1、接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.主講人主講人 董昭德董昭德西南交通大學電氣工程學院西南交通大學電氣工程學院2011.9.28X2417第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度溫度 風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 定義 依據接觸網技術要求和線路所在區域的25年以上的實際氣象資

2、料，利用統計學原理確定的、用于計算和確定接觸網工程投資和技術參數的氣象數據稱為設計氣象參數。 重要性 涉及工程投資、技術性能、使用年限、運營安全，必須嚴肅對待! 原則 客觀詳實、科學準確、滿足設計、不宜過繁、取值標準、便于計算。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度溫度 風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 溫度的確定方法 最高(低)設計溫度的取值應根據線路通過地區氣象部門

3、所記錄的不少于25年的氣象資料，提取出每年的最高（低）溫度，將這些最高（低）溫度的算術平均值作為環境的最高（低）設計溫度。 由于環境輻射熱和牽引電流焦耳熱的影響，最高設計溫度一般取為環境最高溫度的1.5倍。 高速或重載鐵路接觸網，牽引電流產生的焦耳熱更加突出，接觸網系統按最高工作溫度80設計，接觸線按80100設計。 最低溫度的取值 東南沿海地區一般可取為5； 長江流域及云、 貴、川大部可取為10； 黃河流域、華北平原大部可取為-20； 河北、山東西北部、東北地區南部取為30； 東北地區北部及西北高寒地域可取為-40。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負

4、載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 高速接觸網設計中所涉及的風速概念 最大風速； 覆冰風速； 結構風速； 運行風速 注意：由于高路基、高橋的存在，應考慮特殊的因素影響。風速和風壓的取值與風速儀安裝高度和風速測量時距有關。 風速（風壓）還與海拔高度有關。 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定

5、 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 接觸網設計中風速的確定方法 平均法平均法 變通法變通法 數理統計法數理統計法 /5max1/5niimaxVVn4max1max4niiVVn1mpn第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據設計風速的確定原則 廣泛調研、詳實資料、客觀科學； 接觸網線索

6、和設備必須能夠承受所在區域50年一遇的特大強風，在此風速作用下，接觸網線索和設備不會被破壞，大風過后，能在最短時間內恢復正常工作狀態。 按照建筑結構荷載規范(GB 50009-2001)規定，基本結構風速應為當地空曠平坦地面上10m高度處10min平均的風速觀測數據，經概率統計出的50年一遇的最大風速值，高速接觸網一般按50m/s取值。 在一定風速作用下，接觸線不會因風的作用脫離受電弓滑板的有效工作范圍。 基本運行風速是保證電氣化鐵路運輸不被中斷的最高風速，是確定接觸網最大允許跨距和跨中風偏的主要理論依據之一，是弓網受流處及其附近的實際風速，不需要進行各類系數的調整。高速接觸網的一般按35m/

7、S取值。 在隧道內，當行車速度等于或者大于140km/h時，必須按基本結構設計風速設計和校驗隧道內接觸網結構和設備的機械強度。 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 風壓的計算 基本風壓基本風壓 風壓修正風壓修正 用于線索風負載修正的系數有： 風壓不均勻系數； 風荷載體型系數； 風壓高度變化系數。 用于支柱及橫梁結構風負載修正的系

8、數有： 風壓高度變化系數； 風荷載體型系數； 風振系數。2012qV200.625qV第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 架空導線風壓計算式支柱及橫梁風負載的計算式為風振系數 260.62510ZPKd V230.62510ZzPK S V1ZZZ 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的

9、確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 脈動增大系數表 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 脈動影響系數表 陣型系數表 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTU

10、DONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速 標準覆冰厚度標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 關于覆冰的概念 覆冰厚度、覆冰密度、覆冰溫度、覆冰風速 在接觸網設計計算中，覆冰厚度是以承力索均勻覆上比重為0.9g/cm3堅冰來表示的，當實際覆冰不滿足這一條件時，需要換算： 覆冰風速： 一般取為10m/s;沿海和草原地區取為15m/s 覆冰厚度： 一般取為5、10、15、20mm,92() 109.81bccbggbRR第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網

11、設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據 設計設計氣象參數 溫度 風速 標準覆冰厚度標準覆冰厚度 污染 地震 雷電 覆冰厚度： 接觸網設計中，一般告知承力索的標準覆冰厚度，其值可根據氣象條件取為5、10、15、20mm等5的倍數值。 接觸線的覆冰厚度規定取為承力索標準覆冰的一半。處于重冰區的客運專線接觸網，應根據具體情況取值，建議取為承力索標準覆冰厚度。 腕臂和定位管覆冰厚度根據情況可取為承力索標準覆冰厚度的一倍或兩倍； 絕緣子覆冰按每個10kg計算。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位

12、負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象計算數據接觸線和承力索的單位覆冰負載 承力索單位覆負載 22992()( )101022cbbHbHdbdggb bd g 線索覆冰計算用圖 接觸線單位冰負載9102 22jbbHb bABgg 客運專線接觸線單位冰負載9102jbbHABgb bg 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUD

13、ONG 2011.一 設計氣象數據 設計設計氣象參數 溫度 風速 標準覆冰厚度 污穢等級污穢等級 地震 雷電 污穢等級 接觸網的污穢等級由所處環境的污濕特征、運行經驗、結合電瓷外絕緣表面污穢物質等值附鹽密度三個因素綜合考慮決定。 接觸網的絕緣泄漏距離，輕污區不小于960mm，重污區不小于1200mm。 在實現V形綜合維修天窗的雙線電氣化區段，上、下行正線間分段絕緣子串的絕緣泄漏距離可相應增大為1200mm和1600mm。 無確切污穢資料時，按重污區要求設計。 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件

14、及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象數據氣象參數 溫度 風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 中國抗震設計的“三個水準” 小震不壞、基本地震可修、大震不倒。第一水準“小震不壞” 當建筑遭遇低于本地區設防烈度的多遇地震(50年超越概率為62.3%，重現期50年)烈度時，一般不受損或不需要維修仍可繼續使用；第二水準“基本地震可修” 當建筑遭遇相當于本地區設防烈度 (50年超越概率為10%，重現期475年) 的地震影響時，可能受損，經過一般維修或不維修仍可繼續使用；第三水準“大震不倒” 當建筑遭遇本地區設防烈度的罕遇地震 (50年超越概率為2

15、%3%，重現期16412475年)影響時，不致倒塌或發生危急生命的嚴重破壞。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.一 設計氣象數據氣象參數 溫度 風速 標準覆冰厚度 污穢等級 地震 雷電 雷電強弱表示方法：雷電日和雷閃頻數。 雷電日：一年當中人耳能聽到雷鳴的天數。 雷閃頻數：借助于無線電設備以1000km2為測試范圍所測試到的一年發生閃電的次數。中國平均雷電日大致可劃分為： 西北、長江以北、長江以南、沿海四個區域； 西北

16、地區平均雷電日在15日以下； 長江以北大部分地區（包括東北）平均雷電日在15-40日之間； 長江以南地區平均雷電日在40日以上；北緯23以南地區(臺灣、廣東、廣西、云南南部等地區)平均雷電日達80日。 廣東省的雷州半島及海南省是中國雷電活動最劇烈的地區，年平均雷電日高達120-130日。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.氣象參數名稱影響接觸網參數最高溫度最低溫度承力索弛度、接觸線的正負弛度、平均溫度、吊弦處于正常位的

17、溫度、起始條件、支柱高度、支柱容量、接觸網載量、磨耗最大風速最大風速時的溫度計算跨距，支柱容量、導線張力覆冰厚度 覆冰時的溫度覆冰時的風速最大附加負載、起始條件、支柱容量、導線張力、絕緣問題接觸線無弛度時的大氣溫度安裝曲線吊弦、定位器處于正常位置時之溫度錨段長度、最短吊弦長度雷電日、時數用以確定防雷措施 二二 氣象參數所影響的接觸網參數氣象參數所影響的接觸網參數第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.氣候三要素對接觸網的不

18、良作用溫度對接觸網的影響接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.高速鐵路接觸網工程高速鐵路接觸網工程溫度對接觸線抗拉強度的影響氣候三要素對接觸網的不良作用接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.接觸網在隧道內的計算溫度取值曲線氣候三要素對接觸網的不良作用接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰對架空導線的破壞作用（a）垂直荷

19、載;（b）水平荷載;（c）縱向荷載;（d）振動荷載;（e）不同期脫冰或不均勻覆冰事故;（f）絕緣子串冰閃事故;（g）導線覆冰舞動事故.氣候三要素對接觸網的不良作用接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(1) (1) 過荷載導致接觸網機械和電氣事故過荷載導致接觸網機械和電氣事故（a a）垂直荷載）垂直荷載覆冰條件下，冰的重量會增加支持結構和線索的垂直負載,線索弛度加大，低壓線與高壓線間因風吹擺動而引起短路事故；覆冰增加的導線張力將傳到支柱上，增加所有支柱及其基礎的扭矩,造成支柱變形、基礎下沉。（b b）水

20、平荷載）水平荷載導線因覆冰使迎風面增大,因此,風吹覆冰導線所產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速與冰量的某種關系下發生。 覆冰對架空導線的破壞作用覆冰對架空導線的破壞作用第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.（c c）縱向荷載）縱向荷載因為接觸網跨距不一，懸掛高度不同，或相鄰各跨之間安裝質量不同，,使導線在覆冰時引起縱向靜力不平衡，產生縱向荷載。 當覆冰不均勻、自行脫落或被擊落時,導線的懸掛點處會產生

21、很大的沖擊荷載,造成導線脫落,線夾斷裂；（d d）振動荷載）振動荷載冰和雪花在導線表面的不同積聚形狀會引起導線對風所引起的振動的敏感性,產生振動荷載。當導線上凝聚霜淞時,其載面增大,形狀仍保持為均勻圓形, 而霜層幾乎不改變導線阻尼,因此,一定的風力所引起的導線振動,其頻率低于裸線時的頻率,而振幅比裸線時小,并且,頻率下降可能低到防振裝置的有效運行范圍以下。覆冰對架空導線的破壞作用覆冰對架空導線的破壞作用第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTU

22、DONG 2011.(2)(2)不同期脫冰或不均勻覆冰事故不同期脫冰或不均勻覆冰事故相鄰跨距的導線覆冰不均或脫冰不同步，會產生張力差,使導線在線夾內滑動。不均勻覆冰產生的張力差是靜負荷,故線索斷口有縮頸現象；不同期脫冰產生的張力差是動負荷,線股斷口無縮頸現象。脫冰會使導線跳躍,。(3)(3)絕緣子串冰閃事故絕緣子串冰閃事故絕緣子覆冰或被冰凌橋結后，絕緣強度下降,泄漏距離縮短, 融冰時,絕緣子的局部表面電阻增加,形成閃絡事故,閃絡發展過程中持續電孤燒傷絕緣子,引起絕緣子絕緣強度降低。 (4)(4)導線覆冰舞動事故導線覆冰舞動事故因導線不均勻覆冰,在風的作用下產生舞動,覆冰導線的低頻高幅舞動會造成

23、金具損壞,導線斷股,相間短路及桿塔傾斜或倒塌等嚴重事故。覆冰對架空導線的破壞作用覆冰對架空導線的破壞作用第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.架空線路產生覆冰的基本條件架空線路產生覆冰的基本條件: : (1)具有足夠可以凍結水滴的氣溫及導線表面溫度0以下, 一般為-20-2,能使液滴在凍結時即時釋放出潛熱; (2)具有較高的濕度,因為空中過冷卻的液水含量是各種覆冰的水來源,空氣相對濕度一般要在85%以上; (3)具有可使

24、空氣中的過冷卻水滴或過冷卻云粒產生運動的相應風速,以便水滴與導線發生碰撞,被導線捕獲,一般風速為1 10m/s。 觀察和研究表明,當空氣相對濕度很小或無風和風速很低時,即使溫度很低,導線也基本上不發生覆冰現象。 第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰的種類覆冰的種類（1）雨淞：透明玻璃體、質地堅硬、不易破碎，密度在 0.60.9之間，又稱冰凌或明冰,與導線表面的附著力強大, 不易脫落。（2）粒狀霧淞：乳白色不透明體,

25、其間含有氣泡空隙,質地疏松較脆,表面起伏,無定形狀,密度為0.10.3。 （3）晶狀霧淞：白色結晶,冰體內含空氣泡較多,質地疏松而軟,與導線表面的附著力較弱,容易脫落,密度在0.010.08之間。 （4）濕雪：呈乳白色或灰白色,一般質地較軟,是處于熔化狀的雪花和水體粘附到導線表面而成的,密度一般在0.10.7之間,粘結在導線上的濕雪當氣溫進一步降低時將變成堅硬的冰凍體。 （5）混合淞:呈乳白色、體大、氣隙較多，是雨淞和霧淞在導線上交替凍結而成的，密度在0.20.6之間。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設

26、計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.（1）圓形或橢圓形覆冰：風與導線走向平行時,或由于導線的扭轉,形成導線周圍比較均勻的覆冰,此時導線完全被冰包覆。 （2）翼型覆冰：風與導線走向垂直時,冰在導線的迎風面上逐漸堆積,形成翼型斷面形狀,迎風面與背風面的冰厚相差很大。 （3）新月型：在無風或小風的情況下,冰雪在導線的上表面堆積而成新月型,或雪堆積成三角棱形。覆冰形狀覆冰形狀接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰的形成機理覆冰的形成機理（1）降水覆冰空氣中

27、的凍雨(過冷卻水滴)或雪花降落到溫度接近0或負幾度的導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,對架空線路危害最大。美國、加拿大、俄羅斯、中國等常出現凍雨,而日本及阿爾卑斯山地區覆雪較普遍。 （2）云中覆冰空氣中過冷卻的云或者霧與導線相接觸凍結成的冰。特點：地面無降水量或降雪量，覆冰主要取決于濕度、風速等氣象參數；只要有過冷卻水滴存在,就總能產生云中覆冰,；云中覆冰多產生霧淞。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUD

28、ONG 2011.覆冰的形成機理覆冰的形成機理（3）升華覆冰大氣中的水蒸氣直接凍結在物體表面所產生的一種霜,也稱為晶狀霧淞,因是經過升華而產生的晶狀霧淞,所以叫升華覆冰。晶狀霧淞不會發展很大,其附著力較小,易脫落,故對架空線路基本上不產生多大危害。松花江畔十里長堤上的霧淞還是人們觀賞的奇景!一般對導線覆冰的研究都側重于降水覆冰和云中覆冰兩類。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰在導線表面的增長過程覆冰在導線表面的增

29、長過程（1）干增長過程：第二個過冷卻水滴到達表面時,第一個過冷卻水滴已釋放出潛熱,全部凍結完畢。此時形成的覆冰一般空隙率較大,多為霧淞等。(2) 濕增長過程：第二個過冷卻水滴到達表面時,第一個過冷卻水滴潛熱尚未完全釋放完畢,仍有部分水滴未被凍結, 可能形成連續液膜,此時形成的冰為雨淞，質地較密,與導線表面的附著力很強。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.氣象因素氣象因素影響導線覆冰的氣象因素主要包括氣溫、空氣濕度、風速

30、、風向、云中過冷卻水滴的直徑及凝結高度等參數。(1)(1)空氣溫度空氣溫度氣溫對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,則過冷卻水滴都變成了雪花,形成不了導線覆冰,正因為如此,嚴寒的北方地區冰害事故反而比南方的云、貴、 湘、鄂為輕。(2)(2)空氣濕度空氣濕度空氣濕度的大小對導線覆冰影響甚大。濕度在85% 以上,不僅較易引起導線覆冰,而且還易形成雨淞。湖南省每逢嚴冬和初春季節,因陰雨連綿,空氣濕度很高(90%以上),故導線極 易覆冰,且多為雨淞。 影響架空導線產生覆冰的主要因素影響架空導線產生覆冰的主要因素第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條

31、件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(3)(3)風速風向風速風向由于風起著對云和水滴的輸送作用,故對導線覆冰有重要影響。無風和微風時,有利于晶狀霧淞的形成;風速較大時則有利于粒狀霧淞的形成。幾乎所有計算導線覆冰的模型都包含有“風速”這一因素，一般而言,風速越大(06m/s范圍內),導線覆冰越快。 而風向主要會對覆冰形狀產生影響,當風向與導線垂直時,結冰會在迎風面上首先生成,產生偏心覆冰,而當風向與導線平行時,則容易產生均勻覆冰。(4)(4)過冷卻水滴大小過冷卻水滴大小過冷卻水滴的直徑

32、大小與氣溫有關,它主要影響導線覆冰的種類。雨淞覆冰時,過冷卻水滴直徑大,約在1040m之間,中值體積水滴直徑為25m左右,是毛毛細雨;霧淤覆冰時,水滴直徑在 120m之間,中值體積水滴直徑為10m左右;而對于混合淞，其水滴直徑在535m之間,中值體積直徑為1518m。氣象因素氣象因素第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 影響架空導線產生覆冰的主要因素影響架空導線產生覆冰的主要因素接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.(1)(1)導線直徑導線直徑導線直徑影響

33、著過冷卻水滴能夠達到導線表面的有效空氣層的厚度。當風速小于8m/s時，對直徑不太大的導線(40mm直徑以下)，實驗數據表明,較粗的導線覆冰量重于較細的導線。當導線直徑超過40mn時,隨著導線直徑的增加,覆冰量反而減小。 當風速大于8m/s時,導線越粗則覆冰量越大。 德國某些學者認為,導線覆冰量與其直徑無明顯的關系,只有當空氣中的過冷卻水滴特別大(直徑超過25m)、或風速很高時, 覆冰重量才隨導線直徑的增長而顯著增大,挪威等國的學者也基本上贊同這種觀點。(2)(2)導線剛度導線剛度導線的剛度大小決定其抗扭轉的性能。導線剛度愈小,在扭矩作用下,導線的扭轉愈大,覆冰進一步增加。 第第5 5講講 接觸

34、網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 影響架空導線產生覆冰的主要因素影響架空導線產生覆冰的主要因素導線本身條件導線本身條件接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.導線本身條件導線本身條件(3)(3)負荷電流與電場負荷電流與電場電場的存在會對移向導線的水滴粒子產生兩極和吸引力。電場對霧滴和毛毛細雨的吸引力會導致更多的水滴移向導線表面,因而能增加導線上的覆冰量。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。負荷電流對導線覆冰的影響有兩個方面：當電流不夠大，焦爾熱不能使導線表

35、面維持0以上溫度時,負荷電流反而會使導線覆冰增加,因為出現了電場的影響；當電流足夠大,能使電線發熱并維持其表面溫度在0以上時,這時即使有過冷卻水滴碰撞導線,導線表面也不會覆冰,從而達到自然防冰的效果。這種維持導線表面溫度為0的電流稱為臨界負荷電流,其大小由氣溫、 風速及導線表面的輻射特性等因素決定。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 影響架空導線產生覆冰的主要因素影響架空導線產生覆冰的主要因素接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.風荷載對接觸網線索的作用

36、風荷載對接觸網線索的作用 增加接觸網的附加負載，主要對象為線索和支柱，嚴增加接觸網的附加負載，主要對象為線索和支柱，嚴重時會吹斷線和支柱，破壞接觸網系統的正常工作。重時會吹斷線和支柱，破壞接觸網系統的正常工作。 要準確選定設計風速是一件非常困難的事情，因為它要準確選定設計風速是一件非常困難的事情，因為它因地而生、因地而變。因地而生、因地而變。接觸網中以接觸網中以1010米高空自記錄米高空自記錄10min10min的平均風速作為基本的平均風速作為基本設計風速。設計風速。最大瞬時風速和最大平均風速間有最大瞬時風速和最大平均風速間有1.51.5倍（平均而言）倍（平均而言）的關系。的關系。第第5 5講

37、講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.地形與風速地形與風速風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則產生的摩擦作用，高度增加風速也增加，反之，減小。它們之間有如下關系：第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 在低氣層中，風速會隨地面高度的增加而增加，當在低氣層中，風速會隨地面高度的增加而增加，當高度達到一定值時，增長逐漸減慢。地表對風的作用稱高度

38、達到一定值時，增長逐漸減慢。地表對風的作用稱之為約束，這種約束有垂直和水平兩個方向，之為約束，這種約束有垂直和水平兩個方向，無論無論是是垂垂直直約束約束還是水平還是水平約約束束，風速風速都都將增大將增大。根據。根據伯努利定理伯努利定理，風速風速最大最大可增大可增大50%50%左右左右。注意事項注意事項 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.隧道內氣象條件整個錨段均在隧道內時，隧道內最高溫度比外部低10；部分錨段在隧道外時，按全部在隧道外的條件計算；不計冰、風負載時，隧道內最低溫度比外部高5。接觸線無弛度

39、時的溫度低于平均溫度，其目的是減少接觸線的負弛度。簡單鏈形懸掛：彈性鏈形懸掛：吊弦及定位器處于正常位時的溫度該溫度取全年保持時間最長的溫度，設計時取最高溫度和最低溫度的平均值為什么？為什么？第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定其它氣象條件的確定其它氣象條件的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.I區：南方沿海易受臺風侵襲的浙江、福建東部、廣東、廣西等沿海地區；II區：安徽、山東、江蘇等大部分華東地區 ； III區：西南部非重冰地區以及福建、廣東等受臺風

40、影響較弱地區IV區：西北大部分地區、華北及京、津、唐等地區；V區：華東、中南和西南三個地區的廣大山區；VI區： 泛指湖北、湖南、河南以及華北平原的大部分地區；VII區： 適用于寒潮風較強烈的地帶，如東北大部分地區，河北的承德、張家口一帶；VIII區： 適用于覆冰嚴重的地區，如山東、河南的大部分地區，湘中、粵北重冰地帶；IX區：云貴高原重冰地區。典型氣象分區典型氣象分區應用氣象分區表注意事項應用氣象分區表注意事項! !第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 201

41、1.SWJTUDONG 2011.課間休息！第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.單位計算負載單位計算負載是指每米接觸懸掛的自重以及覆冰、風在其上形成的附加負載。2單位負載的分類單位負載的分類垂直負載，水平負載，合成負載。（從計算角度分）垂直負載包括：承力索和接觸線的單位自重、覆冰重量、吊弦均布重量；水平負載包括：覆冰時的風負載、最大風時的風負載；合成負載包括：懸掛在無冰無風時的單位合成負載、在覆冰時的單位合成負載、在最

42、大風時的單位合成負載。從負載的變化情況可分為：永久載荷和可變載荷，前者包括：接觸網線索、腕臂、絕緣子及其附件、結構構件等，線索張力引起的載荷，土壓力等。后者為冰、風等載荷。1 1單位計算負載的定義與分類單位計算負載的定義與分類單位計算負載的計算是整個接觸網設計計算的基礎單位計算負載的計算是整個接觸網設計計算的基礎! !接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011. 承力索的單位

43、自重承力索的單位自重910/jjHgSgkN m9291.025100.25610/ccHcHgSgdgkNm 接觸線的單位自重接觸線的單位自重可查線索產品說明書或金工手冊可查線索產品說明書或金工手冊接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.單位負載計算主要計算公式單位負載計算主要計算公式承力索單位覆冰負載22992()( )101022cbbHbHdbdggb bd g 線索覆冰計算用圖 普通鐵路接觸線單位冰負載9102 22jbbHb bABgg 客運專線接觸線單位冰負載9102jbbHABgb bg

44、單位負載計算主要計算公式單位負載計算主要計算公式接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.覆冰時，承力索的單位風負載260.625(2 )10/cbZcbPKdb VkN m單位負載計算主要計算公式單位負載計算主要計算公式最大風時，承力索的單位風負載26max0.62510/cVZcPKdVkNm問題：為什么沒有計算接觸線在覆冰或最大風時的單位風負載？接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011. 接觸懸掛無冰無風時的單位合

45、成負載接觸懸掛無冰無風時的單位合成負載 接觸懸掛覆冰時的合成負載接觸懸掛覆冰時的合成負載接觸懸掛最大風時的合成負載接觸懸掛最大風時的合成負載ojcdqggg220()bcbjbcbqqggp0cbcbjbparctgqgg22max0maxVcvqqp0cvparctgq接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.注意事項注意事項 注意單位，一定要統一單位注意單位，一定要統一單位 計算要完整計算要完整【例例】單位負載計算單位負載計算 試計算處于典型第試計算處于典型第II氣象區的氣象區的“JTM-120CTM-

46、150”全補償鏈形懸掛全補償鏈形懸掛的各類單位負載。的各類單位負載。見教材見教材接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.4關于風壓計算的說明關于風壓計算的說明：風負載是由風的動能形成的，在計算接觸網線索風壓時作了以下幾點假設：（1）假設風速恒定；（2）假設風向垂直于接觸網的縱向布置，且不發生改變；（3）在標準大氣壓下，單位體積的風吹在單位面積上所形成的風壓為風壓計算系數；因此、當實際條件不滿足以上假設時，需進行修正；用于修正的系數有：(1) 風速不均勻系數與風速、風向、地形地貌、跨距大小有關； (2) 風

47、壓高度變化系數與地面高度或海拔高度有關；(3) 風荷載體型系數與受風體的幾何形狀和受風面面積有關。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.5關于關于“基本風壓基本風壓”的說明：的說明：221vq0.625q 基本風壓：單位體積內的空氣作用于單位面積上形成的空氣壓力，其理論計算公式在標準大氣壓、溫度+15、空氣密度為1.25kg/m3時，單位空氣動力（稱為理論風壓系數）注意

48、：嚴格講來，各地的“理論風壓”是不相同的，它主要取決于空氣實際密度。不同的海拔高度，其值不同，為此、05版牽引供電設計規范規定基本風壓取為1/1600，而在計算風壓公式中加入風壓高度變化系數進行修正風壓高度變化系數進行修正。第第5 5講講 接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算接觸網設計氣象條件及單位負載的確定接觸網設計氣象條件及單位負載的確定 SWJTUDONG 2011.SWJTUDONG 2011.98版鐵路電力牽引供電設計規范規定暫不考慮風速不均勻系數，其原文如下：在線索風載計算時，對于應否考慮風速不均勻系數的問題進行了探導，認為在計算接觸網線索的風負載時，假定風載是沿線索均勻分布的，而風速的風頭一般寬為20米，因此，其不均勻程度與跨距有關，跨距越大，沿跨距的風壓分布就越不均勻。參考原蘇聯有關資料介紹，在架空電力線路計算跨距長度為100米