đồ án: thiết kế lưới điện khu vực 3, chương 24 pps

Lựa chọn khoảng cột: Theo đề bài thiết kế là đ-ờng dây trên không dài 5,5 km đi qua vùng đồng bằng Bắc bộ, ta thiết kế khoảng cột cách nhau L = 100m Sơ đồ tuyến dây trung áp hình bên b..

Chương 24:

Tính toán và lựa chọn các phần tử

trên đ-ờng dây

1 Tính toán và lựa chọn cột:

a Lựa chọn khoảng cột:

Theo đề bài thiết kế là đ-ờng dây trên không dài 5,5 km đi qua vùng đồng bằng Bắc bộ, ta thiết kế khoảng cột cách nhau L = 100m

Sơ đồ tuyến dây trung áp (hình bên)

b Chọn cột:

Dự định cho 2 lộ đi trên một cột, dây dẫn 3 pha đặt trên 3 xà cách nhau 1m, cột chôn sâu 2m Chọn cột ly tâm cao 12m

Tại các vị trí trung gian đặt cột LT12B

Cứ 1km đ-ờng dây đặt một cột néo và tại các vị trí đầu cuối tuyến đ-ờng dây đặt cột LT12C

Tổng số cột LT12B là 49 cột

Tổng số cột LT12C là 14 cột

Bảng thông số kỹ thuật của cột:

Loại Quy cách D1/D2

-H (mm)

Mác bê tông

V (m3)

M (kg)

Lực đầu cột

PCP(kg)

2.Chọn xà, sứ:

a Chọn xà: Các cột trung gian dùng xà đơn X1.

Cột đầu và cuối dùng xà kép X2

Xà làm bằng thép góc L73737, dài 2m

Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60606

b.Chọn sứ:

Sứ chọn theo điều kiện: UđmS  Uđm mạng

Chọn sứ đỡ của Nga chế tạo OHC#-353-2000

3 Chọn móng cột:

Chọn dùng móng không cấp

Với cột trung gian: móng có kích th-ớc 11,22m Với cột đầu cuối: móng có kích th-ớc 1,21,42m Bản vẽ móng cột LT12B và LT12C nh- sau:

50

50

50

50 1900

475

Xà X1 lắp cho cột trung gian

1900

475

Xà X2 lắp cho cột néo

4 Các thiết bị phụ khác:

Dây néo cột là loại 14, mỗi cột có 2 dây néo nghiêng so với mặt đất 450 và đ-ợc nối với móng néo

Để đảm bảo an toàn các cột đều lắp tiếp địa xà, dây tiếp địa

đ-ợc đặt phía trong cột ly tâm có đ-ờng kính 10, cọc tiếp địa bằng cọc sắt góc L70707 dài 3m đ-ợc đóng sâu d-ới mặt đất 1m Điện trở tiếp đất phải đảm bảo: Rnđ  10 

Tại đầu và cuối cột đặt 2 bộ chống sét ống để đảm bảo an toàn khi có sét đánh vào đ-ờng dây

III Kiểm tra các phần tử đã chọn:

1 Tính toán ứng suất và độ võng:

a Tính khoảng v-ợt giới hạn:

 Khoảng v-ợt tới hạn của dây AC-95 đ-ợc tính bằng công thức:

2

ACO 0 2

ACbao bao

bao A th

g g

24 L









































min min min

.

Trong đó:

Móng cột LT12B cho cột trung gian

1,2m

Móng cột LT12C cho cột đầu cuối

1,4m

H-ớng tuyến

AC: Hệ số dãn nở của dây phức hợp AC

AC =

A Fe

A A Fe

Fe

E a E

E a E

.









10 6 61 6 10 196

10 6 61 10 23 6 10 196 10 12

,

,

.



 



= 19,2.10-6 (1/ 0C)

Ta có:

a =

Fe

A

F

F =

9 15

4 95 ,

, = 6

Hệ số giãn nở của thép: Fe =12.10-6 (1/ 0C)

Hệ số giãn nở của nhôm: Al =23.10-6 (1/ 0C)

Modul đàn hồi của vật liệu nhôm: EA = 61,6.103 (N/mm2) Modul đàn hồi của vật liệu thép: EFe = 196.103 (N/mm2)

Modul đàn hồi của vật liệu hợp phức:

EAC =

a 1

E a



6 1

10 196 10

6 61

6 3 3





,

Hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC:

AC =

AC E

1 = 12,38.103 (mm2/N)

Với: Acp =

2

gh



=

2

157 = 78,5 (N/mm2) xác định đ-ợc ứng suất dây AC lúc bão và lúc min:

ACbao = [Acp - (A - AC).(0 - min).EA]

A

AC

E E

= [78,5 - (23 - 19,2).10-6.(15 - 5).61,6] 33

10 6 61

10 8 80 ,

, = 99,89(N/mm2)

ACbao = [Acp - (A - AC).(0 - bao).EA]

A

AC

E E

= [78,5 - (23 - 19,2).10-6.(15 - 25).61,6] 33

10 6 61

10 8 80 ,

, = 102,94(N/mm2)

Khoảng v-ợt tới hạn của dây AC-95 là:

 

2 3 2

3

6 th

89 99

10 5 36 94

102

10 5 84

5 25 10 23 24 L





































,

, ,

,

.

L = 100m < Lth Vậy ứng suất lớn nhất trong dây xuất hiện khi min

b Ph-ơng trình trạng thái:

Với dây phức hợp ta có ph-ơng trình trạng thái:

ACn AC

2 n 2

24

g L





. = ACm - 2

ACm AC

2 m 2

24

g L





.

-AC

AC



 (n + m)

Trạng thái m: gm = g1 = 36,5.10-3 (N/m.mm2); m = 40 0C

ACm = ACmin = 99,89 (N/mm2) Trạng thái m: gn = g1 = 36,5.10-3 (N/m.mm2); n = 40 0C

ACn = ACmax Thay số vào ph-ơng trình trạng thái:

2 AC 6

2 3 2

10 38 12 24

10 5 36 100

max

,

,







2 6

3 2

89 99 10 38 12 24

10 5 36 100

, ,

,





6

6

10

38

12

5 40

10

2

19



.

,

.

,

3

AC  max - 41,1152

AC  max- 4,484.104 = 0 Giải ta đ-ợc : ACmax = 55,61 N/mm2

Độ võng của đ-ờng dây là:

f =

max

.

.



AC

1 2

8

g

L =

61 55 8

10 5 36

100 2 3

,

,  = 0,82 m

2 Trình tự kiểm tra:

a Kiểm tra khoảng cách an toàn:

Điều kiện kiểm tra:

h0 = h - f - h1 - h2  hcp

Trong đó: h là chiều cao cột: h = 12m

f là độ võng dây: f = 0,82m

h1là điểm treo dây trên xà d-ới cùng tới đỉnh cột: h1 = 2m

h2 là độ sâu chôn cột: h2 = 2m

h0 = 12 - 0,82 - 2 - 2 = 7,18 > 6m

Vậy đảm bảo điều kiện an toàn

b Kiểm tra uốn cột trung gian:

Cột trung gian làm việc chịu tác động của lực gió, bão lên thân cột và dây dẫn trong từng khoảng cột

 Tải trọng gió lên cột:

Pc =

16

81

9, .C.v2.F

Trong đó:  là hệ số biểu thị sự không đều của gió lên khoảng cột ( = 0,7)

C: hệ động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió (C = 0,7)

v là vận tốc của gió lúc bão (v = 35m/s)

F là diện tích mặt cột chịu gió

F = 1 2 h h1

2

d d



2

330

193  = 2,6m2

Ta có: Pc =

16

81

9, 0,7.0,7.352.2,6 = 956,87 (N)

 Tải trọng gió một dây:

P1d = g2.F.L = 75,6.103.95.100 = 718,2 (N)

 Lực gió lên dây vào cột ở các độ cao 10m, 9m, 8m

 Lực gió đặt vào cột ở các độ cao:

H =

3

h d d

d d

2 1

2 1















 =

3

10 33 0 19 0

33 0 19 0 2















 , ,

, ,

 Tổng momen tác động lên tiết diện cột đặt sát đất:

Mtt = n.(Mi + 10%.Mi)

Trong đó: n là hệ số quá tải (n = 1,2)

Mi = MPđ + MPc Với:

MPđ là mômem lực gió tác dụng lên dây dẫn gây ra

MPc là mômem lực gió tác dụng lên cột gây ra

Mi = 2.718,2.(10 + 9 + 8) + 956,87.4,55 = 43136,56 (Nm)

Ta có:

Mtt = 1,2.(43136,56 + 0,1.43136,56) = 56940,26 (Nm)

 Quy đổi momen tính toán về đầu cột:

Ptt =

h

10

26

Ptt = 580,4 kG < Pcp = 720 kG Vậy cột làm việc an toàn

c Kiểm tra uốn cột đầu, cột cuối, cột néo:

Các cột đầu và cuối luôn bị kéo về một phía bởi sức kéo của dây dẫn, còn cột néo khi dây dẫn bị đứt cũng bị kéo về một phía

 Lực kéo của một dây dẫn:

T = ACmin.FAC = 99,89.( 95,4 + 15,9) = 11117,76 (N)

 Mômen tính toán tổng tác động lên tiết diện cột đặt sát đất:

Mtt = n.(2T.h1+ 2T.h2 + 2T.h3) = 1,3.2.11117,76.(10 + 9 + 8)

= 780466,75 (Nm)

 Lực tính toán quy về đầu cột:

Ptt =

h

10

Cột cuối dùng 2 cột LT12C có lực đầu cột cho phép 900 kG Vậy: Ptt = 7955,83 kG > 1800 kG

Cột làm việc không an toàn do vậy ta đặt thêm 2 dây néo tăng c-ờng cho cột

d Kiểm tra móng cột trung gian:

Công thức kiểm tra:

k.S 

1

F

1 (F2.En + F3.Q0) (1)























 

 1 tg 2

h

H h

H

. + 0,5 (2)

F2 = (1 + tg2)(1 + 1,5

h

d.tg) (3)

F3 = (1 + tg2).

h

d + tg (4)

En =   tg 

k h

.

. [0,5.h. + C(1 + 2)] (5) S: Tổng lực ngang đặt lên cột

Q0: Tổng trọng lực đặt lên nền kể cả trọng l-ợng móng

C: Lực kết dính tính toán (tra bảng C = 4,12 N/cm2)

: Trọng l-ợng riêng của đất (  = 17,6 kN/m3)

,2: Trị số hàm số của nền đất sét, tra bảng ta có  = 0,476;

2 = 0,128

k0: Hệ số an toàn phụ thuộc vào cột và chế độ làm việc k0

=1,26

 : Góc ma sát trong đất sét  = 400; tg = 0,839

Thay số vào công thức (2), (3), (4) và (5) ta có:





















 

 1 0 839 2

55 4 2

55 4

, ,

F2 = (1 + 0,8392)(1 + 1,5

2

2

1, 0,839) = 1,29

F3 = (1 + 0,8392)

2

2

1, + 0,839 = 1,86

En = 0 4670 467 0 839

26 1 2 1

, ,

,

,

 [0,5.2.17,6 + 4,12(1 + 0,128)] = 91,92

Q0 = QC + Qm + Qd + Qx

Trong đó:

Trọng l-ợng cột là QC = 0,44.24,5 = 10,78 (kN)

Trọng l-ợng móng Qm = 1.1,2.24,5 = 58,8 (kN)

Trọng l-ợng dây Qd = 36,5.10-3.100.6,95 = 2,08 (kN)

Trọng l-ợng xà sứ Qx = 0,5 (kN)

Q0 = 10,78 + 58,8 + 2,08 + 0,5 = 72,16 (kN)

S = 6.718,2 + 956,87 = 5266,07 (N) = 5,27 (kN)

Thay số liệu đã tính toán vào công thức kiểm tra:

1,5.5.27 

9 11 1 , (1,29.91,92 + 1,86.72,16)

7,905 (kN) < 21,24 (kN) Vậy móng cột trung gian thoả mãn yêu cầu

3 Thiết kế móng dây néo:

Tại vị trí quan trọng ta phải néo cột để đề phòng sự cố gẫy đổ cột

Móng néo đ-ợc làm bằng bê tông cốt thép mác 200 và có kích th-ớc (11,50,3)m, chôn sâu 2m

Dây néo đ-ợc làm bằng thép bện có gh = 685 (N/mm2), cỡ

14.Cột đ-ợc giữ bằng 2 dây néo, các dây néo làm với mặt đất một góc 450 và tạo với nhau một góc 600

Bố trí dây néo nh- hình vẽ:

 Phân bố lực trên dây néo:

Phần tr-ớc đã tính lực đầu cột Ptt = 78046,68 (N)

Khả năng chống uốn của cột kép Pcp = 18000 (N)

Vậy 2 dây néo còn phải chịu lực: Ttt = Ptt - Pcp = 60046,68 (N) Chiếu xuống mặt phẳng 2 dây néo (góc 450) có:

Tn = 60046,68 2 = 84918,8 (N) Mỗi dây néo chịu một lực kéo là:

N

1m

N

Tn

T1 C

N

tt 2

T

45°

tt

C tt

T1 = T2 =

3

3

8

84918, = 49027,9 (N)

 Kiểm tra khả năng chống nhổ của móng:

k.T <

2

1..h2.b. (*) Trong đó:

k là hệ số an toàn (k = 2)

Ttt = 49,028 (kN) Tra bảng với đất sét pha cát ẩm tự nhiên ta đ-ợc:

 = 450;  = 400;  = 0,504; A = 1,704; B = 0,587;  = 14,7;

Từ

h

2

1 = 0,5 tra bảng ta đ-ợc  = 0,62

 là sức bền thụ động của đất:

 = '.(1- 2.2) +

b 3

h 2

. A(1 - 2.B) Với:

) sin (cos cos

) ( cos













40 85

85

85

) sin (cos

cos

cos

 = 2,17.(1 - 0,622.0,5042) +

5 1 3

2 2 ,

. 1,704.(1 -0,622.0,578) = 3,1

Thay vào (*) ta có:

2.49,028 

2

1.14,7.22.1,5.3,1 98,054 < 136,71

Do đó móng néo làm việc an toàn

 Kiểm tra khả năng chịu kéo của dây néo 14:

Công thức kiểm tra: Tgh = F.gh  Ttt

Trong đó:

F là tiết diện phẳng của dây néo

gh là ứng suất giới hạn

Tgh =  2

2

14











 0,658 = 105,4 (kN) Vậy: 105,4 (kN) > 49,028 (kN) Dây néo đã chọn là thoả mãn