀ = t_ср - t', (1.30)

где t_ср - средняя температура района, ^оС;

t' - коррекция на отжатие контактного провода токоприемником в середине пролета, при двойном контактном проводе t' = 15 - 20 ^оС.

Натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода определяется из выражений

, (1.31)

где , (1.32)

. (1.33)

Здесь величины с индексом 1 относятся к режиму максимального натяжение несущего троса, а с индексом 0 - к режиму беспровесного положения контактного провода. Индекс н относится к материалу несущего троса.

Согласно [2], для троса М - 120 значения модуля упругости и площади сечения соответственно равны

Пусть натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода равно. Проверим равенство формулы (1.31) температуре беспровесного положения t₀:

Равенство выполняется, значит и есть натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода.

Натяжение разгруженного троса определяется по формуле

, (1.34)

где А₀ - расчетный коэффициент исходного режима, определяется по формуле (1.35);

В_Р - расчетный коэффициент расчетного режима, определяется по формуле (1.36).

, (1.35)

, (1.36)

где q_н - нагрузка от собственного веса несущего троса, Н/м.

Пусть натяжение разгруженного несущего троса равно . Проверим равенство формулы (1.34) температуре -38 ^оС (крайней точки интервала температур):

Равенство выполняется, значит и есть натяжение разгруженного несущего троса при температуре -38 ^оС. Уменьшая значения Т_р, определяем заданные значения температур, результаты заносим в таблицу 4, по ним строим кривую натяжения разгруженного несущего троса (приведена на рисунке 7.1).

Стрелы провеса разгруженного несущего троса при температурах t_x в реальных пролетах L_i выбранного анкерного участка определяются по формуле

. (1.37)

Найдем стрелу провеса несущего троса для пролета длиной 70 м при натяжении троса

Аналогично рассчитываются стрелы провеса для пролетов 60, 50 и 40 м. При изменении значения Т_р вычисления по формуле (1.37) повторяются. Полученные значения F_р, по которым строятся монтажные кривые, приведенные на рисунке 7.3, заносим в таблицу 4.