Расчет участка контактной сети переменного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

1. Система тока и величина напряжения: переменный, напряжение 27,5кВ

2. Тип контактной подвески главных путей станции: полукомпнесированная

3. Контактная подвеска на перегоне и главных путях состоит из: несущий трос ПБСМ-70, контактный провод НлФ-100

4. Конструктивная высота подвеса: 2м

5. Тип консоли: изолированная

6. Количество изоляторов в подвесной гирлянде: 3

7. Максимальная скорость движения поезда: 120 км/ч

8. На боковых путях станции при всех вариантах монтируется полукомпенсированная цепная подвеска ПБСМ-70+МФ-85

Метеорологические условия:

1. Ветровой район: V

1. Район по гололеду: II

2. Гололед цилиндрической формы с удельным весом: 900 кг/м3

Данные для трассировки станции:

1. Характеристика участка: однопутный

2. Схемы станции 10

3. Стрелки, примыкающие к главному пути, имеют марку крестовины: 1/11

____________________________________________________________

4. Расстояние от оси первого пути до тяговой подстанции: 60 м

Примечание:

Остальные стрелки станции имеют марку крестовины: 1/11

Ширина пешеходного моста 8м

Пассажирские платформы расположены симметрично оси ПЗ.

Данные для трассировки перегона:

1. Входной сигнал заданной станции: 135 км 0+20

2. Ось переезда шириной 1+50

3. Начало кривой R1: 1300 м 136км 0+12

4. Конец кривой: 3+10

5. Начало выемки глубиной до 2м : 4+29

6. Конец выемки: 6+53

7. Начало насыпи высотой 3 +21

8. Ось металлического моста: 4+85

9. Длина моста: 110 м

10. Конец насыпи 6+20

11. ось оврага- 137 км 0+37

12. входной сигнал следующей станции 139 км 1+90

13. центр перевода стрелки следующей станции 4+95.

В результате выполнения курсового проекта должны быть представлены:

1.Пояснительная записка

2.Монтажный план контактной сети станции _____________________

3. Монтажный план контактной сети перегона ____________________

Рекомендуемая литература:

А.Н.Зимакова Контактная сеть электрифицированных железных дорог Москва 2010г.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выдачи

задания 15.01.2012г___________________________________________

Срок выполнения

работы___15.05.2012г_________________________________________

Руководитель курсового

проекта_________________________________________________

Введение

Совокупность устройств, начиная от генераторов электростанций и кончая тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственного электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все не тяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих территорий. Поэтому электрификация железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейших народнохозяйственных проблем электрификации всей страны.

Главные преимущества электрической тяги перед автономной (имеющей генераторы энергии на самом локомотиве) определяется централизованным электроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит как всякое массовое производство, к уменьшению ее стоимости, увеличению их КПД и снижению расхода топлива.

2. На электростанциях могут использоваться любые виды топлива и, в частности, малокалорийные нетранспортабельные (затраты на транспортировку, которых не оправдываются). Электростанции могут сооружаться непосредственно у места добычи топлива, вследствие чего отпадает необходимость в его транспортировке.

3. Для электрической тяги может использована гидроэнергия и энергия атомных электростанций.

4. При электрической тяги возможна рекуперация (возврат) энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном электроснабжении потребная для электрической тяги мощность практически не ограничена. Это дает возможность в отдельные периоды потреблять такие мощности, которые невозможно обеспечить на автономных локомотивах, что позволяет реализовать, например, значительно большие скорости движения на тяжелых подъемах при больших весах поездов.

6. Электрический локомотив (электровоз или электропоезд) в отличии от автономных локомотивов не имеют собственных генераторов энергии. Поэтому он дешевле и надёжнее автономного локомотива.

7. На электрическом локомотиве нет частей, работающих при высоких температурах и с возвратно- поступательным движением (как на паровозе, тепловозе, газотурбовозе), что определяет уменьшение расходов на ремонт локомотива.

Преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило, значительно превышает затраты на электроподвижной состав. Надёжность работы электрифицированных дорог зависит от надёжности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надёжности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надёжность и экономичность всей электрической железной дороги в целом.

Для подачи электроэнергии на подвижной состав применяются устройства контактной сети.

Проект контактной сети, являющийся одной из основных частей проекта электрификации железнодорожного участка, выполняется с соблюдением требований и рекомендаций ряда руководящих документов:

1 инструкции по разработке проектов и смет для промышленного строительства;

2 временные инструкции по разработке проектов и смет для железнодорожного строительства;

3 нормы технического проектирования электрификации железных дорог и др.;

Одновременно учитываются требования, приведенные в документах, регламентирующих эксплуатацию контактной сети в «Правилах технической эксплуатации ЖД» и «Правилах содержания контактной сети электрифицированных ЖД».

По данным курсового проекта произведен расчет участка контактной сети переменного тока, произведен расчет нагрузок на провода цепной подвески. Расчетным методом определены длины пролетов на главных и боковых путях станции. Для заданного участка составлена схема питания и секционирования, произведен подбор поддерживающих устройств и выполнен расчет промежуточной опоры.

Графическая часть курсового проекта представлена монтажными планами контактной сети станции и перегона.

Расчет нагрузок на провода цепной подвески

Расчет нагрузок на главных путях станции

напряжение подвеска станция контактная сеть

Расчет вертикальных нагрузок

К вертикальным нагрузкам относим вес проводов, вес гололеда, вес изоляторов, вес всей арматуры и определяем по формуле:

g = gнт + gкп + gс, кг/пог.м, (Л-1)

где gнт- вес несущего троса, кг/пог. м,

gкп- вес контактного провода, кг/пог.м,

gс- вес струн и зажимов, кг/пог.м,

Для данного контактного провода НлФ-100 принимаем

gкп = 0,89 кг/пог.м,(Л-1)

Для несущего троса ПБСМ-70 принимаем

gнт = 0,606 кг/пог.м, (Л-1)

При одном контактном проводе

gс = 0,05 кг/пог.м, (Л-1).

Полная вертикальная нагрузка на трос при отсутствии гололеда определяется по формуле

g = 0,89+0,606+0,05=1,546 кг/пог.м, (Л-1)

Вес гололеда на контактном проводе и несущем тросе определяем по формуле:

gгт = 0,0009** вр*(dт + вр), кг/пог.м, (Л-1)

где dт- диаметр троса, мм dт = 11 мм,

врт - расчетная стенка гололёда на тросе определяется по формуле:

врт = K'г* K”г* вн, мм, (Л-1)

где K'г- поправочный коэффициент который учитывает диаметр несущего троса, (Л-1);

K”г- коэффициент, учитывающий высоту насыпи на которой расположена подвеска, (Л-1);

вн- нормативная стенка гололеда, определяется по заданному району гололеда, (Л-1);

врт = 10*0,99*1= 9,9 мм

Определяем нагрузку от веса гололеда на несущий трос

gгт = 0,0009*3,14 *9,9*(11+9,9)= 0,85 кг/пог.м,

Нагрузка на контактный провод от веса гололеда определяется по формуле;

gгк = 0,0009** вк*( dк + вк), мм, (Л-1)

dк- диаметр контактного провода, определяется по формуле:

dк = , мм, (Л-1)

dк =

вк = 0,5*врт, мм, (Л-1)

где вк - расчетная стенка гололеда на контактном проводе

вк = 0,5*9,9= 4,95 мм

gгк = 0,0009*3,14*4,95 (12,3+4,95)=0.241 кг/пог.м,

Нагрузка гололеда на провода цепной подвески:

gг = gгт + gгк, кг/пог.м, (Л-1)

gг = 2,83+0,87 = 3,7 кг/пог.м,

К горизонтальным нагрузкам относим ветровые нагрузки и нагрузки от натяжения проводов и определяем для режима максимального ветра и для режима гололёда с ветром.

Режим максимального ветра

Р = Сх*(Uр2*dт)/16000, кг/пог.м, (Л-1)

где Сх- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода; Сх=1,25

Uр- расчетная скорость ветра определяется по формуле:

Uр = Uн *K'в, м/с, (Л-1)

где K'в- коэффициент учитывающий высоту насыпи , (Л-1)

Uн- нормативная скорость ветра берется в зависимости от региона, м/с

Uр = 36*1= 36 м/с

Р = 1,25(362*11)/16000 = 1,11 кг/пог.м.

Режим гололеда с ветром

Uг = 0,6*Uр, м/с, (Л-1)

Uг = 0,6*36=21,6 м/с

Р = Сх*Uг*(dт+2* врт)/16000, кг/пог.м. (Л-1)

Р = 1,25*(21,62(11+2*9,9)/16000)=1,12 (Л-1)

Горизонтальные нагрузки на контактный провод

Режим максимального ветра:

Р = Сх*(Uр2*dк)/16000, кг/пог.м, (Л-1)

Р = 1,25*(362*12,3)/16000 = 1,26 кг/пог.м,

Режим гололеда с ветром:

Р = Сх*Uг*(dк+2* вк)/16000, кг/пог.м. (Л-1)

Р = 1,25*21,62*(12,3+2*4,95)/16000 = 0,8 кг/пог.м.

Определяем суммарные нагрузки на трос:

Режим максимального ветра

gTUmax = vgпров2+ РTUmax2, кг/пог.м. (Л-1)

где g- вес проводов цепной подвески, кг/пог.м.

PTUmax - нагрузка при максимальном ветре, кг/пог.м.

gт= v1,542+1,112 = 1,89 кг/пог.м. (Л-1)

Режим гололеда с ветром

g г = v(g+gг+к)2+P2ГU , кг/пог.м, (Л-1)

где gг- нагрузка на трос от веса гололеда,

PTU - нагрузка при гололеде с ветром

gг = v(1,54+0,58+0,24)2 +(1,12)2 = 2,61 кг/пог.м,

Расчет длин пролетов на главных путях станции

Для определение расчетного режима, при котором определяем длины пролетов сравнивая ветровые нагрузки на контактный провод в режиме максимального ветра и в режиме гололеда.

Длины пролетов определяем для режима максимального ветра.

Определяем длину пролета при условии, что Рэ = 0, по формуле:

L max = 2*vК/Pк*(В к доп.- Yк + v (В к доп.- Yк )2 - а2), м, (Л-1),

где Yк - прогиб опоры на уровне крепления контактного провода, м;

а- зигзаг контактного провода, м;

К- натяжение контактного провода, кг.

Для данного контактного провода - НлФ-100 принимаем К = 1000кг, (Л-1)

Зигзаг контактного провода принимаем а = 0,3,м (Л-1)

Прогиб опоры на уровне крепления Yк = 0,02 м (Л-1)

L max = 2*v1000 /1,26*(0,5- 0,02+ v (0,5.- 0,02 )2 - 0,32) = 52,55 м,

Определяем нагрузки Рэ по формуле:

где Рк, Рт- ветровые нагрузки на контактный провод и несущий трос для расчётного режима, кг/пог.м;

Т-натяжение несущего троса, определяется по формуле;

Т = 0,8*Т max кг, (Л-1);

где 80% берем при температуре равной -30 0С

Т = 0,8*1600 = 1280, кг

L-длина пролёта при Рэ = 0, м;

hи - высота гирлянды изоляторов в точке подвеса несущего троса принимается в зависимости от типа консоли, так как консоль изолированная

hи = 0,16 м

qт - результирующая нагрузка на трос для расчетного режима

Yт- прогиб опоры на уровне крепления троса

Sср- длина электрической струны определяется по формуле

Sср = h - 0,115*gпр*L2/Т0

где h- конструктивная высота подвески по исходным данным

Т0 натяжение троса при бес провесном положении контактного провода, определяется по формуле

Т0 = 0,8*Тmax = 0,8*1600 = 1280, кг.

Sср = 1,8-0,115*1,54*52,552/1280 = 1,42 м

Определяем окончательную длину пролета с Рэ по формуле:

L max = 2*vК/(Pк -Рэ)*(В к доп.- Yк + v (В к доп.- Yк )2 - а2), м, (Л-1),

L max = 2*v1000/(1,2+0,097)*(0,5.- 0,02 + v (0,5.- 0,02 )2 - 0,32) = 55,94 м, ?56 м

Подбор поддерживающих устройств

Подбор консолей

Условия подбора консолей

Тип консоли по уровню изоляции- изолированная,

Габарит опоры - принимаем согласно монтажного плана перегона,

Тип опоры,

Профиль пути.

Подбираем консоли и сводим их в таблицу 2.

Таблица 2

Промежуточные опоры	Тип консоли при проектном габарите опор, м
Типовые опоры	Прямая	3,1…3,5	3,7	4,9
	Внешняя сторона кривой	ИТР-II	ИТР-III	ИТР-III +удл 1000 мм
	Внутренняя сторона кривой радиусом	Св. 1000 м	ИТС-II	ИТС-III	ИТС-III + удл
		1000 м и менее	ИТС-IIп	ИТС-IIIп	ИТС-IIIп + удл
Опоры на воздушной стрелке	Прямая	2ИС-II-5	2ИС-III-5	2ИС-У-6,5
Опоры средней анкеровки	Прямая	ИТС-II	ИТС-III	ИТС-IIIп + удл
	Внешняя сторона кривой
	Внутренняя сторона кривой радиусом	Св. 1800 м	ИТС-II	ИТС-III	ИТС-IIIп + удл
		1800 м и менее	ИТС-IIп	ИТС-IIIп	ИТС-IIIп + удл

Подбор фиксаторов

Условия подбора фиксаторов.

Учитываем направление зигзагов.

Учитываем габарит опоры.

Тип консоли.

Профиль пути.

Тип опоры.

Подбираем фиксаторы для опор и сводим в таблицу 3.

Таблица 3.

Тип опоры	Назначение фиксатора	Тип фиксатора при габарите.
		3,1…3,4	3,5	4,9
Проме-жуточ- ная	Прямая	Зигзаг к опоре.	ФПИ-1	ФПИ-2	ФПИ-3
		Зигзаг от опоры	ФО-II-3	ФП-III-3	ФО-V-3
	Внешняя сторона кривой	R до вел	ФГИ- I	ФГИ- 2
		R свыше вел	ФПИ- 2	ФПИ- 3	ФПИ-4
	Внутренняя сторона кривой	ФОИ-2	ФОИ-2

ФПИ-I-фиксатор(Ф),прямой(П) для изолированной консоли, для линии переменного тока, длина основного стержня вида фиксатора I-1200 мм.

ФОИ-II-фиксатор обратный (О) для изолированной консоли, для линии переменного тока, длина основного стержня вида фиксатора II-3400 мм.

ФАИ фиксатор анкеруемой ветви, изолированной консоли.

Подбор жестких поперечин

Подбор производится по формуле ;

L=?раст.м.д путями +2Г+ dу.г.р. +а,м

Г- габарит опоры.

d- Диаметр опоры на уровне головки рельса равен 290мм.

а - строительный запас, а=0,15м.

Число перекрываемых путей.

Габарит опор.

Расчет производим в таблице 4.

Таблица 4.

Номер опор	Расчетная длина.	Стандартная длина.	Тип поперечины.
1-2

П-43-44.2- поперечина с несущей способностью(43)тс*м и основным расчетным пролетом - 44.2м.

П-27-29.1 - поперечина с несущей способностью(27) тс*м и основным расчетным пролетом - 29.1м.

П-13-22.5-поперечина с несущей способностью (13)тс м и основным расчетным пролетом-22.5м

Расчет промежуточных опор

Исходные данные

Вес проводов цепной подвески берем из расчетов.

gпров.=1,746 кг/пог.м.

Вес гололеда на проводах цепной подвески из расчетов.

gг=gгт+gгк =0,239+0,101=0,34 кг/пог.м.

Ветровые нагрузки на трос из расчетов.

Рт U max=0,821 кг/пог.м. Рт г+U=0,526 кг/пог.м.

Ветровые нагрузки на к/п из расчетов.

Рк U max=0,808 кг/пог.м. Рк г+U =0,406 кг/пог.м.

Тип консоли: изолированная

Количество изоляторов: 3

Высота подвеса к/п над УГР: Н0=5750мм

Высота подвеса н/т: hт=Н0+h=5750мм+2200мм=7950мм

Вес консоли принимаем для швеллерной изолированной при длине кронштейна и тяги- 60/90 кг

Гвнутр=3100мм

Гвнешн=3100+35=3135мм

Гвнутр=3100+330=3430мм

Порядок выполнения работы

Составляем расчетную схему действия нагрузок на опору.

Рис. 2. Промежуточная опора с изолированной консолью

Zк н = 1700мм- плечо консоли

Нагрузку, действующую, на опору сводим в таблицу.

Таблица 5 - Нагрузки, действующие на опору

Нагрузки	Расчетный режим, кг/пог.м.
	Umax	Г+U	tmin
Вес проводов цепной подвески	1,746	1,746	1,746
Вес гололеда	-	0,526	-
Ветровые нагрузки на трос	2,32	3,918	-
Ветровая нагрузка на к/п	2,04	2,839	-

Длина пролета на кривой составляет:

R=400м

L=30м

Определяем нагрузки , действующие на опору по всей длине пролета:

Вертикальные нагрузки:

В режиме минимальной температуры и максимального ветра

QП= gпров* l (54)

QП=1,746*56=97,7кг

режим гололёд с ветром

Q = (gпров+ gг)L+ gизол = (1,746-0,34)*56+30=108,7 кг, (55)

Горизонтальные нагрузки

режим максимального ветра

Pт = Pт Umax*L = 0,821*56=45,9кг, (56)

Pк = Pк Umax*L = 0,808*56=45,2кг, (57)

режим гололёд с ветром

Pт = Pт г+U*L = 0,526*56=29,4кг, (58)

Pк = Pк г+U*L = 0,406*56=22,7кг, (59)

Нагрузка от давления ветра на опору:

режим максимального ветра

кг/пог.м, (60)

режим гололёда с ветром

кг/пог.м, (61)

где Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления опоры = 0,7

Sоп - сечение опоры = 3,46м2

Uр2 - расчетная скорость ветра

Uг2 - скорость ветра при гололеде

Кв - ветровой коэффициент =1,25

Определяем горизонтальную нагрузку от изменения направления несущего троса на кривой

а) Режим гололеда с ветром

Ртиз = Тг*(L/R) = 1600*(56/1000) = 89,6кг, (62)

б) Режим максимального ветра

Ртиз = ТU max*(L/R) = 1600*(56/1000) = 89,6кг, (63)

в) Режим минимальной температуры

Ртиз = Тt min*(L/R) = 1600*(56/1000) = 89,6кг , (64)

Горизонтальная нагрузка на к/п вычеслим по формуле:

Ркиз = К*(L/R), (65)

где К - натяжение контактного провода,

Ркиз = 1000*(56/1000) = 67,2 кг

Расчетные данные сводим в таблицу.

Таблица 6 - Нагрузки на опору

Расчетный режим	Нагрузка
	QП	PT	PК	Pоп	РизмТ	РизмК	QКОНСОЛИ
tmin	97,7	-	-	-	89,6	-	60
Г+х	108,7	29,4	22,7	45,8	89,6	67,2	90
хmax	97,7	45,9	45,2	127,3	89,6	67,2	60

М= QП*(Г+0,5dоп)+(± PT± РизмТ)*hТ+(± PК± РизмК)* hк± Pоп*+QКН*zКН

где Г - габарит опоры зависит от радиуса кривой и внутренней или внешней стороне кривой таблица 7

dоп - диаметр опоры равный dоп =0,29м

hк- габарит контактного провода hк =5,75м

hТ - высота цепной подвески

hТ = hк+ h

где h- конструктивная высота подвески h =2,2м

hТ =5,75+2,2=7,95м

hоп- высота опоры hоп =9,6м

zКН- длина консоли принимаем 3,6м zКН=3,6/2=1,8м

а) в режиме минимальной температуры

М=97,7(3,15+0,5*0,29)+60*1,8=428,9кгм

б) в режиме гололеда с ветром

М= 108,7*3,295+(-29,4-89,6)*7,95+(-22,7-67,2)*5,75-45,8*4,8+90*1,8=-1093,7\кг.м

в) в режиме максимального ветра

М= 97,7*3,295+(45,9+89,6)*7,95+(45,2+67,2)*5,75+127,3*4,8+60*1,8=2826кг.м

М= 97,7*3,295+(-45,9-89,6)*7,95+(-45,2-67,2)*5,75-127,3*4,8+60*1,8=-1843,07кг.м

Определяем изгибающий момент на внутреннюю сторону кривой

а) в режиме минимальной температуры

М=97,7(3,45+0,5*0,29)+60*1,8=459,2кгм

б)в режиме гололеда с ветром

М= 108,7*3,595+(29,4+89,6)*7,95+(22,7+67,2)*5,75+45,8*4,8+90*1,8= 2235,5кгм

М= 108,7*3,595+(-29,4-89,6)*7,95+(-22,7-67,2)*5,75-45,8*4,8+90*1,8=-1130,09т.м

в) в режиме максимального ветра

М= 97,7*3,595+(45,9+89,6)*7,95+(45,2+67,2)*5,75+127,3*4,8+60*1,8=

2793,7кгм

М= 97,7*3,595+(-45,9-89,6)*7,95+(-45,2-67,2)*5,75-127,3*4,8+60*1,8=-1875,34кгм

Подбор и маркировка опор: В результате расчетов получили

Заданная температура = -500C,

о этим данным выбираем:

- для внешней стороны кривой опору (стойку) типа СС 136.6-2.

Армировка опоры:

Если dпр = 5мм то таких проволок необходимо 32шт.

Если dпр = 4мм то 48шт.

Таблица 7 - Подбор опор

Тип стойки	Размер стойки ,мм	Масса, кг
	Длина стоики	Диаметр стоек	д
		у вершины	у основания
СС-136,6	13600	290	492	60	2,1

Таблица 8 -

Марка стоики	Обозначение несущих способностей	Нормативный изгибающий момент	Длина стойки	Количество проволок при диаметре, мм	Диаметр стержней, мм
				4	5
СС-136,6-2	2	60 (6)	13600	48	32	12

СК - диаметр спиральной арматуры увеличен. Для дорог переменного тока внутрь опоры укладывался заземляющей проводник, что приводило к нежелательному снижению сопротивления опоры. В 1996 году проект переработали, для изоляции закладных деталей стали использоваться резиновые трубки.

СС - центрифугированные опоры с ненапряжённой арматурой по всей длине.

В настоящее время для дорог используются опоры марки СС.

Находящиеся в эксплуатации опоры в маркировке содержат три группы обозначений: первая группа - буквенная, обозначает марку опоры, вторая - числовая - несущую способность в тс/м, третья - числовая - длину опоры.

Например: СС 136.6 - 3 обозначает «опора со смешанным армированием длиной 13,6 м, толщиной стенки 60 мм, третьей несущей способности».

Список использованной литературы

1. Горошков Ю.И, Н.А Бондарев «Контактная сеть»- М; Транспорт, 1990 г

2. А.В Фрайфельд, Г.М Брод «Проектирование контактной сети»-М; Транспорт, 1991 г

3. А.В Фрайфельд «Проектирование контактной сети»-М; Транспорт, 1978 г

4. Дворовчикова Т.В, Зимакова А.Н «Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных железных дорог»- пособие по преддипломному проектированию-М; Транспорт, 1989 г

5. ПУТЭКС, ЦЭ-868-2002

6. ЦЭЭ-2 «Конструктивные указания по регулировке контактной сети»-М; Трансиздат, 1998 г

7. «Технологические карты на работы по содержанию ремонта устройств контактной сети электрифицированных железных дорог»-М; Трансиздат, 2002 г

8. Мамошин Р.Р, Зиманова А.Н «Электроснабжение электрифицированных железных дорог»-М; Трансиздат, 1980 г

Размещено на Allbest.ru