Выбор проводов для питающих и отсасывающих линий

Эти провода выбирают по эффективному току линии I_эф и длительно допустимому току провода I_доп. Для фидерных линий применяют провода АС-150, А-185, соединяя их параллельно. Число проводов n_пр = I_эф/I_доп. 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:

n_пп =

Число проводов А-185 и АС -150 в отсасывающей линии определяется по формуле:

n_ол =

где I_{э.max п/ст.}- наибольший эффективный ток подстанции, который приближено (считая вторую фидерную зону данной подстанции аналогичной заданной) может быть найден по формуле:

I_{эф. max. п/ст} = · 10³

где k - коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; k = 1,353;

С = 2, так как питание двухстороннее.

k_н - коэффициент превышения нагрузки k_н = 0,95 ÷ 1,35;

k_т - коэффициент эффективности тока фидера контактной сети k_т = 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 = g_т + n_к(g_к + g_c) (19)

где g_т и g_к – нагрузки от веса 1 м несущего троса и контактного провода [таб-лица 4, приложение 2];

n_к – число контактных проводов;

g_c – приближённое значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и за-жимов, отнесённого к 1 м подвески, g_c = 1.

 

Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра, даН/м:

на несущий трос

 

р_т = с_х d · 10^-3 (20)

 

на контактный провод

 

р_т = с_х 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];

с_х – 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:

q_т = (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:

g_гт = 0,8 · 0,0009πb_т (d + b_т) (23)

на контактном проводе

g_гк = 0,0009πb_к (d_ср + b_к) (24)

где b_т и b_к – толщина стенки гололёда соответственно на несущем тросе и на ко-нтактном проводе, мм [таблица 8, приложение 2];

d_ср = (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:

g_г = g_гт + n_к (g_гк + g_гс) (25)

где n_к – число контактных проводов;

g_гс – 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 b_н составляет:

b_н, мм 5 10 15 20

g_гс, даН/м 0,01 0,03 0,06 0,1

 

Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия, даН/м на покрытые гололё-дом:

несущий трос

 

р_т = с_х (d + 2b_т) · 10^-3 (26)

 

контактный провод (провода)

 

р_т = с_х (Н + 2b_к) · 10^-3 (27)

 

результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м

q_т = (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 = Т_ном = 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:

L_maх= 2 (29)

 

где К – номинальное натяжение контактных проводов, даН [1]

В_пр – коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода определяем по формуле

В_пр = b_{п доп} – γ_к +

где b_{п доп} – наибольшее допустимое горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприёмника в пролёте: b_{п доп} = 0,5 м – на прямых;

γ_к – коэффициент зависящий от скорости ветра;

α – зигзаг контактного провода: α = 0,3 м – на прямых;

k_I – коэффициент определяем по формуле:

k_I = k₂ + 2ηδξ (33)

где η и δ – коэффициенты, учитывающие пульсацию ветра;

ξ – коэффициент динамичности;

k₂ – коэффициент, определяется по формуле (37).

 

k₂ = k₃k₄k₅ (37)

 

р_п – ветровая нагрузка на контактные провода, даН/м;

р_э - Удельная эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении, даН/м,

р_э =

где Т – натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме, даН;

р_т – ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

q_т – результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;

L – длина пролёта, м.

h_п - Длина подвесной гирлянды изоляторов несущего троса в зависимости от числа изоляторов n_к

s_ср - средняя длина струны в средней части пролёта, м

 

s_ср = 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:

L_max = 2

где В_кр - – коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода определяем по формуле

 

В_кр = b_{п доп} – γ_к + α (32)

 

Прогиб опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода в значении коэффициента В_пр (на прямой) и В_кр (на кривой) зависят от скорости ветра v:

v, м/c ………………………………………………… до 25 30 35 40

γ_к, м ………………………………………………….0,01 0,015 0,022 0,03

γ_т, м ………………………………………………… 0,015 0,022 0,03 0,04

В_пр (на прямой) ……………………………………... 0,877 0,866 0,850 0,832

В_кр (на кривой) ……………………………………… 0,84 0,835 0,828 0,82

Коэффициент k_I определяется по выражению

k_I = 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,

 

р_э = (34)

 

где Т – натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме, даН;

р_т – ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

q_т – результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;

L – длина пролёта, м.

Длина подвесной гирлянды изоляторов несущего троса в зависимости от числа изоляторов n_к:

 

n_к ………………………………………………...0 1 2 3 4

h_п ……………………………………………….. 0,16 0,39 0,56 0,73 0,9

 

Средняя длина струны в средней части пролёта, м

 

s_ср = 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 = n_к (g_к + g_гн) (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 р_э и коэффициента k₄, входящих в расчётные длин пролёта, необходимо знать длину пролёта, приходится в расчётах L_max использовать метод последовательных приближений: вначале определить L_max без учёта р_э и k₄ (т.е. приняв р_э = 0, k₄ = 1), затем по найденной длине пролёта находить k₁ и р_э и уточнять (повторять) расчёт L_max пока разница между двумя последовательно полученными длинами L_{max i} не окажется меньше 5% L_max. Последнее значение L_max 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.