Устройство контактной сети и воздушных линий

Вопросы для повторения пройденного материала
Контактная сеть
- совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электроподвижного состава

Вопросы для повторения пройденного материала
1.Виды контактных подвесок.
2.Эластичность контактной подвески.
3.Простая контактная подвеска –назначение, область применения.
4.Виды цепных контактных подвесок.
5.Стрела провеса контактного провода
6. Жесткость контактной подвески.

ТЕМА УРОКА
Провода контактной сети и воздушных линий
Контактные провода
Провода несущих тросов
Провода воздушных линий электропередачи

ЦЕЛЬ УРОКА
Знакомство с проводами, применяемыми в устройствах контактной сети и воздушных линиях, предъявляемые к ним требования, типы, маркировка.
Изучение технических характеристик, назначения и области применения проводов и тросов контактной сети и воздушных линий.

КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
В качестве проводов контактной сети применяются фасонные провода различных типов и сечений

КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
Основные требования, предъявляемые к контактным проводам:
высокая прочность,
высокая износостойкость,
высокая проводимость;
высокая коррозионная стойкость.

Размеры фасонного провода
КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
ГОСТ Р 55647-2018
Размеры фасонного овального провода

Поперечное сечение провода в зависимости от материала
КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
ГОСТ Р 55647-2018

Поперечное сечение провода в зависимости от материала
КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
ГОСТ Р 55647-2018

КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА

ТИПЫ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ

По материалу :
- из меди;
- из низколегированной меди;
- из бронзы.
По форме поперечного сечения:
- на фасонный;
- фасонный овальный.
По назначению :
- для участков со скоростью движения до 200 км/ч;
- для участков со скоростью движения свыше 200 км/ч.
По номинальному сечению: 85 мм2; 100 мм2; 120 мм2; 150 мм2
ТИПЫ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ
ГОСТ Р 55647-2018

УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ ГОСТ Р 55647-2018
Структурная схема условного обозначения проводов
Условные буквенные обозначения:
- М - провод из меди;
- Нл - провод из низколегированной меди;
- Бр1 - провод из бронзы первой условной группы;
- Бр2 - провод из бронзы второй условной группы;
- Бр3 - провод из бронзы третьей условной группы;
- Ф - фасонный провод;
- ФО - фасонный овальный провод;
- В - для участков со скоростью движения свыше 200 км/ч.

Кроме марок МФ, НлФ и БрФ существуют также овальные контактные провода повышенной ветроустойчивости марок МФО, НлФО, БрФО.
Расшифровка марок контактных проводов:
МФ-85 - медный фасонный сечением 85 мм2 ,
МФ-120 - медный фасонный сечением 120 мм2 ,
МФ0-120 - медный фасонный овальный сечением 120 мм2,
НлОл0,04Ф-100 – низколегированный, фасонный сечением 100 мм2, содержание олова 0,04%;
НлМг0,05Ф0-100 - низколегированный фасонный овальный сечением100мм2, содержание магния 0,05%,
НлЦр0,05Ф-150 - низколегированный фасонный сечением 150 мм2, содержание циркония 0,05%,
БрКд1,0Ф-100 - бронзовый фасонный сечением 100 мм2, с содержанием кадмия 1%,
БрМгЦр0,15-0,15Ф-100 - бронзовый фасонный сечением 100 мм2, содержание магния 0,15% и циркония 0,15%.
Бр3ФВ-120 ГОСТ Р 55647-2018 - провод из бронзы фасонный номинальным сечением 120 мм2, предназначенный для участков со скоростью движения свыше 200 км/ч
КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА

Механические и электрические параметры контактных проводов из меди и низколегированной меди

Механические и электрические параметры контактных проводов из бронзы

Предельные значения среднего износа контактного провода
Провода, предназначенные для участков со скоростью движения свыше 200 км/ч, должны быть стойкими к воздействию вибрации частотой 12 Гц амплитудой 300 Н.
Срок службы контактных проводов не менее 50 лет
Гарантийный срок эксплуатации проводов - 20 лет со дня ввода их в эксплуатацию

Основные марки контактных проводов и их характеристика

ДОПУСТИМЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ

Допустимая температура нагрева контактных проводов при максимальной температуре воздуха и наибольших токовых нагрузках

КОНТАКТНЫЕ ПРОВОДА
Задание - расшифровать маркировку контактных проводов
МФ-150,
МФО-85,
НлОл0,04Ф-140
НлМг0,05Ф0-150
НлЦр0,05Ф-150
БрКд1,0Ф-100
БрМгЦр0,15-0,15Ф-120

ПРОВОДА НЕСУЩИХ ТРОСОВ
Несущие тросы предназначены для передачи электрического тока и подвешивания к нему на струнах контактных проводов. Представляют собой многопрово-лочные провода, свитые из 7 или 19 проволок. Каждый последую-щий ряд проволок навивают в обратном направлении по отношению к предыдущему, при этом наружный повив всегда делают правым.
Провода несущих и вспомогательных тросов цепных подвесок должны обладать высокой механической прочностью и антикоррозийной стойкостью.

ПРОВОДА НЕСУЩИХ ТРОСОВ
Медная оболочка
МК-120

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОВОДОВ НЕСУЩИХ ТРОСОВ
ГОСТ 32697-2019
По материалу :
- медные;
- бронзовые, условной группы - Бр1, Бр2, Бр3.
По форме поперечного сечения проволок :
- круглые, содержащие центральную проволоку, внутренний повив из шести, внешний повив из 12 проволок (скрутка повивов должна быть выполнена в противоположные стороны, причем наружный повив должен иметь правое направление скрутки);
компактированные, содержащие центральную проволоку, первый внутренний повив из семи проволок, второй внутренний повив с чередованием семь проволок одного диаметра и семь проволок второго диаметра, третий наружный повив из 14 проволок (все три повива выполнены с одинаковым шагом скрутки, в одном направлении, с линейным касанием проволок).
По номинальному сечению - 70, 95, 120, 150 мм2.
Срок службы - медных не менее 40 лет; бронзовых не менее 45 лет Трос должен выдерживать вибрацию с частотой от 8 до 18 Гц и амплитудой от 3 до 10 мм. Предельным состоянием тросов считают обрыв трех и более проволок на длине 10 м.

УСЛЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРОВОДОВ
НЕСУЩИХ ТРОСОВ ГОСТ 32697-2019
Пример условного обозначения бронзового компактированного несущего троса условной группы Бр2:
Несущий трос Бр2К-95,0 ГОСТ 32697-2019.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОВОДОВ
НЕСУЩИХ ТРОСОВ ГОСТ 32697-2019

ДОПУСТИМЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ НА ПРОВОДА НЕСУЩИХ ТРОСОВ ГОСТ 32697-2019
Гарантийный срок эксплуатации тросов со дня ввода их в эксплуатацию:
- 5 лет - для медных;
- 10 лет - для бронзовых.

КОМПАКТИРОВАННЫЕ ПРОВОДА НЕСУЩИХ ТРОСОВ ГОСТ 32697-2019
Широко применяются в настоящее время компактированные, пластически деформированные несущие тросы марки МК в качестве не только несущего троса, но и усиливающих проводов, электрических соединителей контактной подвески и проводов фидерных линий.
Принципиально новый медный несущий трос большей прочности без использования сплавов, увеличивающих потери, обладает целым рядом преимуществ:
– снижает амплитуду и интенсивность пляски;
– снижает вероятность обрыва при нанесении тросу повреждений в результате
внешних воздействий;
– снижает уровень усталости металла в тросе;
– увеличивает жизненный цикл за счет самогашения колебаний;
– уменьшает налипание снега и образование наледи за счет уникальной
конструкции;
– обладает высокой механической прочностью;
– обладает незначительно изменяющейся длиной при колебаниях температуры;
– устойчив к коррозии;
– имеет достаточную электрическую проводимость;
– имеет лучшие аэродинамические характеристики;
– имеет стандартные диаметры;
– достаточно технологичный при серийном производстве

МЕДНЫЕ ПРОВОДА
Медные многопроволочные провода марки М-95 и М-120 изготавливают из медной твердотянутой проволоки. Применяются в качестве несущих тросов на элек­трифицированных участках.
Временное сопротивление разрыву этой проволоки при растяже­нии должно быть не менее 390 МПа, а относительное удлинение — не менее 1 %.

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТАЛЕМЕДНЫЕ ПРОВОДА
На второстепенных путях в качестве несущих тросов цепных под­весок допускается применять провода ПБСМ-70 и ПБСМ-95, скру­ченные из 19 сталемедных проволок. При использовании биметал­лического провода в качестве несущего троса следует применять провод ПБСМ1, имеющий первый класс проводимости. Провод ПБСМ2 для этих целей применять не рекомендуется.
Провода ПБСМ используют также в качестве поперечных несу­щих и фиксирующих тросов гибких и жестких поперечин и провода группового заземления опор контактной сети. На главных путях не применяются.

СТАЛЬНЫЕ КАНАТЫ
Стальные канаты ранее применялись для несущих тросов контактных подвесок, фиксирующих тросов, оттяжек опор контактной сети и в качестве троса грузокомпенсатора (С-70). Стальные канаты имеют высокую механическую прочность, однако ввиду того, что они сильно подвержены атмосферной коррозии, требуется обязательно смазывать.

ПРОВОДА НЕСУЩИХ ТРОСОВ
Расшифровка марок несущих тросов и проводов ВЛ:
М-95 - провод медный сечением 95 мм2,
МК-120- провод медный компактированный сечением 120 мм2
МГ-95 - провод медный гибкий сечением 95 мм2,
А-185 - провод алюминиевый сечением 185 мм2,
АС-35 - провод сталеалюминиевый сечением 35 мм2,
АС-50 - провод сталеалюминиевый сечением 50 мм2,
ПС-25 - провод стальной сечением 25 мм2,
ПБСМ-70 - провод биметаллический сталемедный сечением 70 мм2,
ПБСА-50/70 - провод биметаллический сталеалюминиевый сечением 50 мм2 по стали и 70 мм2 по алю­минию,
МСН-95 - многопроволочный биметаллический сечением 95 мм2.

Допустимая температура нагрева тросов и проводов при максимальной температуре воздуха и наибольших токовых нагрузках

ПРОВОДА МСН
Биметаллические сталемедные провода МСН применялись в контактных подвесках переменного тока 25кВ и постоянного тока 3кВ, в том числе на линиях скоростного и вы­сокоскоростного движения поездов. Толщина никелевого покрытия стальных проволок не менее 100мкм.

МЕДНЫЕ ГИБКИЕ ПРОВОДА
Различные электрические соединения и шлейфы, предназначен­ные для подключения секционных разъединителей, разрядников, ОПН и других аппаратов к проводам контактной сети, стыковые электрические соединители рельсовой цепи выполняют из медных гибких неизолированных многопроволочных проводов марки МГ.
Провода марки МГ свивают из нескольких прядей, свитых в свою очередь из нескольких тонких медных проволок диаметром 0,52—0,97 мм. Этим обеспечивается большая гибкость проводов марки МГ по сравнению с проводами марки М.

МЕДНЫЕ ГИБКИЕ ПРОВОДА

СТАЛЕМЕДНЫЕ ПРОВОЛОКИ
Звеньевые струны цепных подвесок изготавливают из сталемедной проволоки БСМ1 или БСМ2 диаметром 4мм. Рессорные струны выполняют из сталемедной проволоки диаметром 6мм или из провода МГ-35.

КАПРОНОВЫЕ КАНАТЫ
В конце прошлого столетия на электрифицированных линиях нашли применения капроновые (полимерные) канаты, которые использовались в качестве рессорных струн, звеньевых струн и до настоящего времени находятся в эксплуатации.

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ПРОВОДОВ
Коэффициент запаса механической прочности - отношение разрыв­ного усилия(завода изготовителя) к максимальному рабочему новых проводов должен быть не менее:
а ) для стальных тросов компенсаторов — 4;
б ) для биметаллических продольных несущих, фиксирующих тросов и поперечных несущих тросов — 3;
в ) для контактных проводов, сталеалюминиевых многопроволочных проводов из биметаллической сталемедной и сталеалюминиевой проволоки — 2,5;
г) для других многопроволочных проводов — 2.

Стальная серцевина
Алюминевая оболочка

В качестве усиливающих, питающих и отсасывающих линий применяют алюминиевые провода площадью сечения 150 или 185 мм2 из твердотянутых алюминиевых проволок. Проводимость алюминия в 1,65 раза меньше, чем проводимость меди, но алюминий легче меди примерно в 3 раза. Алюминиевые провода, эквивалентные по приводимости медным, примерно в 2 раза легче медных. Максимальная допустимая температура нагрева алюминиевых проводов +90 °С.
Временное сопротивление разрыву алюминиевой проволоки (диаметром более 2,5 мм) при растяжении должно быть не менее 150 МПа.

ПРОВОДА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Срок службы проводов марки А составляет не менее 50 лет, а в зонах с повышенным загрязнением солевыми и щелочными ком­понентами — не менее 25 лет. Фактический срок службы проводов определяется техническим состоянием провода, местом его применения, натяжением и другими эксплуатационными факторами.
В качестве проводов воздушных линий электропередачи, групповых заземлений опор в контактной сети применяют сталеалюминиевые провода, стальные многопроволоч­ные.
Для всех сталеалюминиевых проводов введено единое буквенное обозначение АС и цифрами указывают номинальную площадь сечения алюминиевой (в числителе) и стальной (в знаменателе) частей провода. Провода АС 185/43 имеют номинальную площадь сечения алюминия 185 мм2, стали 43 мм2

АЛЮМИНИЕВЫЕ ПРОВОДА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

СТАЛЕАЛЮМИНИЕВЫЕ ПРОВОДА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕАЛЮМИНИЕВЫХ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЬНЫХ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП
Для воздушных линий электропередач и уличного освещения применяются самонесущие провода двух типов: изолированные и защищенные. К первому относятся многожильные провода с несущим элементом, с помощью которого они подвешиваются или крепятся. Эту функцию может выполнять несущая нулевая N или РЕ-жила из алюминиевого сплава. Ко второму типу относится одножильный алюминиевый провод с экструдированной защитной оболочкой.
СИП расшифровка
С - самонесущий;
И - изолированный;
П - провод.
Самонесущий изолированный провод СИП для сетей напряжением 0,4/1 кВ состоит из многожильных основных токопроводящих жил и несущей нулевой жилой, или без нее в зависимости от модификации. Основные жилы скручиваются из алюминиевых проволок и уплотняются; вспомогательные жилы для освещения выполняются также, вспомогательные жилы для цепей контроля представляет собой одиночные медные проводники. Изоляция жил экструдируется из сшитого полиэтилена.
В несущие N или РЕ жилы скручиваются круглые проволоки из прочного и жесткого алюминиевого сплава. Усилие разрыва таких проволок до скрутки в жилу должно быть не меньше чем 295 Н/мм2, они должны удлиняться не менее, чем на 4 %. Прочность несущей жилы примерно в два с половиной раза превышает прочность токопроводящей жилы такого же сечения.

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП
Марки провода СИП
СИП 1 - нулевая жила голая, без изоляционного слоя, остальные жилы имеют изоляцию выполненную из светостабилизированного термопластичного полиэтилена;
СИП 1А - тоже, что и СИП 1, но все жилы включая нулевую имеют изоляционный слой;
СИП 2 - нулевая жила голая, без изоляционного слоя, остальные жилы имеют изоляцию выполненную из сшитого светостабилизированного полиэтилена (данный вид полиэтилена обладает поперечными молекулярными связями);
СИП 2А - тоже, что и СИП 1, но все жилы включая нулевую имеют изоляционный слой;
СИП 3 - провод состоящий из одной токопроводящей жилы, выполняется из плотного сплава или сталеаллюминевой структуры проволок, изоляционный слой выполнен из сшитого светостабилизированного полиэтилена;
СИП 4 - несущая жила отсутствует, в данной вариации в качестве несущих используются все жилы провода, все жилы имеют изолированные, изоляционный слой жил выполнен из светостабилизированного термопластичного полиэтилена;
СИП 5 - не имеет отдельной несущей жилы, может состоять как из одной, двух и более жил, изоляционный слой выполнен из сшитого светостабилизированного полиэтилена.

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП
СИП-1 — кроме нулевой жил все остальные изолированы специальным полиэтиленом;
СИП-1А — изолированы все нити;
СИП-2 — это уникальный кабель, у которого все жилы (за исключением нулевой) изолированы специальным покровом из полиэтиленового материала с молекулярными поперечными соединениями;
СИП-2А — у этого провода все жилистые составляющие, в том числе и нулевая, покрыты слоем молекулярного полиэтилена;
СИП-3 — на этот провод обязательно нужно проверять сертификат, его чаще всего используют для дома. Он выполнен из одной жилы, которая представляет собой плотный алюминиевый кабель, покрытый полиэтиленом со светостабилизированными частицами;
СИП-4 — уникальный электрический провод, у которого отсутствует нулевая несущая жила, но при этом остальные нити изолированы молекулярным полиэтиленом, благодаря чему обеспечивается прочное и герметичное соединение;
СИП-5 — производство этого провода довольно сложное, его используют в основном на предприятиях или для протяжки электрических сетей в городе или между населенными пунктами. Он состоит из изолированных жил с покрытием из полиэтилена, где каждая нить завернута в отдельную оболочку. Виды кабеля СИП-4 и СИП-5 не имеют несущей нулевой жилы и могут состоять из двух и более нитей (чаще всего 2 или 3).

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
СИП

ПОВРЕЖДЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ