导线载流量的计算口诀（共2篇）
10下五，100上二，16、25四，35、50三，70、95两倍半。穿管、温度八、九折，裸线加一半。铜线升级算。口诀中的阿拉伯数字与倍数的排列关系如下：
对于1.5、2.5、4、6、10mm2的导线可将其截面积数乘以5倍。
对于16、25mm2的导线可将其截面积数乘以4倍。对于35、50mm2的导线可将其截面积数乘以3倍。对于70、95mm2 的导线可将其截面积数乘以2.5倍。对于120、150、185mm2的导线可将其截面积数乘以2倍。
目前应用于国内外轨道交通的架空接触网分为柔性接触网和刚性接触网两大种类, 而柔性接触网又按照悬挂系统的导线组成形式分为简单悬挂、弹性简单悬挂、简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂等几种形式, 其中弹性链形悬挂和复链形悬挂主要应用于国外高速电气化铁路, 而应用于城市轨道交通的架空接触网类型通常按照不同的使用场合分别采用简单悬挂、弹性简单悬挂、简单链形悬挂和刚性悬挂几种类型。
本文主要针对轨道交通工程正线区间常用的简单链形悬挂接触网及其组成导线 (接触线、承力索、并联馈线) 进行载流量计算分析。
2 接触网组成
简单链形悬挂接触网的组成主要包括接触线和承力索, 对于大运量轨道交通线路, 一般还增加并联馈线以提高整个接触网系统的载流量, 满足高行车密度的列车授流需求。接触线常用银铜合金或镁铜合金导线, 承力索和并联馈线一般为硬铜绞线, 上述导线截面基本分为120mm2、150mm2两种, 但各导线数量不尽一致, 需要根据列车牵引电流大小确定。以深圳地铁龙华线二期接触网为例, 正线接触网组成具体如下表1所示:
3 单根导线载流量计算方法
单根导线载流量计算主要参考IEC1597-1995⑴, 根据导线的电气参数及运行环境工况计算, 按照不同运行环境分为地下区段、地面及高架区段。详细环境参数如下:
3.1接触线载流量计算
以接触线为例, 示范计算在地下区段, 持续运行工况下的导线载流量。
1) 接触线结构及电气参数
接触线规格:AC120 (Cu Ag0.1)
接触线计算截面A:121mm2, 考虑磨耗A′=A· (1-20%) =96.8mm2
接触线外径Dc:12.9mm, 20℃电阻率
电阻温度系数α:0.003811/K, 导线体积热容系数σc:3.45·106J/K.m3
2) 持续载流量
接触线的持续载流量 (即额定载流量) 即是已知环境温度和给定的接触网线工作温度下的最大稳态电流。
(1) 最高工作温度下交流电阻
20℃时直流电阻
最高工作温度时直流电阻:
R'=R20·[ (1+α· (θc-20) ], R'=2.745×-4Ω/m
最高工作温度下交流电阻:
R=R'· (1+Ys) =2.748×10-4Ω/m
(2) 接触线吸收的太阳辐射热能Ps, Ps=γ·Dc·Si=6.45×10-3
(3) 接触线表面辐射传热散发到周围空间的热能Pr
(4) 接触线表面对流传热散发到周围空间的热能Pc
由于自然风的存在, 以强迫对流方式散热
参照上述计算方法, 可以得到承力索及并联馈线在不同运行环境下的持续载流量。3) 接触网总载流量计算方法
整个接触网由不同导线组成, 各导线的材料、规格、阻抗及工作温度均不同, 因此, 流过各导线的负荷电流也就不尽一致。接触网总载流量是根据上节得到的单线载流量值换算而得到, 主要原理是依据并联导线的电流分配与电阻成反比的关系⑵。
总载流量的折算公式如下。
折算公式:
其中:Ita, Itb--不同导线折算得到的接触网总载流量 (A)
Ia--接触线 (AC120) 载流量 (A) , Ib--铜绞线 (JT150) 载流量 (A)
Ra--接触线 (AC120) 单位电阻 (Ohm/km) , 考虑20%磨耗和温升ΔQ
Rb--铜绞线 (JT150) 单位电阻 (Ohm/km) , 考虑20%磨耗和温升ΔQ
Rt--总电阻 (Ohm/km) , Rt=Ra·m+Rb·n (n、m分别为Ra、Rb导线根数)
由于各导线的最高工作温度不同, 因此, 接触网总载流量应取最高工作温度较低的导线所折算得到的数值, 即It=min (Ita, Itb) 。
根据上述持续载流量, 折算得到地下、地面及高架接触网的总载流量, 分别为3025A及2562A。
结语
通过本文介绍的计算方法, 可以得到接触网各组成导线的理论载流量值, 根据列车牵引电流要求核算, 确定接触网类型及导线数量, 为后续设计奠定基础。
参考文献
[1]IEC1597-1995, Overhead electrical conductors-Calculation methods for stranded bare conductors.
