第5讲_接触网计算基础

1、接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.主讲人主讲人 董昭德董昭德西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院2011.9.28X2417第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度温度 风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 定义 依据接触网技术要求和线路所在区域的25年以上的实际气象资

2、料，利用统计学原理确定的、用于计算和确定接触网工程投资和技术参数的气象数据称为设计气象参数。 重要性 涉及工程投资、技术性能、使用年限、运营安全，必须严肃对待! 原则 客观详实、科学准确、满足设计、不宜过繁、取值标准、便于计算。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度温度 风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 温度的确定方法 最高(低)设计温度的取值应根据线路通过地区气象部门

3、所记录的不少于25年的气象资料，提取出每年的最高（低）温度，将这些最高（低）温度的算术平均值作为环境的最高（低）设计温度。 由于环境辐射热和牵引电流焦耳热的影响，最高设计温度一般取为环境最高温度的1.5倍。 高速或重载铁路接触网，牵引电流产生的焦耳热更加突出，接触网系统按最高工作温度80设计，接触线按80100设计。 最低温度的取值 东南沿海地区一般可取为5； 长江流域及云、 贵、川大部可取为10； 黄河流域、华北平原大部可取为-20； 河北、山东西北部、东北地区南部取为30； 东北地区北部及西北高寒地域可取为-40。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负

4、载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 高速接触网设计中所涉及的风速概念 最大风速； 覆冰风速； 结构风速； 运行风速 注意：由于高路基、高桥的存在，应考虑特殊的因素影响。风速和风压的取值与风速仪安装高度和风速测量时距有关。 风速（风压）还与海拔高度有关。 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定

5、 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 接触网设计中风速的确定方法 平均法平均法 变通法变通法 数理统计法数理统计法 /5max1/5niimaxVVn4max1max4niiVVn1mpn第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据设计风速的确定原则 广泛调研、详实资料、客观科学； 接触网线索

6、和设备必须能够承受所在区域50年一遇的特大强风，在此风速作用下，接触网线索和设备不会被破坏，大风过后，能在最短时间内恢复正常工作状态。 按照建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)规定，基本结构风速应为当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计出的50年一遇的最大风速值，高速接触网一般按50m/s取值。 在一定风速作用下，接触线不会因风的作用脱离受电弓滑板的有效工作范围。 基本运行风速是保证电气化铁路运输不被中断的最高风速，是确定接触网最大允许跨距和跨中风偏的主要理论依据之一，是弓网受流处及其附近的实际风速，不需要进行各类系数的调整。高速接触网的一般按35m/

7、S取值。 在隧道内，当行车速度等于或者大于140km/h时，必须按基本结构设计风速设计和校验隧道内接触网结构和设备的机械强度。 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 风压的计算 基本风压基本风压 风压修正风压修正 用于线索风负载修正的系数有： 风压不均匀系数； 风荷载体型系数； 风压高度变化系数。 用于支柱及横梁结构风负载修正的系

8、数有： 风压高度变化系数； 风荷载体型系数； 风振系数。2012qV200.625qV第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 架空导线风压计算式支柱及横梁风负载的计算式为风振系数 260.62510ZPKd V230.62510ZzPK S V1ZZZ 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的

9、确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 脉动增大系数表 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 脉动影响系数表 阵型系数表 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTU

10、DONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速 标准覆冰厚度标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 关于覆冰的概念 覆冰厚度、覆冰密度、覆冰温度、覆冰风速 在接触网设计计算中，覆冰厚度是以承力索均匀覆上比重为0.9g/cm3坚冰来表示的，当实际覆冰不满足这一条件时，需要换算： 覆冰风速： 一般取为10m/s;沿海和草原地区取为15m/s 覆冰厚度： 一般取为5、10、15、20mm,92() 109.81bccbggbRR第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网

11、设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据 设计设计气象参数 温度 风速 标准覆冰厚度标准覆冰厚度 污染 地震 雷电 覆冰厚度： 接触网设计中，一般告知承力索的标准覆冰厚度，其值可根据气象条件取为5、10、15、20mm等5的倍数值。 接触线的覆冰厚度规定取为承力索标准覆冰的一半。处于重冰区的客运专线接触网，应根据具体情况取值，建议取为承力索标准覆冰厚度。 腕臂和定位管覆冰厚度根据情况可取为承力索标准覆冰厚度的一倍或两倍； 绝缘子覆冰按每个10kg计算。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位

12、负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象计算数据接触线和承力索的单位覆冰负载 承力索单位覆负载 22992()( )101022cbbHbHdbdggb bd g 线索覆冰计算用图 接触线单位冰负载9102 22jbbHb bABgg 客运专线接触线单位冰负载9102jbbHABgb bg 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUD

13、ONG 2011.一 设计气象数据 设计设计气象参数 温度 风速 标准覆冰厚度 污秽等级污秽等级 地震 雷电 污秽等级 接触网的污秽等级由所处环境的污湿特征、运行经验、结合电瓷外绝缘表面污秽物质等值附盐密度三个因素综合考虑决定。 接触网的绝缘泄漏距离，轻污区不小于960mm，重污区不小于1200mm。 在实现V形综合维修天窗的双线电气化区段，上、下行正线间分段绝缘子串的绝缘泄漏距离可相应增大为1200mm和1600mm。 无确切污秽资料时，按重污区要求设计。 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件

14、及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象数据气象参数 温度 风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 中国抗震设计的“三个水准” 小震不坏、基本地震可修、大震不倒。第一水准“小震不坏” 当建筑遭遇低于本地区设防烈度的多遇地震(50年超越概率为62.3%，重现期50年)烈度时，一般不受损或不需要维修仍可继续使用；第二水准“基本地震可修” 当建筑遭遇相当于本地区设防烈度 (50年超越概率为10%，重现期475年) 的地震影响时，可能受损，经过一般维修或不维修仍可继续使用；第三水准“大震不倒” 当建筑遭遇本地区设防烈度的罕遇地震 (50年超越概率为2

15、%3%，重现期16412475年)影响时，不致倒塌或发生危急生命的严重破坏。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 设计气象数据气象参数 温度 风速 标准覆冰厚度 污秽等级 地震 雷电 雷电强弱表示方法：雷电日和雷闪频数。 雷电日：一年当中人耳能听到雷鸣的天数。 雷闪频数：借助于无线电设备以1000km2为测试范围所测试到的一年发生闪电的次数。中国平均雷电日大致可划分为： 西北、长江以北、长江以南、沿海四个区域； 西北

16、地区平均雷电日在15日以下； 长江以北大部分地区（包括东北）平均雷电日在15-40日之间； 长江以南地区平均雷电日在40日以上；北纬23以南地区(台湾、广东、广西、云南南部等地区)平均雷电日达80日。 广东省的雷州半岛及海南省是中国雷电活动最剧烈的地区，年平均雷电日高达120-130日。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.气象参数名称影响接触网参数最高温度最低温度承力索弛度、接触线的正负弛度、平均温度、吊弦处于正常位的

17、温度、起始条件、支柱高度、支柱容量、接触网载量、磨耗最大风速最大风速时的温度计算跨距，支柱容量、导线张力覆冰厚度 覆冰时的温度覆冰时的风速最大附加负载、起始条件、支柱容量、导线张力、绝缘问题接触线无弛度时的大气温度安装曲线吊弦、定位器处于正常位置时之温度锚段长度、最短吊弦长度雷电日、时数用以确定防雷措施 二二 气象参数所影响的接触网参数气象参数所影响的接触网参数第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.气候三要素对接触网的不

18、良作用温度对接触网的影响接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.高速铁路接触网工程高速铁路接触网工程温度对接触线抗拉强度的影响气候三要素对接触网的不良作用接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.接触网在隧道内的计算温度取值曲线气候三要素对接触网的不良作用接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰对架空导线的破坏作用（a）垂直荷

19、载;（b）水平荷载;（c）纵向荷载;（d）振动荷载;（e）不同期脱冰或不均匀覆冰事故;（f）绝缘子串冰闪事故;（g）导线覆冰舞动事故.气候三要素对接触网的不良作用接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(1) (1) 过荷载导致接触网机械和电气事故过荷载导致接触网机械和电气事故（a a）垂直荷载）垂直荷载覆冰条件下，冰的重量会增加支持结构和线索的垂直负载,线索弛度加大，低压线与高压线间因风吹摆动而引起短路事故；覆冰增加的导线张力将传到支柱上，增加所有支柱及其基础的扭矩,造成支柱变形、基础下沉。（b b）水

20、平荷载）水平荷载导线因覆冰使迎风面增大,因此,风吹覆冰导线所产生的水平荷载也随之增加。覆冰期间的最大水平荷载将在风速与冰量的某种关系下发生。 覆冰对架空导线的破坏作用覆冰对架空导线的破坏作用第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.（c c）纵向荷载）纵向荷载因为接触网跨距不一，悬挂高度不同，或相邻各跨之间安装质量不同，,使导线在覆冰时引起纵向静力不平衡，产生纵向荷载。 当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时,导线的悬挂点处会产生

21、很大的冲击荷载,造成导线脱落,线夹断裂；（d d）振动荷载）振动荷载冰和雪花在导线表面的不同积聚形状会引起导线对风所引起的振动的敏感性,产生振动荷载。当导线上凝聚霜淞时,其载面增大,形状仍保持为均匀圆形, 而霜层几乎不改变导线阻尼,因此,一定的风力所引起的导线振动,其频率低于裸线时的频率,而振幅比裸线时小,并且,频率下降可能低到防振装置的有效运行范围以下。覆冰对架空导线的破坏作用覆冰对架空导线的破坏作用第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTU

22、DONG 2011.(2)(2)不同期脱冰或不均匀覆冰事故不同期脱冰或不均匀覆冰事故相邻跨距的导线覆冰不均或脱冰不同步，会产生张力差,使导线在线夹内滑动。不均匀覆冰产生的张力差是静负荷,故线索断口有缩颈现象；不同期脱冰产生的张力差是动负荷,线股断口无缩颈现象。脱冰会使导线跳跃,。(3)(3)绝缘子串冰闪事故绝缘子串冰闪事故绝缘子覆冰或被冰凌桥结后，绝缘强度下降,泄漏距离缩短, 融冰时,绝缘子的局部表面电阻增加,形成闪络事故,闪络发展过程中持续电孤烧伤绝缘子,引起绝缘子绝缘强度降低。 (4)(4)导线覆冰舞动事故导线覆冰舞动事故因导线不均匀覆冰,在风的作用下产生舞动,覆冰导线的低频高幅舞动会造成

23、金具损坏,导线断股,相间短路及杆塔倾斜或倒塌等严重事故。覆冰对架空导线的破坏作用覆冰对架空导线的破坏作用第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.架空线路产生覆冰的基本条件架空线路产生覆冰的基本条件: : (1)具有足够可以冻结水滴的气温及导线表面温度0以下, 一般为-20-2,能使液滴在冻结时即时释放出潜热; (2)具有较高的湿度,因为空中过冷却的液水含量是各种覆冰的水来源,空气相对湿度一般要在85%以上; (3)具有可使

24、空气中的过冷却水滴或过冷却云粒产生运动的相应风速,以便水滴与导线发生碰撞,被导线捕获,一般风速为1 10m/s。 观察和研究表明,当空气相对湿度很小或无风和风速很低时,即使温度很低,导线也基本上不发生覆冰现象。 第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰的种类覆冰的种类（1）雨淞：透明玻璃体、质地坚硬、不易破碎，密度在 0.60.9之间，又称冰凌或明冰,与导线表面的附着力强大, 不易脱落。（2）粒状雾淞：乳白色不透明体,

25、其间含有气泡空隙,质地疏松较脆,表面起伏,无定形状,密度为0.10.3。 （3）晶状雾淞：白色结晶,冰体内含空气泡较多,质地疏松而软,与导线表面的附着力较弱,容易脱落,密度在0.010.08之间。 （4）湿雪：呈乳白色或灰白色,一般质地较软,是处于熔化状的雪花和水体粘附到导线表面而成的,密度一般在0.10.7之间,粘结在导线上的湿雪当气温进一步降低时将变成坚硬的冰冻体。 （5）混合淞:呈乳白色、体大、气隙较多，是雨淞和雾淞在导线上交替冻结而成的，密度在0.20.6之间。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设

26、计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.（1）圆形或椭圆形覆冰：风与导线走向平行时,或由于导线的扭转,形成导线周围比较均匀的覆冰,此时导线完全被冰包覆。 （2）翼型覆冰：风与导线走向垂直时,冰在导线的迎风面上逐渐堆积,形成翼型断面形状,迎风面与背风面的冰厚相差很大。 （3）新月型：在无风或小风的情况下,冰雪在导线的上表面堆积而成新月型,或雪堆积成三角棱形。覆冰形状覆冰形状接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰的形成机理覆冰的形成机理（1）降水覆冰空气中

27、的冻雨(过冷却水滴)或雪花降落到温度接近0或负几度的导线表面形成的覆冰或覆雪。 冻雨覆冰形成的雨淞因其密度大、附着力强,对架空线路危害最大。美国、加拿大、俄罗斯、中国等常出现冻雨,而日本及阿尔卑斯山地区覆雪较普遍。 （2）云中覆冰空气中过冷却的云或者雾与导线相接触冻结成的冰。特点：地面无降水量或降雪量，覆冰主要取决于湿度、风速等气象参数；只要有过冷却水滴存在,就总能产生云中覆冰,；云中覆冰多产生雾淞。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUD

28、ONG 2011.覆冰的形成机理覆冰的形成机理（3）升华覆冰大气中的水蒸气直接冻结在物体表面所产生的一种霜,也称为晶状雾淞,因是经过升华而产生的晶状雾淞,所以叫升华覆冰。晶状雾淞不会发展很大,其附着力较小,易脱落,故对架空线路基本上不产生多大危害。松花江畔十里长堤上的雾淞还是人们观赏的奇景!一般对导线覆冰的研究都侧重于降水覆冰和云中覆冰两类。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰在导线表面的增长过程覆冰在导线表面的增

29、长过程（1）干增长过程：第二个过冷却水滴到达表面时,第一个过冷却水滴已释放出潜热,全部冻结完毕。此时形成的覆冰一般空隙率较大,多为雾淞等。(2) 湿增长过程：第二个过冷却水滴到达表面时,第一个过冷却水滴潜热尚未完全释放完毕,仍有部分水滴未被冻结, 可能形成连续液膜,此时形成的冰为雨淞，质地较密,与导线表面的附着力很强。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.气象因素气象因素影响导线覆冰的气象因素主要包括气温、空气湿度、风速

30、、风向、云中过冷却水滴的直径及凝结高度等参数。(1)(1)空气温度空气温度气温对覆冰的影响极为重大。一般最易覆冰的温度为0 -6,若气温太低,则过冷却水滴都变成了雪花,形成不了导线覆冰,正因为如此,严寒的北方地区冰害事故反而比南方的云、贵、 湘、鄂为轻。(2)(2)空气湿度空气湿度空气湿度的大小对导线覆冰影响甚大。湿度在85% 以上,不仅较易引起导线覆冰,而且还易形成雨淞。湖南省每逢严冬和初春季节,因阴雨连绵,空气湿度很高(90%以上),故导线极 易覆冰,且多为雨淞。 影响架空导线产生覆冰的主要因素影响架空导线产生覆冰的主要因素第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条

31、件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(3)(3)风速风向风速风向由于风起着对云和水滴的输送作用,故对导线覆冰有重要影响。无风和微风时,有利于晶状雾淞的形成;风速较大时则有利于粒状雾淞的形成。几乎所有计算导线覆冰的模型都包含有“风速”这一因素，一般而言,风速越大(06m/s范围内),导线覆冰越快。 而风向主要会对覆冰形状产生影响,当风向与导线垂直时,结冰会在迎风面上首先生成,产生偏心覆冰,而当风向与导线平行时,则容易产生均匀覆冰。(4)(4)过冷却水滴大小过冷却水滴大小过冷却水滴的直径

32、大小与气温有关,它主要影响导线覆冰的种类。雨淞覆冰时,过冷却水滴直径大,约在1040m之间,中值体积水滴直径为25m左右,是毛毛细雨;雾淤覆冰时,水滴直径在 120m之间,中值体积水滴直径为10m左右;而对于混合淞，其水滴直径在535m之间,中值体积直径为1518m。气象因素气象因素第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 影响架空导线产生覆冰的主要因素影响架空导线产生覆冰的主要因素接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(1)(1)导线直径导线直径导线直径影响

33、着过冷却水滴能够达到导线表面的有效空气层的厚度。当风速小于8m/s时，对直径不太大的导线(40mm直径以下)，实验数据表明,较粗的导线覆冰量重于较细的导线。当导线直径超过40mn时,随着导线直径的增加,覆冰量反而减小。 当风速大于8m/s时,导线越粗则覆冰量越大。 德国某些学者认为,导线覆冰量与其直径无明显的关系,只有当空气中的过冷却水滴特别大(直径超过25m)、或风速很高时, 覆冰重量才随导线直径的增长而显著增大,挪威等国的学者也基本上赞同这种观点。(2)(2)导线刚度导线刚度导线的刚度大小决定其抗扭转的性能。导线刚度愈小,在扭矩作用下,导线的扭转愈大,覆冰进一步增加。 第第5 5讲讲 接触

34、网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 影响架空导线产生覆冰的主要因素影响架空导线产生覆冰的主要因素导线本身条件导线本身条件接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.导线本身条件导线本身条件(3)(3)负荷电流与电场负荷电流与电场电场的存在会对移向导线的水滴粒子产生两极和吸引力。电场对雾滴和毛毛细雨的吸引力会导致更多的水滴移向导线表面,因而能增加导线上的覆冰量。即带电线路的覆冰厚度较大,而不带电线路的覆冰厚度较小。负荷电流对导线覆冰的影响有两个方面：当电流不够大，焦尔热不能使导线表

35、面维持0以上温度时,负荷电流反而会使导线覆冰增加,因为出现了电场的影响；当电流足够大,能使电线发热并维持其表面温度在0以上时,这时即使有过冷却水滴碰撞导线,导线表面也不会覆冰,从而达到自然防冰的效果。这种维持导线表面温度为0的电流称为临界负荷电流,其大小由气温、 风速及导线表面的辐射特性等因素决定。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 影响架空导线产生覆冰的主要因素影响架空导线产生覆冰的主要因素接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.风荷载对接触网线索的作用

36、风荷载对接触网线索的作用 增加接触网的附加负载，主要对象为线索和支柱，严增加接触网的附加负载，主要对象为线索和支柱，严重时会吹断线和支柱，破坏接触网系统的正常工作。重时会吹断线和支柱，破坏接触网系统的正常工作。 要准确选定设计风速是一件非常困难的事情，因为它要准确选定设计风速是一件非常困难的事情，因为它因地而生、因地而变。因地而生、因地而变。接触网中以接触网中以1010米高空自记录米高空自记录10min10min的平均风速作为基本的平均风速作为基本设计风速。设计风速。最大瞬时风速和最大平均风速间有最大瞬时风速和最大平均风速间有1.51.5倍（平均而言）倍（平均而言）的关系。的关系。第第5 5讲

37、讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.地形与风速地形与风速风随着它在地表面的高度、地形等种种因素而变化。在地表面附近，由于地表面地形地物不规则产生的摩擦作用，高度增加风速也增加，反之，减小。它们之间有如下关系：第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 在低气层中，风速会随地面高度的增加而增加，当在低气层中，风速会随地面高度的增加而增加，当高度达到一定值时，增长逐渐减慢。地表对风的作用称高度

38、达到一定值时，增长逐渐减慢。地表对风的作用称之为约束，这种约束有垂直和水平两个方向，之为约束，这种约束有垂直和水平两个方向，无论无论是是垂垂直直约束约束还是水平还是水平约约束束，风速风速都都将增大将增大。根据。根据伯努利定理伯努利定理，风速风速最大最大可增大可增大50%50%左右左右。注意事项注意事项 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.隧道内气象条件整个锚段均在隧道内时，隧道内最高温度比外部低10；部分锚段在隧道外时，按全部在隧道外的条件计算；不计冰、风负载时，隧道内最低温度比外部高5。接触线无弛度

39、时的温度低于平均温度，其目的是减少接触线的负弛度。简单链形悬挂：弹性链形悬挂：吊弦及定位器处于正常位时的温度该温度取全年保持时间最长的温度，设计时取最高温度和最低温度的平均值为什么？为什么？第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定其它气象条件的确定其它气象条件的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.I区：南方沿海易受台风侵袭的浙江、福建东部、广东、广西等沿海地区；II区：安徽、山东、江苏等大部分华东地区 ； III区：西南部非重冰地区以及福建、广东等受台风

40、影响较弱地区IV区：西北大部分地区、华北及京、津、唐等地区；V区：华东、中南和西南三个地区的广大山区；VI区： 泛指湖北、湖南、河南以及华北平原的大部分地区；VII区： 适用于寒潮风较强烈的地带，如东北大部分地区，河北的承德、张家口一带；VIII区： 适用于覆冰严重的地区，如山东、河南的大部分地区，湘中、粤北重冰地带；IX区：云贵高原重冰地区。典型气象分区典型气象分区应用气象分区表注意事项应用气象分区表注意事项! !第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 201

41、1.SWJTUDONG 2011.课间休息！第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.单位计算负载单位计算负载是指每米接触悬挂的自重以及覆冰、风在其上形成的附加负载。2单位负载的分类单位负载的分类垂直负载，水平负载，合成负载。（从计算角度分）垂直负载包括：承力索和接触线的单位自重、覆冰重量、吊弦均布重量；水平负载包括：覆冰时的风负载、最大风时的风负载；合成负载包括：悬挂在无冰无风时的单位合成负载、在覆冰时的单位合成负载、在最

42、大风时的单位合成负载。从负载的变化情况可分为：永久载荷和可变载荷，前者包括：接触网线索、腕臂、绝缘子及其附件、结构构件等，线索张力引起的载荷，土压力等。后者为冰、风等载荷。1 1单位计算负载的定义与分类单位计算负载的定义与分类单位计算负载的计算是整个接触网设计计算的基础单位计算负载的计算是整个接触网设计计算的基础! !接触悬挂的单位负载及其计算接触悬挂的单位负载及其计算第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011. 承力索的单位

43、自重承力索的单位自重910/jjHgSgkN m9291.025100.25610/ccHcHgSgdgkNm 接触线的单位自重接触线的单位自重可查线索产品说明书或金工手册可查线索产品说明书或金工手册接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.单位负载计算主要计算公式单位负载计算主要计算公式承力索单位覆冰负载22992()( )101022cbbHbHdbdggb bd g 线索覆冰计算用图 普通铁路接触线单位冰负载9102 22jbbHb bABgg 客运专线接触线单位冰负载9102jbbHABgb bg

44、单位负载计算主要计算公式单位负载计算主要计算公式接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰时，承力索的单位风负载260.625(2 )10/cbZcbPKdb VkN m单位负载计算主要计算公式单位负载计算主要计算公式最大风时，承力索的单位风负载26max0.62510/cVZcPKdVkNm问题：为什么没有计算接触线在覆冰或最大风时的单位风负载？接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011. 接触悬挂无冰无风时的单位合

45、成负载接触悬挂无冰无风时的单位合成负载 接触悬挂覆冰时的合成负载接触悬挂覆冰时的合成负载接触悬挂最大风时的合成负载接触悬挂最大风时的合成负载ojcdqggg220()bcbjbcbqqggp0cbcbjbparctgqgg22max0maxVcvqqp0cvparctgq接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.注意事项注意事项 注意单位，一定要统一单位注意单位，一定要统一单位 计算要完整计算要完整【例例】单位负载计算单位负载计算 试计算处于典型第试计算处于典型第II气象区的气象区的“JTM-120CTM-

46、150”全补偿链形悬挂全补偿链形悬挂的各类单位负载。的各类单位负载。见教材见教材接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.4关于风压计算的说明关于风压计算的说明：风负载是由风的动能形成的，在计算接触网线索风压时作了以下几点假设：（1）假设风速恒定；（2）假设风向垂直于接触网的纵向布置，且不发生改变；（3）在标准大气压下，单位体积的风吹在单位面积上所形成的风压为风压计算系数；因此、当实际条件不满足以上假设时，需进行修正；用于修正的系数有：(1) 风速不均匀系数与风速、风向、地形地貌、跨距大小有关； (2) 风

47、压高度变化系数与地面高度或海拔高度有关；(3) 风荷载体型系数与受风体的几何形状和受风面面积有关。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触悬挂的单位负载及其计算接触悬挂的单位负载及其计算接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.5关于关于“基本风压基本风压”的说明：的说明：221vq0.625q 基本风压：单位体积内的空气作用于单位面积上形成的空气压力，其理论计算公式在标准大气压、温度+15、空气密度为1.25kg/m3时，单位空气动力（称为理论风压系数）注意

48、：严格讲来，各地的“理论风压”是不相同的，它主要取决于空气实际密度。不同的海拔高度，其值不同，为此、05版牵引供电设计规范规定基本风压取为1/1600，而在计算风压公式中加入风压高度变化系数进行修正风压高度变化系数进行修正。第第5 5讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定接触悬挂的单位负载及其计算接触悬挂的单位负载及其计算接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设计气象条件及单位负载的确定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.98版铁路电力牵引供电设计规范规定暂不考虑风速不均匀系数，其原文如下：在线索风载计算时，对于应否考虑风速不均匀系数的问题进行了探导，认为在计算接触网线索的风负载时，假定风载是沿线索均匀分布的，而风速的风头一般宽为20米，因此，其不均匀程度与跨距有关，跨距越大，沿跨距的风压分布就越不均匀。参考原苏联有关资料介绍，在架空电力线路计算跨距长度为100米