第4讲 接触网计算基础

1、设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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 2009.10.成都成都0503 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 温度：温度：最高温度、最低温度、覆冰温度、最大风时的温度最高温度、最低温度、覆冰温度、最大风时的温度 风速：风速：基本运行风速，基本结构风速：覆冰风速基本运行风速，基本结构风速：覆冰风速 覆冰：

2、覆冰：覆冰厚度、覆冰密度覆冰厚度、覆冰密度 污染：污染：最大风速高温时的最大风速高温时的 地震：地震：地震级别，地震烈度隧道里的温度地震级别，地震烈度隧道里的温度 雷电：雷电： 雷电日，雷电时雷电日，雷电时 隧道内气象条件隧道内气象条件 气象资料的主要内容气象资料的主要内容 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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、吊弦处于正常位的温度、起始条件、支柱 高度、

3、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 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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 1 1 选准设计气象条件的重要性选准设计气象条件的重要性

4、 （1 1）气象与技术参数的关系。）气象与技术参数的关系。 （2 2）气象与投资的关系。）气象与投资的关系。 （3 3）气象与接触网寿命的关系。）气象与接触网寿命的关系。 2 2 设计气象条件的确定方法设计气象条件的确定方法 (1)(1)参考电力系统的典型气象分区。参考电力系统的典型气象分区。 (2)(2)沿线调研，收集第一手数据。沿线调研，收集第一手数据。 (3)(3)参考该地区既有线路设计条件。参考该地区既有线路设计条件。 (4)(4)对收集数据进行计算处理。对收集数据进行计算处理。 第第4 4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 设计院供电技术培训班

5、设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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；

6、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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 确定设计气象条件确定设计气象条件 根据线路通过地区气象部门所记录的不少于根据线路通过地区气象部门所记录的不少于2525年的气象资料，提取出年的气象资料，提取出 每年出现的实际最高（最低）温度，求其算术平均值，以此作为计算最高每年出现的实际最高（最低）温度，求其算术平均值，以此作为计算最高 （最低）温度值

7、。（最低）温度值。 最高计算温度最高计算温度一般取为大气最高气温的一般取为大气最高气温的1.51.5倍。对于高速铁路或重载倍。对于高速铁路或重载 铁路接触网，由于牵引电流的大幅度增加，电流产生的焦耳热更加突出，铁路接触网，由于牵引电流的大幅度增加，电流产生的焦耳热更加突出， 按国外设计经验，接触网系统可按最高工作温度按国外设计经验，接触网系统可按最高工作温度8080设计，铜合金线可按设计，铜合金线可按 8010080100校验设计。校验设计。 最低计算温度最低计算温度涉及到接触网线索涉及到接触网线索( (特别是附加导线特别是附加导线) )在最低温度时的张在最低温度时的张 力安全，应根据当地气象

8、条件，以力安全，应根据当地气象条件，以2525年一遇选择最低温度。年一遇选择最低温度。 第第4 4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 温度的变化会使线索的张力和弛度发生变化。 温度过低线索被拉紧，甚至出现负弛度不利于受电弓正常取流。 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 最大风速的确定方法最大风速的确定方法 第第4 4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 最大风速出现时的温度最大风速出现时的温度 平均法平均法 变通法变通法 数理统计法数理统计法 (概率

9、法概率法) /5 max 1 /5 n i i max V V n 4 max 1 max 4 n i i V V n 1 m p n 地区季节月 份温度地区季节月 份温 度 东北内蒙冬、春3-5浙江福建秋冬11+15 河 北冬、春1-5 10广东广西秋冬11+20 山东山西冬、春15四川冬、春3+10 河南江苏 湖北胡南 冬、春3+10云南冬、春1+10+15 安徽冬、春10贵州4、5、8月3+10 江西冬、春1+5西北西藏春夏3+5O (青) P风速出现概率； m-将统计年份内出现的全部风速值按从大到小顺序排列的序号； n统计风速的总计数（拥有资料的年份数）。 设计院供电技术培训班设计院供

10、电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 风荷载对接触网线索的作用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

11、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。 插播风录相插播风录相! ! 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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4 4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

12、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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 运行设计风速运行设计风速 运行设计风速用于接触网风

13、偏和跨距 的确定。 根据建筑结构荷载规范(GB50009- 2001)的附录D2.2 规定:选取最大风速时, 一般应有25年以上的资料。 日本新干线和最新的欧洲标准中, 基 本运行风速均取 35m/S。 结构设计风速结构设计风速 结构设计风速用于接触网设 备和构件结构强度确定。 日本新干线和最新的欧洲标 准中，结构设计风速也规定一律 取50m/s。 隧道结构设计风速隧道结构设计风速 根据国外高速铁路试验和运营数 据,行车速度等于或大于 140km/h的隧 道中,机车通过时产生的气动力影响不 可忽略。 因此，高客专隧道内必须按 最大结构设计风速对隧道内接触网结 构进行气动力的影响计算。 高速接触

14、网气象条件的选择高速接触网气象条件的选择 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 视电气化线路所在地区的实际情况而定，根据研究，中国的覆冰重点地区在西南的 云贵川和湖南湖北等省份。一般选取-5为线索覆冰温度覆冰温度。 线索覆冰厚度覆冰厚度不得小于该地区实际观测到每五年一遇的最大冰厚。 覆冰考虑为圆筒形沿导线表面等厚度分布,不考虑导线截面的不规则形状,设计资料 中只给出承力索覆冰厚度。接触网计算时一般不考虑吊弦及其线夹的覆冰载荷,考虑到 受电弓滑板

15、运行中的刮冰作用,计算接触线冰厚时应折算为承力索覆冰厚度的一半接触线冰厚时应折算为承力索覆冰厚度的一半。 线索覆冰的密度因地区和结冰情况不同而异,为统一起见,一般取为0.9g/cm3。 冰对接触网的影响：增加线索的机械负荷；影响正常供电增加线索的机械负荷；影响正常供电。 第第4 4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 覆冰条件的选择覆冰条件的选择 测水重法测水重法 测总重法测总重法 2 353.68() G bRR L 3 2 10 0.9 bc g bRR 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 200

16、9. 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,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

17、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。 插看接触网覆冰图片插看接触网覆冰图片 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 覆冰的形成机理覆冰的形成机理 （1）降水覆冰 空气中的冻雨(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

18、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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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。

19、 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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 覆冰在导线表面的增长过程覆冰在导线表面的增长过程 （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

20、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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. （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。 架空导线的

21、覆冰形状架空导线的覆冰形状 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. (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

22、对架空导线的破坏作用覆冰对架空导线的破坏作用 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. （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

23、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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. (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

24、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4 4讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确

25、定接触网设计气象条件及单位负载的确定 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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

26、使温度很低,导线 也基本上不发生覆冰现象。 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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、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

27、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4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. (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

28、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

29、因素 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. (1)(1)导线直径导线直径 导线直径影响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

30、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4 4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导线本身条件导线本身条件 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 导线本身条件导线本身条件 (

31、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

32、等因 素决定。 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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

33、高温度和最低温度的平均值 为什么？为什么？ 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 课间休息！ 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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

34、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

35、负载及其计算 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3各类计算负载的计算公式各类计算负载的计算公式 关于单位自重！关于单位自重！ 在高速接触网在高速接触网 中，应足够重视单中，应足够重视单 位负载计算的准确位负载计算的准确 性，因为该数据是性，因为该数据是 整个设计计算的最整个设计计算的最 基本数据，它直接基本数据，它直接 涉及接触网工程参涉及接触网工程参 数的误差控制。数的误差控制。 第第4 4讲讲 接触网设计气象条件及单位负载的确定接触网设

36、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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3各类计算负载的计算公式各类计算负载的计算公式 关于0.615的来历； 关于风速不均匀系数的取值； 关于结构体型系数。 关于承力索和接触线风负载的计算直径 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 4关于风压计算

37、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4 4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

38、计算接触悬挂的单位负载及其计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 5关于关于“基本风压基本风压”的说明：的说明： 2 2 1 vq 615. 0q 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1.23kg/m3时，单位空气动力（称为理论风压系数） 注意：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

39、化系数进行修正。 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 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

40、跨距长度为100米以上的风负载时，才应采用风速不均匀系数。 另据原苏联电气化设计规范有关导线的风负载的计算条款中未规定需考虑风速 不均匀系数。鉴于我国接触网的最大跨距不超过65米，按架空电力线路风速不均匀系数取 值显然是不太合理的，从提高接触网的安全可靠性考虑，风速不均匀系数设为“1”。 ) 81 ( MnC BHTn 6关于关于“风速不均匀系数风速不均匀系数”的说明：的说明： 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJ

41、TUDONG 2009. 7关于风压高度变化系数说明：关于风压高度变化系数说明： 05版设计规范前，我国均没有考虑风速随高度的变化情况，将风压高度变 化系数取为1，这对大部分线路是可以的，但当线路位于高架桥、高路堤时，这样 考虑就偏于不安全。借鉴建筑结构荷载规范（GB50009-2001）并将其纳入接 触网的设计中。其取值如下： 离地面或海平面高度 地面粗糙度 ABCD 51.171.000.740.62 101.381.000.740.62 151.521.140.740.62 201.631.250.840.62 301.801.421.000.62 401.921.561.130.73

42、A：海岛、海岸、湖岸、近海和沙 漠地区； B：乡村、田野、丛林、丘陵以及 房屋比较稀的乡镇或城市郊区； C：有密集建筑的城市市区； D：有密集建筑群且建筑较高的城 市市区。 另对接触网还应考虑具体地形的 修正，如与风向一致的谷口、山口， 修正系数应取1.21.5。 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 8 8关于体型系数的说明关于体型系数的说明： 线索风负载、支柱风负载线索风负载、支柱风负载

43、 序号类别体型体型修正系数 1 混凝土支柱 环形截面0.60 2矩形或工字形截面1.30 3 实腹式钢柱 环形截面0.90 4H形截面1.30 5 格构式钢柱 由角钢组成的矩形断面钢柱0.80 6由钢管组成的矩形断面钢柱0.64 7 格构式横梁 由角钢组成的矩形断面横梁0.80 8由角钢组成的矩形断面横梁0.58 9 线索 简单悬挂（附加导线）1.20 10链形悬挂1.25 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTU

44、DONG 2009. 9 9合成负载合成负载 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 作业作业 1 1 覆冰对接触网有哪些危害？覆冰对接触网有哪些危害？ 2 2请计算处于典型第请计算处于典型第IIII气象区的气象区的“JTJT9595CTA120”CTA120” 接触悬挂的各类单位负载。接触悬挂的各类单位负载。 铜承力索单位重量铜承力索单位重量0.837kg/m0.837kg/m；计算直径：；

45、计算直径：12.5mm12.5mm 接触线单位重量接触线单位重量1.070kg/m1.070kg/m；计算；计算A A、B B值为值为13mm13mm； 3 3 风负载有何特点，计算风负载时应注意哪些问题？风负载有何特点，计算风负载时应注意哪些问题？ 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 课间休息！ 第第4 4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 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG

46、 2009.SWJTUDONG 2009. 第第5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 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 2009.10.成都成都0503 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. （1）弛度 处于两端固定，且不会发生移动的状 态下的柔软线索，其最低点至两悬挂点间 的垂直距离，称为该线索的弛度。 （2）张力 柔软线索在外力作用下其内部产生的 内应力。 1 1几个重要的基本概念几个重要的基本概念 （3）等高悬挂 对于同一参考水平面两悬挂点高度相等的悬挂。 （4）不等

47、高悬挂 对于同一参考水平面两悬挂点高度不相等的悬挂。 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 假设条件： (1)、线索两端固定、只受重力作用； (2)、线索十分柔软、刚度不计； (3)、线索的直径与其长度相比较忽略不计； (4)、线索的自重沿跨距均匀分布。 2 2等高悬挂的弛度计算等高悬挂的弛度计算 T gl f 8 2 f gl T 8 2 2 )(4 l fxlx y 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和

48、张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3 3等高悬挂的张力变化等高悬挂的张力变化 2 1 cos tgT T H dx dy tg 2 )(4 l fxlx y 2 84 l fx l f dx dy tg 2 2 84 1 l fx l f TH 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 4 4等高悬挂的

49、线索长度计算等高悬挂的线索长度计算 线索实长与跨距的长度差距很小，大致在0.05%0.1%之间 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 5 5等高悬挂的张力、弛度计算式及导曲线方程等高悬挂的张力、弛度计算式及导曲线方程 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009

50、. 6 6不等高悬挂的弛度计算不等高悬挂的弛度计算 计算方法：分解法；斜弛度法计算方法：分解法；斜弛度法 分解法计算用图分解法计算用图 2 1 2 1 1 )2( 82 l T g T gl F 2 2 2 2 2 )2( 82 l T g T gl F )( 2 2 1 2 212 ll T g FFh )( 2 1212 llll T g )( 2 21 12 llg Th ll lll 12 1 F 2 ) 4 1 ( F h F 2 F 2 ) 4 1 ( F h F （1）分解法）分解法 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力

51、和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 斜弛度法计算用图斜弛度法计算用图 6 6不等高悬挂的弛度计算不等高悬挂的弛度计算 （2）斜弛度法）斜弛度法 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 斜弛度法计算用图斜弛度法计算用图 3 3不等高悬挂的计算不等高悬挂的计算 （2）斜弛度法）斜弛度法 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬

52、挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 斜弛度法计算用图斜弛度法计算用图 3 3不等高悬挂的计算不等高悬挂的计算 重要结论： 一个不等高悬挂的弛度可转换为等高悬挂进行计算。 （2）斜弛度法）斜弛度法 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3 3不等高悬挂的计算不等高悬挂的计算 （3）不等高悬挂的曲线方程）不等高悬挂的

53、曲线方程 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3 3不等高悬挂的计算不等高悬挂的计算 （4）不等高悬挂的张力差分析）不等高悬挂的张力差分析 第第5 5讲讲 悬挂线索的弛度和张力悬挂线索的弛度和张力 简单悬挂的张力和弛度计算简单悬挂的张力和弛度计算 设计院供电技术培训班设计院供电技术培训班 SWJTUDONG 2009.SWJTUDONG 2009. 3 3不等高悬挂的计算不等高悬挂的计算 （4）不等高悬挂的张力差分析）不等高悬挂的张力差分析上拔力