Выбор проводов для питающих и отсасывающих линий
Эти провода выбирают по эффективному току линии Iэф и длительно допустимому току провода Iдоп. Для фидерных линий применяют провода АС-150, А-185, соединяя их параллельно. Число проводов nпр = Iэф/Iдоп. Полученное число округляется до ближайшего большего значения.
Отсасывающая линия имеет площадь сечения вдвое большую по сравнению с сечением питающей линии.
Исходя из требования, что сечение питающих и отсасывающих линий должно выбираться по нагреву, находим:
nпп =
Число проводов А-185 и АС -150 в отсасывающей линии определяется по формуле:
nол =
где Iэ.max п/ст .- наибольший эффективный ток подстанции, который приближено (считая вторую фидерную зону данной подстанции аналогичной заданной) может быть найден по формуле:
Iэф. max. п/ст = · 103
где k - коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; k = 1,353;
С = 2, так как питание двухстороннее.
kн - коэффициент превышения нагрузки kн = 0,95 ÷ 1,35 ;
kт - коэффициент эффективности тока фидера контактной сети kт = 1,15 ÷ 1,5;
Округляя до целого числа, принимаем в каждой питающей линии по 3 провода А – 185 из соображений надежности; в отсасывающей линии 10 проводов А – 185.
3. Расчёт нагрузок и максимально допустимых длин пролётов.
3.1 Определение нагрузок на провода и натяжений в проводах контактных подвесок в расчётных режимах.
В расчётах принимают следующие условные обозначения нагрузок:
g – вертикальная нагрузка на метр провода, кН/м;
р – горизонтальная нагрузка на метр провода, кН/м;
q – результирующая нагрузка, кН/м;
G – полная вертикальная нагрузка на всей длине пролёта провода, кН;
Р – полная горизонтальная нагрузка, кН;
К – натяжение контактного провода, даН;
Т – натяжение несущего троса, даН.
Режим максимального ветра. Вертикальная нагрузка на несущий трос, даН/м, от веса проводов контактной подвески
g = gт + nк(gк + gc) (19)
где gт и gк – нагрузки от веса 1 м несущего троса и контактного провода [таб-лица 4, приложение 2];
nк – число контактных проводов;
gc – приближённое значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и за-жимов, отнесённого к 1 м подвески, gc = 1.
Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра, даН/м:
на несущий трос
рт = сх d · 10-3 (20)
на контактный провод
рт = сх Н · 10-3 (21)
где v – нормальная максимальная скорость ветра, м/с [таблица 5, приложение 2];
d – диаметр несущего троса, мм [таблица 4, приложение 2];
Н – высота сечения контактного провода, мм [таблица 6, приложение 2];
сх – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру для различных проводов, в том числе покрытых гололёдом [таблица 7, приложение 2].
Результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м:
qт = (22)
Режим гололёда с ветром. Вертикальная нагрузка на несущий трос от веса про-водов контактной подвески, даН/м, определяется по формуле (19); вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущем тросе при плотности гололёда 900 кг/м3:
gгт = 0,8 · 0,0009πbт (d + bт) (23)
на контактном проводе
gгк = 0,0009πbк (dср + bк) (24)
где bт и bк – толщина стенки гололёда соответственно на несущем тросе и на ко-нтактном проводе, мм [таблица 8, приложение 2];
dср = (Н + А)/2 – средний диаметр контактного провода, мм;
Н и А – высота и ширина сечения контактного провода [таблица 4, прило-жение 2];
0,8 – поправочный коэффициент к весу гололёда на несущем тросе, учиты-вающий особенность гололёдообразования на нём.
Полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески, даН/м:
gг = gгт + nк (gгк + gгс) (25)
где nк – число контактных проводов;
gгс – равномерно распределённая по длине пролёта вертикальная нагрузка от веса гололёда на струнах и зажимах при одном контактном проводе, даН/м, которая в зависимости от толщины стенки гололёда bн составляет:
bн, мм 5 10 15 20
gгс, даН/м 0,01 0,03 0,06 0,1
Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия, даН/м на покрытые гололё-дом:
несущий трос
рт = сх (d + 2bт) · 10-3 (26)
контактный провод (провода)
рт = сх (Н + 2bк) · 10-3 (27)
результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м
qт = (28)
Натяжение контактных проводов, даН/м, (благодаря компенсаторам К = const) принимают в зависимости от марки контактных проводов:
МФ-85 ……………………………………………………………………………. 850
БрФ-85 ……………………………………………………………………………. 950
МФ-100, МФО-100, НЛОл0,04Ф-100 ………………………………………… 1000
БрФ-100, БрФО-100 ……………………………………………………………... 1300
МФ-150, НЛОл0,04Ф-150, НЛОл0,04ФО-150 ………………........................ 1500
БрФ-150, БрФО-150 ……………………………………………………………. 1800
2МФ-100, 2МФО-100, 2НЛОл0,04Ф-100 ……………………........................ 2000
2БрФ-100, 2БрФО-100 …………………………………………………………. 2600
Натяжение несущего троса в расчётном режиме Т и при беспровесном положе-нии контактных проводов Т0 принимают по таблице 9 (приложения) в зависимости от типа подвески: при компенсированной подвеске эти натяжения одинаковы благо-даря компенсаторам Т = Т0 = Тном = const; при полукомпенсированной подвеске на-тяжения Т и Т0, неизвестные до выполнения механического расчёта анкерного учас-тка, могут быть определены приближённо.
1.2 Расчёт максимальных допустимых длин пролётов.
В курсовом проекте используются приближённые формулы метода динамичес-кого расчёта максимальных допустимых длин пролётов:
на прямом:
Lmaх= 2 (29)
где К – номинальное натяжение контактных проводов, даН [1]
Впр – коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода определяем по формуле
Впр = bп доп – γк +
где bп доп – наибольшее допустимое горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприёмника в пролёте: bп доп = 0,5 м – на прямых;
γк – коэффициент зависящий от скорости ветра;
α – зигзаг контактного провода: α = 0,3 м – на прямых;
kI – коэффициент определяем по формуле:
kI = k2 + 2ηδξ (33)
где η и δ – коэффициенты, учитывающие пульсацию ветра;
ξ – коэффициент динамичности;
k2 – коэффициент, определяется по формуле (37).
k2 = k3k4k5 (37)
рп – ветровая нагрузка на контактные провода, даН/м;
рэ - Удельная эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении, даН/м,
рэ =
где Т – натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме, даН;
рт – ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;
qт – результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;
L – длина пролёта, м.
hп - Длина подвесной гирлянды изоляторов несущего троса в зависимости от числа изоляторов nк
sср - средняя длина струны в средней части пролёта, м
sср = h – 0,115 ·
где h – конструктивная высота контактной подвески, м;
g – нагрузка от веса проводов контактной подвески, даН/м, подсчитанная по фо-рмуле (1);
Т0 – натяжение несущего троса контактной подвески при беспровесном положе-нии контактных проводов.
на кривых:
Lmax = 2
где Вкр - – коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода определяем по формуле
Вкр = bп доп – γк + α (32)
Прогиб опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода в значении коэффициента Впр (на прямой) и Вкр (на кривой) зависят от скорости ветра v:
v, м/c ………………………………………………… до 25 30 35 40
γк, м ………………………………………………….0,01 0,015 0,022 0,03
γт, м ………………………………………………… 0,015 0,022 0,03 0,04
Впр (на прямой) ……………………………………... 0,877 0,866 0,850 0,832
Вкр (на кривой) ……………………………………… 0,84 0,835 0,828 0,82
Коэффициент kI определяется по выражению
kI = k2 + 2ηδξ (33)
где η и δ – коэффициенты, учитывающие пульсацию ветра;
ξ – коэффициент динамичности;
k2 – коэффициент, определяется по формуле (37).
Удельная эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего тро-са и контактного провода при ветровом их отклонении, даН/м,
рэ = (34)
где Т – натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме, даН;
рт – ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;
qт – результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;
L – длина пролёта, м.
Длина подвесной гирлянды изоляторов несущего троса в зависимости от числа изоляторов nк:
nк ………………………………………………...0 1 2 3 4
hп ……………………………………………….. 0,16 0,39 0,56 0,73 0,9
Средняя длина струны в средней части пролёта, м
sср = h – 0,115 · (35)
где h – конструктивная высота контактной подвески, м;
g – нагрузка от веса проводов контактной подвески, даН/м, подсчитанная по формуле (1);
Т0 – натяжение несущего троса контактной подвески при беспровесном положении контактных проводов.
Нагрузка от веса контактных проводов подвески, даН/м, свободных от гололёда в расчётном режиме максимального ветра, или с учётом веса гололёда на них в расчётном режиме гололёда с ветром:
g´ср = nк (gк + gгн) (36)
Коэффициент, учитывающий упругие деформации провода при его отклонения:
k2 = k3k4k5 (37)
Коэффициенты η и k3 в формулах (33) и (37) зависит от длины пролёта L:
L, м ……………………………… 30 40 50 60 70 80
η ………………………………….0,74 0,7 0,65 0,6 0,56 0,54
k3 ………………............................0,72 0,7 0,68 0,66 0,64 0,62
Коэффициенты δ и k4 в формулах (33) и (37) определяются скоростью ветра v,
v, мм ……… 10 15 20 25 30 35 40 45 50
δ …………...0,1 0,13 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,25 0,26
k4 ………….1,5 1,5 1,49 1,45 1,41 1,35 1,29 1,22 1,14
Коэффициент ξ и k5 в формулах (33) и (37) зависит от веса контактных прово-дов в соответствии с формулой (36):
g´ср, даН/м … 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5
ξ …………… 0,86 0,9 0,93 0,96 0,98 1,0 1,02 1,03 1,05 1,07 1,08
k5……………0,96 0,99 1,02 1,04 1,06 1,08 1,1 1,12 1,17 1,21 1,27
Поскольку для определения нагрузки рэ и коэффициента k4, входящих в расчётные длин пролёта, необходимо знать длину пролёта, приходится в расчётах Lmax использовать метод последовательных приближений: вначале определить Lmax без учёта рэ и k4 (т.е. приняв рэ = 0, k4 = 1), затем по найденной длине пролёта находить k1 и рэ и уточнять (повторять) расчёт Lmax пока разница между двумя последовательно полученными длинами Lmax i не окажется меньше 5% Lmax. Последнее значение Lmax следует, округляя до целого числа, считать окончательным. При этом необходимо учитывать, что окончательно принятая длина пролёта согласно Правилам [ ] не должна превышать 70 м; длина пролёта на кривых больших радиусов не должна превышать длины пролёта на прямой при тех же условиях. В тех случаях, когда дли-на пролёта на кривой получилась больше, чем на прямой при тех же условиях, и приходится снижать длину пролёта на кривой до длины пролёта на прямой, одно-временно следует определить действительные зигзаги на такой кривой по формуле:
α´ = (38)
Согласно «Правилам устройства и технической эксплуатации контактной сети и воздушных линий» итоговые значения длин пролётов по условиям обеспечения качественного токосъёма не должны превышать значений указанных в таблице 11, приложение 2.