接触网技术课程设计报告.doc(电气-兰交大)

接触网技术课程设计报告

班级：电气084

学号： 200809345

姓名：毕永强

指导教师：李红

评语：

年月日

1.基本题目

1.1题目

绘制全补偿链型悬挂的安装曲线，并对新线初伸长的处理进行研究 1.2题目分析

对于全补偿链形悬挂，不仅在接触线下锚处设有补偿装置，在承力索两端也

设有补偿装置，因此，可以近似地认为接触线张力j T 和承力索张力c T 均近似为常数（不考虑因温度变化形成的张力增量）。在温度变化时，接触线、承力索虽然也伸长（或缩短），由于设有补偿器，它们的张力不受温度变化的影响，其驰度也可以认为与温度变化无关（实际受张力增量的影响，驰度也会有相应变化）。

对于新线初伸长的处理，目前，在施工工程中，广泛采用预张力及恒张力的施工方法。这种方法是在施工时将承力索或接触线的张力增加到比设计值要大，并且保持恒定，在经一定时间后再进行下锚，即在这一段时间内，使承力索或接触线产生延伸。保持时间的长短与预张力的数值有关，同时还与所采用的线索的材质有关，要根据现场经验综合确定。

2.题目：绘制全补偿链型悬挂的安装曲线，并对新线初伸长的处理进行研究

2.1安装曲线的基本参数以及公式

全补偿链形悬挂，在无附加负载（覆冰）时，认为接触线呈无驰度状态，此时承力索驰度可由下式决定

T

l q Z

l W Fo i o i o 882

2

=

=

（1）

式中 i l —锚段内的实际跨距值（m ）； Z —承力索换算张力（kN ）； c T —承力索最大许用张力（kN ）； o q —链形悬挂合成自重负载（kN/m ）； o W —链形悬挂换算负载，其值为

c

j

o

o o T T q q W ?+= （2）

由式（1）可知，全补偿链形悬挂承力索驰度o F ，在跨距一定时，由悬挂的负载o q 和承力索张力c T 决定。在常温下，若不考虑冰、风等附加负载的影响，o q 和c T 均近似地被认为是常数，而承力索驰度o F 是不变的，但它的大小由补偿器给定的承力索c T 决定。

随着大气温度的变化，承力索和接触线会发生线性伸长（或缩短）。为了不使承力索和接触线在最高温度时，因补偿器坠砣着地而失去补偿作用及在最低温度时补偿装置因卡住滑轮而发生故障，一般根据锚段长度的不同，计算出在极限范围内坠砣串的安装高度，称为全补偿链形悬挂安装高度曲线，如图2.1.1所示。安装曲线通常是受上端和下端两端控制，由于我国疆域辽阔，南北方的极限温度的温差较大，一般在北方由上端控制，计算出x a 的安装距离（坠砣顶部至滑轮组）；在南方由下端距地面的安装高度x b 控制，其安装曲线是表示坠砣串底部至基础面（钢筋混凝土支柱为至地面）的高度。

L(km) b x

(m) 2.5 2.3 2.1 1.9 1.7 1.5 1.3 1.1 0.9

L

0.7 0.5 0.3

max t

10max -t

20max -t

30max -t

40max -t 50max -t

60

max -t

)

(c t o x

图2.1.1 全补偿链形悬挂的安装曲线

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

计算公式为：

)(m

a x

m

i n

x x t t nL L n b b -++=αθ

（3）

)(m i n m i n t t nL L n a a x x -++=αθ （4） 式中 m i n b —坠砣串底部至基础面（或地面）的最小允许距离（m ）； m i n a —坠砣串顶部至滑轮组的最小允许距离（m ）； L —半个锚段的长度（km ）；

θ—新线延伸率，承力索取4100.3-?，接触线取4100.6-?； n —补偿滑轮传动比；

x t —安装时的大气温度（C o ）。

2.2 新线的延伸系数

关于新线使用后的初伸长问题，看法不甚一致，虽然有些单位也做过现场试验或积累了一些观测资料，但因试验条件及线型的不一致，其结果有一定的差异。综合电力工程使用经验及国内外资料，接触线、钢绞线及钢芯铝绞线的新线延伸率见表2.2.1。

表2.2.1 导线新线延伸系数

序号 导线类型 新线延伸系数

1 镀锌钢绞线承力索 4101-?

2 镀铝锌钢绞线承力索 4101-?

3 钢芯铝绞线承力索 4103-?

4 铜绞线承力索 410)7~4(-?

5 钢、铜合金接触线 410)7~4(-?

6

钢、铝接触线

4103-?

目前，在施工工程中，广泛采用预张力及恒张力的施工方法。这种方法是在施工时将承力索或接触线的张力增加到比设计值要大，并且保持恒定，在经一定时间后再进行下锚，即在这一段时间内，使承力索或接触线产生延伸。保持时间的长短与预张力的数值有关，同时还与所采用的线索的材质有关。

2.3 导线初伸长的处理

1.产生的原因

（1）塑性伸长：材料本身的特点，在长期承受外力情况下，将会产生永久变形；

（2）蠕变伸长：导线受拉后股与股间靠的更紧，虽然各股间线长未变，但是整个导线却伸长了。

2.造成的危害

初伸长引起弧垂增大，应力减小，使导线对地距离不够。

3.解决的办法

预拉法—消除初伸长、减弧垂法—补偿初伸长、恒定降温法

2.4 新线初伸长各国采用的方法

新线初伸长是承力索、接触线作为非完全弹性体加载后产生永久性伸长变形的暂态过程，直接影响接触悬挂施工质量即给弓网关系带来不利影响，且随车速提高而增大。结合我国接触网实际建投情况看，如果设计和施工时未考虑新线蠕变，那么接触悬挂随时间变化需多次进行调整，甚至运营后也不得不再行调整才能达到质量稳定的程度。要提高受电弓的取流质量，施工中必须重视承力索和接触线的新线蠕变。

新线初伸长的大小与其自身结构、起始弹性系数，外加荷重大小及加荷延续时间有关。

为接触网消除承力索和接触线新线蠕变影响，国内外采用的方法有3种：1）德国、西班牙的额定张力式超拉（将线索在其设计额定张力下放置一段时间）方法；

2）法国、韩国的增加坠砣的超拉方法；

3）日本的机械超拉方法。

1 法国的增加坠砣超拉工艺

法国在普通干线铁路电化改造时，采用接触线超拉1.25倍72h的方法。此时超拉张力为15kN，即超拉拉应力约为140N/mm2。在第一条高速新线――东南线施工中，法国也同样采用接触线超拉1.25倍72h的方法。

2 德国额定张力下预张拉工艺

德国Re250和Re330高速新线和Re200电化改造的接触网施工中，承力索和接触线的新线初伸长均是在其额定张力下放置一段时间（一般需要6周左右）来

克服的。

3 日本的“预超拉工法”

日本高速铁路接触线更换施工，因换线后立即恢复高速行车，所以不得不对刚换上的新接触线Cu110进行2倍的额定张力超拉30min。超拉为采用两台架线车上的紧线装置，且利用线路封闭点进行。

4 我国采用的不占用封闭线路超拉方法

我国接触网施工大多在运输十分繁忙的既有线上进行，施工与运输的矛盾十分尖锐，加之架线车数量不足，架线任务相对集中，因此，工程中探索研究了不占用封闭线路的接触网超拉方式。

1）不占用封闭线路超拉原则的确定

首先，超拉张力必须小于线材的屈服强度（屈服点）。其次，超拉张力的选择受支柱容量、绝缘子、支持装置和下锚补偿装置等各种装配结构件强度的制约。接头线夹、终端锚固线夹的起始滑动荷重在超拉时可不考虑，因其滑动荷重是工作载荷的3倍以上。

计算选定超拉张力后，超拉时间应通过工地现场实验再予以确定：京广线京郑段对120mm2银铜电车线、LXGJ100热镀铝锌钢绞线分别进行了2.0倍设计额定张力（设计额定张力为13kN）和1.6倍设计额定张力（设计额定张力为17kN）超拉，即超拉应力分别为213MPa和263MPa，在超拉应力下持续时间分别为3h 和5h。试验数据见下表2和表3。

从表2可知，120mm2银铜电车线在约60%（=350MPa）下持续1h~1.5h后的新线蠕变率为6×10-4 左右。

由于各条线采用的承力索﹑接触线材质可能不同，就是在同一材质和截面情况下也不尽相同，因此，当对各种线材的承力索﹑接触线进行超拉时，超拉张力﹑时间及新线蠕变率应通过试验后再确定，不能简单地将承力索和接触线的超拉张力分别定为1.6和2.0倍设计额定张力，也不要将超拉时间人为地﹑无必要地延长。

2）确定超拉时间的方法

作出时间t-——伸长△L的曲线，看△L的变化趋势，若△L的变化其实很小，则在工程应用上可以认为线材的新线蠕变已完成，由此确定超拉时间。

3）不占用封闭线路超拉工艺流程

工、机具及材料准备及坠跎高度计算→承力索（或接触线）架设→加坠跎到额定张力后安装设计中心锚结→紧固下锚补偿装置→安装加载装置→增加坠跎到超拉张力→承力索（或接触线）超拉→卸坠跎到额定张力→结束。

4）不占用封闭线路超拉的注意事项

（1）利用既有接触网结构物（如补偿装置﹑锚柱﹑转换柱等）进行超拉时，应对主要受力的结构进行超拉力验算，以保证超拉过程中的施工安全及行车安全；

（2）超拉前应以设计单位所作的支柱、装配件等设备为依据进行超拉，该加固的应进行加固；

（3）锚段内受力较大的紧固件（如下锚角钢紧固件、接头线夹处螺栓）应采用扭矩搬手紧固，使其达到规定的紧固力矩；

（4）当锚段为双边补偿时，为防止承力索或接触线串动，在两边坠跎加到额定张力且达到超拉所要求的坠跎高度后，必须按设计要求的位置安装中心锚结后才能进行加载和超拉。超拉时，坠跎加载应分级进行，每级≯200kg。两边坠跎加载时应用报话机联系，同时进行；坠跎卸载时亦然；

（5）当锚段为单边补偿时，为防止拉线受力过大、锚支柱向受力方向倾斜，接触线超拉前应在硬锚处增加一临时地锚。

2.5 超拉工艺技术

(1) 不占用封闭点超拉工艺技术

安装起锚坠砣附加装置→承力索或接触线架设→安装中心锚结→安装下锚坠砣附加装置→超拉30～ 60 min →正式下锚。

利用补偿装置作为附加张力进行超拉。此种超拉方式可方便地利用补偿坠砣为附加张力的重量砝码完成超拉,这种超拉方式的最大优越性是不需占用封闭时间进行。

(2) 占用封闭点超拉工艺技术

占用封闭时间进行超拉,可以充分利用施工机械架线车来进行超拉。根据实际情况可分为:用 1 台架线车在下锚端施加超拉张力,起锚端作正式固定(包括坠砣高度) 的单车机械超拉方式;用2 台架线车在起、下锚两端同时超拉的机械超拉方式。

1 台架线车时工艺流程:正式起锚安装限高拉绳→承力索或接触线架设→临时超拉固定→超拉10～ 30 min →正式下锚。

2 台架线车时工艺流程:起锚→承力索或接触线架设→临时超拉固定→超拉10～30 min →正式下锚和起锚。

这种方式与不占用封闭时间的附加张力超拉方式相比可将补偿坠砣一次安装到位,无需先安装好中心锚结,且事故影响面较窄,处理能力强。

2.6 超拉方式、超拉张力的确定

(1) 超拉方式的确定高压架空输电线路施工技术手册中明确指出:

“金属绞线的初伸长大小,与其自身结构、弹性系数、外加荷重的大小及加荷时间有关”。因此,我单位参照此原则选用30 m 试验线段在基地先进行超拉试验,取得了有益经验并在内昆线得到实际应用。

(2) 超拉张力的确定

为了掌握常用的GJ 70 和TCG 110 线材的初伸长值与超拉时间及超拉张力的规律,参照架空电力线消除初伸长和日本对超拉的规定,制定了取30 m 长的试验线,用补偿装置为超拉装置做线材超拉试验,从而取得线材初伸长值与超拉时间及超拉张力的相应规律。试验及理论验算均表明:

①在接触网工程施工中,应用超拉的方式消除承力索、接触线初伸长的影响在现有基础上是可行的;

②承力索在116～210 倍额定张力条件下超拉时, 支柱、棒式绝缘子、腕臂等支持构件的机械强度都能承受;

③接触线在116～210 倍额定张力条件下超拉时, 承力索按正常悬挂考虑,不考虑最大风速,仅在小于350 m 曲线半径线路上的腕臂机械强度裕度不够;如考虑最大风速,也仅有小于450 m 曲线半径线路上的腕臂机械强度裕度不够;

④在小于350 m 曲线半径的线路上进行接触线的2 倍额定张力超拉时,针对其腕臂机械强度不够的问题,可采用临时加强措施加以解决。

3.结论与体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关接触网设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自设计完善，使我掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在同学的帮助下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。

我认为，在这学期的课程设计中，不仅培养了独立思考、翻阅资料的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在课程设计结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这几天里里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

参考书目

[1] 于万聚著.高速电气化铁路接触网. 成都:西南交通大学出版社,2002.

[2] 李爱敏主编.接触网生产实习指导.北京:中国铁道出版社,2000.

[3] 李伟主编.接触网.北京:中国铁道出版社,2000.