Способы регулирования натяжения проводов контактной подвески

Компенсация натяжения проводов

Компенсация натяжения проводов — автоматические регулирование натяжения проводов контактной сети при изменении их температуры. Компенсация натяжения проводов осуществляется, как правило, в узлах анкеровок проводов контактной сети компенсаторами различных конструкций — блочно-грузовыми, с барабанами разного диаметра, гидравлическими, газогидравлическими, пружинными и др.

Наиболее простой по конструкции блочно-грузовой компенсатор сосоит из груза и нескольких блоков (полиспаста), через которые груз присоединяют к анкеруемому проводу. Двухблочный компенсатор имеет вес груза, равный половине номинального натяжения, которое необходимо обеспечить в анкеруемых проводах контактной подвески (передаточное соотношение 1:2). В «ручей» неподвижного блока, закреплённый на анкерной опоре, вложен трос (обычно стальной), к одному концу которого прикреплена штанга для грузов. Другой конец троса, образующий петлю, в которую вложен подвижный блок, закрепляется на опоре. Анкеруемый провод присоединяется к вилке подвижного блока через изоляторы. Наибольшее распространение получил трёхблочный компенсатор (рис.1), в конструкции которого использован второй подвижный блок, вложенный в петлю стального троса, один конец которого прикреплён к опоре, а второй — к вилке первого подвижного блока. Анкеруемый провод через изоляторы крепится к вилке второго подвижного блока. В этом случае вес груза составляет ¼ номинального натяжения (передаточное отношение 1:4), однако груз по вертикали перемещается на вдвое большее расстояние, чем при двухблочном компенсаторе. Для уменьшения длины грузы компенсатора могут быть разделены на две гирлянды, размещаемые на штанге. Для предотвращения раскачивания гирлянд грузов ветром применяют ограничители. Получили распространение компенсаторы с барабанами разного диаметра и с тормозными устройствами (например, в Германии). На барабан малого диаметра (рис.2) наматываются тросы, связанные с анкеруемыми проводами, а на барабан большого диаметра — трос, связанный с гирляндой грузов. Тормозное устройство служит для предотвращения повреждений контактной подвески при обрыве провода. В Японии, Франции, Португалии, Германии и других странах применяются компенсаторы, которые позволяют производить раскатку проводов контактной сети с заданным натяжением.

В Японии используются гидравлические компенсаторы, представляющие собой закреплённый на опоре цилиндр, который наполнен маслом. Расположенный внутри цилиндра поршень через шток соединён с анкеруемым проводом. Повышение или понижение температуры вызывает изменение объёма масла и перемещение поршня, в результате чего происходит компенсация изменения длины провода.

На линиях переменного тока в Великобритании применяют газогидравлические компенсаторы. Такой компенсатор имеет цилиндр, заполненный маслом и газом (азотом), объём которого подобран так, чтобы он мог компенсировать изменения длины провода, связанного с газогидравлической системой. Преимуществами газогидравлического компенсатора по сравнению с другими компенсаторами являются возможность изменения натяжения проводов контактной подвески в более узких пределах; уменьшение поперечных размеров устройства, что позволяет устанавливать анкерные опоры с нормальным, а не с увеличенным габаритом; удобство для монтажа контактной подвески с заданным натяжением и для анкеровки проводов подвески в скальных выемках без анкерной опоры. Однако конструкция газогидравлического компенсатора сложна и дорога. Газогидравлические компенсаторы не являются стандартными для всех случаев, так как их параметры зависят от длины анкерного участка, расположения контактной подвески на прямой или кривой, диапазона изменения температуры провода в эксплуатации.

В некоторых странах (Германия, Япония) используют пружинные и рычажно-пружинные компенсаторы, например в компенсирующей анкеровке проводов контактной подвески, в тоннелях, в фиксирующих тросах гибких поперечин и жёстких поперечин.

• «Энциклопедия железнодорожного транспорта», научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1995 год.

Источник

Способы натяжения контактного провода

Схема двойной цепной подвески.

Схема цепной одинарной подвески.

Схема простой подвести кп.

Классификация подвесок контактного провода.

Рельсовая сеть и требования предъявляемые к ней

На электрифицированных железных дорогах по рельсам проходит тяговый ток. Для сокращения потерь электроэнергии и обеспечения нормального режима работы устройств автоматики и

телемеханики на таких линиях предусматривают следующие особенности устройства верхнего строения пути:

к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают медные стыковые соединители (рис. 10.5), снижающие электрическое сопротивление рельсовых стыков;

рельсы изолируют от шпал с помощью резиновых прокладок в случае применения железобетонных шпал и пропиткой деревянных шпал креозотом;

используют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, и между подошвой рельса и балластом обеспечивают зазор не менее 3 см;

на линиях, оборудованных автоблокировкой и электрической централизацией, применяют изолирующие стыки (для того чтобы пропускать тяговый ток в обход их, устанавливают дроссель-трансформаторы или частотные фильтры).

Контактная сеть может быть подвешена на специальных устройствах на безопасной высоте над токоприемником э. п. с. — воздушная контактная сеть (трамвай, троллейбус, магистральные и пригородные железные дороги, промышленный транспорт) и может быть выполнена в виде контактного рельса (метрополитен) и размещена сбоку от ходовых рельсов, несколько выше их уровня.

Система подвешивания воздушной контактной сети называется контактной подвеской. В зависимости от того, как поддерживается натяжение контактного провода, как он подвешивается и закрепляется, различают простую, цепную и сложную подвески.

Простая подвеска. В такой подвеске контактный провод закрепляется на поддерживающих конструкциях.

Схемы простой жесткой и эластичной контактных подвесок: 1 — контактный провод; 2 — изолятор; 3 — эластичная струна; 1 — стрела провеса контактного провода.

Цепная подвеска. В цепной подвеске контактный провод крепится при помощи струн к несущему тросу, а несущий трос закрепляется на поддерживающих устройствах

Схемы цепной жесткой (а) и эластичной (б, в) контактных подвесок: 1 — контактный провод, 2 — изолятор, 3 — несущий трос, 4 — струна, 5 — рессорный провод.

Сложные подвески позволяют развивать высокие скорости движения. Примером таких подвесок может служить компаундная подвеска. В ней помимо несущего троса имеется вспомогательный трос, к которому крепится контактный провод.

1 — контактный провод; 2 —изолятор, 3 — несущий трос, 4 — струны, 5 — вспомогательный трос.

По виду подвешивания:

*простое (контактный провод подвешивается непосредственно к конструкциям опор контактной сети);

по конструкции опорного узла:

По способу регулирования натяжения контактных проводов:

-с сезонным регулированием натяжения;

*цепные подвески (контактный провод крепится при помощи струн к несущему тросу, а несущий трос закрепляется на поддерживающих устройствах).

По числу проводов:

По конструкции опорного узла:

-со струной в опорном узле;

-со смешанными опорными струнами;

По способу регулирования натяжения несущего троса:

По расположению проводов в плане относительно оси пути токоприемника:

В такой подвеске контактный провод закрепляется на поддерживающих конструкциях.

Простая подвеска с однократным подвешиванием контактного провода характеризуется большими стрелами провеса и углом перегиба провода, а также низкой эластичностью в опорном узле. Она не может быть выполнена с провесами более 40-45 м.

Проход токоприемником опорных узлов со скоростью более 40 км/ч сопровождается ударом, многократными отрывами. Уменьшить перегиб можно с помощью двойного и многократного подвешивания продольными оттяжными тросами 2. При двукратном подвешивании длину оттяжного троса рекомендуется использовать 3-4 м.

Использование рессорного троса 4 в опорном узле повышает эластичность простых контиактных подвесок и позволяет расширить область их применения. Это переходящая подвеска от простой к цепной.

В цепной подвеске контактный провод крепится при помощи струн к несущему тросу, а несущий трос закрепляется на поддерживающих устройствах.

Цепные подвески позволяют получить малые стрелы провеса контактного провода при соответствующем выборе длины струн в пролете и обеспечить хорошее качество токосъема при высоких скоростях движения.

Одинарной называют такую цепную подвеску, в которой контактный провод (1 или 2) крепится струнами непосредственно к несущему тросу.

В подвеске со струной в опорном узле контактный провод при росте температур опускается на величину ,гд -изменение стрелы провеса несущего троса. Если струны сдвинуть в обе стороны от оси опоры на расстояние 2-2,5 м, то получится подвеска со смещенными опорными струнами. Уменьшается стрела провеса ( ) из-за его опускания на в зоне фиксатора. Чем дальше расположены струны от опорного узла, тем меньше стрела провеса контактного провода. Но сдвигать струны от фиксатора более 2,5 м нельзя, появится стрела между опорным струнами, выход –рессорный трос, на который крепят 2 или боле вертикальных струн. Цепные подвески с такими тросами называются рессорными.

Контактный провод 3 (один или два) крепится на коротких струнах 4 к вспомогательному тросу 2, а последний на более длинных струнах к несущему тросу 1.

По способу натяжения проводов различают некомпенсиро— ванные, полукомпенсированные и компенсированные цепные подвески. В цепных подвесках контактный провод в пролетах между опорами подвешен не свободно, как в простых (трамвайных) контактных подвесках, а на часто расположенных струнах, прикрепленных к несущему тросу. Благодаря этому требуется меньше опор, чем в простых подвесках, расстояние между ними достигает 70—75 м. Для возможности регулирования натяжения проводов контактную сеть делят на механически независимые друг от друга участки. На концах этих участков, называемых анкерными, провода закрепляют (анкеруют) на опорных устройствах. Для уменьшения стрел провеса при сезонном изменении температуры оба конца контактного провода (иногда и несущего троса) оттягивают к анкерным опорам и через систему блоков и изоляторов к ним подвешивают грузовые компенсаторы. Наибольшая длина участков между анкерными опорами устанавливается с учетом допустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м и более.

В некомпенсированной цепной подвеске провода жестко закрепляют на анкерных опорах. Натяжение в них и стрела их провеса меняются в зависимости от температуры, ветровой нагрузки и гололеда.

В полукомпенсированной цепной подвеске с помощью грузовых компенсаторов автоматически поддерживается натяжение контактного провода при изменении метеорологических условий, а н сущий трос жестко закреплен на опорах. При такой подвеске расстояние между опорами обычно равно 60—70 м. Применение рессорного троса в полукомпенсированной подвеске позволяет обеспечить надежный токосъем при скоростях движения до 120 км/ч.

При компенсированной подвеске в контактном проводе и несущем тросе автоматически поддерживается практически постоянное натяжение. Компенсированная подвеска обеспечивает нормальный токосъем при скоростях движения до 160 км/ч и выше.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Способы регулирования натяжения проводов контактной подвески

ТОКОПРОВОДЯЩИЕ И КОНТАКТНЫЕ

УСТРОЙСТВА КОНТАКТНЫХ СЕТЕЙ И ЛЭП

3.1. Общие положения

Одной из основных подсистем контактных сетей и линий элект­ропередачи являются токопроводящие (провода, токопроводы, элек­тропроводки, кабели) и контактные (провода и рельсы) устройства (контактные подвески). Их можно классифицировать (рис. 3.1, а) по механическим состояниям: напряженные (например, натянутые про­вода) и ненапряженные (контактные рельсы, полужесткие разбор­ные контактные токопроводы, свободнолежащие кабели) и по сте­пени изоляции: неизолированные (голые), например провода ВЛ, и изолированные (провода, токопроводы скрученные, изолированные провода СИП — тросарды, кабели). Все типы и варианты токопроводящих и контактных устройств имеют соответствующий набор узлов (рис. 3.1,6), монтируемых по определенным схемам.

Кроме того, на опорах контактных сетей размещаются и спе­циальные подвески: заземляющие тросы, предназначенные для про­пуска токов короткого замыкания при пробое изоляции, а также волноводы и кабели волоконно-оптической связи для уменьшения помех поездной радиосвязи и пропуска заданного объема сигна­лов. Опоры ВЛ 35 кВ и выше снабжают одним или двумя грозозащитными тросами, которые размещают над проводами и заземля­ют. На них частично может быть распространена классификация и изложенные ниже методы расчетов. Схемы подвесок контакт­ных сетей и ВЛ определяют их конструкции в соответствии с тех­ническими требованиями, их классификация ведется по основным признакам: контактные и неконтактные, жесткие, полужесткие, гибкие. Одновременно гибкие могут быть простыми и цепными: плоскими одинарными, двойными и объемными. Цепные подвес­ки состоят из расположенных вдоль пролетов несущих тросов, к которым снизу подвешены вспомогательные и контактные прово­да. Ниже в тексте по отдельности классифицируется каждая груп­па контактных подвесок и описываются узлы, входящие в рассмат­риваемую подсистему (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Классификация видов контактных сетей и ЛЭП по функциональным, механическим и диэлектрическим признакам (а) и узлам токопроводящих и контактных устройств (б)

Рис. 3.2. классификация схем простых (а), плоских одинарных (б) и двойных (в), а также объемных (г) цепных контактных подвесок

3.2. Контактные подвески и провода

Монтажные схемы подвесок проводов. Схемы подвески прово­дов на ВЛ определяются ее номинальным напряжением, которое зависит от передаваемой мощности и расстояния, и родом тока (постоянный, переменный). На опорах ВЛ переменного тока вы­сокого напряжения обычно подвешивают три фазных провода и

1розозащитный трос, расположенный выше.

На ВЛ до 1 кВ закрепляют также четвертый — нулевой провод. Для выравнивания емкостных сопротивлений фаз при длине ВЛ высокого напряжения более 100 км применяют транспозицию про­водов. Провода ВЛ крепятся к опорам с помощью подвесных изо­ляторов: на анкерных — натяжными гирляндами, которые явля­ются как бы продолжением провода, а на промежуточных — под­держивающими гирляндами. Провода ВЛ напряжением до 20 кВ крепятся на опорах, как правило, с помощью штыревых изолято­ров. На ВЛ постоянного тока обычно подвешивают два провода.

ВЛ могут быть одноцепными и двухцепными. Каждая фаза мо­жет состоять из одного или нескольких проводов (расщепленные фазы). Конструктивное выполнение ВЛ зависит от климатических условий, рельефа и других местных особенностей. ВЛ разного на­пряжения отличаются расстояниями между проводами и от ниж­них проводов до поверхности земли, а также до опорно-поддерживающих устройств и пересекаемых объектов (сооружений). Ос­новные параметры воздушных ЛЭП зависят от напряжения.

Схемы контактных подвесок в системах электротранспорта гораз­до разнообразнее, чем на ВЛ.

Простые контактные подвески состоят из одного или двух кон­тактных проводов, закрепленных непосредственно на поддерживаю­щих устройствах. Их можно классифицировать следующим образом (рис. 3.2, а), рассмотрев основные схемы конструкций (рис. 3.3).

Если на заданную длину проводов приходится одна точка подвеса к поддерживающему устройству, то подвеску называют однократной (см. рис . 3.3, а). Между точками подвеса образуется свободный участок ра­стянутой «гибкой нити». Для уменьшения стрелы провеса необходимо Длину свободных участков сократить, т.е. обеспечить многократный подхват (см. рис. 3.3, б, в). Если подвески разделены на отдельные анкерные участки, то их называют разрезанными. Простые контактные подвески классифицируют по степени компенсации температурных удлинений проводов: на некомпенсированные, компенсированные (с грузами), самокомпенсированные (со специальными элементами), с се­зонной регулировкой (муфтами). Их различают по типу звена подвеса к поддерживающему устройству (см. рис. 3.3, д—з): беззвеньевые, с вер­тикальными или наклонными звеньями — струнами (см. рис. 3.3, з), оттяжками (см. рис. 3.3, д), турникетами (см. рис. 3.3, e) и т.д. — сколь­зящими (см. рис. 3.3, г), роликовыми (см. рис. 3.3, ж).

Применяются полигонные подвески, подвешиваемые к радиально расположенным растяжкам на вертикальных струнах (на­пример, на трамвайных путевых кольцах).

Простые контактные подвески дешевле, чем цепные, но ограничи­вают скорости движения и требуют большего количества опор, что влияет на общую стоимость контактной сети.

Простые подвески обычно применяют на городском (трамвай и троллейбус со скоростями движения до 70 км/ч), горном и промыш­ленном (шахтные и карьерные электровозы, троллейвозы) транс­порте. На магистральных железных дорогах простые подвески при­менялись раньше для трехфазных контактных сетей (например, в Италии), но были заменены цепными. В 70-е гг. стремление удеше­вить электрификацию привело к появлению (например, в Англии) ряда улучшенных простых подвесок для скорости до 140 км/ч.

В России улучшенная простая компенсированная контактная подвеска, разработанная институтом Трансэлектропроект, пред­назначена для применения на боковых и второстепенных железно­дорожных путях (см. рис. 3.3, б). В соответствии с облегченными требованиями она рекомендована для малодеятельных участков. Разновидности простых подвесок применяются в тоннелях: под­веска на сплошном основании, ромбовидная (см. рис. 3.3, ж) и т.д.

Рис. 3.3. схемы простых контактных подвесок: трамвайная (а); института Трансэлектропроект (б); Н. И. Ветрова (в); ОмГУПС (г); фирмы AEG (д); Германии (е); В. А. Тихомирова (ж); параллелограмная (з); 1 – контактный провод; 2 – подхват; 3 – скользун; 4 – упругий элемент; 5 –наклонное звено с роликом; 6 – турникет; 7 – фиксатор; 8 – ось пути; 9 – опора

Анализируя известные простые подвески, можно отметить, что некоторые из них позволяют увеличить пролет до 65 м при сохра­нении ветроустойчивости и скорости движения ЭПС до 70—80 км/ч. К наиболее интересным из них относятся: простая трамвайная с зигзагом и сезонной регулировкой (см. рис. 3.3, а); компенсиро­ванная подвеска института Трансэлектропроект (см. рис. 3.3, б); подвеска Н. И. Ветрова (см. рис. 3.3, в); косая самокомпенсированная троллейбусная (см. рис. 3.3, з); подвеска Германии компенси­рованная с продольным балансиром (см. рис. 3.3, е); пространственная ромбическая В. А. Тихомирова (см. рис. 3.3, ж).

Одинарные плоские цепные подвески состоят из несущих тросов и кон­тактных проводов, расположенных практически в одной плоскости (вспомогательные тросы отсутствуют). Они могут быть подразделены по способу натяжения проводов (см. рис. 3.2, б): на некомпенсированные (рис. 3.4, а), когда все провода анкеруются жестко; полукомпенсированные (рис. 3.4, б), в которых только контактные провода снабже­ны автоматическими компенсаторами; компенсированные (рис. 3.4, в), когда и провода и тросы снабжены компенсаторами; с сезонным регу­лированием, когда цепная подвеска имеет стяжные муфты; самоком­пенсированные (рис. 3.4, г), когда конструкция подвески обеспечивает заданные характеристики без специальных компенсаторов (например, с транспозицией двух проводов, поочередно подвешиваемых на опо­рах и служащих на одной части пролета контактным проводом, а на другой — несущим тросом). Могут применяться также частично ком­пенсированные цепные подвески, где компенсаторы работают не всегда: при определенной температуре или значительном гололеде компенсатор стопорится и тем самым предотвращаются недопустимые стре­лы провеса контактных проводов. Идентичность характеристик всех пролетов анкерного участка может достигаться распределенной установкой компенсирующих элементов вместо двух компенсаторов по концам.

В зависимости от взаимного расположения проводов между собой и относительно оси пути в плане различают вертикальные (рис. 3.4, е) , полукосые (рис. 3.4, з) и хордовые (рис. 3.4, ж) подвески. В верти­кальной цепной подвеске все ее элементы располагаются в каждом пролете в одной вертикальной плоскости. Несущий трос полуко­сой цепной подвески расположен по оси пути, а контактные про­вода поочередно незначительно смещаются то в одну, то в другую сторону от оси пути (зигзагом) в целях более равномерного износа контактных пластин токоприемника.

На кривых участках пути вертикальная цепная подвеска распола­гается в плане в виде хорд (рис. 3.4, ж) . Контактный провод хордовой подвески в местах крепления на опорах смещается в наружную сторо­ну кривой; несущий трос располагается над ним. На кривых больших радиусов в середине пролета провод располагают по оси токоприем­ника, а на кривых малых радиусов смещают внутрь кривой.

В зависимости от способа крепления струн, расположенных вблизи опор, цепные подвески могут быть: с простыми подопорными струнами (рис. 3.4, и) , со смещенными струнами (рис. 3.4, к), с пру­жинами под опорой, с рессорными опорными струнами (рис. 3.4, л). Если в одном анкерном участке смонтированы разные типы подопорных узлов (на прямой — с рессорным тросом, на кривой менее 800 м — с подопорной простой струной), то подвеску следует рас­считывать, учитывая длины частей, занимаемых каждым типом.

Из-за увеличения жесткости, стрел провеса и повышенного ме­стного износа в точке крепления простой подопорной струны она в настоящее время практически не применяется и рекомендуется только для мест, подверженных автоколебаниям.

В подвеске с опорными смещенными струнами на 2 и более м (см. рис. 3.4, к) достигается уменьшение жесткости, более плавное изменение высотного положения. Такая подвеска может применять­ся для скорости движения ЭПС до 75 км/ч.

В рессорной подвеске (см. рис. 3.4, л, м) к несущему тросу на учас­тках, прилегающих к опорам, крепятся отрезки дополнительного тро­са или провода длиной от 12 до 20 м, к которым на двух (или четырех, как в КС-200) струнах подвешивают контактные провода. Использова­ние рессорных струн в полукомпенсированных подвесках обеспечива­ет скорости ЭПС до 120 км/ч.

В компенсированной цепной подвеске института Трансэлектропроект стрела провеса остается постоянной, обеспечивающей скорости ЭПС до 160 км/ч, независимо от температурных колебаний. Рессорный трос служит лишь для выравнивания жесткос­ти в середине пролета, под первой нерессорной струной и под опорой. Для этой же цели служат пружинные элементы, устанав­ливаемые в подопорном узле

Рис.3.4. Схемы одинарных плоских цепных подвесок: некомпенсированные (а), по­лукомпенсированные (б), полностью компенсированные (в), самокомпенсированные (г), с распределенной компенсацией (д), вертикальная (е), хордовая <ж),полукосая (з), с простой подопорной струной ( и) , со смещенной струной (к), то же с рессорной (л), с удлиненной рессорной (м), с пружинными струнами (н); 1 — несущий трос; 2 –– контактный провод; 3 — компенсатор; 4 — компенсирующий элемент подвески с распределенной системой компенсации; 5 — ось пути; 6— опорная струна; 7— рессорный трос; 8— упругая струна

(рис. 3.4, н). Их конструктивное исполнение определяется требуемой характеристикой жесткости, Целесообразна также установка упругих элементов в струнах (см рис. 3.4, н) и в пролетах, например, по предложению И. А. Беля­ева. Компенсированная «интегрированная» подвеска с медны­ми несущими тросами сечением 336 мм 2 применена в Японии.

Следует отметить, что варианты одинарных цепных подвесок являются основными для скоростей до 350 км/ч в Германии, Фран­ции, Испании, Италии.

Двойные контактные подвески (рис. 3.5) имеют между несущими тросами и контактными проводами закрепленный на струнах вспо­могательный провод. Они позволяют повысить: равномерность же­сткости в пролете (обеспечивая токосъем при повышенных скоро­стях), электропроводность (снижая потери электроэнергии) и ста­бильность к воздействию ветра (уменьшая вероятность автоколе­баний). К недостаткам двойных подвесок относятся: сложность конструкции, повышенная стоимость и увеличенный расход меди.

Классифицируют двойные плоские подвески (см. рис. 3.2, в), подразде­ляя их: на полукомпенсированные, самокомпенсированные, полностью компенсированные с простыми и пружинными демпферными струнами.

Двойные контактные подвески с различными комбинациями компенсированных контактных проводов, вспомогательных и не­сущих тросов применялись в Италии и Англии. Позднее на скоро­стных участках в Японии внедрили улучшенный вариант этой под­вески с пружинными демпферами в струнах (см. рис. 3.5, г).

В России в 60-х гг. в Трансэлектропроекте был разработан типовой проект двойной подвески с простой подопорной струной (рис. 3.5, а), по которому была смонтирована контактная сеть на участке Навля— Алтухово. Ранее считалось целесообразным переоборудование одинар­ной подвески с изношенными контактными проводами в двойную с целью увеличения ее сечения по предложению инженера А. С. Ивлева.

Двойной самокомпенсированной подвеской можно считать и верти­кальную с распорками вантовую подвеску Н. В. Бокового. Она состоит из одинаково натянутых несущего троса и вспомогательного провода, со­единенных обычными струнами в средней части пролета и жесткими стру­нами-распорками под опорами. Провода, тросы и струны образуют гори­зонтальный вант (см. рис. 3.5, д), к которому обычными струнами подве­шивают контактные провода. При этом обеспечивается такая же высокая стабильность характеристик, как и у подвески на сплошном основании.

Объемные контактные подвески отличаются от плоских тем, что тросы и контактные провода (обычно три элемента) разнесены в про­странстве в разных точках пролета (рис. 3.6). Они позволяют улуч­шить: ветроустойчивость (увеличивая длину пролета и уменьшая ко­личество опор), устойчивость к автоколебаниям (предотвращая пляс­ку проводов), равномерность жесткости в пролете (уменьшая износ, обеспечивая увеличение скорости движения ЭПС), самокомпенса­цию температурных удлинений.

Общим недостатком объемных подвесок являются некоторые сложности их расчета, монтажа и эксплуатации. Классифицируют объемные подвески: на самокомпенсированные, полукомпенсиро­ванные и полностью компенсированные; с зигзагообразным, ром­бовидным, синусоидальным, хордовым и серповидным расположе­нием контактных проводов в плане; фиксаторные и бесфиксаторные; с простыми, рессорными и пружинными струнами под опора­ми в пролете (см. рис. 3.2, г) . По количеству проводов они могут быть двух-, трех- и четырехпроводные.

Двухпроводными объемными (пространственными) подвесками являются косая (см. рис. 3.6, а) на прямых участках пути и наклонная бесфиксаторная (см. рис. 3.6, б) на кривых. Три провода (два троса с распоркой-консолью в виде ванта и контактный провод) имеет само­компенсированная косая подвеска И. А. Беляева и Ю. Е. Березина (см. рис. 3.6, е) . Подвески с промежуточными опорами и с оттяжными тро­сами (рис. 3.6, в, г) являются также трехпроводными зигзагообразны­ми. Бесфиксаторная треугольная шведская подвеска (см. рис. 3.6, д) и подвеска А. С. Альханова (см. рис. 3.6, и) также имеют три провода и синусоидальное расположение контактных проводов.

К трехпроводным можно отнести и подвеску И. И. Власова с одним ромбом контактных проводов в плане (см. рис. 3.6, ж) .

Рис.3.5. Двойные плоские цепные подвески: с простой опорной струной инсти­тута Трансэлектропроект (а), со сдвинутыми опорными струнами (б), с рессор­ными опорными струнами( в), демпфированная ( г), вантовая Н.В . Бокового <д); 1 —несущий трос; 2 — вспомогательный трос; 3 — петлевая струна; 4 — кон­тактный провод; 5 — упругие струны; 6 — жесткая распорка

Четырехпроводными многоромбовыми являются пространственные подвески А. Т. Демченко (см. рис. 3.6, з), обеспечивающие эффект рав­номерной жесткости за счет подсоединения контактных проводов к тросам в середине пролета, что смягчает подопорную зону и способ­ствует самокомпенсации удлинений.

Конструкции и характеристики проводов. Контактные провода (рис. 3.7) должны иметь высокую электропроводность, прочность и кор­розионную стойкость, а также повышенную износостойкость, дугостойкость, модуль упругости, минимальный коэффициент температур­ного удлинения и свободную поверхность для контакта с токоприемни­ками. Контактные провода выполняют однопроволочными. Они имеют фасонный профиль поперечного сечения (Ф) с двумя про­дольными канавками для захвата провода зажимами (см. рис. 3.7 и табл. 3.1), изготавливаются из одного (монометаллические) или двух (биметаллические, комбинированные) материалов. Раньше контактные провода назывались троллейными (ТФ).

Монометаллические фасонные контактные провода изготавлива ют следующих марок: МФ — медные, БрФ — бронзовые, МФО — овальные, НЛФ — медные низколегированные. Кроме букв в мар ку провода входят цифры, указывающие номинальную площадь его сечения в мм 2 , например МФ-100.

Овальные фасонные провода имеют увеличенную поверхность касания с пластинами токоприемника (рис. 3.7, в). В низколеги рованные медные провода добавлены различные небольшие при садки (магний, цирконий, олово и титан), составляющие

Рис.3.6. Схемы объемных контактных подвесок: косая (а), наклонная (б), с фиксирующей опорой (в), с оттяжным тросом (г), треугольная (д), вантовая (е) , ромбическая (ж), ромбовидная (з), синусоидальная (и); 1 — контактный провод; 2 — ось пути; 3 — несущий трос; 4 — распорка; 5 — фиксирующая опора; 6— оттяж ной трос; 7 — оттяжка; 8—фиксатор

сотые доли процента.

Бронзовые провода имеют значительные присадки, например 0,2 % циркония, кадмия, магния и др. В качестве присадок сейчас успешно применяют серебро. ЗАО «Транскат» выпустило низко легированные оловом медные провода марки НЛО_Л 0,4Ф-100.

На железных дорогах в основном применяют медные контактные
провода марок МФ-85, МФ-100, МФ-120 (рис.3.7, а), причем пер вый — преимущественно на станционных путях. Бронзовые кон тактные провода имеют повышенное по сравнению с медными временное сопротивление разрыву (не менее 0,42 ГПа), но мень шую электрическую проводимость. Они меньше изнашиваются, менее чувствительны к перегревам при эксплуатации, имеют повышенный срок службы. Бронзовые провода в верхней части сече ния снабжены дополнительной канавкой (рис. 3.7, б).

Рис.3.7. Провода контактные фасонные: медные (а); бронзовые (б); овальные (в);
сталемедные (г); сталеалюминиевые (д): сталеалюминиевые со стальной шиной (е)

Попытки заменить медь другими, менее дефицитными матери алами, привели к появлению в России комбинированных сталемед ных, сталеалюминиевых (рис. 3.7, д), а также монометаллических стальных контактных проводов. Из-за ряда недостатков при эксплуатации и монтаже (температурные расслоения, коррозирование,
поперечная жесткость) они не получили распространения на рос-
сийских железных дорогах.

В Японии для уменьшения износа провода, особенно в связи с по вышением скоростей движения поездов, предложены сталеалюминие вые провода с вертикальной стальной шиной в сечении (рис. 3.7, е). После стирания нижнего слоя алюминиевого сплава дальнейшее изнашивание определяется сталью. В разных странах разработаны так-
же конструкции сталемедных контактных проводов (рис. 3.7, г).

Многопроволочные провода (рис. 3.8) применяют в качестве токопроводящих (на ЛЭП), питающих (в том числе по системе ДПР), усиливающих, экранирующих и несущих (тросов) на контактной сети. Они могут быть: медными, алюминиевыми, стальными, би металлическими и комбинированными. Выбор материала прово да определяется конструкцией ВЛ или контактной подвески, необходимой его площадью сечения, месторасположением электрифи цированной линии и другими условиями.

Конструктивно многопроволочные провода состоят из цент ральной проволоки или стренги, вокруг которой по спирали расположены один или несколько (см. рис. 3.8.) слоев проволок. Каждый ряд проволок навивают в обратном направлении по от-
ношению к предыдущему, наружный повив должен быть правым.

Медный многожильный провод (рис. 3.8, а и табл. 3.2) обладает высокой электропроводностью, долговечен и надежен в эксплуатации благодаря хорошей сопротивляемости коррозии. К недостаткам мед ного провода, используемого в качестве несущего троса, относятся боль шие изменения стрел провеса полукомпенсированной цепной подвес ки при колебаниях темпера туры, чем у биметаллическо го или стального. Медный неизолированный провод с номинальной площадью се чения 120 мм 2 обозначается
М-120. На главных путях железных дорог, электри фицированных на постоян ном токе, несущие тросы выполнены из проводов марокМ-95иМ-120.

Рис.3.8. Провода многопроволочные: монометаллические (а); биметаллические (б); комбинированные АС (в); комбинированные АПБ- СА (г); 1 — медь; 2 — сталь; 3 — алюминий

Неизолированные биметаллические провода марок ПБСМ1 и ПБСМ2 (рис. 3.8, б и табл. 3.2) свиты из проволок, имеющих сталь ную сердцевину и медную оболочку (покрытие). Наименьшая тол щина медной оболочки проволоки провода ПБСМ1 составляет 10 % радиуса, а ПБСМ2 — около 7 %. Обозначается такой провод сечением 70 мм 2 — ПБСМ 1-70. Для несущих тросов используют провода марок ПБСМ-70 и ПБСМ-95.

Биметаллические оцинкованные провода применяют также в ка честве поперечных несущих и фиксирующих тросов гибких и жест ких поперечин. В местностях, расположенных вблизи моря, промышленных предприятий, на линиях со смешанной тягой цинко вое покрытие проволок не предотвращает коррозию. Для усиле ния защитных антикоррозионных свойств СП «Уралтранс» разработана конструкция биметаллических многожильных проводов с никелевым покрытием для несущих тросов и одножильных прово лок диаметром 4 и 6 мм.

В качестве усиливающих, питающих и отсасывающих прово дов контактной сети применяют многопроволочные провода мар ки А, изготовленные из алюминиевых сплавов. Чаще всего приме няют провода марок А-150 и А-185 сечением 150 и 185 мм 2 соот ветственно. По сравнению с медными алюминиевые провода от личаются меньшей плотностью и электропроводностью, при этом эквивалентная проводимость получается в случае, когда площадь сечения алюминиевого провода примерно в 1,75 раза больше медного, хотя его масса при этом в 2 раза меньше. На открытом возду хе алюминий покрывается защитным антикоррозионным слоем окиси, однако он подвержен электролитическому разложению при соприкосновении с другими металлами.

На ВЛ применяют сталеалюминиевые провода (рис. 3.8, в), состоящие из стальных оцинкованных и алюминиевых прово лок. Стальные расположены в центре сечения провода. Условное обозначение сталеалюминиевого провода с номинальными площадями сечений алюминиевой части 50 и стального сердечника 8 мм 2 — АС-50/8,0.

Многопроволочные провода изготавливают протяжкой в хо лодном состоянии, что приводит к увеличению временного сопро тивления разрыву и уменьшению пластичности.

Контактные провода приобретают при волочении (протяжке) кроме повышенной прочности увеличение твердости, т.е. износос тойкости. Поэтому выпускались опытные партии проводов с повышенным обжатием. Внедряются провода МФ-120, изготовляемые методом холодной прокатки, которые, по данным В. Я. Бе рента, обладают более высокими техническими показателями (из носостойкость в 1,1 раза, прочность до 38,5 кг/мм 2 ).

Однако при нагревании провод теряет эти качества и тем в боль шей степени, чем выше температура и время ее воздействия. По этому в соответствии с нормами температура проводов контакт ной сети в самых неблагоприятных условиях не должна превышать 100 °С для медных, 90 °С для алюминиевых и 120 °С для биметалли ческих проводов. По этой причине нельзя применять методы свар ки, при которых температура провода превысит указанную.

В контактных сетях используют также многопроволочные сталь ные тросы (канаты) для компенсаторов, биметаллическую проволоку БСМ диаметром 4 и 6 мм для изготовления струн, стальную оцинкованную проволоку.

Физико-механические характеристики проводов. Провода ВЛ рассчитывают на прочность по допустимому напряжению, а прово да контактной сети — по допустимому натяжению провода Н_дп, кН:

где Н_раз — разрывное усилие провода, кН; k _з — номинальный коэффициент запаса прочности; α — коэффициент, учитывающий разброс механических характеристик и условия скрутки прово лок (для проводов с числом проволок в проводе менее 37, приме няемых в контактных сетях, α = 0,95); σ_вр — временное сопротив ление разрыву материала проволоки, ГПа; S — расчетная пло щадь сечения провода, мм 2 .

Номинальным коэффициентом запаса прочности k ₃ называют отношение разрывного усилия провода к допустимому натяжению. В контактной сети для медных, бронзовых и алюминиевых много проволочных проводов, используемых в качестве продольных, не сущих, фиксирующих тросов, а также вспомогательных, усиливаю щих, питающих и других проводов k ₃ ≥ 2; для сталемедных продоль ных, несущих тросов k ₃ ≥ 2,5; для сталеалюминиевых, стальных продольных несущих и фиксирующих тросов, сталемедных поперечных несущих тросов k ₃ ≥ 3; для стальных поперечных тросов k ₃ ≥ 4.

Отклонение натяжения компенсированного несущего троса от заданного значения не должно превышать ±10%. Поэтому номи нальное натяжение компенсированного несущего троса (и вспомо гательного провода)

где Т_дп — допустимое натяжение несущего троса, кН.

Натяжение контактного провода К _ном устанавливают по напряже нию для оставшейся после износа площади сечения. Номинальное на пряжение медного контактного провода 0,098 ГПа, а бронзового — 0,128 ГПа. Номинальное натяжение контактного провода, кН,

где σ_ном — номинальное напряжение, ГПа; S _КП — площадь сече ния провода, мм 2 ; п — число контактных проводов.

Изменение натяжения компенсированного контактного прово да не должно превышать ± 15% номинального значения. Допусти мое напряжение для медного контактного провода 0,118 ГПа, а бронзового — 0,147 ГПа. Допустимое натяжение может быть оп ределено по выражению (3.3), в котором вместо номинального не-
обходимо принять допустимое напряжение. Натяжения основных
проводов регламентированы (табл. 3.4).

Допустимое напряжение провода ВЛ

Коэффициент запаса прочности проводов ВЛ принимают рав ным 2 или 2,5 в зависимости от трассы линии, конструкции и площади сечения провода. При расчете проводов контактной сети и ВЛ следует руководствоваться их физико-механическими характеристиками (табл. 3.5), которые взяты из нормативных документов, и номинальными натяжениями, принимаемыми для проводов с автоматически поддерживаемым постоянным натяжением (см. табл. 3.4).

Источник