План контактной сети и воздушных линий подстанции с учетом питания и секционирования

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ВЫБОР ТИПОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

1.1 Исходные данные для проектирования

1.2 Выбор и обоснование типов и конструкций контактных подвесок для главного и второстепенных путей станции

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ДЛИН ПРОЛЕТОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

2.1 Определение значений метеорологических факторов с учетом микроклиматических особенностей заданного участка

2.2 Физико-механические характеристики проводов. Определение натяжений несущих тросов, номинальных натяжений контактных проводов

2.3 Расчет нагрузок на несущие тросы и контактные провода в разных режимах

2.4 Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений

3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КС И ВЛ НА СТАНЦИИ

3.1 Общая характеристика заданной станции и назначение путей

3.2 Описание и обоснование предлагаемой схемы питания и секционирования. Основные сведения о примененных секционных изоляторах, разъединителях и приводах к ним ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Основной целью и результатом курсового проекта являются:

разработка плана контактной сети и воздушных линий станции, в пределах которой находится тяговая подстанция.

Необходимо выполнить план контактной сети и воздушных линий с учетом питания и секционирования.

Определить максимально допустимые длины пролета для наиболее тяжелого режима. Также произвести расчет максимальной длины пролета по условию соблюдения вертикальных габаритов контактного провода.

Произвести подбор типовых опорных и поддерживающих конструкций

Выбрать основное оборудование. Определены длины контактной сети, питающих и отсасывающих фидеров.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ВЫБОР ТИПОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

1.1 Исходные данные для проектирования

Схема путевого развития станции представлена на рис. 1.1.

Исходные данные для курсового проекта представляют собой совокупность данных, одинаковых для всех вариантов заданий, и данных, приведенных в индивидуальном задании.

Исходные данные:

на заданной станции электрифицируются все пути, кроме подъездного к тяговой подстанции;

все стрелочные переводы имеют марку крестовины 1/11;

максимальная скорость по всем путям, кроме главного, 40 км/м;

на главном пути уложены рельсы типа Р65, а на остальных путях — типа Р50;

размеры и расположение в плане (относительно платформы) пассажирского здания (ПЗ), длина и ширина пассажирской платформы высотой 1.1 м от уровня головок рельсов (УГР) ближайшего к ней пути, ширина пешеходного моста и размеры сходов с него представлены на рис. 1.1;

на всем протяжении станции грунтовые воды неагрессивны по отношению к бетону и располагаются на глубине 2−3 м от поверхности земли;

газовая (воздушная) среда обладает слабоагрессивной степенью воздействия на железобетонные конструкции;

на перегонах, примыкающих к заданной станции слева и справа, марки и сечения проводов контактной подвески принимаются такими же, как и на главном пути станции;

все питающие и отсасывающая линии от тяговой подстанции выполняются воздушными, состоящие из проводов А-185;

для группового заземления опор контактной сети применяется провод ПБСМ1−70, максимально допустимое натяжение троса группового заземления — 390 даН.

Индивидуальные данные представлены в табл. 1.1.

1.2 Выбор и обоснование типов и конструкций контактных подвесок для главного и второстепенных путей станции

Так как скорость движения на главном пути станции не превышает 115 км/ч, то принята полукомпенсированная рессорная подвеска с сочлененными фиксаторами. На второстепенных путях скорость не более 40 км/ч, то выбрана одинарная полукомпенсированная подвеска с простыми опорными узлами.

СХЕМА ПУТЕВОГО РАЗВИТИЯ ЗАДАННОЙ СТАНЦИИ Примечания:

1.Тупики № 4,5 предназначен систематической погрузки-выгрузки. 3. Все стрелки имеют марку крестовины 1/11.

2. Тупик № 7 для маневровой работы 4. Д-Т — дроссель-трансформатор.

Рис. 1.1

Т, а б л и ц, а 1.1

Основные метеорологические и другие исходные данные для проектирования (шифр задания 64)

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ДЛИН ПРОЛЕТОВ ДЛЯ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

2.1 Определение значений метеорологических факторов с учетом микроклиматических особенностей заданного участка

Скорость ветра в режиме ветра максимальной интенсивности

V_max=V^нк_v,

где V^н — нормальная скорость ветра для заданного ветрового района на высоте 10 м от поверхности земли повторяемостью не реже одного раза в 10 лет, м/с;

к_v — коэффициент изменения скорости ветра, характеризующий местные условия защищенности контактной сети .

Значение к_v определяется по формуле

к_v = 0.238 ,

где z — высота расположения проводов над подстилающей поверхностью, м;

z₀ — параметр шероховатости подстилающей поверхности, м.

По материалам для густого леса с высотой деревьев 10−15 м z₀=1 м.

z = z_кс+z_н,

где z_кс — нормативное значение высоты расположения проводов контактной сети, м;

z_н — заданная высота насыпи, м.

z=10+0,6=10,6 м;

к_v=0.238=0,945;

V_max=390,945=36,9 м/с;

Скорость ветра в режиме гололеда с ветром

V_Г = ,

где нормативная скорость ветра в режиме гололеда с ветром для заданного гололедного района на высоте 10 м от поверхности земли повторяемостью не реже одного раза в 10 лет, м/с.

V_Г=130,945=12,3м/с.

Максимальная толщина стенки гололеда для всех проводов, кроме контактного провода:

b_max=b^нк_гк, где b^н нормативная толщина стенки гололеда для проводов диаметром 10 мм на высоте 10 м от поверхности земли для заданного гололедного района повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет, мм;

к_г коэффициент, учитывающий местные условия гололедообразования на проводах, по материалам к_г=1,1;

к — коэффициент, учитывающий влияние диаметра провода на толщину стенки гололеда, по материалам к=1.

b_max=101,1=11 мм.

Для контактного провода значение толщины стенки гололеда принимается равным 0.5b_max=5,5 мм.

Значения температуры воздуха в режиме ветра максимальной интенсивности t_в и гололеда с ветром t_г приняты равными минус 5⁰С.

Максимальная температура t_max принята с учетом солнечной радиации t_max=45+10=55⁰C.

2.2. Физико-механические характеристики проводов. Определение натяжений несущих тросов, номинальных натяжений контактных проводов Физико-механические характеристики проводов представлены в табл. 2.1, а значения максимально допустимых, номинальных и ориентировочных натяжений проводов в разных режимах приведены в табл. 2.2.

Для проводов марок АС и А, а также ПБСА-50/70 ориентировочные значения натяжений при среднегодовой температуре приняты равными:

для АС-50/8,0 0,35Н_max=175 даН;

для А-185 0,35Н_max=460 даН;

для ПБСМ1−70 0,50Н_max=785 даН.

2.3. Расчет нагрузок на несущие тросы и контактные провода в разных режимах Значения максимально допускаемых и номинальных натяжений проводов приведены в табл. 2.1, физико-механические характеристики проводов в табл. 2.2. Ориентировочные значения натяжений в разных режимах приняты в соответствии с.

Т, а б л и ц, а 2.1

Основные физико-механические характеристики проводов

Т, а б л и ц, а 2.2

Максимально допустимые, номинальные и ориентировочные натяжения проводов в разных режимах

Т, а б л и ц, а 2.3

Определение нормативных нагрузок на провода в режиме ветра максимальной интенсивности для расчета длин пролетов и подвесок

Т, а б л и ц, а 2.4

Определение нормативных нагрузок на провода в режиме гололеда с ветром для расчета длин пролетов и подвесок

2.4. Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений Максимально допустимая длина пролета на прямой в режимах ветра максимальной интенсивности и гололеда с ветром

(2.1)

где р_к нормативная ветровая нагрузка на контактный провод, даН/м;

К₁ коэффициент, учитывающий динамические процессы при воздействии ветровой нагрузки на провода;

р_э эквивалентная нагрузка, характеризующая влияние несущего троса на отклонение контактного провода, даН/м;

b_к.доп максимально допустимое отклонение контактного провода от оси токоприемника на прямой, м;

_к изменение прогиба опоры на уровне контактного провода под действием ветровой нагрузки, м;

а абсолютное значение зигзага контактного провода на прямой, одинаковое на соседних опорах, м.

К₁=К₂+2, (2.2)

где К₂ коэффициент, учитывающий упругие деформации провода при его отклонении;

и коэффициенты, учитывающие пульсации ветра;

коэффициент динамичности.

Коэффициенты, и определены по материалам.

К₂=К₃К₄К₅, (2.3)

где К₃, К₄, К₅ коэффициенты, определенные по материалам.

Эквивалентная нагрузка р_э определена р_э=, (2.4)

где Т натяжение несущего троса, даН;

р_н нормативная ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

h_и длина гирлянды подвесных изоляторов, принятая по материалам 0.42 м;

q_н результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;

_н изменение прогиба опоры на уровне несущего троса под действием ветровой нагрузки, м;

е_ср средняя длина струн в средней части пролета l_max, м;

g_к нагрузка от веса одного контактного провода, даН/м;

n_к число контактных проводов.

е_ср=h₀ — 0.115, (2.5)

где h₀ конструктивная высота подвески, м;

g_п нагрузка от веса всех проводов подвески на несущий трос при отсутствии гололеда, даН/м.

Расчет произведен сначала для подвески М-120+2МФ-100. В режиме ветра максимальной интенсивности по табл. 2.2 и 2.3: К=1960 даН, р_кв=1,54 даН/м, b_к.доп=0.5 м, _кв=0.025 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эв=0.

м.

По материалам найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.в=65,52 м: =0.58 =0.225, =1,015, К₃=0.65, К₄=1,33, К₅=1.075.

К'₂=0,65?1,33?1,075=0.929. К'₁=0.929+20.580.2251,015=1.194.

h₀=2.0 м, g_п=2.983 даН/м, Т₀=1470 даН.

е'_ср=2 — 0.115=0,998 м.

По и табл. 2.2 и 2.3: Т_в=1370 даН, р_нв=1.473 даН/м, h_и=0.42 м, q_нв=3.327 даН/м, _нв=0.034 м, g_к=0.873 даН/м, n_к=2.

р'_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась более 5%

поэтому расчет продолжен.

l'_max.в=56.3 м: =0.62 =0.225, =1,015, К₃=0.67, К₄=1,33, К₅=1.075.

К'₂=0,67?1,33?1,075=0.958. К'₁=0.958+20.620.2251,015=1.241.

е''_ср=2 — 0.115=1.26 м.

р''_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К''₁ и р''_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.в=55.36 м.

В режиме гололеда с ветром по и табл. 2.2 и 2.4: К=1960 даН, р_кг=0.249 даН/м, b_к.доп=0.5 м, _кг=0.005 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эг=0.

м.

По материалам найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.г=167.28 м: =0.51, =0.115, =1.03, К₃=0.44, К₄=1.5, К₅=1.075.

К'₂=0.441.51.075=0.71. К'₁=0.71+20.510.1151.03=0.83

h₀=2.0 м, g_п=2.983 даН/м, Т₀=1470 даН.

е'_ср=2 — 0.115=0.857 м.

Т_г=1670 даН, р_нг=0.29 даН/м, h_и=0.42 м, q_нг=3.52 даН/м, _нг=0.007 м, g_кг=0.988 даН/м, n_к=2.

р'_эг= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эг

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.г=166.42 м.

Для подвески ПБСА-50/70+МФ-100. В режиме ветра максимальной интенсивности по табл. 2.2 и 2.3: К=980 даН, р_кв=1,14 даН/м, b_к.доп=0.5 м, _кв=0.025 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эв=0.

м.

По материалам найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.в=53,85 м: =0.63, =0.225, =0.92, К₃=0.67, К₄=1.33, К₅=1.00.

К'₂=0.67?1.331.00=0.891. К'₁=0.891+20.630.2250.92=1.152.

h₀=2.0 м, g_п=1.642 даН/м, Т₀=1570даН.

е'_ср=2,0 — 0.115=1.65 м.

Т_в=1570 даН, р_нв=1.473 даН/м, h_и=0.42 м, q_нв=2.206 даН/м, _нв=0.007 м, g_к=0.873 даН/м, n_к=2.

р'_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась более 5%

поэтому расчет продолжен.

l'_max.в=48.4 м: =0.66, =0.225, =0.92, К₃=0.69, К₄=1.33, К₅=1.00.

К'₂=0.69?1.331.00=0.918. К'₁=0.918+20.660.2250.92=1.191.

е''_ср=2 — 0.115=1.718 м.

р''_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К''₁ и р''_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.в=47.66 м.

В режиме гололеда с ветром по и табл. 2.2 и 2.4: К=980 даН, р_кг=0.185 даН/м, b_к.доп=0.5 м, _кг=0.005 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эг=0.

м.

По материалам найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.г=137.228 м: =0.51, =0.115, =0.93, К₃=0.52, К₄=1.5, К₅=1.00.

К'₂=0.521.51.00=0.78. К'₁=0.78+20.510.1150.93=0.889.

h₀=2.0 м, g_п=1.642 даН/м, Т₀=1570 даН.

е'_ср=2,0 — 0.115=1.411 м.

Т_г=1670 даН, р_нг=0.29 даН/м, h_и=0.42 м, q_нг=2.07 даН/м, _нг=0.007 м, g_к=0.988 даН/м, n_к=2.

р'_эг= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5% ,

поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.г=143.2 м.

Для контактного провода существуют ограничения его положения по высоте от уровня головки рельса в любых точках пролета и эксплуатационных условиях на станциях и перегонах:

максимально допустимая высота 6.8 м;

минимально допустимая высота 5.75 м.

Из этого следует, что максимально допустимый интервал перемещения КП по вертикали (h_доп) равен 1.05 м.

Длина пролета, при которой интервал перемещений контактного провода в заданных условиях равен максимально допустимому, будет максимально допустимый по условию соблюдения вертикальных габаритов контактного провода.

Сначала необходимо установить, в каких режимах контактный провод будет занимать наивысшее и наинизшее положения. Наивысшее положение контактный провод будет занимать в режиме минимальной температуры, так как провес несущего троса в этом режиме будет наименьшим. Наинизшее положение контактного провода может занимать либо в режиме максимальной температуры, либо в режиме гололеда с ветром.

Режим с наинизшим положением контактного провода можно установить путем сравнения значений максимальной и критической температуры. Если максимальная температура равна или больше критической, то наибольший провес несущего троса будет иметь место в режиме максимальной температуры, а если меньше, то в режиме гололеда с ветром.

Значение критической температуры t_кр для несущего троса полукомпенсированной подвески приближенно определено по формуле

t_кр=t_г+. (2.6)

Значения произведения ЕS для несущего троса приняты по данным.

Если наинизшее положение контактного провода будет в режиме максимальной температуры, то максимальная длина пролета, при которой обеспечивается соблюдение вертикальных габаритов контактного провода в середине пролета, определено

l_max=, (2.7)

где А=, (2.8)

Б=, (2.9)

Д=, (2.10)

Г=. (2.11)

В приведенных формулах:

значения натяжения несущего троса при соответственно максимальной и минимальной температурах, даН;

К номинальное натяжение контактного провода, даН;

с расстояние от оси опоры до первой струны на несущем тросе, м.

Для несущего троса подвески М-120+2МФ-100

t_кр= -5+= +6.6⁰С;

Для несущего троса подвески ПБСА-50/70+МФ-100

t_кр= -5+= +11⁰С.

Из сравнения полученных значений критической температуры с принятым в проекте значением максимальной температуры (+45⁰С) видно, что наибольший провес несущего троса каждой подвески будет иметь в режиме максимальной температуры.

Максимально допускаемая длина пролета для подвески М-120+2МФ-100 определена по формулам (2.72.11).

По данным =0.351 960=686даН, с=10 м.

Г== -0.4 957 1/даН;

А==0.1 069 1/м;

Б== -0.9 858;

Д==-1.149 м;

l_max==67.347 м.

Максимально допускаемая длина пролета для подвески ПБСА-50/70+МФ-100 определена по формулам (2.72.11).

По данным [2]=0.351 960=686даН, с=2 м.

Г== -0.8 412 1/даН;

А==0.8 671 1/м;

Б== -0.8 621;

Д==-1.052 м;

l_max==105.273 м.

Все данные о максимально допустимых и окончательно принятых длинах пролетов для обеих подвесок представлены в табл. 2.5.

Т, а б л и ц, а 2.5

Максимально допустимые длины пролетов для разных подвесок, режимов, условий и окончательно принятые

3.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ И ВЛ НА СТАНЦИИ

3.1 Общая характеристика заданной станции и назначение путей На станции расположен главный путь, два приемоотправочных и тупики № 4,5, предназначенные для для систематической погрузки-выгрузки,№ 7,предназначенный для маневровой работы. Приемоотправочный путь № 3 рассматривается как перспективный второй путь. На станции расположено пассажирское здание, высокая пассажирская платформа, пешеходный мост и тяговая подстанция с питающими и отсасывающими линиями.

3.2Описание и обоснование предлагаемой схемы питания и секционирования. Основные сведения о примененных секционных изоляторах, разъединителях и приводах к ним Схема питания и секционирования контактной сети и ВЛ разработана с учетом рекомендаций, приведенных в [1.3] и конкретной станции так, чтобы были обеспечены возможно меньшие потери напряжения и энергии в сети при номинальном режиме работы и минимальные нарушения графика движения поездов при выходе из строя какой-либо секции контактной сети и ВЛ.

Количество секционных изоляторов и разъединителей должно быть минимально возможным. Выделение участков контактной сети станции в отдельные секции, количество и взаимное расположение секций проектируется так, чтобы при отсутствии напряжения на какой-либо секции была обеспечена возможность работы по приему и отправлению поездов на других секциях с выходом на главный путь.

Схема питания и секционирования контактной сети и ВЛ на станции разработана в следующем порядке:

проанализировано назначение путей; определены пути, подлежащие электрификации;

вычерчена схема путевого развития заданной станции с учетом перспективного второго главного пути;

выполнено продольное и поперечное секционирование контактной сети с учетом электрификации перспективного второго главного пути;

определено число питающих линий с учетом электрификации перспективного второго главного пути (четыре питающих линии), выводы питающих линий относительно отсасывающей линии в РУ-3.3 кВ тяговой подстанции расположены так, чтобы слева и справа от отсасывающей линии было не более четырех выводов питающих линий; показаны подключения от тяговой подстанции: питающих линий (с учетом перспективных) к контактной сети, отсасывающей линии к перемычке между средними точками ближайшей к тяговой подстанции пары дроссель-трансформаторов;

показана продольная линия ВЛ 10 кВ монтируемая с полевой стороны опор контактной сети, и выполнено продольное секционирование;

проведено наименование всех разъединителей контактной сети и ВЛ и нумерация секционных изоляторов контактной сети.

Схема питания и секционирования контактной сети и ВЛ 10 кВ на станции однопутного участка постоянного тока приведена в приложении 1.

В приложении 1:

все секционные изоляторы ЦНИИ7МАУ;

разъединители А, Б, Ф₁, Ф₃, Ф₅, Ф_5-1 — РС — 3000/3.3 с моторным приводом УМП-11;

разъединитель П_I-4, П_I-5 — РС — 3000/3.3 с заземляющим контактом и моторным приводом УМП-11;

разъединители Л₁ — Л₄, ЛС — РЛНДА — 1−10/400 с моторным приводом УМП-11.

4.ПОДБОР ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ В ГРУНТЕ

4.1 Подбор типовых консолей и жестких поперечин Подбор типовых поддерживающих и фиксирующих устройств выполняется при проектировании контактной сети путем привязки разработанных конструкций к конкретным условиям их установки.

Неизолированные консоли изготовляемые из двух швеллеров, обозначаются буквами НР (с растянутой тягой) и НС (со сжатой тягой). Кроме того в обозначении типа консоли римскими цифрами указывается вид ее геометрических размеров, арабскими номер использованных для изготовления консоли швеллеров.

Подбор типовых неизолированных консолей постоянного тока выполняется в зависимости от типа опор и места их установки, а при подборе переходных консолей учитывается еще наличие или отсутствие секционирования сети, расположение рабочей и анкеруемой ветвей подвески относительно опоры и какая ветвь крепится на данной консоли.

Для поперечин длинной до 29.1 м включительно ширина ферм равна 450 мм, высота 700 мм и длина основной панели 800 мм.

В маркировке типовых жестких поперечин использованы буквы и цифры.

Жесткие поперечине комплектуются из двух, трех или четырех блоков в зависимости от длины расчетного пролета.

4.2 Подбор типовых стоек для консольных опор, опор с жесткими поперечинами и опор фидерных линий Все стойки принимаются типа СО136.63.

Для жестких поперечин они устанавливаются без фундаментов, прямо в грунт. Если на опору жесткой поперечины анкеруется подвеска, то нужно учесть анкер и двойные оттяжки. Это делается следующим образом: СО136.63+А.

Применяется трехлучевой анкер, длиной 4 м типа ТА4.0.

Под анкерные опоры, которые устанавливаются без фундаментов, предусматривается установка опорных плит типа ОП2.

Если в перспективе опора должна быть анкерной, то под нее надо ставить фундамент.

Опоры на перекидках фидерных линий имеют тип СО136.63ТС+А.

Пример подбора стоек:

консольная опора № 8 выбирается СО136.63ТС+А;

стойка опоры жесткой поперечине № 13выбирается типа СО136.63+А.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом работы является разработанный план контактной сети и воздушных линии станции, в пределах которой находится тяговая подстанция.

План выполнен в масштабе 1:1000, который наиболее удобен для разбивки опор.

Максимально допустимые длины пролета рассчитаны для режимов ветра максимальной интенсивности и гололеда с ветром. Также проведен расчет максимальной длины пролета по условию соблюдения вертикальных габаритов контактного провода. При расчете получили максимальную длину пролета равную 47,66 для второстепенных путей и55,36 м для главных путей .

Для заданного развития станции выполнен план с учетом принятых длин пролетов, превышение длин пролетов, принятых на плане, не будет выходить за допустимые значения, так как интенсивность ветра на станции будет меньше расчетной из-за наличия построек на ней. Разработана схема питания и секционирования. Выбрано основное оборудование. Определены длины контактной сети, питающих и отсасывающих фидеров.