接觸網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)

會(huì)計(jì)學(xué)1接觸網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)溫度：最高溫度、最低溫度、覆冰溫度、最大風(fēng)時(shí)的溫度風(fēng)速：基本運(yùn)行風(fēng)速，基本結(jié)構(gòu)風(fēng)速：覆冰風(fēng)速覆冰：覆冰厚度、覆冰密度污染：最大風(fēng)速高溫時(shí)的地震：地震級(jí)別，地震烈度隧道里的溫度雷電：雷電日，雷電時(shí)隧道內(nèi)氣象條件氣象資料的主要內(nèi)容第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第1頁(yè)/共59頁(yè)氣象參數(shù)名稱影響接觸網(wǎng)參數(shù)最高溫度最低溫度

承力索弛度、接觸線的正負(fù)弛度、平均溫度、吊弦處于正常位的溫度、起始條件、支柱高度、支柱容量、接觸網(wǎng)載量、磨耗最大風(fēng)速最大風(fēng)速時(shí)的溫度

計(jì)算跨距，支柱容量、導(dǎo)線張力覆冰厚度

覆冰時(shí)的溫度覆冰時(shí)的風(fēng)速

最大附加負(fù)載、起始條件、支柱容量、導(dǎo)線張力、絕緣問(wèn)題接觸線無(wú)弛度時(shí)的大氣溫度安裝曲線吊弦、定位器處于正常位置時(shí)之溫度錨段長(zhǎng)度、最短吊弦長(zhǎng)度雷電日、時(shí)數(shù)用以確定防雷措施

氣象參數(shù)所影響的接觸網(wǎng)參數(shù)第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第2頁(yè)/共59頁(yè)1選準(zhǔn)設(shè)計(jì)氣象條件的重要性

（1）氣象與技術(shù)參數(shù)的關(guān)系。（2）氣象與投資的關(guān)系。（3）氣象與接觸網(wǎng)壽命的關(guān)系。2設(shè)計(jì)氣象條件的確定方法

(1)參考電力系統(tǒng)的典型氣象分區(qū)。

(2)沿線調(diào)研，收集第一手?jǐn)?shù)據(jù)。

(3)參考該地區(qū)既有線路設(shè)計(jì)條件。

(4)對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第3頁(yè)/共59頁(yè)I區(qū)：南方沿海易受臺(tái)風(fēng)侵襲的浙江、福建東部、廣東、廣西等沿海地區(qū)；II區(qū)：安徽、山東、江蘇等大部分華東地區(qū)；

III區(qū)：西南部非重冰地區(qū)以及福建、廣東等受臺(tái)風(fēng)影響較弱地區(qū)IV區(qū)：西北大部分地區(qū)、華北及京、津、唐等地區(qū)；V區(qū)：華東、中南和西南三個(gè)地區(qū)的廣大山區(qū)；VI區(qū)：泛指湖北、湖南、河南以及華北平原的大部分地區(qū)；VII區(qū)：適用于寒潮風(fēng)較強(qiáng)烈的地帶，如東北大部分地區(qū)，河北的承德、張家口一帶；VIII區(qū)：適用于覆冰嚴(yán)重的地區(qū)，如山東、河南的大部分地區(qū)，湘中、粵北重冰地帶；IX區(qū)：云貴高原重冰地區(qū)。典型氣象分區(qū)應(yīng)用氣象分區(qū)表注意事項(xiàng)!第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第4頁(yè)/共59頁(yè)確定設(shè)計(jì)氣象條件根據(jù)線路通過(guò)地區(qū)氣象部門所記錄的不少于25年的氣象資料，提取出每年出現(xiàn)的實(shí)際最高（最低）溫度，求其算術(shù)平均值，以此作為計(jì)算最高（最低）溫度值。

最高計(jì)算溫度一般取為大氣最高氣溫的1.5倍。對(duì)于高速鐵路或重載鐵路接觸網(wǎng)，由于牽引電流的大幅度增加，電流產(chǎn)生的焦耳熱更加突出，按國(guó)外設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，接觸網(wǎng)系統(tǒng)可按最高工作溫度80℃設(shè)計(jì)，銅合金線可按80℃~100℃校驗(yàn)設(shè)計(jì)。

最低計(jì)算溫度涉及到接觸網(wǎng)線索(特別是附加導(dǎo)線)在最低溫度時(shí)的張力安全，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件，以25年一遇選擇最低溫度。

第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定溫度的變化會(huì)使線索的張力和弛度發(fā)生變化。

溫度過(guò)低線索被拉緊，甚至出現(xiàn)負(fù)弛度不利于受電弓正常取流。第5頁(yè)/共59頁(yè)最大風(fēng)速的確定方法第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)的溫度

平均法變通法數(shù)理統(tǒng)計(jì)法(概率法)地區(qū)季節(jié)月份溫度地區(qū)季節(jié)月份溫度東北內(nèi)蒙冬、春3-5浙江福建秋冬11+15河北冬、春1-5

－10廣東廣西秋冬11+20山東山西冬、春15四川冬、春3+10河南江蘇湖北胡南冬、春3+10云南冬、春1+10

+15安徽冬、春10貴州4、5、8月3+10江西冬、春1+5西北西藏春夏3+5

O(青)P－風(fēng)速出現(xiàn)概率；

m-將統(tǒng)計(jì)年份內(nèi)出現(xiàn)的全部風(fēng)速值按從大到小順序排列的序號(hào)；

n－統(tǒng)計(jì)風(fēng)速的總計(jì)數(shù)（擁有資料的年份數(shù)）。第6頁(yè)/共59頁(yè)風(fēng)荷載對(duì)接觸網(wǎng)線索的作用

增加接觸網(wǎng)的附加負(fù)載，主要對(duì)象為線索和支柱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)吹斷線和支柱，破壞接觸網(wǎng)系統(tǒng)的正常工作。

要準(zhǔn)確選定設(shè)計(jì)風(fēng)速是一件非常困難的事情，因?yàn)樗虻囟?、因地而變。接觸網(wǎng)中以10米高空自記錄10min的平均風(fēng)速作為基本設(shè)計(jì)風(fēng)速。最大瞬時(shí)風(fēng)速和最大平均風(fēng)速間有1.5倍（平均而言）的關(guān)系。插播風(fēng)錄相!第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第7頁(yè)/共59頁(yè)地形與風(fēng)速風(fēng)隨著它在地表面的高度、地形等種種因素而變化。在地表面附近，由于地表面地形地物不規(guī)則產(chǎn)生的摩擦作用，高度增加風(fēng)速也增加，反之，減小。它們之間有如下關(guān)系：第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定

在低氣層中，風(fēng)速會(huì)隨地面高度的增加而增加，當(dāng)高度達(dá)到一定值時(shí)，增長(zhǎng)逐漸減慢。地表對(duì)風(fēng)的作用稱之為約束，這種約束有垂直和水平兩個(gè)方向，無(wú)論是垂直約束還是水平約束，風(fēng)速都將增大。根據(jù)伯努利定理，風(fēng)速最大可增大50%左右。注意事項(xiàng)

第8頁(yè)/共59頁(yè)

運(yùn)行設(shè)計(jì)風(fēng)速運(yùn)行設(shè)計(jì)風(fēng)速用于接觸網(wǎng)風(fēng)偏和跨距的確定。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的附錄D2.2規(guī)定:選取最大風(fēng)速時(shí),一般應(yīng)有25年以上的資料。

日本新干線和最新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)中,基本運(yùn)行風(fēng)速均取35m/S。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速用于接觸網(wǎng)設(shè)備和構(gòu)件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定。日本新干線和最新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速也規(guī)定一律取50m/s。

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速根據(jù)國(guó)外高速鐵路試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù),行車速度等于或大于140km/h的隧道中,機(jī)車通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的氣動(dòng)力影響不可忽略。因此，高客專隧道內(nèi)必須按最大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速對(duì)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣動(dòng)力的影響計(jì)算。高速接觸網(wǎng)氣象條件的選擇第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第9頁(yè)/共59頁(yè)

視電氣化線路所在地區(qū)的實(shí)際情況而定，根據(jù)研究，中國(guó)的覆冰重點(diǎn)地區(qū)在西南的云貴川和湖南湖北等省份。一般選取-5℃為線索覆冰溫度。線索覆冰厚度不得小于該地區(qū)實(shí)際觀測(cè)到每五年一遇的最大冰厚。覆冰考慮為圓筒形沿導(dǎo)線表面等厚度分布,不考慮導(dǎo)線截面的不規(guī)則形狀,設(shè)計(jì)資料中只給出承力索覆冰厚度。接觸網(wǎng)計(jì)算時(shí)一般不考慮吊弦及其線夾的覆冰載荷,考慮到受電弓滑板運(yùn)行中的刮冰作用,計(jì)算接觸線冰厚時(shí)應(yīng)折算為承力索覆冰厚度的一半。線索覆冰的密度因地區(qū)和結(jié)冰情況不同而異,為統(tǒng)一起見,一般取為0.9g/cm3。冰對(duì)接觸網(wǎng)的影響：增加線索的機(jī)械負(fù)荷；影響正常供電。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定覆冰條件的選擇測(cè)水重法

測(cè)總重法

第10頁(yè)/共59頁(yè)覆冰的種類（1）雨淞：透明玻璃體、質(zhì)地堅(jiān)硬、不易破碎，密度在0.6~0.9之間，又稱冰凌或明冰,與導(dǎo)線表面的附著力強(qiáng)大,不易脫落。（2）粒狀霧淞：乳白色不透明體,其間含有氣泡空隙,質(zhì)地疏松較脆,表面起伏,無(wú)定形狀,密度為0.1~0.3。（3）晶狀霧淞：白色結(jié)晶,冰體內(nèi)含空氣泡較多,質(zhì)地疏松而軟,與導(dǎo)線表面的附著力較弱,容易脫落,密度在0.01~0.08之間。（4）濕雪：呈乳白色或灰白色,一般質(zhì)地較軟,是處于熔化狀的雪花和水體粘附到導(dǎo)線表面而成的,密度一般在0.1~0.7之間,粘結(jié)在導(dǎo)線上的濕雪當(dāng)氣溫進(jìn)一步降低時(shí)將變成堅(jiān)硬的冰凍體。（5）混合淞:呈乳白色、體大、氣隙較多，是雨淞和霧淞在導(dǎo)線上交替凍結(jié)而成的，密度在0.2~0.6之間。插看接觸網(wǎng)覆冰圖片第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第11頁(yè)/共59頁(yè)覆冰的形成機(jī)理（1）降水覆冰空氣中的凍雨(過(guò)冷卻水滴)或雪花降落到溫度接近0℃或負(fù)幾度的導(dǎo)線表面形成的覆冰或覆雪。凍雨覆冰形成的雨淞因其密度大、附著力強(qiáng),對(duì)架空線路危害最大。美國(guó)、加拿大、俄羅斯、中國(guó)等常出現(xiàn)凍雨,而日本及阿爾卑斯山地區(qū)覆雪較普遍。（2）云中覆冰空氣中過(guò)冷卻的云或者霧與導(dǎo)線相接觸凍結(jié)成的冰。特點(diǎn)：地面無(wú)降水量或降雪量，覆冰主要取決于濕度、風(fēng)速等氣象參數(shù)；只要有過(guò)冷卻水滴存在,就總能產(chǎn)生云中覆冰,；云中覆冰多產(chǎn)生霧淞。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第12頁(yè)/共59頁(yè)覆冰的形成機(jī)理（3）升華覆冰大氣中的水蒸氣直接凍結(jié)在物體表面所產(chǎn)生的一種霜,也稱為晶狀霧淞,因是經(jīng)過(guò)升華而產(chǎn)生的晶狀霧淞,所以叫升華覆冰。晶狀霧淞不會(huì)發(fā)展很大,其附著力較小,易脫落,故對(duì)架空線路基本上不產(chǎn)生多大危害。松花江畔十里長(zhǎng)堤上的霧淞還是人們觀賞的奇景!

一般對(duì)導(dǎo)線覆冰的研究都側(cè)重于降水覆冰和云中覆冰兩類。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第13頁(yè)/共59頁(yè)覆冰在導(dǎo)線表面的增長(zhǎng)過(guò)程

（1）干增長(zhǎng)過(guò)程：第二個(gè)過(guò)冷卻水滴到達(dá)表面時(shí),第一個(gè)過(guò)冷卻水滴已釋放出潛熱,全部?jī)鼋Y(jié)完畢。此時(shí)形成的覆冰一般空隙率較大,多為霧淞等。(2)濕增長(zhǎng)過(guò)程：第二個(gè)過(guò)冷卻水滴到達(dá)表面時(shí),第一個(gè)過(guò)冷卻水滴潛熱尚未完全釋放完畢,仍有部分水滴未被凍結(jié),可能形成連續(xù)液膜,此時(shí)形成的冰為雨淞，質(zhì)地較密,與導(dǎo)線表面的附著力很強(qiáng)。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第14頁(yè)/共59頁(yè)（1）圓形或橢圓形覆冰：風(fēng)與導(dǎo)線走向平行時(shí),或由于導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn),形成導(dǎo)線周圍比較均勻的覆冰,此時(shí)導(dǎo)線完全被冰包覆。（2）翼型覆冰：風(fēng)與導(dǎo)線走向垂直時(shí),冰在導(dǎo)線的迎風(fēng)面上逐漸堆積,形成翼型斷面形狀,迎風(fēng)面與背風(fēng)面的冰厚相差很大。（3）新月型：在無(wú)風(fēng)或小風(fēng)的情況下,冰雪在導(dǎo)線的上表面堆積而成新月型,或雪堆積成三角棱形。架空導(dǎo)線的覆冰形狀第15頁(yè)/共59頁(yè)(1)過(guò)荷載導(dǎo)致接觸網(wǎng)機(jī)械和電氣事故（a）垂直荷載覆冰條件下，冰的重量會(huì)增加支持結(jié)構(gòu)和線索的垂直負(fù)載,線索弛度加大，低壓線與高壓線間因風(fēng)吹擺動(dòng)而引起短路事故；覆冰增加的導(dǎo)線張力將傳到支柱上，增加所有支柱及其基礎(chǔ)的扭矩,造成支柱變形、基礎(chǔ)下沉。（b）水平荷載導(dǎo)線因覆冰使迎風(fēng)面增大,因此,風(fēng)吹覆冰導(dǎo)線所產(chǎn)生的水平荷載也隨之增加。覆冰期間的最大水平荷載將在"風(fēng)速與冰量"的某種關(guān)系下發(fā)生。覆冰對(duì)架空導(dǎo)線的破壞作用第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第16頁(yè)/共59頁(yè)（c）縱向荷載因?yàn)榻佑|網(wǎng)跨距不一，懸掛高度不同，或相鄰各跨之間安裝質(zhì)量不同，,使導(dǎo)線在覆冰時(shí)引起縱向靜力不平衡，產(chǎn)生縱向荷載。當(dāng)覆冰不均勻、自行脫落或被擊落時(shí),導(dǎo)線的懸掛點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊荷載,造成導(dǎo)線脫落,線夾斷裂；（d）振動(dòng)荷載冰和雪花在導(dǎo)線表面的不同積聚形狀會(huì)引起導(dǎo)線對(duì)風(fēng)所引起的振動(dòng)的敏感性,產(chǎn)生振動(dòng)荷載。當(dāng)導(dǎo)線上凝聚霜淞?xí)r,其載面增大,形狀仍保持為均勻圓形,而霜層幾乎不改變導(dǎo)線阻尼,因此,一定的風(fēng)力所引起的導(dǎo)線振動(dòng),其頻率低于裸線時(shí)的頻率,而振幅比裸線時(shí)小,并且,頻率下降可能低到防振裝置的有效運(yùn)行范圍以下。覆冰對(duì)架空導(dǎo)線的破壞作用第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第17頁(yè)/共59頁(yè)(2)不同期脫冰或不均勻覆冰事故相鄰跨距的導(dǎo)線覆冰不均或脫冰不同步，會(huì)產(chǎn)生張力差,使導(dǎo)線在線夾內(nèi)滑動(dòng)。不均勻覆冰產(chǎn)生的張力差是靜負(fù)荷,故線索斷口有縮頸現(xiàn)象；不同期脫冰產(chǎn)生的張力差是動(dòng)負(fù)荷,線股斷口無(wú)縮頸現(xiàn)象。脫冰會(huì)使導(dǎo)線跳躍,。(3)絕緣子串冰閃事故絕緣子覆冰或被冰凌橋結(jié)后，絕緣強(qiáng)度下降,泄漏距離縮短,融冰時(shí),絕緣子的局部表面電阻增加,形成閃絡(luò)事故,閃絡(luò)發(fā)展過(guò)程中持續(xù)電孤燒傷絕緣子,引起絕緣子絕緣強(qiáng)度降低。(4)導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)事故因?qū)Ь€不均勻覆冰,在風(fēng)的作用下產(chǎn)生舞動(dòng),覆冰導(dǎo)線的低頻高幅舞動(dòng)會(huì)造成金具損壞,導(dǎo)線斷股,相間短路及桿塔傾斜或倒塌等嚴(yán)重事故。覆冰對(duì)架空導(dǎo)線的破壞作用第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第18頁(yè)/共59頁(yè)架空線路產(chǎn)生覆冰的基本條件:(1)具有足夠可以凍結(jié)水滴的氣溫及導(dǎo)線表面溫度0℃以下,一般為-20~-2℃,能使液滴在凍結(jié)時(shí)即時(shí)釋放出潛熱;(2)具有較高的濕度,因?yàn)榭罩羞^(guò)冷卻的液水含量是各種覆冰的水來(lái)源,空氣相對(duì)濕度一般要在85%以上;(3)具有可使空氣中的過(guò)冷卻水滴或過(guò)冷卻云粒產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)風(fēng)速,以便水滴與導(dǎo)線發(fā)生碰撞,被導(dǎo)線捕獲,一般風(fēng)速為1~10m/s。觀察和研究表明,當(dāng)空氣相對(duì)濕度很小或無(wú)風(fēng)和風(fēng)速很低時(shí),即使溫度很低,導(dǎo)線也基本上不發(fā)生覆冰現(xiàn)象。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第19頁(yè)/共59頁(yè)氣象因素影響導(dǎo)線覆冰的氣象因素主要包括氣溫、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、云中過(guò)冷卻水滴的直徑及凝結(jié)高度等參數(shù)。(1)空氣溫度氣溫對(duì)覆冰的影響極為重大。一般最易覆冰的溫度為0~-6℃,若氣溫太低,則過(guò)冷卻水滴都變成了雪花,形成不了導(dǎo)線覆冰,正因?yàn)槿绱?嚴(yán)寒的北方地區(qū)冰害事故反而比南方的云、貴、湘、鄂為輕。(2)空氣濕度空氣濕度的大小對(duì)導(dǎo)線覆冰影響甚大。濕度在85%以上,不僅較易引起導(dǎo)線覆冰,而且還易形成雨淞。湖南省每逢嚴(yán)冬和初春季節(jié),因陰雨連綿,空氣濕度很高(90%以上),故導(dǎo)線極易覆冰,且多為雨淞。

影響架空導(dǎo)線產(chǎn)生覆冰的主要因素第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第20頁(yè)/共59頁(yè)(3)風(fēng)速風(fēng)向由于風(fēng)起著對(duì)云和水滴的輸送作用,故對(duì)導(dǎo)線覆冰有重要影響。無(wú)風(fēng)和微風(fēng)時(shí),有利于晶狀霧淞的形成;風(fēng)速較大時(shí)則有利于粒狀霧淞的形成。幾乎所有計(jì)算導(dǎo)線覆冰的模型都包含有“風(fēng)速”這一因素，一般而言,風(fēng)速越大(0~6m/s范圍內(nèi)),導(dǎo)線覆冰越快。而風(fēng)向主要會(huì)對(duì)覆冰形狀產(chǎn)生影響,當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)線垂直時(shí),結(jié)冰會(huì)在迎風(fēng)面上首先生成,產(chǎn)生偏心覆冰,而當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)線平行時(shí),則容易產(chǎn)生均勻覆冰。(4)過(guò)冷卻水滴大小過(guò)冷卻水滴的直徑大小與氣溫有關(guān),它主要影響導(dǎo)線覆冰的種類。雨淞覆冰時(shí),過(guò)冷卻水滴直徑大,約在10~40μm之間,中值體積水滴直徑為25μm左右,是毛毛細(xì)雨;霧淤覆冰時(shí),水滴直徑在1~20μm之間,中值體積水滴直徑為10μm左右;而對(duì)于混合淞，其水滴直徑在5~35μm之間,中值體積直徑為15~18μm。氣象因素第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定

影響架空導(dǎo)線產(chǎn)生覆冰的主要因素第21頁(yè)/共59頁(yè)(1)導(dǎo)線直徑導(dǎo)線直徑影響著過(guò)冷卻水滴能夠達(dá)到導(dǎo)線表面的有效空氣層的厚度。當(dāng)風(fēng)速小于8m/s時(shí)，對(duì)直徑不太大的導(dǎo)線(40mm直徑以下)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,較粗的導(dǎo)線覆冰量重于較細(xì)的導(dǎo)線。當(dāng)導(dǎo)線直徑超過(guò)40mn時(shí),隨著導(dǎo)線直徑的增加,覆冰量反而減小。當(dāng)風(fēng)速大于8m/s時(shí),導(dǎo)線越粗則覆冰量越大。德國(guó)某些學(xué)者認(rèn)為,導(dǎo)線覆冰量與其直徑無(wú)明顯的關(guān)系,只有當(dāng)空氣中的過(guò)冷卻水滴特別大(直徑超過(guò)25μm)、或風(fēng)速很高時(shí),覆冰重量才隨導(dǎo)線直徑的增長(zhǎng)而顯著增大,挪威等國(guó)的學(xué)者也基本上贊同這種觀點(diǎn)。(2)導(dǎo)線剛度

導(dǎo)線的剛度大小決定其抗扭轉(zhuǎn)的性能。導(dǎo)線剛度愈小,在扭矩作用下,導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)愈大,覆冰進(jìn)一步增加。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定

影響架空導(dǎo)線產(chǎn)生覆冰的主要因素導(dǎo)線本身?xiàng)l件第22頁(yè)/共59頁(yè)導(dǎo)線本身?xiàng)l件(3)負(fù)荷電流與電場(chǎng)電場(chǎng)的存在會(huì)對(duì)移向?qū)Ь€的水滴粒子產(chǎn)生兩極和吸引力。電場(chǎng)對(duì)霧滴和毛毛細(xì)雨的吸引力會(huì)導(dǎo)致更多的水滴移向?qū)Ь€表面,因而能增加導(dǎo)線上的覆冰量。即帶電線路的覆冰厚度較大,而不帶電線路的覆冰厚度較小。負(fù)荷電流對(duì)導(dǎo)線覆冰的影響有兩個(gè)方面：當(dāng)電流不夠大，焦?fàn)枱岵荒苁箤?dǎo)線表面維持0℃以上溫度時(shí),負(fù)荷電流反而會(huì)使導(dǎo)線覆冰增加,因?yàn)槌霈F(xiàn)了電場(chǎng)的影響；當(dāng)電流足夠大,能使電線發(fā)熱并維持其表面溫度在0℃以上時(shí),這時(shí)即使有過(guò)冷卻水滴碰撞導(dǎo)線,導(dǎo)線表面也不會(huì)覆冰,從而達(dá)到自然防冰的效果。這種維持導(dǎo)線表面溫度為0℃的電流稱為臨界負(fù)荷電流,其大小由氣溫、風(fēng)速及導(dǎo)線表面的輻射特性等因素決定。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定

影響架空導(dǎo)線產(chǎn)生覆冰的主要因素第23頁(yè)/共59頁(yè)隧道內(nèi)氣象條件整個(gè)錨段均在隧道內(nèi)時(shí)，隧道內(nèi)最高溫度比外部低10℃；部分錨段在隧道外時(shí)，按全部在隧道外的條件計(jì)算；不計(jì)冰、風(fēng)負(fù)載時(shí)，隧道內(nèi)最低溫度比外部高5℃。接觸線無(wú)弛度時(shí)的溫度低于平均溫度，其目的是減少接觸線的負(fù)弛度。簡(jiǎn)單鏈形懸掛：彈性鏈形懸掛：吊弦及定位器處于正常位時(shí)的溫度該溫度取全年保持時(shí)間最長(zhǎng)的溫度，設(shè)計(jì)時(shí)取最高溫度和最低溫度的平均值。為什么？第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定其它氣象條件的確定第24頁(yè)/共59頁(yè)課間休息！第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第25頁(yè)/共59頁(yè)

單位計(jì)算負(fù)載是指每米接觸懸掛的自重以及覆冰、風(fēng)在其上形成的附加負(fù)載。2單位負(fù)載的分類垂直負(fù)載，水平負(fù)載，合成負(fù)載。（從計(jì)算角度分）垂直負(fù)載包括：承力索和接觸線的單位自重、覆冰重量、吊弦均布重量；水平負(fù)載包括：覆冰時(shí)的風(fēng)負(fù)載、最大風(fēng)時(shí)的風(fēng)負(fù)載；合成負(fù)載包括：懸掛在無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)的單位合成負(fù)載、在覆冰時(shí)的單位合成負(fù)載、在最大風(fēng)時(shí)的單位合成負(fù)載。從負(fù)載的變化情況可分為：永久載荷和可變載荷，前者包括：接觸網(wǎng)線索、腕臂、絕緣子及其附件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等，線索張力引起的載荷，土壓力等。后者為冰、風(fēng)等載荷。1單位計(jì)算負(fù)載的定義與分類單位計(jì)算負(fù)載的計(jì)算是整個(gè)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)!接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第26頁(yè)/共59頁(yè)3各類計(jì)算負(fù)載的計(jì)算公式關(guān)于單位自重！

在高速接觸網(wǎng)中，應(yīng)足夠重視單位負(fù)載計(jì)算的準(zhǔn)確性，因?yàn)樵摂?shù)據(jù)是整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算的最基本數(shù)據(jù)，它直接涉及接觸網(wǎng)工程參數(shù)的誤差控制。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第27頁(yè)/共59頁(yè)3各類計(jì)算負(fù)載的計(jì)算公式關(guān)于0.615的來(lái)歷；關(guān)于風(fēng)速不均勻系數(shù)的取值；關(guān)于結(jié)構(gòu)體型系數(shù)。關(guān)于承力索和接觸線風(fēng)負(fù)載的計(jì)算直徑第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第28頁(yè)/共59頁(yè)4關(guān)于風(fēng)壓計(jì)算的說(shuō)明：風(fēng)負(fù)載是由風(fēng)的動(dòng)能形成的，在計(jì)算接觸網(wǎng)線索風(fēng)壓時(shí)作了以下幾點(diǎn)假設(shè)：（1）假設(shè)風(fēng)速恒定；（2）假設(shè)風(fēng)向垂直于接觸網(wǎng)的縱向布置，且不發(fā)生改變；（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，單位體積的風(fēng)吹在單位面積上所形成的風(fēng)壓為風(fēng)壓計(jì)算系數(shù)；因此、當(dāng)實(shí)際條件不滿足以上假設(shè)時(shí)，需進(jìn)行修正；用于修正的系數(shù)有：

(1)風(fēng)速不均勻系數(shù)［與風(fēng)速、風(fēng)向、地形地貌、跨距大小有關(guān)］；

(2)風(fēng)壓高度變化系數(shù)［與地面高度或海拔高度有關(guān)］；

(3)風(fēng)荷載體型系數(shù)［與受風(fēng)體的幾何形狀和受風(fēng)面面積有關(guān)］。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第29頁(yè)/共59頁(yè)5關(guān)于“基本風(fēng)壓”的說(shuō)明：基本風(fēng)壓：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的空氣作用于單位面積上形成的空氣壓力，其理論計(jì)算公式在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度+15℃、空氣密度為1.23kg/m3時(shí)，單位空氣動(dòng)力（稱為理論風(fēng)壓系數(shù)）注意：嚴(yán)格講來(lái)，各地的“理論風(fēng)壓”是不相同的，它主要取決于空氣實(shí)際密度。不同的海拔高度，其值不同，為此、05版《牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定基本風(fēng)壓取為1/1600，而在計(jì)算風(fēng)壓公式中加入風(fēng)壓高度變化系數(shù)進(jìn)行修正。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第30頁(yè)/共59頁(yè)

98版《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定暫不考慮風(fēng)速不均勻系數(shù)，其原文如下：在線索風(fēng)載計(jì)算時(shí)，對(duì)于應(yīng)否考慮風(fēng)速不均勻系數(shù)的問(wèn)題進(jìn)行了探導(dǎo)，認(rèn)為在計(jì)算接觸網(wǎng)線索的風(fēng)負(fù)載時(shí)，假定風(fēng)載是沿線索均勻分布的，而風(fēng)速的風(fēng)頭一般寬為20米，因此，其不均勻程度與跨距有關(guān)，跨距越大，沿跨距的風(fēng)壓分布就越不均勻。參考原蘇聯(lián)有關(guān)資料介紹，在架空電力線路計(jì)算跨距長(zhǎng)度為100米以上的風(fēng)負(fù)載時(shí)，才應(yīng)采用風(fēng)速不均勻系數(shù)。另?yè)?jù)原蘇聯(lián)電氣化設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)導(dǎo)線的風(fēng)負(fù)載的計(jì)算條款中未規(guī)定需考慮風(fēng)速不均勻系數(shù)。鑒于我國(guó)接觸網(wǎng)的最大跨距不超過(guò)65米，按架空電力線路風(fēng)速不均勻系數(shù)取值顯然是不太合理的，從提高接觸網(wǎng)的安全可靠性考慮，風(fēng)速不均勻系數(shù)設(shè)為“1”。6關(guān)于“風(fēng)速不均勻系數(shù)”的說(shuō)明：第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第31頁(yè)/共59頁(yè)7關(guān)于風(fēng)壓高度變化系數(shù)說(shuō)明：

05版《設(shè)計(jì)規(guī)范》前，我國(guó)均沒(méi)有考慮風(fēng)速隨高度的變化情況，將風(fēng)壓高度變化系數(shù)取為1，這對(duì)大部分線路是可以的，但當(dāng)線路位于高架橋、高路堤時(shí)，這樣考慮就偏于不安全。借鑒《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）并將其納入接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)中。其取值如下：離地面或海平面高度地面粗糙度ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73A：海島、海岸、湖岸、近海和沙漠地區(qū)；B：鄉(xiāng)村、田野、叢林、丘陵以及房屋比較稀的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或城市郊區(qū)；C：有密集建筑的城市市區(qū)；D：有密集建筑群且建筑較高的城市市區(qū)。另對(duì)接觸網(wǎng)還應(yīng)考慮具體地形的修正，如與風(fēng)向一致的谷口、山口，修正系數(shù)應(yīng)取1.2~1.5。第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第32頁(yè)/共59頁(yè)8關(guān)于體型系數(shù)的說(shuō)明：線索風(fēng)負(fù)載、支柱風(fēng)負(fù)載序號(hào)類別體型體型修正系數(shù)1混凝土支柱環(huán)形截面0.602矩形或工字形截面1.303實(shí)腹式鋼柱環(huán)形截面0.904H形截面1.305格構(gòu)式鋼柱由角鋼組成的矩形斷面鋼柱0.806由鋼管組成的矩形斷面鋼柱0.647格構(gòu)式橫梁由角鋼組成的矩形斷面橫梁0.808由角鋼組成的矩形斷面橫梁0.589線索簡(jiǎn)單懸掛（附加導(dǎo)線）1.2010鏈形懸掛1.25第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第33頁(yè)/共59頁(yè)9合成負(fù)載第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定接觸懸掛的單位負(fù)載及其計(jì)算第34頁(yè)/共59頁(yè)作業(yè)1覆冰對(duì)接觸網(wǎng)有哪些危害？

2請(qǐng)計(jì)算處于典型第II氣象區(qū)的“JT－95＋CTA120”接觸懸掛的各類單位負(fù)載。

銅承力索單位重量0.837kg/m；計(jì)算直徑：12.5mm接觸線單位重量1.070kg/m；計(jì)算A、B值為13mm；

3風(fēng)負(fù)載有何特點(diǎn)，計(jì)算風(fēng)負(fù)載時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第35頁(yè)/共59頁(yè)課間休息！第4講接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)氣象條件及單位負(fù)載的確定第36頁(yè)/共59頁(yè)第5講懸掛線索的弛度和張力主講人董昭德西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2009.10.成都0503第37頁(yè)/共59頁(yè)（1）弛度處于兩端固定，且不會(huì)發(fā)生移動(dòng)的狀態(tài)下的柔軟線索，其最低點(diǎn)至兩懸掛點(diǎn)間的垂直距離，稱為該線索的弛度。（2）張力柔軟線索在外力作用下其內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。1幾個(gè)重要的基本概念（3）等高懸掛對(duì)于同一參考水平面兩懸掛點(diǎn)高度相等的懸掛。（4）不等高懸掛對(duì)于同一參考水平面兩懸掛點(diǎn)高度不相等的懸掛。第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第38頁(yè)/共59頁(yè)假設(shè)條件：(1)、線索兩端固定、只受重力作用；(2)、線索十分柔軟、剛度不計(jì)；(3)、線索的直徑與其長(zhǎng)度相比較忽略不計(jì)；(4)、線索的自重沿跨距均勻分布。2等高懸掛的弛度計(jì)算第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第39頁(yè)/共59頁(yè)3等高懸掛的張力變化第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第40頁(yè)/共59頁(yè)4等高懸掛的線索長(zhǎng)度計(jì)算線索實(shí)長(zhǎng)與跨距的長(zhǎng)度差距很小，大致在0.05%~0.1%之間第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第41頁(yè)/共59頁(yè)5等高懸掛的張力、弛度計(jì)算式及導(dǎo)曲線方程第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第42頁(yè)/共59頁(yè)6不等高懸掛的弛度計(jì)算計(jì)算方法：分解法；斜弛度法分解法計(jì)算用圖（1）分解法第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第43頁(yè)/共59頁(yè)斜弛度法計(jì)算用圖6不等高懸掛的弛度計(jì)算（2）斜弛度法第5講懸掛線索的弛度和張力簡(jiǎn)單懸掛的張力和弛度計(jì)算第44頁(yè)/共5