Thiết kế đường dây và trạm biến áp Bài 4.4 Tính toán cơ lý ĐZK

ỨNG DỤNG Đường dây trên không được khuyến khích, ưu tiên sử dụng trong điều kiện mặt bằng tuyến dây thông thoáng, có phạm vi hành lang an toàn phù hợp với quy phạm trang bị điện như khu

THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP

BÀI 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DDK (THIẾT KẾ CƠ) BUỔI 4: TÍNH TOÁN CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG

GV NGUYỄN VĂN HÒA

II ỨNG DỤNG

Đường dây trên không được khuyến khích, ưu tiên sử dụng trong điều kiện mặt bằng tuyến dây thông thoáng, có phạm vi hành lang an toàn phù hợp với quy phạm trang bị điện như khu vực đồng ruộng, làng quê thưa dân, vùng đồi núi

Trong điều kiện hành lang tuyến dây chật hẹp (như trong các khu đô thị, hè phố, khu đông dân cư, gần chợ, trường học ) có thể sử dụng dây dẫn bọc cách điện để giảm khoảng cách hành lang an toàn của tuyến dây phù hợp với QPTBĐ

III TÍNH TOÁN CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG

1 Lựa chọn dây dẫn

 Dây dẫn cho đường dây trung áp thường dùng dây nhôm AC, dây từ 120mm2 trở lên

có thể dùng AL, từ 95mm2 trở xuống không dùng dây không lõi thép (theo Chương III) -> Thực tế hầu hết chọn dây AC

QPTBĐ- Tiết diện dây dẫn được chọn theo các yếu tố: Mật độ dòng kinh tế, tổn thất điện áp,

độ phát nóng cho phép, môi trường làm việc cho phép, độ bền cơ học (Theo QPTBĐ)

 Đường trục mạch vòng: từ 120mm2 trở lên

 Đường trục từ 20km trở lên: từ 95mm2 trở lên

 Tổn thất điện áp không lớn hơn 5%, tiết diện dây AC không nhỏ hơn 25mm2

 Ngoài các tính toán kỹ thuật, cần xét đến khả năng phát triển phụ tải và quy hoạchlưới điện của đơn vị quản lý lưới khu vực

Bảng II.5.1: Tiết diện nhỏ nhất cho phép của ĐDK theo độ bền cơ học - QPTBĐ

Đặc điểm của ĐDK

Tiết diện dây dẫn (mm2)

Nhôm thép và hợp Nhôm lõi

1 Trên các khoảng cột thông thường

2 Trên các khoảng cột của ĐDK vượt

qua các sông, kênh có thuyền bè qua

 Chế độ quá điện áp khí quyển (Uqa)

 Chế độ nhiệt độ cao nhất (Tmax)

2.2 Mục đích tính toán

 Chọn cột

 Chọn móng cột

 Xác định độ võng

2.3 Yêu cầu tính toán

Xác định được tổng hợp tải trọng cơ giới tác động lên đầu cột S (kN) bao gồm:

+ Lực căng của dây (T)

+ Áp lực gió lên dây (Pgd)

+ Áp lực gió lên cột (Pgc)

2.4 Tỷ tải

Là phụ tải cơ giới tác động lên 1m dây có tiết diện 1 mm2

a Tỷ tải do trọng lượng của dây:

Trong đó:

+ ga, gfe là trọng lượng riêng của nhôm, thép (N/dm3)

+ FA, Ffe, F tiết diện phần nhôm, thép, tiết diện tổng (Tra bảng thông số cáp ở QPTBĐ)

b Tỷ tải do gió thổi lên dây

c Tỷ tải tổng hợp:

2.5 Tải trọng cơ giới tác dụng lên dây dẫn

 Tải trọng do trọng lượng của dây

 Tải trọng do gió lên dây trong khoảng cột (áp lực gió)

 Ứng suất của dây (Nhiệt độ giảm, dây co - ứng suất tăng - độ võng giảm; Nhiệt độ tăng – dây giãn ra - ứng suất dây giảm – độ võng tăng)

2.6 Tải trọng cơ giới tác dụng lên cột

 Tải trọng lâu dài: Cột, dây, xà, cách điện, thiết bị, phụ kiện lắp trên cột

 Tải trọng ngắn hạn: áp lực gió lên cột và các vật trên cột

 Tải trọng đặc biệt: xuất hiện khi sự cố đứt dây

 Tải trọng xây lắp (người và dụng cụ thi công)

 Theo phương tác dụng:

- Phương ngang: gió thổi (để tính chọn cột)

- Phương thẳng đứng: Trọng lượng của cột, dây, xà, thiết bị, Tải trọng xây lắp (tính toán móng cột)

2.8 Ứng suất

Ứng suất (cg sức căng), đại lượng biểu thị nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng (x Biến dạng) do tác dụng của các nguyên nhân bên ngoài như tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ, v.v

Ứng suất được diễn giải theo công thức:

Trong đó F là lực (N) tác động lên vùng A (cm2)

Để dây dẫn có thể làm việc được thì ứng suất σ trong dây dẫn trong mọi trạng

thái phải nhỏ hơn ứng suất cho phép σCP của dây trong trạng thái đó Nếu biết đượctrạng thái có ứng suất vận hành lớn nhất, lấy trạng thái này làm trạng thái xuất phát với

σ = σCP thì ứng suất tính được của tất cả các trạng thái khác sẽ thỏa mãn điều kiện nhỏhơn ứng suất cho phép

Đường dây không khí vận hành phải đảm bảo ứng suất cho phép trong 3 trạng

IV THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG

1 Các vấn đề về hành lang an toàn

 Đối với khu vực ít dân cư

Khoảng cách thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây dẫn đến mặt đất tự nhiên, trong chế độ làm việc bình thường không được nhỏ hơn:

+ 5,5m đối với ĐDK điện áp đến 35kVKhoảng cách ngang từ mặt phẳng thẳng đứng của dây dẫn ngoài cùng của ĐDK ở trạng thái tĩnh đến bộ phận nhô ra gần nhất của nhà cửa hoặc công trình (hành lang bảo vệ) không nhỏ hơn:

+ 2m đối với ĐDK điện áp đến 22kV+ 3m đối với ĐDK điện áp 35kV

 Đối với cáp bọc đến 35kV khoảng cách trên được giảm đi 1/2.

 Đối với khu vực đông dân cư

Khoảng cách thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây dẫn đến mặt đất tự nhiên, trong chế

độ làm việc bình thường không được nhỏ hơn:

+ 7m đối với ĐDK điện áp đến 110kV.

Khoảng cách ngang từ mép ngoài cùng của móng cột đến mép đường ôtô (có tính đến qui hoạch mở rộng) không được nhỏ hơn 1,5m.

Tiết diện của dây dẫn hoặc dây chống sét dùng cho ĐDK theo điều kiện độ bền cơ học không được nhỏ hơn:

+ 50mm2 với dây nhôm + 35mm2 với dây nhôm lõi thép hoặc hợp kim nhôm

(Xem thêm quy định với các trường hợp khác tại Chương II.5 – QPTBĐ)

2 Khoảng cách giao chéo

- Đối với đường dây đến 220kV, khoảng cách giao chéo gần nhất 02 đường dây không được nhỏ hơn 5m.

- Trong khoảng cột giao chéo, dây dẫn hoặc dây chống sét của ĐDK phía trên không được

có mối nối, những dây dẫn có tiết diện lớn hơn 240mm2 thì cho phép mỗi dây dẫn có một mối nối trong một khoảng cột.

- Khi dùng cách điện đứng ở ĐDK phía trên, cách điện trong khoảng cột giao chéo phải mắc kép.

Chế độ tính toán

Khoảng cách (m) theo điện áp của ĐDK (kV)

Khi đứt dây ở khoảng cột kề của ĐDK dùng cách điện treo 1 1 1 1 2

Bảng II.5.8: Khoảng cách nhỏ nhất theo chiều thẳng đứng từ dây dẫn

của ĐDK đến dây dẫn của ĐTT hoặc ĐTH

IV THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG

1 Chọn cột điện

a Chiều cao của cột

- Căn cứ theo khoảng cách tối thiểu từ dây dẫn từ dây dẫn đến mặt đất, các công trình vượt như DTT, 0,4 kV, ô tô, đê, sông, đường tàu…

- Đường dây đi qua khu vực ít dân cư: ≥ 5,5m đến mặt đất đối với điện áp đến đến 35 kV

- Khoảng cách giao chéo với đường dây trung thế với đường dây khác hoặc đường thông tin ≥ 3m

- Ở khu vực khó đến, khoảng cách trên cho phép giảm đi 1m, ở chỗ rất khó đến (như mỏm đá, vách núi v.v.) cho phép giảm đi 3m

- Khoảng cách giao chéo với các công trình bên dưới khác xem chi tiết chương II.5 QPTBĐ

 Khu vực ít dân cư, thường dùng cột 12m là đạt yêu cầu

b Chọn loại cột

- Cột bê tông ly tâm (chủ yếu được sử dụng) – Chiều cao từ 10 – 20m

- Cột thép (dùng cho các trường hợp khoảng vượt lớn, yêu cầu chịu lực cao

2 Chọn móng cột

⁻ Chọn theo vị trí cột: Cột đầu, cuối; Cột néo góc, cột trung gian

⁻ Chọn theo các điều kiện tính toán cơ lý đường dây:

+ Điều kiện: Sm ≥ S*KmTrong đó:

+ Km: hệ số an toàn chọn móng

+ S: tổng hợp lực đầu cột tính toán

+ Sm: sức kháng của móng

⁻ Kích thước móng thông dụng:

+ M-1T12-1: 1,2mx1,2mx1m chôn sâu 1,5m: cho vị trí đỡ thẳng hoặc đỡ vượt

+ M-2T12-4: 1,8mx1,6mx1,2m chôn sâu 1,5m: Cho cột đúp

Dùng mác bê tông 150, đá 2,4, có thể có cốt thép hoặc không có cốt thép

+ Lót mác 50, đá 4x6

+ Độ chôn sâu móng từ 10-12% theo QPTBĐ

Chi tiết kết cấu móng cột đơn

15

- Đặc điểm hành lang an toàn tuyến: thông thoáng-> 3 pha nằm ngang, hạn chế 1 phía ->

3 pha thẳng đứng, Hạn chế 2 phía: tam giác

- Vật liệu chế tạo xà: Thông thường sử dụng L70x70x7(6)+L63x63x6; hoặc

L63x63x6+L50x50x5 tùy quy định điện lực địa phương (trong thỏa thuận đấu nối, thỏa thuẩn thiết kế), tất cả phải mạ kẽm nhúng nóng theo QPTBĐ

vào kích cỡ dây và vùng gió áp dụng thao khảo như sau: Vùng gió xem: TCVN 2737 –

1995 –Tải trọng tác động: Tiêu chuẩn thiết kế

Sơ đồ đỡ thẳng - 3 pha tam giác

Sơ đồ đỡ thẳng - 3 pha nằm ngang

Sơ đồ đỡ thẳng - 3 pha thẳng đứng

4 Chọn tiếp địa đường dây

⁻ Đường dây không đên 35kV cần nối đất nếu không có bảo vệ chạm đất cắt nhanh hoặc

đi qua khu vực đông dân cứ; DDK điện áp đến 35kV có bảo vệ chạm đất cắt nhanhhoặc đi qua khu vực ít dân cư cần nối đất cách 2-3 cột, tại các vị trí giao chéo đườnggiao thông

⁻ Tại các vị trí có MBA, đo lường, cách ly, cầu chảy phải có nối đất

⁻ Thường sử dụng thép tròn, các vị trí nối có bản dẹt có lỗ gọi là cờ tiếp địa

⁻ Cấu tạo: Cọc L63x63x6 hoặc L50x50x5 + Thanh dẹt liên kết (40x4) + Dây nối thép tròn (D10) hoặc dây đồng tối thiểu 35mm2 theo QPTBĐ

⁻ Kiểu tia hoặc mạch vòng

⁻ Kết cấu nối đất của ĐDK phải đặt sâu ít nhất 0,5m, ở vùng đất cày cấy đặt sâu

ít nhất 1m, ở những vùng đất đá v.v cho phép đặt các dây nối đất trực tiếp

dưới lớp đất đá với chiều dày lớp đá phủ ở trên không được nhỏ hơn 0,1m

Khi chiều dày lớp đá phủ không đạt yêu cầu trên có thể đặt dây nối đất ngay

trên mặt lớp đá và phủ ở trên bằng vữa xi măng

⁻ Điện trở yêu cầu theo bảng II.5.5 điện trở nối đất DDK

Điện trở suất của đất ρ (Ωm) Điện trở nối đất (Ω)

23

6 Mối nối