Проектирование однопутного участка контактной сети постоянного тока

 

 

 

 

 

 

РОСЖЕЛДОР

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»

Факультет - Энергетический

Кафедра «Автоматизированные системы электроснабжения»

Специальность   101800/190401 - Электроснабжение железных дорог

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОПУТНОГО УЧАСТКА

КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Контактная сеть и ЛЭП»

Студента             группы ЭМ-4-618________________________________ А.А. Бедов

Дата  ____________________

Проект защищен     с оценкой___________

Руководитель проекта

к.т.н, доцент       ____________________________ М.Л.Лившиц

 

2014 г. 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………3

1 Определение расчетных нагрузок, действующих на провода…………….4

2 Определение максимальной длины пролета между опорами к.с………...12

Заключение……………………………………………………………………….…21

Список использованных источников…………………………………………..….22

Приложение……………………………………………………………………..…..23

 

Введение

 

Основная цель данного курсового проекта состоит в получении навыков проектирования участков контактной сети. Контактная сеть – это часть электротяговой сети, состоящей из контактных подвесок с проводами вместе с расположенными вдоль электрифицированных путей опорно-поддерживающими, защитными, секционирующими и диагностирующими устройствами и служащая для подвода электрической энергии к подвижному составу через непосредственные контакты с его токоприёмниками. Среди элементов, образующих электрифицированную железную дорогу, на устройства контактных сетей приходится до 30 – 40 % капиталовложений. Контактные сети не имеют резерва, поэтому от них в значительной степени зависит безопасность движения поездов и требуется очень высокая надёжность, особенно при обеспечении международных перевозок.

Основные требования к контактным сетям – передача (канализация) электроэнергии и обеспечение надёжного, экономичного и экологически чистого токосъёма в расчётных метеоусловиях при установленных максимальных скоростях движения, типов токоприёмников и значениях токов ЭПС. Эти положения закладываются в технических условиях для конкретных типов контактных сетей по всем их подсистемам. Оговариваются типы контактных подвесок на перегонах и станциях, коэффициент неравномерности жёсткости (эластичности), конструктивная высота подвесок и т. п.

В данном курсовом проекте при разработке планов контактной сети ставились задачи обеспечения экономичного электроснабжения тяговых потребителей, минимизации капиталовложений на строительство, максимально возможного повышения надёжности всей системы. Также на одном из основных мест стояла задача обеспечения безопасности обслуживающего персонала при выполнении осмотров, технического обслуживания, ремонтных работ как под напряжением, так и без него.

 

1 Определение расчетных нагрузок, действующих на провода контактной подвески

 

Нагрузки, действующие на провода контактной подвески, принимаются равномерно распределенными по длине пролета и называются распределенными линейными, так как их относят одному метру длины провода. Такие нагрузки подразделяются на:

- вертикальные (от собственного  веса провода и от гололеда  на проводах);

- горизонтальные (от воздействия  ветра на свободные от гололеда  провода и покрытые гололедом);

- результирующие (определяются совместным  действием вертикальных и горизонтальных нагрузок).

Перечисленные нагрузки рассчитываются для данных подвесок станции (главных и боковых путей) и перегона (на нулевом уровне и на насыпи).

Вертикальные нагрузки от собственного веса проводов находятся по таблице А.1. Нагрузка от зажимов струн gc принимается равномерно распределенной по длине пролета, и равна для двух контактных проводов 
2 Н/м. Далее для расчета линейных распределенных нагрузок принята размерность Н/м.

Суммарная вертикальная нагрузка от собственного веса проводов определяется выражением, Н/м

                    (1.1)

где - нагрузка от силы тяжести троса (таблица А.1), Н/м;

  - нагрузка от контактного провода (таблица А.1), Н/м;

  - число контактных проводов.

 

Расчет производим для главного и бокового участков пути:

- главный путь 

- боковой путь

- нулевой уровень 

- насыпь 

 

Расчеты по формуле (1.1) для определения суммарной вертикальной нагрузки от собственного веса проводов проводятся аналогично. Данные расчета приведены в таблице 1.3.

По интенсивности гололедных отложений, т.е. нормативной толщине стенки гололеда с плотностью г/см3, повторяемостью, согласно ПУЭ, один раз в 25 лет, приведенную к высоте 10 м над поверхностью земли и диаметру провода 10 мм, территория РФ делится на восемь географических районов (один из них особый).

Местные условия образования гололедно-изморозевого отложения учитывают поправочным коэффициентом к толщине стенки отложения. С целью учета особенностей образования гололеда на проводах контактной подвески необходимо:

- при определении веса гололеда  на контактных проводах толщину  стенки гололеда принимать равной 50 % толщины стенки, принятой 

(таблица А.7) для данного района;

- при определении веса гололеда  на несущем тросе вводить поправочный  коэффициент к весу отложения, равный 0,8.

Значения поправочного коэффициента с учетом вида поверхности, приведены в таблице 1.1. Дополнительные нагрузки от гололеда на несущий трос и контактный провод определяются как

 

         (1.2)

                          (1.3)

 

где - расчетная толщина стенки гололеда, определяема как (значения для расчета приведены в таблице 1.1), мм;

  - диаметр троса (таблица А.1), мм;

  - условный средний диаметр контактного провода, равный полусумме ширины А и высоты В его сечения (таблица А 1), мм.

 

Главный путь:

Боковой путь:

Нулевой уровень:

Насыпь:

 

Суммарная дополнительная нагрузка от гололеда на провода цепной подвески контактной сети определяется выражением:

 

           (1.4)

 

Величину gсг, отнесенную к длине пролета, следует определять по выражению для двух контактных проводах и шахматном расположении струн:

                  (1.5)

где dс - диаметр струны, мм. При расчетах можно принять dc=4 6 мм.

;

Следовательно, суммарная дополнительная нагрузка от гололеда на провода цепной подвески контактной сети равна:

главный путь:

боковой путь:

нулевой уровень:

насыпь:

Тогда полная вертикальная нагрузка на один метр длины несущего троса, покрытого гололедом можно определить как:

 

           (1.6)

 

Главный путь:

боковой путь:

нулевой уровень:

насыпь:

 

Расчеты по формуле (1.6) для определения полной вертикальной нагрузки на один метр длины несущего троса, покрытого гололедом, проводятся аналогично. Данные расчета приведены в таблице 1.3.

Для определения результирующих нагрузок рассматриваются два режима: режим ветра максимальной интенсивности; режим гололеда с ветром.

В этом случае горизонтальная нагрузка от ветра максимальной интенсивности на несущий трос и контактный провод рассчитывается по формулам:

- для несущего троса

                   (1.7)

- для контактного провода

                                       (1.8)

где С х - аэродинамический коэффициент (таблица А.2);

 В - высота сечения контактного провода (таблица А.1);

 V - расчетная скорость ветра, определяемая как (таблица 1.2), м/с;

 Vн – нормативное значение скорости ветра для соответствующего ветрового района (таблица А.4), м/с;

 kv - коэффициент изменения ветрового давления в зависимости от характера подстилающей поверхности и высоты насыпи

(таблица 1.2), определяется как

 

            (1.9)

где z - высота подвеса провода над поверхностью земли, м;

 z0 - параметр шероховатости подстилающей поверхности (таблица А.3), м.

 

Таблица 1.1 – Коэффициенты, используемые в расчетах

Коэффициенты	Станция			Перегон
	главный путь	боковой путь	нулевой уровень		насыпь
z	6,5	6,5	6,5		31,5
z0	0,1	0,1	0,1		0,1
kv	0,99	0,99	0,99		1,37
V	39,6	39,6	39,6		54,8
Vг	19,8	19,8	19,8		27,4

 

Горизонтальная нагрузка от ветра максимальной интенсивности на несущий трос и контактный провод:

 

- главный путь 

- боковой путь 

- нулевой уровень 

- насыпь  

 

Расчеты по формулам (1.7) и (1.8) для определения горизонтальной нагрузки от ветра максимальной интенсивности на несущий трос проводятся аналогично. Данные расчета приведены в таблице 1.3.

Горизонтальная нагрузка от ветра на несущий трос и контактный провод, покрытые гололедом, вычисляется по формулам:

 

- для несущего троса

                (1.10)

- для контактного провода

       (1.11)

 

где Vг - расчетная скорость ветра при гололеде (таблица 1.2), м/с;

 Vнг - нормативное значение скорости ветра при гололеде, для соответствующего гололедного района (таблица А.6), м/с.

Следовательно, горизонтальная нагрузка от ветра на несущий трос и контактный провод, покрытая гололедом равна:

 

- главный путь 

- боковой путь 

- нулевой уровень 

- насыпь 

 

Расчеты по формулам (1.10) и (1.11) для определения горизонтальной нагрузки от ветра на несущий трос и контактный провод, покрытые гололедом, проводятся аналогично. Данные расчета приведены в таблице 1.3.

Поскольку направления нагрузок от веса провода g и действия ветра Рmv на него при отсутствии гололеда составляют прямой угол (рисунок  1, а), то можно найти результирующую нагрузку qmv на провод при ветре максимальной интенсивности.

                                                                               (1.12)

Главный путь:

боковой путь:

Нулевой уровень:

Насыпь:

Угол между результирующей и вертикальной нагрузками определяется как:

 

        (1.13)

 

Главный путь:

Боковой путь:

Нулевой уровень:

Насыпь:

 

При давлении ветра на провод, покрытый гололедом (рисунок 1, б), результирующая нагрузка равна

 

                                                       (1.14)

 

Главный путь:

боковой путь:

нулевой уровень:

насыпь:

 

Если добавочные нагрузки (гололед с ветром и ветер максимальной интенсивности) отсутствуют, то на провод действует только нагрузка от силы тяжести провода, т.е. q = g0.

 

Рисунок 2 - Результирующие нагрузки на провод при ветре максимальной интенсивности (а) и гололеде с ветром (б).

 

Таблица 1.2 – Расчетные нагрузки, действующие на провода  в Н/м

Обозначение нагрузки	Станция		Перегон
	главный путь	боковой путь	Нулевой уровень	насыпь
gт	10,37	8,34	10,37	10,37
gк	8,37	7,4	8,37	8,37
gс	1	1	1	1
gо	29,11	25,14	29,11	29,11
gтг	6,914	6,542	6,914	8,82
gкг	3,041	2,872	3,041	5,205
gсг	0,19	0,19	0,19	0,19
gг	16,006	15,296	16,006	19,61
gобщ	45,116	40,436	45,116	48,72
Pтv	20,93	18,83	20,93	47,83
Pкv	17,64	16,14	17,64	40,32
Pтг	14,2	13,68	14,2	32,46
Pкг	8,89	8,52	8,89	20,33
qтv	35,85	31,41	35,85	56
qтг	47,3	42,69	47,3	58,54