Проектирование плана контактной сети перегона системой напряжения 2х25 кВ

28

Квалификационная выпускная работа

Проектирование плана контактной сети перегона системой напряжения 2х25 кВ

Введение

провод контактный трассировка заземление

Железнодорожный транспорт – важнейшая отрасль народного хозяйства нашей страны. Роль железных дорог в условиях рыночного хозяйства значительно возрастает, так как от их работы прямо зависят ускорение или замедление доставки пассажиров и грузов, скорость оборотов капиталов, себестоимость промышленной и сельскохозяйственной продукции и так далее.

В последние годы на железных дорогах Узбекистана расширяется сеть железных дорог, идет тенденция к повышению скорости движения пассажирских поездов. В таких условиях эксплуатации возрастают требования к надежности устройств электроснабжения в целом и к устройствам контактной сети в частности, что вызывает необходимость постоянного совершенствования ее устройств, а также методов расчета, монтажа, технического обслуживания, ремонта и обновления.

Железные дороги – важное звено коммутации и ее работоспособность является первоочередной задачей развития материально-технической базы экономики.

Развитие железных дорог на новом уровне позволит существенно повысить уровень обслуживания пассажиров, в короткие сроки доставить их и грузы в нужные регионы, обеспечить безопасность и комфорт.

Увеличение скоростей движения требует особого подхода ко всем устройствам железной дороги. Устройства электрификации занимают ответственное место в этом списке. Своевременная, бесперебойная подача электроэнергии к электроподвижному составу обеспечит необходимые скорости движения, мощности электропоездов и комфорт пассажиров.

Правильный подход к системе проектирования устройств электроснабжения обеспечит существенную экономию материальных и трудовых затрат, позволит эффективно использовать электроэнергию и уменьшить эксплуатационные расходы.

Использование современных методов проектирования предполагает использование современных вычислительных комплексов с применением новейших компьютеров, применение САПР (система автоматизированного проектирования) и новейшего программного обеспечения. Все это существенно упростит выполнение трудоемких вычислительных операций и позволит более точно выполнить подбор оборудования и следовательно увеличить надежность и долговечность работы контактной сети.

В выпускной работе использованы все современные методы проектирования системы передачи электроэнергии от тяговой подстанции до электроподвижного состава железной дороги посредством контактной сети.

1. Основная часть

1.1 Исходные данные для выполнения выпускной работы

В выпускной работе требуется выполнить электрификацию перегона, рассчитать длины пролетов на прямых и кривых участках пути, выбрать оборудование и детали для сооружения контактной сети. Электрификация осуществляется на переменном токе по системе электроснабжения 2х25 кВ.

Климатические условия района:

ветровой район – V

район по толщине стенки гололеда – V

плотность гололеда – 900 кг/м3

профиль местности – защищенная равнинная местность

самая низкая температура – -40 єС

Пикеты всех искусственных сооружений, находящтхся на участке железной дороги, даны в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Сигналы, сооружения и кривые
Входной сигнал заданной станции «О»	230 км 0+35
Начало кривой R =600 м, центр слева по ходу километров	5+48
Железобетонный мост через реку пикет оси моста, длина моста	8+50 42 м
Конец кривой	231 км 5+27
Ось каменной трубы с отверстием 1,1 м	7+50
Начало кривой R =850 м, центр справа по ходу километров	232 км 9+88
Конец кривой	233 км 6+87
Мост через реку с ездой по понизу пикет оси моста, длина моста	8+16 125 м
Ось железобетонной трубы с отверстием 3,5 м	234 км 9+08
Начало кривой R= 1000 м, центр справа	235 км 8+20
Конец кривой	236 км 5+95
Входной сигнал следующей станции	8+01
Ось переезда шириной 6 м	9+94
Первая стрелка следующей станции	237 км 6+88

По способу расположения контактного провода в плане подвеска полукосая на прямых и вертикальная на кривых участках пути. По способу натяжения проводов контактной подвески – компенсированная.

Тип контактной подвески – М-95+2МФ-100.

В качестве линии продольного электроснабжения используется система ДПР (два провода – рельс) проводами типа АС-50. Провода располагаются на кронштейнах типа КФД-5 с полевой стороны на опорах контактной сети.

В качестве проводов группового заземления применяется провод типа АС-70.

1.2 Определение нагрузок на провода контактной сети

На провода контактной подвески и системы ДПР, провода группового заземления действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. К вертикальным относятся нагрузкам от веса проводов, струн, зажимов, гололеда на проводах в зимнее время. К горизонтальным – нагрузки, действия ветра на провода, а также от действия ветра на провода покрытые гололедом.

Нагрузки определяем в двух режимах: в режиме максимального ветра и режиме гололеда с ветром.

Режим максимального ветра

Суммарная вертикальная нагрузка от веса проводов определяется по формуле

(1.1)

где – нагрузка от веса 1 м несущего троса

=0,85 даН/м [1, прил. 2]

– нагрузка от веса 1 м контактного провода

=0,89 даН/м [1, прил. 2]

– количество контактных проводов

=2 [исх. данные]

-приближенное значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и зажимов, отнесенного к 1 м подвески:

=0,1 даН/м [1, стр. 61]

даН/м

Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра определяются по формулам:

на несущем тросе:

(1.2)

на контактным проводе:

(1.3)

где – нормативная скорость ветра. Для V ветрового района

= 36 м/с [1, стр. 57];

– диаметр несущего троса:

=12,6 мм;

Н – высота контактного провода:

Н =11,8 мм.

-аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру для различных проводов, в том числе покрытых гололедом, рекомендуется принимать из [1]:

для несущего троса М-95:

=1,25

для контактного провода 2МФ-100:

=1,85

Тогда:

даН/м

даН/м

Результирующая нагрузка на несущий трос определяется по формуле:

(1.4)

При расчете результирующей нагрузки в формуле (1.4) учитывается ветровая нагрузка, действующая только на несущий трос, так как ветровая нагрузка на контактный провод воспринимается несущим тросом посредствам струн.

даН/м.

Режим гололеда с ветром

Вертикальная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной сети определяется по формулам:

на несущем тросе:

(1.5)

на контактном проводе:

(1.6)

где -толщина стенки гололеда на несущем тросе. Для V гололедного района:

=25 мм [1, стр. 57]

-толщина стенки гололеда на контактном проводе, принимаемая половине величины толщины стенки гололеда на несущем тросе:

=0,5• (1.7)

=0,5•25

=12,5 мм.

-средний диаметр контактного провода, определяемый как

(1.8)

где А-ширина контактного провода (рис. 1.1)

А=12,8 мм [1, прил. 2]

мм.

даН/м

даН/м.

Полная вертикальная нагрузка от веса гололеда на контактной подвеске определяется по формуле:

(1.9)

где -равномерно распределенная по длине пролета нагрузка от веса гололеда на струнах, зажимах и рессорном тросе:

=0,1 даН/м [1, стр. 62]

даН/м.

Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на провода, покрытые гололедом определяется по формулам:

для несущего троса:

, (1.10)

для контактного провода:

, (1.11)

где v_г – нормативная скоросит ветра при гололеде

v_г=19 м/с [1, стр. 57].

Тогда

даН/м.

даН/м.

Результирующая нагрузка на трос в оежиме гололеда с ветром определяется по формуле:

. (1.12)

даН/м

1.3 Расчет нагрузок на провода ДПР

Режим максимального ветра

Вертикальная нагрузка определяется только весом проводов:

даН/м.

Ветровая нагрузка на провода определяется по формуле (1.2), где

=1,2 [1, стр. 61].

диаметр провода

=9,6 мм [1, прил. 2].

Тогда:

даН/м

Максимальная нагрузка в режиме максимального ветра определяется по формуле (1.4):

даН/м.

Режим гололеда с ветром

Формула для определения вертикальной нагрузки от веса гололеда:

(1.13)

даН/м.

Нагрузка от ветра на провода, покрытые гололедом, определяется по следующей формуле:

(1.14)

даН/м.

Результирующая нагрузка в режиме гололеда с ветром по формуле (1.12):

даН/м.

1.4 Определение нагрузок на провод группового заземления

В качестве провода группового заземления используем провод марки АС-70.

Режим максимального ветра

Вертикальная нагрузка:

даН/м [1, прил. 2].

Нагрузка от давления ветра на провод группового заземления определяется по формуле (1,2), где аэродинамический коэффициент =1,2 [1, стр. 61] и диаметр провода =11,4 мм [1, прил. 2]:

даН/м

Результирующая нагрузка:

даН/м.

Режим гололеда с ветром

Вертикальная нагрузка от гололеда определяется по формуле (1.13):

даН/м.

Горизонтальная нагрузка на провода с гололедом по формуле (1.14):

даН/м.

Результирующая нагрузка при гололеда с ветром по формуле (1.12):

даН/м.

1.5 Натяжение проводов

Натяжение контактных проводов К принимаем в зависимости от марки провода:

провод 2МФ-100: К=2000 даН [1, стр. 63];

Натяжение несущего троса компенсированной подвески типа М95+2МФ100 принимаем постоянным, так как подвеска является компенсированной и постоянство натяжения осуществляется при помощи системы блоков и грузовых компенсаторов:

Т=T_ном=T₀= 1450 даН [1, прил. 4];

где Т₀ – натяжение несущего троса при беспровеском положении контактного провода.

Натяжение проводов ДПР:

Н_max=520 даН.

в режиме гололеда с ветром:

Н_г=0,75 • H_max (1.15)

Н_г=0,75 • 520

Н_г=390 даН.

в режиме максимального ветром:

Н_н=0,7 • H_max (1.16)

Н_н=0,7 • 520

Н_н=365 даН.

Натяжение провода группового заземление:

Н_max=700 даН.

в режиме гололеда с ветром:

Н_г=0,75 • 700

Н_г=525 даН.

в режиме максимального ветром:

Н_н=0,7 • 700

Н_н=490 даН.

1.6 Определение максимально допустимых длин пролетов

От длины пролетов между опорами зависит число опор и поддерживающих конструкций, и следовательно, строительных стоимость контактной сети. Поэтому, длины пролетов должны быть по возможности большими.

Однако от длины пролетов зависит наибольшее горизонтальное отклонение проводов от оси токоприемников под действием ветра b_к.доп. Эта величина не должна превышать допустимого значение

на прямых участках

[3]

на кривых участках

[3]

Определим длины пролетов в режиме гололеда ветром.

Длина пролета на прямых участках определяется по формуле:

(1.17)

На кривых участках

(1.18)

где а – зигзаг контактного провода:

на прямых участках

а=0,3 м [2]

на кривых участках

а=0,4 м [2]

г_к – прогиб опоры на уровне контактного провода:

при скорости ветра 19 м/с

г_к = 0,01 м [1, стр. 64]

при скорости ветра 36 м/с

г_к = 0,03 м [1, стр. 64]

к₁ – коэффициент, определяемый по формуле:

(1.23)

где к_{2 –} коэффициент, определяемый по формуле:

(1.24)

где з и к₃ – коэффициенты, зависящие от длины пролета;

д и к₄ – коэффициенты, зависящие от скорости ветра;

о и k₅ – коэффициенты, зависящие от веса контактных проводов;

р_э – эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом отклонении и определяемая по формуле:

(1.25)

где h_u – длина изоляторов несущего троса. При проектировании намечаем применение полимерных изоляторов, длина которых:

h_u=0,56 м [3]

S_ср – среднем длина струны в средней части пролета, определяемая по формуле:

, (1.26)

где h – конструктивная высота контактной подвески

h =1,8 м [3, стр. 67]

г_т – прогиб опоры на уровне несущего троса

при скорости ветра 19 м/с

г_т =0,015 [1, стр. 64]

при скорости ветра 36 м/с

г_т = 0,04 м [1, стр. 64]

– нагрузка от веса контактных проводов и гололеда на них

. (1.27)

l – длина пролета.

Поскольку для определения нагрузки р_э необходима длина пролета, а для расчета l – эквивалентная нагрузка, используем метод последовательных приближений. Для упрощения расчетов длин пролетов, принимаем коэффициент к₁=1.

Длины пролетов определяем в двух режимах: гололеда с ветром и максимальный ветер.

Режим гололеда с ветром. Прямые участки.

Первоначально приняв р_э=0, определим длину пролета по формуле (1.17):

м.

При этой длине пролета:

м.

В этом режиме:

(1.28)

даН/м

Эквивалентная нагрузка:

р_э = -0,413 даН/м

Пересчитаем длину пролета по формуле (1.17), подставив полученное значение р_э:

м.

Согласно методу последовательных приближений, в случае отличия двух последовательных вычислений более чем на 5%, необходимо произвести уточнение вычислений с учетом значений последних вычислений. Разница между двумя вычислениями получается более 5%, поэтому произведем пересчет длины пролета.

Длине пролета м, соответствуют следующее величины:

м.

Эквивалентная нагрузка при длине пролета м:

р_э = -0,381 даН/м

Скорректируем длину пролета:

м.

Полученную длины пролета принимаем как окончательную для проектирования главных путей перегона на прямых участках в режиме гололеда с ветром.

Теперь определим длину пролета на прямых участках в режиме максимального ветра.

Режим максимального ветра. Прямые участки.

Примем р_э=0 и по формуле (1.17) определим длину пролета:

м.

Для этой длины пролета средняя длина струны:

м.

В этом режиме

даН/м

Эквивалентная нагрузка:

р_э = -0,19 даН/м

Уточним длину пролета при р_э=-0,19:

м.

Так как отличие между длинами пролетов более 5%, то еще раз пересчитаем необходимые величины:

При м:

м.

–

р_э = -0,19 даН/м

Уточним длину пролета при р_э=0,19 даН/м:

м:

Полученную длину пролета принимаем для проектирования главных путей перегона на прямых участках пути в режиме максимального ветра.

Режим гололеда с ветром. Кривые участки

Метод определения длин пролетов тот же, что и при расчете пролетов на прямых участках, только определяется по формуле (1.18). На проектируемом участке имеется кривая радиусом R=1800 м.

При р_э=0:

м.

Вес проводов контактной сети с гололедом определялась при расчете длины пролета в режиме гололеда с ветром на прямых участка

даН/м

Длине пролета м соответствует средняя длина струны:

м.

Эквивалентная нагрузка:

р_э = -0,43 даН/м

Подставим полученные велечины в формулу (1.18):

м.

Разница между двумя вычислениями получается более 5%, поэтому произведем пересчет длины пролета.

Длине пролета м соответствует средняя длина струны:

м.

Эквивалентная нагрузка

р_э = -0,41 даН/м

При этом длина пролета

м.

Длина пролета на кривых участках пути в режиме гололеда с ветром принимается:

м:

Теперь определим длину пролета на кривых участках пути в режиме максимального ветра.

Режим максимального ветра. Кривые участки

При первом подсчете:

м.

Этой длине пролета соответствует:

м.

Величина при максимальном ветре:

даН/м

Эквивалентная нагрузка:

р_э = -0,19 даН/м

Пересчитаем длину пролета при р_э=-0,19 даН/м:

м.

Отличие между расчетами отличается менее чем на 5%, поэтому окончательно принимаем: длина пролета на кривых участках перегона в режиме максимального ветра

м.

1.7 Расчет длин пролетов проводов ДПР

Провода ДПР размещаются с полевой стороны на высоте 9,5 м. согласно [2], расстояние до земли не должно быть менее 7 м. Стрела провеса проводов должна быть не более:

м.

Максимальная длина пролёта определяется по формуле:

[1.29]

при максимальном ветре:

м;

в режиме ветра с гололедом:

м.

Длина пролета, рассчитанная в обеих режимах, позволяет располагать провода системы ДПР на опорах контактной сети.

1.8 Расчет длин пролетов проводов группового заземления

Провода группового заземления используются для заземления консолей и кронштейнов, расположенных на опорах контактной сети при увеличенных габаритах. Расчет ведется по формуле (1.29), где стрела провеса при подвесе провода на высоте 4,5 м и согласно [2], расстояние до земли не должно быть менее 3 м. Стрела провеса проводов должна быть не более:

м.

Максимальная длина пролёта определяется при максимальном ветре:

м;

в режиме ветра с гололедом:

м.

Провода группового заземления также допустимо располагать на опорах контактной сети.

1.9 Длины пролетов

От длины пролетов между опорами зависит число опор и поддерживающих конструкций и следовательно, строительная стоимость контактной сети. В связи с этим из экономических соображений длины пролетов должны быть приняты возможно большими. Однако от длины пролетов зависит наибольшее горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприемника под действием ветра.

Гололед в зимнее время увеличивает нагрузки на опорные и поддерживающие конструкции, увеличивает диаметр проводов, тем самым усугубляя действие ветра.

Все эти условия были приняты при определении длин пролетов и расчеты были произведены для режимов максимального ветра и гололеда с ветром. Были определены длины пролетов для прямых участков и для кривой радиусом R=1800 м.

Отличие длин пролетов при различных режимах вынуждает принимать такие величины, которые будут приемлемы всегда, независимо от режима. Для этого из расчетных данных для обеспечения надежности работы контактной сети и обеспечения качественного токосъема выбирает меньшее из полученных длин пролетов.

Исходя и вышесказанного и в соответствии с полученными результатами расчетов заполним нижеследующую таблицу:

Таблица 1.2

Тип пути	Длина пролета
	Режим максимального ветра	Режим гололеда с ветром	Выбранная длина пролета
Прямые участки	58	61	58
Кривая радиусом 1800 м	65	67	58
Провода ДПР	74	60	58
Провода ГЗ	62	59	58

В таблице выбраны длины пролетов из следующих соображений:

на прямых участках пути длина пролета принимается меньшей из рассчитанных в различных режимах;

на кривых участках можно выбрать длину пролета 65 метров, но по условиям токосъема, длина пролета на кривых не должна быть больше, чем на прямых, поэтому на кривой выбрана длина пролета 58 м.

Согласно расчета длин пролетов между опорами видно, что для подвешивания проводов ДПР и ГЗ могут быть использованы опорные конструкции контактной сети, так как их расчетная длина пролета более чем 58 м.

1.10 Трассировка контактной сети на перегоне

План перегона вычерчивается в масштабе 1:2000. Ось каждого пути изображают примой линией, на которой наносят условные обозначения искусственных сооружений, переездов, зданий, пересечений воздушных линий электропередачи и связи. Ниже этих прямых размещают план линии, на которых еще дополнительно показывают кривые, их длины и радиусы. На план наносят условные обозначения изолирующих сопряжений и их опор, координаты которых должна соответствовать координатам опор смежной станции. Затем начинают производить расстановку опор на перегоне с учетом обязательных требований.

На каждом из планов указывают все необходимые данные для сооружения контактной сети и приводят спецификации анкерных участков (указывают марки проводов контактной подвески), питающих, отсасывающих и других проводов (указывают их марки), а также опор, консолей, фундаментов, опорных плит, лежней и анкеров (указывают их типы). Кроме того, на планах или в отдельных ведомостях приводят объемы строительных и монтажных работ.

При разработке планов контактной сети исходят из следующих основных положений:

– длину пролетов между опорами контактной сети принимают по возможности максимально допустимой в данной местности и в данных условиях;

– в тех местах, где возможно возникновение автоколебаний проводов, разбивку опор на перегонах ранее производили разными пролетами, чередуя пролеты наибольшей длины с уменьшенными на 7-8 м;

– пролеты между переходными опорами изолирующих сопряжении анкерных участков вследствие изменения расположения проводов по сравнению с обычным уменьшают по отношению к максимальным. Если в пролете расположена средняя анкеровка контактного провода, вследствие увеличения ветровой нагрузки из-за наличия дополнительных проводов длину пролета уменьшают на 10% по отношению к максимальной. На 10% снижают также максимальную длину пролетов при расположении опор на кривых участках пути, в пучинистых местах, на свежеотсыпанных насыпях и в других случаях, когда возможен перекос пути, не соответствующий расчетному. При полукомпенсированных подвесках, чтобы не возникали значительные отклонения изоляторов и изменения стрел провеса проводов, не допускают разницы в длине двух соседних пролетов более 25% длины большего из них. Длину анкерных участков устанавливают исходя из конкретного плана пути. Сопряжения анкерных участков стараются размещать на прямых участках пути. При наличии на трассе кривых анкерные опоры по возможности располагают так, чтобы эти кривые оказались ближе к середине анкерных участков, что улучшает условия компенсации. Расположение проводов цепных подвесок в местах сопряжении анкерных участков принимают в соответствии со схемами. Средние анкеровки размещают таким образом, чтобы обеспечить одинаковые условия компенсации обеих половин анкерного участка. Получившиеся по условиям разбивки анкерные участки длиной, равной половине максимальной допустимой или меньшей ее в данных местах, устраивают с односторонней компенсацией без средней анкеровки.

На прямых участках пути обычно принимают нормальный габарит опор равный 3100 мм. Габарит опор в кривых увеличивают в зависимости от их радиусов и места установки опоры (на внешней или на внутренней стороне кривой). Габариты установки опор изолированных гибких поперечин приводятся в таблицах. В междупутьях опоры можно ставить с габаритом 2450 мм (кроме главных путей). В выемках опоры, как правило, устанавливают за кюветами. Устанавливать опоры перед кюветами можно в тех случаях, когда ширина земляного полотна позволяет обеспечить необходимый габарит, не нарушая полезного сечения кювета. Если электрифицируемую линию пересекают переезды, опоры и анкеры оттяжек у главных путей двухпутных участков располагают не ближе 25 м от края переезда в сторону нормального направления движения поезда, а на однопутных участках – с обеих сторон переезда. Для опор и анкеров, находящихся у второстепенных путей и воздушных стрелок на станциях, в сторону, противоположную нормальному направлению движения на двухпутных участках, а также на действующих линиях до переднего края переезда должно быть не менее 5 м. При расположении опор на пассажирских платформах необходимо выдерживать расстояние между краем платформы и ближайшей гранью опоры не менее 2 м.

Перед сигналами располагают опоры с такими габаритами, чтобы не ухудшалась видимость сигналов. Опоры, размещаемые вдоль тупикового пути, на которые подвешивают контактные подвески других путей, на протяжении 100 м, устанавливают с габаритом 4 м от оси тупика. Анкерные опоры и анкеры оттяжек, устанавливаемые в конце тупика за упором, располагают так, чтобы расстояние от упорного бруса до ближайшей грани опоры или оттяжки было не менее 20 м.

1.11 Принципы составления схемы питания и секционирования контактной сети

Для каждого участка электрифицированной линии при ее проектировании разрабатывают схему питания и секционирования контактной сети, а также схемы питания продольных линий электроснабжения СЦБ и других нетяговых потребителей. Схемы питания и секционирования, а также сопряжения анкерных участков должны предусматривать электрическую плавку гололеда или профилактический подогрев проводов контактной сети главных путей станций и перегонов, а также ВЛ электроснабжения.

Система однофазного переменного тока 2 х 25 кВ появилась в результате стремления повысить напряжение для существенного увеличения передаваемой по тяговой сети электрической мощности, снизить потери напряжения в тяговой сети и одновременно использовать стандартный электроподвижной состав на напряжение 25 кВ. При этой системе электроэнергия от тяговой подстанции к ЭПС передается в два этапа: сначала от подстанции до автотрансформаторных пунктов (АТП) напряжением 50 кВ, затем от АТП до ЭПС напряжением 25 кВ.

В системе электроснабжения 2 х 25 кВ с автотрансформаторами (рис. 1.4.), на тяговой подстанции устанавливают специальные однофазные трансформаторы, вторичные обмотки которых состоят из двух секций, каждая напряжением 27,5 кВ. Секции соединяют последовательно, а общую точку подключают к рельсам. Вывод одной секции вторичной обмотки подключают к проводам контактной сети, а другой – к дополнительному питающему проводу, который подвешивают на опорах контактной сети. Таким образом, контактная сеть и питающий провод (с учетом потери напряжения) находятся под напряжением 25 кВ по отношению к земле, а напряжение между ними составляет 50 кВ.

В межподстанционной (фидерной) зоне на расстоянии от 8 до 15 км один от другого установлены автотрансформаторы с коэффициентом трансформации 2/1, обмотки которых присоединены к проводам контактной сети и питающему проводу, а средняя точка – к рельсам.

При этой системе электроэнергия от тяговой подстанции передается по питающему проводу к проводам контактной сети при номинальном напряжении 50 кВ, в результате чего ток в тяговой сети вдвое меньше потребляемого ЭПС, что уменьшает потери напряжения и энергии и позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 80-100 км. При движении поезда по участку автотрансформаторы принимают нагрузку, понижают напряжение до 25 кВ и подают его в контактную сеть, от которой питаются ЭПС.

На электрифицированных железных дорогах применяют схему двухстороннего питания: каждый находящийся на линии локомотив получает электроэнергию от двух тяговых подстанций. Контактную сеть вдоль путей делят на отдельные электрически не связанные участки (секции), для чего у тяговых подстанций и постов секционирования монтируют изолирующие сопряжения – продольное секционирование. Каждая секция получает электроэнергию от питающей линии тяговой подстанции от соседних секций контактной сети, которые подключают через пост секционирования.

При продольном секционировании выделяют в отдельные секцию контактную сеть каждого перегона и станции, а в некоторых случаях – и крупных тоннелей или мостов. Секции между собой соединяют секционными разъединителями, что позволяет при необходимости отключать любую из них от электрического питания.

На двухпутных участках электрически разделяют контактную сеть каждого главного пути перегона и станции от других путей – поперечное секционирование.

Все разъединители контактной сети в зависимости от назначения и частоты переключений оборудуют моторными (для дистанционного управления) или ручными приводами. При этом моторные приводы должны быть у разъединителей питающих линий тяговых подстанций, постов секционирования, автотрансформаторов, а также разъединителей, участвующих в схемах профилактического подогрева и плавки гололеда на контактной сети. Дистанционно управляют разъединителями с пунктов, где постоянно находится дежурный персонал: района контактной сети (ЭЧК), тяговой подстанции (ЭЧЭ), помещений дежурного по станции, парка и т.п. На участках с телеуправлением моторные приводы разъединителей вводят в систему телеуправления и переключают их с энергодиспетчерского пункта.

На схемах питания и секционирования контактной сети и продольных линий электроснабжения показываются условными обозначениями: контактная сеть; кабельные и воздушные линии продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ) и СЦБ (ВЛ СЦБ) и других нетяговых потребителей; питающие и отсасывающие линии; тяговые подстанции; ПС и ППС; разъединители в нормальном положении, изолирующие сопряжения анкерных участков, нейтральные вставки; секционные изоляторы и воздушные стрелки с присвоенными им обозначениями или номерами; номера путей станций и перегонов; пересечения контактной сети и ВЛ c другими ВЛ, канатными дорогами, надземными трубопроводами, искусственными сооружениями и.т.д.

1.12 Выбор поддерживающих и опорных конструкций

Выбор кронштейнов для проводов воздушных линий

Используем типовые кронштейны для подвески проводов ДПР и питающих провод пролетанных от тяговой подстанции. И подвешиваем на металлические кронштейны типа КФД, КФ или КФУ:

КФД – фидерный кронштейн для подвески двух линий ДПР в горизонтальной плоскости.

КФ – фидерный кронштейн для подвески питающего провода.

КФУ – фидерный кронштейн, удлиненный для подвески питающего провода.

Все они высполняются из швеллера №5, что обозначается цифровой после букв: КФ-5, КФД-5, КФУ-5.

Эти кронштейны крепятся на опорах контактной сети.

Выбор консолей

На проектируемом перегоне применяем, где это необходимо, консоли изолированные, прямые наклонные однопутные типа ИТР, ИТС, ИР, ИС.

Однопутные изолированные консоли изготовляют с кронштейнами из двух швеллеров 5 или из труб. Консоли с кронштейнами из швеллеров маркируют ИР (изолированная с растянутой тягой) и ИС (изолированная со сжатой тягой). Консоли типа НР выполняют с кронштейнами различной длины, чему в их маркировке соответствуют цифры II, III, IV, V и VI (3700, 4200, 4700, 5200 и 5900 мм), а консоли типа ИС, кроме того, еще с кронштейнами длиной 6400 мм (цифра VII в маркировке). Наличие подкоса в этом случае отмечается строчной буквой «п». Если консоль предназначена для крепления контактной подвески с усиленной (двойной) изоляцией, то вводится строчная буква «у»:

ИР-IV-5-п – изолированная наклонная консоль с растянутой тягой и подкосом, кронштейн из швеллеров 5 длиной 4700 мм;

ИС-IIу-5 – изолированная наклонная консоль со сжатой тягой и кронштейном из швеллеров 5 длиной 3700 мм для установки с усиленной изоляцией контактной подвески.

Консоли с кронштейнами из труб имеют в маркировке букву Т (ИТР и ИТС). Консоли типа ИТР (с растянутой тягой) выполняют с кронштейнами только одного размера II (3700 мм), а типа ИТС (со сжатой тягой), кроме того, кронштейнами размера III (4200 мм). Как и в маркировке консолей ИР и ИС, здесь также применяют буквы «п» и «у»:

ИТР-II-у – изолированная наклонная консоль с растянутой тягой и кронштейном из трубы длиной 3700 мм для установки с усиленной изоляцией контактной подвески;

ИТС-III-п – изолированная наклонная консоль со сжатой тягой и подкосом, кронштейн из трубы длиной 4200 мм.

Выбор опор

В качестве основных несущих конструкций на перегоне применяем железобетонные опоры типа С.

Произведем расчет промежуточной опоры, расположенной на внешней стороне кривой R=1800 м. На рис. 1.6 представлена расчетная схема этой опоры. На ней располагаются

– прямая наклонная консоль типа ИТР-II

– контактная подвеска М-95+2МФ-100

– провод ДПР марки АС-50

– провод гоуппового заземления марки АС-70

– кронштей типа КФ-5.

На рис. 1.6 приняты следующие обозначения:

,,-вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, провода ДПР и провода группового заземления;

, – вертикальная нагрузка от веса консоли и кронштейна;

,,,,-горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, контактный провод, провода ДПР и ГЗ и опору;

,,,- горизонтальная нагрузка от изломов несущего троса, контактного провода, проводов ДПР и ГЗ

-высота опоры;

,,,-высота подвеса проводов контактной сети, величины которых соответственно равны:

=8,55 м;

=6,75 м;

=8,8 м;

=4,5 м.

– плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейна, провода ДПР и провода группового заземления, величины которых соответственно равны:

=1,8 м;

=1 м;

=2 м;

=0,5 м.

Г-габарит опоры:

Г= 3,2 м.

а-зигзаг контактного провода:

а – 0,3 м;

-диаметр опоры:

=0,44 м.

Определим изгибающий момент на уровне условного обреза фундамента в двух режимах.

Режим гололеда с ветром.

Определим нормативные нагрузки, действующие на опору:

Вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвески и проводов ДПР и ГЗ:

(1.30)

где l – длина пролета

l=58 м (табл. 1.2)

даН

даН

даН

Вертикальная нагрузка от веса консолей и кронштейнов:

для консоли типа ИТР-II:

=66 даН

для кронштейна типа КФ-5:

=8 даН.

Горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, контактный провод, провода ДПР и ГЗ, которые передаются на опору:

(1.31)

даН

даН

даН

даН

Горизонтальная нагрузка от давления ветра на опору определяем по формуле:

(1.32)

где -площадь опоры:

=3,46 м² [1, стр92];

с_х -аэродинмический коэффициет опоры

с_х =0,7 [1, стр. 61]

даН

Горизонтальная нагрузка от изменения направления (изломов) проводов определяется по формуле:

(1.32)

даН

даН

даН

даН

Определим изгибающий момент при ветре к пути:

(1.32)

даН•м =55,26 кН•м

По результатам вычислений делаем вывод: на внешней стороне кривой радиусом 1800 м будем использовать опоры второй несущей способности с нормативным изгибающим моментом 59 кН•м.

Анкерные опоры в проекте принимаем без предварительных расчетов типовыми, т.к. значительную нагрузку от натяжения проводов при их анкеровке воспринимают оттяжки анкерами, рассчитанные на определенное натяжения проводов и тип контактной подвески.

Анкерные железобетонные опоры состоят из стойки С136. 6-3, оттяжек А-2 трех лучевого анкера А-4 и опорной плиты ОП-2.

1.13 Требование к сооружениям и устройствам электроснабжения железных дорог по обеспечению безопасности движения

Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение: электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения;

устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии

I категории. С разрешения ГАЖК до завершения переустройства допускается электроснабжение этих устройств по II категории;

всех остальных потребителей железнодорожного транспорта в соответствии с установленной ГАЖК категорией.

При наличии аккумуляторного резерва источника электроснабжения автоматической и полуавтоматической блокировки он должен быть в постоянной готовности и обеспечивать бесперебойную работу устройств СЦБ и переездной сигнализации в течении не менее 8 ч при условии, что питание не отключалось в предыдущие 36 ч.

Время перехода с основной системы электроснабжения автоматической и полуавтоматической блокировки на резервную или наборот не должно превышать 1,3 с.

Для обеспечения надежного электроснабжения должны проводиться периодический контроль состояния сооружений и устройств электроснабжения, измерение их параметров вагонами-лабораториями, приборами диагностики и осуществляться плановые ремонтные работы.

– Уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава

должен быть не менее 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе.

На отдельных участках с разрешения ГАЖК допускается уровень, напряжение не менее 19 кВ и не более 31 кВ при переменном токе.

Номинальное напряжение переменного тока на устройствах СЦБ должно быть 220 или 380 В.

Отклонения от указанных величин номинального напряжения допускаются в сторону уменьшения не более 10%, а в сторону увеличения – не более 5%.

– Устройства электроснабжения должны защищаться от токов короткого

замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх установленных норм!

Тяговые подстанции линий, электрифицированных на постоянном токе, а также электроподвижной состав должны иметь защиту от проникновения в контактную сеть токов, нарушающих нормальное действие устройств СЦБ и связи.

– Высота подвески контактного провода над уровнем верха головок рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, а на переездах не ниже 6000 мм.

В исключительных случаях на существующих линиях это расстояние в пределах искусственных сооружений, расположенных на путях стаций, на которых не предусматривается стоянка подвижного состава, а также на перегонах с разрешения ГАЖК может быть уменьшено до 5675 мм при электрификации линии на переменном токе и до 5550 мм – на постоянном токе. Государственный акционерный ж

Высота: подвески контактного провода не должна превышать 6800 мм.

– В пределах искусственных сооружений расстояние от токонесущих элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть не менее 200 мм на линиях, электрифицированных на постоянном токе, и не менее 350 мм – на переменном токе.

В особых случаях на существующих искусственных сооружениях может допускаться уменьшение указанных расстояний.

– Расстояние от оси крайнею пути до внутреннего края опор контактной сети на перегонах и станциях должно быть не менее 3100 мм.

Опоры в выемках должны устанавливаться вне пределов кюветов.

В особо сильно снегозаносимых выемках (кроме скальных) и на выходах из них (на длине 100 м) расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор контактной сети должно быть не менее 5700 мм. Перечень таких мест определяется председателем компании.

На существующих линиях до их реконструкции, а также в особо трудных условиях на вновь электрифицируемых линиях расстояние от оси пути до внутреннего края опор допускается не менее: 2450 мм – на станциях и 2750 мм – на перегонах.

Все указанные размеры установлены для прямых участков пути.

На кривых участках эти расстояния должны увеличиваться в соответствии с габаритным уширенном, установленным для опор контактной сети. Взаимное расположение опор контактной сети, воздушных линий и светофоров, а также сигнальных знаков должно обеспечивать хорошую видимость сигналов и знаков.

Контактная сеть, линии автоблокировки и продольного электроснабжения напряжением свыше 1000 В должны разделяться на отдельные участки (секций) при помощи воздушных промежутков (изолирующих сопряжений), нейтральных вставок, секционных и врезных изоляторов, разъединителей.

Опоры контактной сети или щиты, установленные на граница воздуил-промежутков должны иметь отличительную окраску. Между этими опорами или щитами запрещается остановка электроподвижного состава с поднятым токоприемником.

Схема питания и секционирования контактной сети, линий автоблокировки и продольного электроснабжения должна быть утверждена председателем компании. Выкопировки из схемы включаются в технико-распорядительный акт станций.

– Переключение разъединителей контактной сети электродепо и экипировочных устройств, а также путей, где осматривается крышевое оборудование электроподвижного состава, производится работниками локомотивного депо. Переключение остальных разъединителей производится только по приказу энергодиспетчера.

Приводы разъединителей с ручным управлением должны быть заперты на замки.

Порядок переключения разъединителей контактной сети, а также включателей и разъединителей линии автоблокировки и продольного электроснабжения, хранения ключей от запертых приводов разъединителей, обеспечивающий бесперебойность электроснабжения и безопасность производства работ, устанавливается начальником отделения компании. Переключение разъединителей и выключателей производится по приказу энергодиспетчера работниками других служб, прошедших обучение.

– Расстояние от нижней точки проводов воздушных линий электропередачи

напряжением свыше 1000 В до поверхности земли при максимальной стреле

провеса должно быть не менее: На

Перегона 6,0 м

В том числе в трудно – доступных местах 5,0 м

На пересечениях с автомобильными дорогами, станциях и в населенных пунктах 7,0 м

При пересечениях железнодорожных путей расстояние от нижней очки проводов воздушных линий электропередачи напряжением выше 1000 В до уровня верха головки рельса неэлектрифицированных путей должно быть не менее 7,5 м. На электрифицированных линиях это расстояние до проводов контактной сети должно устанавливаться в зависимости от уровни напряжения пересекаемых линий в соответствии с Правилами устройства электроустановок и по техническим условиям железной дороги.

2. Экономическая часть

2.1 Расчет стоимости сооружения контактной сети

Главной задачей дистанции электроснабжения является бесперебойное снабжение всех потребителей электрической энергией. Кроме того, они выполняют техническое обслуживание и текущий ремонт электрооборудования производственных и коммунальных учреждений железных дорог, на перегонах и станциях, включая освещение стрелочных указателей, обслуживание и ремонт высоковольтных линий автоблокировки и диспетчерской централизации на электрифицированных линиях.

На дистанции электроснабжения возложен технический надзор за энергетическим хозяйством заводов железнодорожного назначения, дорожных мастерских, локомотивных и вагонных депо, вокзалов, имеющих свой штат по обслуживанию энергетического хозяйства.

Непрерывное совершенствование устройств и оборудования электроснабжения предъявляет высокие требования к квалификации обслуживающего персонала. дистанции электроснабжения.

Задачами дистанции электроснабжения таким образом являются:

обеспечение надежной и экономичной эксплуатации всех устройств электроснабжения электрифицированных линий й энергетического хозяйства, находящихся на балансе дистанции электроснабжения, осуществление мероприятий по предупреждению брака, порч и аварий в устройствах электроснабжения, неуклонное выполнение Правил технической эксплуатации железных дорог и требований техники безопасности;

контроль за экономным расходованием электрической энергии, улучшением коэффициента мощности;

организация и контроль разработки прогрессивных норм расхода электроэнергии на предприятиях и в организациях железной дороги;

внедрение новейших достижений науки, техники, передового опыта, научной организации труда, производственной эстетики, максимальное использование производственных мощностей, повышение уровня механизации трудоемких процессов;

проведение мер по экономному расходованию материалов, топлива, снижению себестоимости ремонтных и других работ;

осуществление мероприятий, направленных на повышение эффективности производства и качества работы.

Перед строительством любого объекта рассчитывают экономическую целесообразность его сооружения. Если вложенные затраты не оправдывают себя, то ставиться вопрос о целесообразности его строительства. Потому необходимо просчитать затраты на сооружение и эксплуатацию сооружаемого объекта.

При проектировании контактной сети экономический расчет считается основным показателем эффективности. В выпускной работе необходимо также произвести расчет затрат на строительные и монтажные работы, затраты на материалы и оборудование. Для экономического расчета стоимости сооружения проектируемых устройств контактной сети составим сметы на строительные и монтажные работы, материалы и оборудование. Исходными данными для составления смет являются спецификации к планам контактной сети, а также цены на отдельные работы и затраты, приведенные в приложении 14 [1].

Сметы составляются на основании плана контактной сети перегона. В плане контактной сети указывают все необходимые данные для сооружения контактной сети и приводят спецификации анкерных участков (указывают марки проводов контактной подвески), питающих, отсасывающих и других проводов (указывают их марки), а также опор, консолей, фундаментов, опорных плит, лежней и анкеров. В таблице 2.1 приведены сметы проектируемого участка контактной сети.

Таблица 2.1.

Наименование работ или затрат	Единица измерения	Количество	Цена	Сумма
Строительные работы
Установка железобетонных одиночных нераздельных опор	шт.	45	127718,4	5747328
То же с опорной плитой	шт.	110	212217,6	23343936
Установка железобетонных одиночных раздельных опор в фундаменты саканного типа, устанавливаемые вибропогружением	шт.	10	237273,6	2372736
Гидроизоляция железрбетонных опор	шт.	165	383,20128	63228,2112
Установка железобетонных анкеров с оттяжками	шт.	43	205344	8829792
Стоимость железобетонных опор типа С136,6-1	шт.	42	241920	10160640
С136,6-2	шт.	20	255360	5107200
С136,6-3	шт.	84	291840	24514560
Стоимость трехлучевых фундаментов типа ТС10-4	шт.	10	141888	1418880
Стоимость трехлучевых анкеров типа ТА-4	шт.	43	111936	4813248
			122304	0
Стоимость опорных плит типа:
ОП-2/ОП-1	шт.	110	8889,6	977856
ОП-3	шт.		8889,6	0
			28	0
Стоимость оттяжек типа:			85440	0
А-2	шт.	36	78720	2833920
А-1	шт.		53760	0
А-3	шт.	7	49920	349440
Установка изолированных швеллерных консолей до 75 кг	шт.	83	33542,4	2784019,2
То же от 76 до 150 кг	шт.		41875,2	0
То же свыше 150 кг	шт.		56755,2	0
Стоимость консолей	т	5,559	1017600	5656838,4
Стоимость закладных деталей консолей	комплект	72	16185,6	1165363,2
Итого	сум			100138985

По итогу сметы определим стоимость сооружения одного километра контактной сети по формуле:

(2.1)

где С_см – сметная стоимость сооружения одного километра контактной сети;

L_разв – развернутая длина контактной сети

тыс. сум/км

Стоимость сооружения одного километра контактной сети на станции обходиться в 22 миллиона 333 тысяч 436 сум.

Заключение

Выпускная работа это заключающий этап учебного процесса, в выпускной работе была разработана выбранную тему, выбирали наиболее рациональный вариант технологического решения.

Выпускная работа состоит из пояснительной записки и графической части. В пояснительной записке имеется 3 раздела основная часть экономическая часть и охрана труда.

Графическая часть состоит из плана перегона, упрощенной схемы питания контактной сети при системе 27,5кВ и схемы сопряжения анкерных участков на прямых и кривых участках пути.

В основной части пояснительной записки по заданным климатическим условиям и параметрам контактной подвески были выполнены расчеты: нагрузок на провода подвески, длин пролетов на прямых и кривых участках пути, длин пролетов проводов системы ДПР; выбраны: натяжение проводов, несущие и поддерживающие конструкции контактной сети. Также были рассчитаны опоры для внешней стороны кривой.

В экономической части была составлена смета на материалы и оборудование, а затем определена стоимость сооружения одного километра контактной сети.

В разделе «Охрана труда» рассмотрены правила применения и испытания средств защиты, используемых на электроустановках железной дороги.

На этом выполнение выпускной работы было закончено.

Литература

1. Дворовчикова Т.В. Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных железных дорог. Учебное пособие по дипломному проектированию. Москва. Транспорт 1989 г.

2. Методические указания по дипломному проектированию контактной сети. 1974.

3. ПУ и ПТЭ контактной сети электрифицированных железных дорог. 1994

4. ПТБ при эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. 1997.

5. Фрайфлед А.В. Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети. Москва. Транспорт 1987 г.

6. Типовые нормы времяни на техническое обслуживание и текущий ремонт контактной сети. 1988.

7. Зеьвянский А.Я. Техника безопасности при эксплуатации контактной сети. Москва. Транспорт 1965 г.