接觸網設計計算

1、本章內容本章內容 接觸網氣象條件確定接觸網氣象條件確定 計算負載的計算計算負載的計算 自由懸掛導線的張力和弛度計算自由懸掛導線的張力和弛度計算 安裝曲線的計算安裝曲線的計算 接觸網跨距長度的計算接觸網跨距長度的計算 鏈形懸掛錨段長度的計算鏈形懸掛錨段長度的計算第一節(jié)第一節(jié) 接觸網設計氣象條件的接觸網設計氣象條件的確定確定一、接觸網設計中所用到的氣象資料包括：一、接觸網設計中所用到的氣象資料包括：w1、最高溫度w2、最低溫度w3、最大風速w4、最大風速時溫度w5、覆冰厚度w6、覆冰時溫度w7、覆冰時相應風速w8、接觸線無弛度時溫度w9、雷電日（或小時）w10、吊弦及定位器正常位置時溫度forwa

2、rd 最高溫度 與最低溫度 ，應根據線路通過地區(qū)的實際溫度并參考典型氣象區(qū)來確定。 在數(shù)值上宜取與極限溫度接近的5之整數(shù)倍的數(shù)值（即各種溫度取5的整數(shù)倍）。 覆冰：在冬季，接觸線及承力索上出現(xiàn)的結冰和積雪。maxtmintback二、氣象條件的確定二、氣象條件的確定（一）最大風速 采用距地面10m高處（基本風速高度） ，15年一遇的10分鐘平均最大值。 計算方法：平均法、變通法、數(shù)理統(tǒng)計法（二）接觸線無弛度時溫度 簡單鏈形懸掛： 彈性鏈形懸掛：52minmax0ttt102minmax0ttt0tforward 平均法:將占有的年份氣象資料分成若干組,然后求得各組最大風速值的平均值作為最大計算

3、風速。 變通法：將求得的各組最大風速的平均值作為最大計算風速。計算中只是占有風速資料年份的分組方法與平均法不同。123456789101112131415222520272230272525202230202522back 數(shù)理統(tǒng)計法：根據最大風速出現(xiàn)的頻率決定，也稱為是頻率法。通常用皮爾遜III型曲線計算，精度和可信度較高，能較準確的反映客觀實際，但是計算比較繁瑣。故一般用平均法或者是變通法。back 在接觸點懸掛8-16m長的彈性吊索懸掛接觸線，減少懸掛點處產生的硬點，改善取 流 條 件 。back （三）吊弦及定位器正常位置時溫度td2minmaxtttd （四）覆冰厚度b : 覆冰厚度

4、b應不小于實際觀察到的5年出現(xiàn)一次的最大覆冰厚度。（值為零值或5mm的倍數(shù)） -單位長度導線覆冰后的總重力負載（KN/m） -無冰時單位長度導線自重負載（KN/m） R 導線半徑（mm）， -冰密度。RggRbbb81. 910)(92bggb第二節(jié)第二節(jié) 計算負載的決定計算負載的決定 計算負載：垂直負載、水平負載一、線索自重負載：一、線索自重負載：二、冰負載（瞬時負載）二、冰負載（瞬時負載） d-線索直徑，對于接觸線取平均直徑d=（A+B）/29229010)(.)2(.1025.0HbHbbgdbbdbdggmKNgSgH/109forward垂直負載： 簡單懸掛：導線自重，接觸線的覆冰重

5、。 鏈形懸掛：接觸線、承力索、吊弦及線夾的重力； 接觸線、承力索的覆冰重。水平負載：風負載、吊弦偏斜引起的負載（主要）； 支柱、支持裝置形成的水平力。back三、風負載三、風負載無冰線索上：覆冰線索上： P-線索在一個跨局內所受的實際風負載 a-風速不均勻系數(shù) K-風負載體型系數(shù) -接觸懸掛跨距 -設計計算風速，應為距地面10m高度的當?shù)貧庀笈_站實際觀測的最大風速值。(30年一遇的10min平均最大風速) KNaKdlvPcv6210615. 0KNlvbdaKPcb6210)2(615. 0vl四、合成負載（幾何和）最大風速時的合成負載：覆冰時的合成負載：無冰無風時的合成負載（鏈形懸掛的自重

6、力負載）：22)(maxcvdcjvpgggq22)(cbbcbpggqdcjgggq0 1、接觸網工程從設計階段（或設計程序）分，有（）、（）、（） 。從設計內容講，有（）、（）、（）。 2、最大風速應采用距地面（）高處、（）年一遇的（）平均最大值。 3、接觸網的支柱高度一般在（）之間，接觸線與承力索的架設高度大都在（）之間。 4、最大風速出現(xiàn)時的溫度一般是選?。ǎ┑臏囟绕骄怠?5、寫出承力索和接觸線的冰負載公式，并說明各個量的含義。 弛度的概念弛度的概念： 從接觸線弧垂最低點，到連接兩懸掛點的垂直距離，稱為弛度F。 -等高懸掛 由導線弧線最低點分別到兩懸掛點的垂直距離稱為懸掛點A、B的弛

7、度，由F1和F2 表示。 -不等高懸掛等高懸掛不等高懸掛一、等高懸掛的弛度計算一、等高懸掛的弛度計算 力平衡原理 ： 力矩平衡原理 ： 0 xF0BATT0yF0glFFBATTTBA2glFFBA0M02xgxxFyTAATglF82FglT822/ lx FyymaxTxlgxy2)( 2)(4lxlxFy-自由懸掛導線的曲線方程（拋物線）二、不等高懸掛的弛度計算二、不等高懸掛的弛度計算 以最低點0點為坐標原點，找出兩個假想等高懸掛，從0點把懸掛分成兩部分，再分別對兩個半個懸掛進行計算。 不等高懸掛時高低兩懸掛點的弛度與懸掛點等高弛度之間的關系：22)41 (FhFF21)41 (FhFF

8、不等高懸掛的弛度TglF82（ ） 斜弛度（用F表示）的定義： 由圖所示，連接不等高的兩懸掛點A、B，再引一條與AB平行且與導線所形成的曲線相切的直線，并過切點C繪一條鉛垂線與直線AB在D點相交，則線段CD的長度就稱為斜弛度。特點特點：在跨距和導線水平張力相同的情況下，其值等于 水平懸掛的弛度值。 結論： 不等高懸掛的斜弛度F等于跨距相同時，等高懸掛的水平弛度F。FTglF82back斜弛度四、懸掛線索實際長度的計算四、懸掛線索實際長度的計算等高懸掛線索的實際長度（p27圖） 線段長度為dL時，水平增量為dx，相應線段的撓度為dy則有因為 dxdxdydydxdL2122122)(1 )()(

9、2)(4lxlxFy2)2(4lxlFdxdy所以得到據高斯定理將上式積分可得 -懸掛線索實際長度懸掛線索實際長度.!) 1).(1(.! 2) 1(! 11)1 (2nmxnnmmmxmmxmxdxlxlFldxlXFdL)2(8)21 (16211 422422lFlL382dxlxFdL21422)21 (161 不等高懸掛線索的實際長度 跨距一定時，懸掛線索的實際長度與弛度弛度的大小的大小有密切的關系，或者說線索的實際長度的變化對弛度的影響很大 。)(32222121lFlFlL 安裝曲線安裝曲線的概念：懸掛線索的張力和弛度隨溫度變化的曲線。計算范圍一般從最低計算溫度到最高計算溫度。一

10、、簡單懸掛安裝曲線（重點）一、簡單懸掛安裝曲線（重點）（一）簡單懸掛的狀態(tài)方程 -當量跨距（m） -計算線索的線脹系數(shù)（ ） E-計算線索的彈性系數(shù)（MPa） S-計算線索的計算橫截面積（ ） q負載；T張力； 下標“x”指待求條件；下表“1”為起始條件。Dl1K2mm)(24241121221222ttESTTTlqTlqxxDxDxforwardESTTlqESTTlqttxxDxDx22212122112424 當溫度或負載變化時，導線要伸縮。其結果是弛度和張力都要發(fā)生變化。如已知一個狀態(tài)的弛度和張力，則應能求出另一狀態(tài)的弛度和張力。導線的狀態(tài)方程導線的狀態(tài)方程： 能把兩個不同狀態(tài)下的跨

11、距導線張力（弛度）之間的關系建立起來的方程式，稱之為導線的狀態(tài)方程式。back（二）決定起始條件 一般簡單懸掛要求較小的弛度，由張力作為控制條件；在供電線的設計中有時用弛度作為控制條件。它們分別用臨界跨距和臨界溫度來決定。 1、臨界跨距 當 時，取 作為計算的起始條件；反之，取 作為計算的起始條件；兩者相等，任取其一。2、臨界溫度ljlDlmintbq當 時，取 作為計算的起始條件；反之，取 作為計算的起始條件；兩者相等，任取其一。ljtmaxtbqmaxt)()(2422minmaxgqttTlbblj或者SETTtttbbtjmax)1 (bqgbbtjSETttforward臨界跨距臨界

12、跨距： 最低溫度時與最大附加負載時的張力均等于許用張力時的跨距。臨界溫度臨界溫度： 在某一溫度下，無附加負載時的導線弛度等于覆冰狀態(tài)下的導線弛度。則把這一溫度稱作臨界溫度臨界負載：臨界負載： 是指這樣的負載，即在覆冰狀態(tài)下它作用在導線上所引起的張力，如同在最低溫度下的一樣等于該導線的許用張力。BACK3、決定當量跨距定義：假定一個跨距，這個跨距中的導線張力隨溫 度變化的規(guī)律與該錨段內的變化規(guī)律完全相 同。則這個假設的代表跨距就稱為該錨段的 當量跨距當量跨距。公式：4、求弛度曲線 得到張力安裝曲線 。各錨段內各實際跨距 的弛度曲線：)(xxtfT ilniniiiDlll113/xixTglF8

13、2二、鏈形懸掛的安裝曲線二、鏈形懸掛的安裝曲線（一）半補償鏈形懸掛安裝曲線1、有載承力索張力曲線張力計算的普遍方程：為方便計算 )(24241121221222ttESTTZlWZlWxxDxDx11TTZZxxESZZlWESZZlWttxxDxDx22212122112424換算負載：換算張力：結構系數(shù)： e為懸掛點到最近的簡單支柱吊弦間的距離。00cjxxTTqqWjcxxTTZjcTTZmax122)2(DDlel0011cjTTqqW 為求解以上方程，需要確定承力索起始情況下的Tcmax和接觸線無弛度時承力索的張力Tco。 Tcmax可能出現(xiàn)在最大覆冰附加負載時，也可能出現(xiàn)在最低溫度

14、時。為了判定以哪種情況作為起始狀態(tài)，需求出臨界負載。式中min22minmax00)(24tDbcjljWlttZTTqqmax0000minmaxmaxcccjtjcTTTTqqWTTZ 若臨界負載大于覆冰合成負載，則取最低溫度作為計算的起始情況；反之，則取覆冰時的條件作為起始情況。forward 半補償：只在接觸線下錨處設有補償裝置。 全補償：接觸線和承力索兩端都設有補償裝置。 有載承力索：附掛了接觸線的承力索。back承力索的弛度計算：接觸線的弛度計算接觸線弛度變化曲線由下式決定：接觸線在懸掛點處的高度發(fā)生變化：xixxZlWF82)(0FFfxx)(1 (0FFhxx2、無載承力索的張

15、力與弛度計算無載承力索的張力和弛度：在沒有假設接觸線以前的承力索張力及弛度。張力計算公式： -無接觸線時的承力索張力； -在 t0溫度時，無接觸線時的承力索張力； -承力索單位長度自重負載。 方括號內為起始條件數(shù)據，一般用接觸線無弛度時的t0作為已知基本條件可用下式決定TCW0的值。ESTTlgESTTlgttcwxcwxDccwocwoDcx22222202424cwxT0cwTcg02220022202424cDccwoDccwTESlqTTESlgT弛度計算公式：3、最大風速時承力索張力Tcv值的驗算 將由在承力索張力計算時的起始條件作為驗算的起始情況，將最大風速時的條件作為待求情況。應

16、滿足最大風速情況下的承力索的張力小于或等于承力索最大張力許可值(TCVbc），則承力索將會減小接觸線的偏移；若 （bjbc) ,承力索將通過吊弦把接觸線拉過來；當 ( bj=bc) ，接觸線和承力索的偏移值相同。ccjjTpTp/ccjjTpTp/ccjjTpTp/1、風偏移值的平均值計算法：2、風偏移的當量理論計算法： 2224 = ()16()maxjcjjcjcjcpplappTTlTTbjjxjbbmax)(222maxabbmpTljjxjjxjjjjjjjjlmpTaTlmpb222max28m-當量系數(shù)（鏈形0.850.90；簡單懸掛為1），實際為)1(21jcjcpTTpm以上

17、均為直線區(qū)段等之字布置情況下錨段錨段：在區(qū)間或站場上，為滿足供電方面和機械方面的要求，將接觸網分成若干一定長度且相互獨立的分段，這種獨立的分段稱為錨段。劃分錨段的目的：劃分錨段的目的： 縮小機械事故范圍；便于加設補償裝置；使吊弦及定位器的偏移不致超過許可值，以及改善接觸線內受力狀態(tài)等。劃分錨段的主要依據：劃分錨段的主要依據： 當氣象條件發(fā)生變化時，使接觸線內所產生的張力增量不超過規(guī)定值。張力增量張力增量：當溫度變化且在補償器工作的條件下，吊弦和定位器都發(fā)生偏移和移動，使接觸線在吊弦和定位器固定點處的張力產生差別。設計規(guī)定設計規(guī)定：在極限溫度下，從中心錨結到補償器處的張力增量，接觸線不得超過最大

18、許用張力的15%，承力索不得超過最大許用張力的10%。 中心錨結：在錨段的適當位置將接觸懸掛固定。這種固定裝置稱為中心錨結。中心錨結設在錨段的中部，其作用有二：其一，在一個錨段實行兩端補償時防止補償器向一側滑動，錨段兩端的補償器只能使線索由中心錨結處分別向兩端移動，不致向一端滑動，特別是在具有坡度的線路上，設置中心錨結更顯得必要，其作用和效果也愈加明顯。其二，縮小事故范圍。當接觸線中心錨結的一側發(fā)生斷線時，不致影響另一側的接觸網，容易排除事故。一、半補償鏈形懸掛錨段長度的計算主要由接觸線和承力索從中心錨結到補償器之間的張力差來決定。造成張力增量的主要是吊弦和定位器。幾點假設： 1）錨段內各吊弦

19、的長度相同，并等于吊弦在跨距 內的平均值； 2）吊弦集中在跨距的兩端，即支柱點處； 3）吊弦是不滑動的。張力增量計算公式：lSEglLLctglLLTjjjdE)(322)()(L-半個錨段的長度 -計算錨段的跨距值 -接觸線單位長度自重負載 C-平均吊弦長度 -接觸線線脹系數(shù) -平均溫度至計算極限溫度之差E-接觸線彈性系數(shù) S-接觸線計算橫截面積 -表示一個跨距內產生消耗于弛度方面的縱向伸長。jgt應用條件：直線區(qū)段上；溫度及彈性影響；吊弦的作用二、全補償鏈形懸掛錨段長度的計算張力增量計算公式cTtSETTTcccE321cmkcTtlLLRdtlLLT)(5 . 02)( -承力索只考慮溫度變化的張力增量 -承力索在補償器處的張力 -水平拉桿長度。R-曲線半徑cmTkd三、簡單懸掛錨段長度的計算在采用簡單懸掛時，因為沒有吊弦，所以只考慮定位器的作用，此時張力增量可用下