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5.1 接触网线索
5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素
3 杂质及微量元素对纯铜性能的影响
氧对纯铜电导率的影响
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素 3 杂质及微量元素对铜性能的影响
分类 元素名称 铍、镁、钛、铬、锆、 锰、铁、钴、镍、钯、 铂、银、金、锌、镉、 钼、镓、铟、硅、锗、 锡、磷、锑、砷。 铅、铋等 铜加含铅或铋的共晶 组织特性 对铜性能的影响 不同程度的提高铜的硬度和强 度，同时不同程度的降低铜的 导电、导热性；银、铬、镉、 镁、锌、锆降低较少，其铜合 金还作为高强、耐磨、耐热的 导电铜材。 热压时易开裂、降低室温塑性， 使铜冷脆。对导电、导热性影 响不大。 降低铜的塑性，对导电、导热 性影响不大。硒、碲可提高铜 的切削性。
高温软化特性优良； (4) 高温软化特性优良； (见温度对接触线性能的影响) (5) 耐磨 磨耗的计算方法： (6) 防腐 氧化、氢化、不同金属间的腐蚀等
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素
世界各国经过多年的探索和实践， 世界各国经过多年的探索和实践，接触线材料除铜及其 合金材料外，似无更多选择。 合金材料外，似无更多选择。 影响铜接触线性能的因素较多， 影响铜接触线性能的因素较多， 主要可分为以下三类： 主要可分为以下三类： 1 杂质和微量元素类 2 加工工艺类 3 工作环境类
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 2 接触线坡度 (1) 定义与技术要求 两定位点接触线之高度差与其水平距离的比值称为 接触线坡度。 接触线坡度。接触线坡度及其变化率对受电弓取流的平稳 性有重要影响，速度越高对接触线坡度要求越严。 性有重要影响，速度越高对接触线坡度要求越严。 对于运行速度在120km/h以下的普速接触网， 对于运行速度在120km/h以下的普速接触网，接触线 120km/h以下的普速接触网 坡度应控制在3 以下，困难时不超过5 坡度应控制在3‰以下，困难时不超过5‰； 准高速接触网， 对于准高速接触网 接触线坡度应控制在2 以下， 对于准高速接触网，接触线坡度应控制在2‰以下， 困难时不超过4 困难时不超过4‰； 对于运行速度在200km/h以上的高速接触网 对于运行速度在200km/h以上的高速接触网，接触线 200km/h以上的高速接触网， 坡度应控制在1 以下，困难条件下不超过3 坡度应控制在1‰以下，困难条件下不超过3‰。
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素
2 铜的牌号对照表
材料名称 纯铜 T3 Tu1 无氧铜 Tu2 TP1 磷脱氧铜 TP2 Cu-FRTP Cu-OF Cu-DLP Cu-DHP C12700 C10100 C10200 C12000 C12200 C12300 -C1011 C1020 C1201 C1220 -OF-Cu SW-Cu SF-Cu --C103 -C106 C104 Cu-C2 Cu-C1 Cu-b2 Cu-b1 GB(中) T2 ISO(世) Cu-FRHC
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素 2 杂质及微量元素对铜性能的影响
(4)磷的影响 (4)磷的影响 磷虽不影响铜的力学性能，但却严重降低铜的电导率， 磷虽不影响铜的力学性能，但却严重降低铜的电导率，高 导铜的磷含量不能超过0.001% 0.001%。 导铜的磷含量不能超过0.001%。 但磷又是铜及铜合金的宝贵添加济，微量磷的存在又可改 但磷又是铜及铜合金的宝贵添加济， 善铜的焊接性，耐蚀性，提高抗软化程度。 善铜的焊接性，耐蚀性，提高抗软化程度。 (5) 铁的影响 有利：细化铜晶粒，延迟铜的再结晶过程，提高强度和硬度； 有利：细化铜晶粒，延迟铜的再结晶过程，提高强度和硬度； 不利： 降低铜的电导率和塑性，使铜具有铁磁性。 不利： 降低铜的电导率和塑性，使铜具有铁磁性。 含量0.45%~4.5%铁的铜合金是广泛应用的电工材料。 铁的铜合金是广泛应用的电工材料。 含量 铁的铜合金是广泛应用的电工材料
5.1.1 与接触线相关的基本概念
3 接触线载流量 (3) 接触线载流量计算
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
3 接触线载流量 (3) 接触线载流量计算
辐射散热
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
3 接触线载流量 (3) 接触线载流量计算
对流散热
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 表1 各国120接触线横断面尺寸 接触线横断面尺寸 各国
其中 拉出值 、磨耗、疲劳应力、载流量、波动速度等均涉及接触线的安全问题
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
1 接触线磨耗 (2) 接触线张力调整
(1)
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5.1.2 高速受流对接触线的要求 导电性能良好； (1) 导电性能良好； 导电性能与机械强度是一对矛盾； 机械强度高； (2) 机械强度高； 考虑波动速度、抗拉强度、安 全系数、温度影响； 单位质量轻； (3) 单位质量轻； 降低线密度
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5.1.2 高速受流对接触线的要求
固溶于铜的杂质及 微量元素
很少固溶于铜，并 与铜形成易溶熔晶的杂 质及微量元素 几乎不固溶于铜， 并与铜形成熔点较高的 脆性化合物的脆性化合 物的杂质及微量元素
氧、硫、硒、碲等。
在铜的晶粒边界含有 Cu2O或Cu2S、 Cu2Se Cu2Te等脆性化合物的 共晶
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素 2 杂质及微量元素对铜性能的影响
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 与接触线相关的主要概念 1 拉出值； 2 导高； 拉出值； 导高； 3 坡度； 坡度； 5 磨耗； 磨耗； 4 弛度； 弛度； 6 载流量； 载流量；
7 波动速度；8 疲劳应力。 波动速度； 疲劳应力。 磨耗、疲劳应力、载流量、 其中 拉出值 、磨耗、疲劳应力、载流量、波动速度等均 涉及接触线的安全问题
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本讲主要内容
5.1.1 与接触线相关的基本概念 5.1.2 高速受流对接触线的要求 5.1.3 影响接触线物理特性的主要因素 5.1.4 温度对接触线性能的影响 5.1.5 大气环境对接触线的腐蚀 5.1.6 世界主型铜接触线材料与性能简介 5.1.7 我国接触线 5.1.8 承力索 5.1.9 附加导线
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 2 接触线坡度 (2) 理论计算公式
i= 4nP0 η V 15m
V=
4nP0 η i 15m
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 3 接触线载流量 (1) 定义 在一定环境条件下， 在一定环境条件下，接触网不超过导线最高允许工作 温度时所能传输的电流。 温度时所能传输的电流。 接触网具有的能承受各种因素造成的温升， 接触网具有的能承受各种因素造成的温升，并确保在 极端情况下不断线和合理经济的寿命期限的能力称之为接 触网的载流容量或者叫接触网的热负荷容量， 触网的载流容量或者叫接触网的热负荷容量，它主要由接 触线允许载流量计算确定。 触线允许载流量计算确定。考虑温升对接触线机械性能和 电气性能的影响， 电气性能的影响，
(1) 纯铜线
ASTM(美) C11000 JIS(日) C1100 DIN(德) E-Cu58 BS(英) C101,C102 NF(法) Cu-a1,Cu-a2
铜银
TAg0.1
CuAg0.1
--
CuAg0.1
--
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素
2 铜的牌号对照表 (2) 锡青铜
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
3 接触线载流量
辐射吸收热
(3) 接触线载流量计算
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5.1.1 与接触线相关的基本概念 3 接触线的载流量 接触线的选型原则,除考虑热容量外，还应考虑： (1) 接触线的波动速度和最大补偿张力 (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 流经承力索以及其他附加导线的牵引电流； 接触导线出现磨损后所造成的载流量下降； 导线最大允许磨耗量及其安全系数；(见后) 接触线(网)出现局部发热时的安全系数； 接触网线索的高温软化特性。 接触线截面大小及其性价比。 接触线截面大小与受流质量、可施工性和可维护性
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
3 接触线载流量
(2) 造成接触线温升的因素 太阳辐射和环境辐射； 工作电流、过负荷电流、短路电流； 接触线与滑板间的接触电阻； 线夹与所夹物间的不正常接触引起过渡电阻， 接触线内部缺陷； 其它，如火灾等。
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(1)氧的影响 (1)氧的影响
铜中的氧：可稍提高铜的强度，降低铜的塑性和疲劳极限，对铜的电 导率影响不大； 空气中的氧：氧化铜的表面，形成铜绿。
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素 2 杂质及微量元素对铜性能的影响
(2) 氢的影响 氢在铜的液态时有很大的溶解度，在铜凝固时会形成气孔， 氢在铜的液态时有很大的溶解度，在铜凝固时会形成气孔，从 而导致铜制品的脆性和表面起皮，产生裂纹。 而导致铜制品的脆性和表面起皮，产生裂纹。 氢对铜和铜合金是有害的， 氢对铜和铜合金是有害的， (3) 硫的影响 降低铜的电导率和热导率、极大降低铜的塑性， 降低铜的电导率和热导率、极大降低铜的塑性，显著改善铜的 可切削性。 可切削性。
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5.1.3 影响铜接触线物理性能的主要因素 1 铜的名称及其主要成分
纯铜：也叫紫铜或者电解铜； 纯铜：也叫紫铜或者电解铜； 黄铜：简单黄铜(只含锌的黄铜，简称黄铜) 复杂黄铜( 黄铜：简单黄铜(只含锌的黄铜，简称黄铜)；复杂黄铜(除锌 还有铅、 镍等) 又称铅黄铜、 外、还有铅、锡、铁、铝、硅、镍等)，又称铅黄铜、铝黄铜 统称复杂黄铜。 等，统称复杂黄铜。 青铜：主要指铜锡合金，由于锡属稀缺金属， 青铜：主要指铜锡合金，由于锡属稀缺金属，目前的青铜还指 不含锡的无锡青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜。 不含锡的无锡青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜。 白铜：主要指以镍为主的要合金元素的铜合金， 白铜：主要指以镍为主的要合金元素的铜合金，若有第三元 素如： 素如：锌、铝、锰等，则称为锌白铜、铝白铜、锰白铜等。 锰等，则称为锌白铜、铝白铜、锰白铜等。
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
4 接触线安全系数计算式
导线张力 张力差 安全系数 导线强度 2.0
20KN 10% 2.2 537.89 2.0 611.24
25KN 10% 2.2 672.37 2.0
30KN 10% 2.2 806.84
488.99
733.49
接触线磨耗面积
θ
180 − [ R − ( A − h)] ⋅ R sin θ
A−h ) R
S = π ⋅ R2 ⋅
θ = −1 (1 −
T = T max ⋅
S0 − S S0
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5.1.1 与接触线相关的基本概念
1 接触线磨耗
(3) 接触线磨耗标准 当全锚段接触线平均磨耗超过接触线截面积的25%时应 当全锚段接触线平均磨耗超过接触线截面积的25%时应 25% 整锚段更换接触线；接触线局部磨耗达30%时应局部补强； 30%时应局部补强 整锚段更换接触线；接触线局部磨耗达30%时应局部补强； 接触线局部磨耗达40% 40%时应将接触线切断并用接触线接头线 接触线局部磨耗达40%时应将接触线切断并用接触线接头线 夹连接，应保证接头处过渡平滑， 夹连接，应保证接头处过渡平滑，必要时应安装吊弦使该处 接触线约高于相邻吊弦点0~10mm 但不应形成明显负弛度。 0~10mm， 接触线约高于相邻吊弦点0~10mm，但不应形成明显负弛度。 对于运行速度在200km/h以上接触网， 200km/h以上接触网 对于运行速度在200km/h以上接触网，一个锚段内不允许有 两个及以上接触线接头。 两个及以上接触线接头。 (4) 接触线磨耗测量 测量重点和测量方法