umm_186

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Электроснабжения транспорта

А. В. Ефимов А. Г. Галкин А. А. Ковалев

КОНТАКТНЫЕ СЕТИ

И

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Екатеринбург

2006

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Электроснабжения транспорта

А. В. Ефимов А. Г. Галкин А. А. Ковалев

КОНТАКТНЫЕ СЕТИ

и

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

для студентов специальности №190401 «Электроснабжение транспорта»

Екатеринбург

2006

Настоящее руководство к лабораторным работам по дисциплине «Контактная сеть и ЛЭП» предназначено для студентов специальности 190401 «Электроснабжение железных дорог» всех форм обучения.

Методические руководство составлено применительно к разработанному специализированному машинно-лабораторному комплексу для персональной ЭВМ и охватывает все основные вопросы, связанные с работой системы электроснабжения электрифицированных участков переменного тока.

Текстовая часть выполнена в соответствии с ГОСТ 2.105.95. «Общие требования к текстовым документам».

Руководство утверждено на заседании кафедры (протокол № 8 от 31 мая 2006).

Авторы: А.В. Ефимов – профессор кафедры «Электроснабжения транспорта» канд. техн. наук, (УрГУПС)

А.Г. Галкин – доцент кафедры «Электроснабжения транспорта» д-р техн. наук, (УрГУПС)

А.А. Ковалев – ассистент кафедры «Электроснабжение транспорта» (УрГУПС)

Рецензент: И.А. Пятецкий, начальник ДЭЛ Свердловской железной дороги филиала ОАО «РЖД».

©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2006

Содержание

Предисловие………………………………………………………………………….4

РАБОТА №1 Исследование влияния изменений температуры на натяжение

истрелы провеса проводов контактной подвески ………………………………..5 РАБОТА №2 Исследование гололедных нагрузок на стрелы провеса

инатяжение проводов контактной подвески ...…………………………………..13 РАБОТА №3 Исследование влияния ветра на контактные подвески ………….18

РАБОТА №4 Исследование эластичности контактных подвесок в пролете…...25 РАБОТА №5 Исследование влияния рессорного троса

иконструкции фиксаторов на эластичность подвески в опорном узле ………..30 РАБОТА №6 Изучение и составление схем питания и секционирования контактной сети ……………………………………………….37

3

Предисловие

Изучение контактных сетей и линий электропередачи, как и ряда других специальных дисциплин, требует постоянного подтверждения теоретического материала практическими лабораторными занятиями. В процессе практических занятий путем решения задач студенты приобретают опыт проектирования устройств контактной сети. Лабораторные занятия позволяют самостоятельно провести необходимые исследования основных сложных процессов, какие происходят в устройствах контактной сети в процессе работы при воздействии на нее различных климатических и эксплуатационных факторов.

При проведении лабораторных работ студенты изучают физические процессы, происходящие в контактных подвесках под влиянием изменяющихся температур окружающей среды и тяговых токовых нагрузок, гололедных отложений и ветрового воздействия. Знакомятся с элементарными вопросами взаимодействия токоприемника и контактной подвески путем изучения влияния конструкции подвески на величину ее эластичности и на качество ожидаемого токосъема. Подробно и всесторонне изучают принципы составления схем питания и секционирования контактной сети для участков постоянного и переменного тока, основные устройства секционирования и их взаимодействие в процессе эксплуатации.

Для освобождения студентов от рутинных расчетов автоматизирована расчетная часть лабораторных работ. Программа разработана таким образом, что не освобождает студента от необходимости думать. В программе есть раздел проверки знаний студента. Он сделан в виде тестирования по основным вопросам рассматриваемой темы.

4

Работа №1 Исследование влияния изменений температуры на натяжение и стрелы

провеса проводов контактной подвески

1 Краткие теоретические сведения

Наиболее значительное влияние на состояние контактной подвески оказывает постоянно изменяющаяся температура окружающей среды, вследствие чего изменяется стрела провеса проводов и соответственно качество токосъема. Поэтому еще на стадии проектирования и монтажа необходимо предусматривать диапазон возможного изменения температуры, соответствующий определенному климатическому району, и оптимальную зависимость натяжения и стрел провеса проводов в рабочем диапазоне.

Исходным режимом при этом является максимально допустимое натяжение, которое с учетом коэффициента запаса прочности предусматривается или при минимальной температуре окружающей среды, или при гололеде с ветром (в гололедном районе). Во всех остальных режимах натяжение проводов уменьшается с увеличением температуры, вызывая увеличение стрел провеса. Зависимости натяжения и стрел провеса проводов от температуры называют монтажными кривыми. Они используются при монтаже контактной подвески для установления необходимого натяжения и стрел провеса проводов при любой температуре окружающей среды в момент проведения монтажных работ. Параметры контактной подвески при любом режиме определяются по уравнению состояния с использованием известных исходных данных.

Для обеспечения более качественного токосъема при колебаниях температуры в контактных подвесках применяют автоматическое регулирование натяжения проводов специальными компенсаторами. Контактная подвеска, у которой регулирование натяжения осуществляется лишь в контактном проводе, называется полукомпенсированной. При регулировании натяжения несущего троса и контактного провода подвеска называется компенсированной.

Климатические факторы – основа исходных данных технических условий проектирования, расчетов, а также эксплуатации любых ЛЭП и контактных сетей, относящихся к устройствам наружной установки. От температуры окружающего воздуха зависят усилия (натяжения) проводов, действующие на опор- но-поддерживающие устройства, а также требования, предъявляемые к материалам по хладноломкости. Воздействия ветра и гололеда определяют расчетные горизонтальные и вертикальные нагрузки на подвешенные провода и элементы других подсистем контактных сетей и ВЛ. От нагрузок и собственного веса должны работать при любых атмосферных условиях, поэтому при расчетах необходимо учитывать наиболее опасные сочетания нагрузок климатических факторов, установленные действующими нормами и правилами. Любые отступления от правил должны быть обоснованы.

Нагрузки, действующие на провода и конструкции, подразделяются на постоянные, временные и особые. К постоянным нагрузкам относят вес всех

5

элементов и усилия в устройствах, вызываемые натяжением проводов. К временным нагрузкам относят гололедные и снежные образования на проводах и конструкциях, давление ветра на них и нагрузки (изменение нагрузок), которые появляются при изменениях натяжений проводов, а также вес электромонтера с инструментом и нагрузки, возникающие при монтаже конструкций. Временные (добавочные) нагрузки необходимо учитывать при расчете, т.к. большинство разрушений воздушных линий происходит при гололеде и ветре. При расчете проводов добавочные нагрузки принимают равномерно распределенными и равными среднему значению. Особые нагрузки на конструкции создаются при обрыве проводов.

2 Цель работы

Исследование влияния изменения температуры на натяжение и стрелы провеса несущего троса (НТ) и контактного провода (КП) для полукомпенсированной и компенсированной контактной подвески.

3 Описание и подготовка стенда

3.1Работа выполняется на стенде, представляющем модель одного пролета контактной подвески, рис.1.1., в которой при необходимости можно изменить вид подвески и режимы ее работы.

На рисунке приведены следующие обозначения:

hHO - высота НТ от уровня стола у опоры ; hKO - высота КП от уровня стола у опоры;

hH - высота КТ от уровня стола в середине пролета ; hK - высота КП от уровня стола в середине пролета; lПР - длина пролета;

С - расстояние между струнами; LTO - длина температурного винта.

3.2Контактная подвеска модели соответствует подвеске, выполненной проводами М-120+МФ-100. Вес проводов модели составляет:

несущего троса, GH = 3,35 Н; контактного провода, GK = 2,65 Н.

3.3Основные размеры и параметры модели имеют следующие масштабы:

масштаб натяжения НТ и КП – MH = MK = 1000; масштаб длины пролета –КП= 30;

масштаб стрел провеса НТ и КП – MF = 7,5; масштаб веса подвески – MG = 8,33; масштаб температуры – MT = 2°С/мм.

6

		10	5
9
	400		250

c

Lто

630 600

250

Уровень

стола

5

8

250	250	250	250	250		400
c	c	c	c	c
		6				7
				1	3
						2
	10
	hк	hн			h	h
					но	ко

lпр=2300

Рисунок 1.1 – Модель контактной подвески: 1 - несущий трос; 2 - контактный провод; 3 - струна; 4 - компенсаторы грузовые; 5 - опора;

6 - компенсатор пружинный; 7 - шкала отметки; 8 - отметчик; 9 - температурный винт; 10 - поддерживающая конструкция модели

A 5

4

A

3.4Перед началом работы необходимо с помощью струн установить беспровесное положение НП. При этом величина груза компенсатора должна соответствовать натяжению провода при беспровесном положении КП.

Натяжение КП на модели (К) устанавливается 10 Н. Натяжение НТ при

беспровесном состоянии КП (ТO ) и температуру беспровесного состояния КП (t0 ) принимают по заданию преподавателя.

3.5Модель обмеряется и составляется ее эскиз с указанием основных размеров и обозначений (см. рисунок 1.1.).

3.6При исходном режиме (беспровесном состоянии КП) отметчик - 8, устанавливается против определенной риски шкалы отметки - 7.

Измерение стрел провеса осуществляется линейкой от уровня стола с последующим перерасчетом.

3.7Увеличение температуры НТ, происходящее под влиянием окружающей среды или тягового тока, вызывает его удлинение. В некомпенсированном проводе, как в статически неопределимой системе, при этом происходит упругая деформация, в данном случае сжатие (провод укорачивается). Наложение этих изменений создает определенные трудности их моделирования.

3.8Для полукомпенсированной подвески влияние изменения температуры на натяжение и стрелы провеса НТ имитируется на модели изменением груза компенсатора. При увеличении груза компенсатора происходит упругая деформация пружинного компенсатора – 6, состоящего из двух последовательно соединенных пружин с гибкостью δ = 1 мм/Н - каждая, или δ = 2 мм/Н – для двух элементов. Изменение длины пружинного компенсатора моделирует упругое

удлинение троса в пролете LE . Изменение высоты подвеса груза компенсатора равно общему изменению длины троса L∑ . Величину L∑ можно определить с помощью отметчика 8 и регулировочного винта 9, возвращая начальную отметку на проводе в первоначальное положение. Ход регулировочного винта при этом будет равен L∑ .

Принимая удлинение провода (температурное или упругое) за плюс (+), а

ускорение - за минус (-), можно записать:
L∑ = LT - LE	(1.1.)

Тогда температурное удлинение (укорочение) составит:

LT = LE - L∑

(1.2.)

Масштаб температурного удлинения НТ в соответствии с 3.3 составляет

2°С/мм.

8

3.9 При компенсированной подвеске влияние изменения температуры на стрелы провеса проводов имитируется регулировкой температурного винта - 9.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Полукомпенсированная подвеска

4.1.1 При заданных параметрах беспровесного состояния КП произвести необходимые измерения и заполнить соответствующую строку таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Результаты измерений на модели

Т,Н		Измеренные величины			Вычисленные величины
	hK ,	hН ,	L∑ , мм	L∑ , мм	f , мм	F, мм	L∑ , мм	o	C
	мм	мм						t,
10
12
14
16
18
20

Примечание: f = hKO - hK , F = hHO – hH ,	LT =	LE + L∑.
4.1.2 Изменяя натяжение НТ от Tmax до Tmin (через		T = 2H), заполнить

таблицу 1.1. При этом каждый раз указатель длины пролета по шкале отметки необходимо возвращать в первоначальное положение с помощью температурного винта, измеряя его новую длину.

4.1.3Заполнить таблицу 1.2 экспериментальными данными из таблицы

1.1.с учетом масштабов используемой модели для подвески М120 + МФ100.

Таблица 1.2 – Экспериментальные и расчетные величины

Т,	Экспериментальные данные				Расчетные данные
	t, oC							tX ,oC
Н		F, м	f , м	F, м		f , м
10
12
14
16
18
20

9