Hệ thống điện (Tập 3): Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:175

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Hệ thống điện (Tập 3)" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Tính toán cơ học đường dây tải điện trên không; Phương trình cơ bản của dây dẫn treo trên hai điểm có độ cao bằng nhau; Phương trình trạng thái của dây dẫn; Đường dây trên không trong vận hành. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống điện (Tập 3): Phần 2

Chương 3 TÍNH TOÁN Cơ HỌC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỂ ĐVỜNG DÂY TRÊN KHÔNG 3.1.1. Đường dây trên không 3.1.1.1. Cấu tạo chung Trên hình 3.1 là sơ đồ đường dây trên không. Đường dây trên không bao gồm dãy các cột điện, trên đó có các xà và dây dẫn được treo vào các xà qua sứ cách điện. Cột điện được chôn xuống đất bằng các móng vững chắc, làm nhiêm vụ đỡ dây ở trên cao so với mặt đất, do đó gọi là đường dây trên không. Trên cột còn có thể treo dây chống sét đê sét không đánh trực tiếp vào dây dẫn. fcs độ võng dây f đô võng dây dây dẫn (dây pha) cột vượt ? / dây chống sét Ị i đường dây cán vượt III III llf III \\ III CN CN CĐ CN CĐ CN khoảng I I khoảng cách I khoảng C0t j Ị khoảng I cột néo / đến đất H ! cột vượt I I —Ỵ-^\ móng 1 khoảng néo CN = cột néo; CĐ = cột đỡ Hlnh 3.1. Trên cột đơn cùa đường dây 6 kV trở lên có treo ba dây pha, cột kép treo 6 dây pha cho hai lộ song song. Trên hình 3.1 chỉ vẽ hai dây pha vì dây thứ ba nằm trên cùng mặt phẳng với dây dưới. Cũng có loại cột trên đó chỉ treo một pha, đường dây cần có ba cột loại này, đó là cột néo góc của đường dây 500 kV. Đường dây hạ áp treo 4 hay 5 dây cho ba pha, trung tính và dây pha cho chiếu sáng. Đường dây trung áp có dây trung tính treo 4 dây trên một cột, 3 dây pha và dây trung tính. Trên một cột cũng có khi treo hai đường dây điên 160
áp khác nhau như trung áp và hạ áp. Người ta quan tâm đến dây pha dưới cùng và trên cùng. Dây pha dưới cùng hay dây thấp nhất dùng để xác định khoảng cách an toàn cúa dẳy dân với đất. Dây pha trên cùng để xác định khoảng cách an toàn đến dây chông sét. Trên đường dây điện áp 110 kV trớ lên còn phải treo dây chống sét toàn tuyến. Trên đường dây trung áp 22 -ỉ- 35 kV chi cần treo trên 1 đến 2 km tính từ trạm biến áp. Khoảng cách giữa hai điểm treo dây trên hai cột kề nhau gọi là khoáng cột, khoảng cột có độ dài ký hiệu là I (m), gọi tắt là khoảng cột. Nêu hai cột kề nhau là cột néo thì gọi là khoảng cột néo. Khoảng giữa hai cột néo gồm nhiều cột đỡ liên tiếp gọi là khoảng néo. Khoảng néo bao gồm nhiều khoảng cột thường. Khi đường dây vượt qua chướng ngại như đường dây điên, đường dây thông tin hay sông rộng thì ta có khoang vượt, khoảng vượt có thể có một hoặc nhiều khoảng cột. Các cột còn có thiết bị nối đất hoặc đặt chống sét ống. 3.1.1.2. Dáy dấn a) Vật liệu Dây dẫn điện được làm bằng: - Đồng - M; - Nhôm - A; - Nhôm có lõi thép - AC; - Thép - nc, TK. Các ký hiệu trên là ký hiệu Nga đã quen dùng ở Việt Nam, các ký hiệu và số liệu của các nước khác có thể tra trong các catalog, hoặc trong tài liệu [17], Dây chống sét làm bằng thép hay nhôm lõi thép. lĩ) Cấn tạo Có các loại dây sau (hình 3.2): - Dây đơn chi có một sợi duy nhất (hình 3.2aV thường là dây thép có đường kính 4 mm dùng cho đường dây hạ áp. Nêu là dây dần vào nhà thì cho phép đường kính 3 mm. Đường kính nhỏ quá sẽ không đú đô bền, lớn quá sẽ dễ bị uốn gẫy. Còn có dây lưỡng kim tiết diện đến 10 mm2. Dây có lõi thép phủ đồng ở ngoài, lượng đồng chiếm 45 đến 50% khối lượng dây. - Dây vặn xoắn đồng nhất: nhiều sợi nhỏ vặn xoăn lại với nhau (hình 3.2b), dây vặn xoắn có thể là dây đồng, nhôm hay thép. 161
a) b) c) d) e) Hình 3.2. nc’7°) (A 300-500, nC-95) (ACY 120-240) ACY-400 (ACY-300) Hình 3.3. 162
- Dây vặn xoắn nhôm lõi thép (hình 3.2c), để tăng độ bền người ta làm thêm lõi thép ở giữa, các sợi nhôm ở bên ngoài. - Dây vặn xoắn nhôm lõi thép có thêm các sợi phụ bằng chất cách điện để tăng bán kính dùng cho điện áp 220 kV trở lên (hình 3.2d). - Dây rỗng dùng trong các trạm biến áp 220 kV trở lên (hình 3.2e). Trên hình 3.3 là cấu tạo của dây vặn xoắn, sơ đồ (a) là dây một kim loại: thép nc và nhôm A. Sơ đồ (b) là dây AC, sơ đồ (c) là dây ACO và sơ đồ (d) là dây ACY. < ■) Dây thép vặn xoắn nc, TK: dùng cho các khoảng vượt rất lớn như sông rộng hay thung lũng rộng và làm dây chống sét (bảng 3.1). Bảng 3.1. Dây thép F định mức Tiết diện thực Đường kính Trọng lượng ứng suất phá hoại (mm2) tế (mm2) (mm) riêng (kG/km) ơgh (daN/mm2) Dây nc 25 24,6 5,6 194,3 62 35 37 2 7,8 295,7 62 50 49,8 9,7 396,0 62 70 78,9 11,5 631,6 62 95 94 12,6 754,8 62 Dây thép TK nc Lực kéo đứt, DaN 34TK 33,82 7,6 0,291 4255 39TK 38,46 8,1 0,330 4840 43TK 43,30 8,6 0,373 5465 50TK 48,64 9,1 0,418 6120 60TK 60,01 10,0 0,515 7560 70TK 72,56 11,0 0,623 7830 íl) Dáy nhôm Bảng 3.2. Dáy nhôm Tiết diện định Tiết diện thực Đường kính Trọng lưựng ứng suất phá mức Fđm (mm2) tế F (mm2) d (mm) riênq (kG/p) hoại ơgh (daN/mm2) A16 15,9 5,1 0,043 17,2 A25 24,9 6,4 0,068 16,5 A35 34,3 7,5 0,094 16,4 A50 49,5 9,0 0,135 15,7 A70 69,2 10,7 0,189 14,6 A95 92,3 12,3 0,252 14,1 A120 117,0 14,0 0,321 16,8 163
Còn có các loại dây nhôm hợp kim cho độ bền cao hơn nhiều nhưng dẫn điện kém hơn: - Nga: Dây AH và A)K - Tây Âu: Dây AAAC (All Aluminium Aloy Conductor) - AMELEC e) Dáy lõi thép loại AC, ACO và ACY (bảng 3.3) Bảng 3.3. Dáy nhóm lõi thép Tiết diện Tỷ lệ Tiết diện Tiết diện Đường Đường Trọng ứng suất định mức, Fa/Fc phẩn phần thép kính kính lõi lượng phá hoại, — _2 mm nhôm Fc, mm2 dây, mm thép, riêng, ®gh (nhôm/thép) Fa, mm2 mm kG/m (daN/mm2) AC10/1.8 5,98 10,6 1,77 4,5 1,5 0,043 33 AC16/2.7 5,99 16,1 2,69 5,6 1.9 0,065 33,1 AC25/4.2 6.0 24 9 4 15 6,9 2.3 0 100 32 AC35/6 2 6,0 36,9 6,16 8,4 2,8 0,148 31,4 AC50/8 6,0 48,2 8,04 9,6 3,2 0,195 29,6 AC70/11 6,0 68,0 11,3 11,4 3 8 0,276 29,6 AC95/16 6,0 95,4 15,9 13,5 4,5 0,385 29,1 AC120/19 6,28 118,0 18,8 15,2 5,5 0 471 30,4 AC150/24 6 16 149,0 24,2 17 1 6,3 0,559 302 AC185/29 6,24 181,0 29,0 188 6,9 0,728 284 AC240/39 6,11 236,0 38,6 21,6 8,0 0,952 28,6 AC300/48 6,17 295 0 47,8 24 1 8,9 1,186 28,5 AC400/64 6,14 390,0 63,5 27,7 10,2 1,572 27,6 AC70/72 0,972 - - 15,4 - 0,755 34,7 AC0300/39 7,81 301 38,6 - - 1,132 26 3 ACY300/66 3,39 288 65,8 - - 1,313 34,5 ACY300/204 1 46 298 204 - - 2 428 54,6 Còn có các loại dây khác như sau: ACK: dây nhôm lõi thép chống ăn mòn, lõi thép được bọc hai lớp màng nhựa polyetylen. ACKC: dây nhôm lõi thép chống ăn mòn, phủ mỡ trung tính chịu nhiệt phần thép. 164
AKFI: dây nhôm chống ăn mòn, phủ mỡ cả phần nhôm và thép. ACKH: dây nhôm lõi thép chống ăn mòn, dùng thay dây đổng. Trên đường dây 220 -ỉ- 500 kV hay dùng các loại: ACKĨI 300/39, 330/43, 400/51, 500/64; ACY: dây nhôm lõi thép tăng cường phần thép FA/FC = 1,46 -ỉ- 4,39; ACO dây nhôm lõi thép tăng cường phần nhôm FA/FC = 7,7 1 -T 8,04; ACSR: dây nhôm lõi thép Tây Âu: 330/53, 410/53, 450/40, 490/65, 520/67, 612/104; AACSR: dây nhôm lõi thép Tây Âu, dây hợp kim nhôm có khá năng chịu kéo cao gấp hai lần dây nhôm. Dây chống sét dùng loại: - Dây thép vặn xoắn TK; - Dây nhôm lõi thép ACKFI 70/72, 95/146; - Dây nhôm lõi thép Tây Âu ACSR 80/47. 3.1.1.3. Cột Cột điện làm bằng gỗ, bêtông cốt thép hay bằng thép. Cột điện gồm có: - Cột néo và néo góc: Cột néo để giữ chắc đầu dây nối vào cột qua chuồi sứ néo; cột néo góc dùng khi đường dây đối hướng; - Cột đỡ và đỡ góc (còn gọi là cột trung gian): Làm nhiệm vụ đỡ dây dẫn bằng chuỗi sứ đỡ. Cột đỡ cũng chia ra cột đỡ thẳng và cột đỡ góc. Khi đường dây đổi hướng, nếu góc đổi hướng từ 10 đến 20° thì dùng cột đỡ góc, nếu góc lớn hơn thì dùhg cột néo góc. Nếu dùng cột đỡ góc thì thường treo thêm tạ cân bằng để chuỗi sứ không bị lệch quá. - Cột cuối dùng ở đầu và cuối đường dây. - Cột vượt: Là cột cao hoặc rất cao sử dụng khi đường dây qua chướng ngại cao hoặc rộng như: đường dây điện, đường dây thông tin, sông rộng... Cột vượt có thể là cột néo hay đỡ. - Còn có các cột dùng để chuyển vị các dây pha (cột đảo pha) và cột đê nối các nhánh rẽ (cột rẽ). Cũng có các cột đặc biệt trên đó đặt dao cách ]y, tụ bù... 165
Trên hình 3.4 cho các cách bố trí dây trên cột. Trên hình 3.5 trình bày cấu tạo chung của cột thép. Cột có 4 phần: 1 - thân cột; 2 - xà; 3 - chóp và 4 - móng. Có loại cột còn dùng dây néo để tăng cường sức chịu đựng hoặc giảm giá thành cột. K1 Hình 3.4. Hình 3.5. 166
Trên hình 3.6 là các loại cột bêtông cốt thép. Trên sơ đổ (a) là cột đỡ 10 kV; trên sơ đồ (b) là cột néo 10 kV; trên sơ đồ (c) là cột đỡ 110 kV; trên sơ đổ (d) là cột đỡ 220 kV; sơ đồ (e) là cột đỡ 500 kV hai mạch; sơ đồ (f) là cột néo góc 110 kV. d) Trên hình 3.7 là các cột thép. Sơ đồ (a) là cột đỡ một mạch 110 kV; sơ đồ (b) là cột đỡ hai mạch 110 kV; sơ đồ (c) là cột néo góc 110 kV; sơ đồ (d) là cột đỡ 220 kV; sơ đồ (e) là cột đỡ 500 kV; sơ đồ (f) là cột néo góc 500 kv. 167
Hình dáng và cấu trúc của các cột thép và bêtông cốt thép trong thực tẻ' rất phong phú, ở đây chi đưa ra làm ví dụ. Kích thước quan trọng của các cột là: độ cao tổng, độ cao từ xà thấp nhất đến đất, khoáng cách giữa các xà, kích thước xà, độ rộng của cột. b) Hình 3.7. Trên hình 3.8 là các loại móng: Sơ đổ (a) là móng nguyên khối; sơ đồ (b) là móng hình nấm; sơ đồ (c) là móng kiểu cọc. Các đặc trưng quan trọng của cột bao gồm: a. Khoảng cột tính toán 1„: là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau khi đường dây đi trên mặt đất phẳng, thoả mãn các điều kiện: 168
1- Khoảng cách an toàn tới đất của dây thấp nhất trong trạng thái nóng nhất vừa bằng khoảng cách yêu cầu bởi quy phạm; 2- úhg suất xảy ra trong các trạng thái làm việc lạnh nhất, hão và nhiệt độ trung hình năm phải nhỏ hơn ứng suất cho phép trong các trạng thái đó. Mỗi kiểu cột chỉ có một giá trị 1„ duy nhất. Cách tính khoảng cột tính toán trình bày trong mục 3.8. h. Khoảng cột trọng lượng-, là chiều dài đoạn dây hai bên khoảng cột mà trọng lượng của nó tác động lên cột. Mỗi loại cột đều được tính toán cho khoảng cột trọng lượng tiêu chuẩn 1TLTC = l,25.1tt. c. Khoảng cột gió: là chiều dài đoạn dây hai bên cột mà áp lực gió lên đoạn dây này tác động lên cột. Khoảng cột trọng lượng và khoảng cột gió là hai đại lượng quan trọng để kiểm tra cột khi chia cột. - Các lực kéo quan trọng tác động lên cột khi chia cột phải tính kiểm tra. 3.1.1.4. Sứ cách điện và phụ kiện Sứ cách điện có thể là sứ đứng hay sứ treo. Sứ đứng dùng cho điện áp trung trở xuống, mỗi dây pha dùng một sứ cắm đứng trên các cọc đỡ đặt trên xà cột. Sứ treo gồm các bát sứ treo nối tiếp thành chuỗi dùng cho điện áp trung đến siêu cao. Có chuỗi sứ đỡ và chuỗi sứ néo dùng cho cột đỡ và cột néo. Trên chuỗi sứ có thể có các kim của khe hở chống sét và thiết bị điều hoà phân bố điện thế trên chuỗi sứ. Dây dẫn được gắn vào chuỗi sứ nhờ các kẹp dây. Một số loại sứ cách điện treo thuỷ tinh của Nga và các nước khác cho trong bảng 3.4. 169
Bảng 3.4. Sứ treo Kích thước, mm Lực kéo Chiều dài Trọng Loại sứ Cao Đường Đường phá hoại, đường rò lượng, kính ngoài kính ty sứ daN.103 điện, cm kG nC-120A 146 260 16 12 34 5,41 nc-1205 146 255 16 12 32 4,43 FICE-120A 146 300 16 12 41,0 702 nc-70fl 127-146 255 16 7 30,3 3,49-3,56 ncr-70A 127 270 16 7 41 5,2 (cb) FIC-120B 170 280 20 16 36,8 7,8 HC-120B 146-170 280 20 16 37,0 6,58-6,43 ncr-16 166 345 20 16 49,5 11 U70BS (t.â) 127-146 255 16 7 32,0. 3,5 U70N-146/Z(F) 146 255 16,9 7 32,0 3,7 U80N-146/Z(F) 146 280 16,9 8 44,5 5,3 U120BL 170 255 16,9 12 33,0 - t.â : Tây Âu; cb: chống bụi; F: Pháp, còn lại là cúa Nga. Bảng 3.5. Một số loại sứ đứng của Nga Loại sứ Kích thước Lực kéo phá Trọng lượng, Cao, mm Đường kính, mm hoại, daN kG ma>-6A 94 126 1400 0,97 UKD-6B 122 225 1400 320 UDKE-10 122 225 1400 320 111CC-10 110 150 1400 1,35 UJ0-35B 285 310 1500 11,0 UDKE-35 285 310 1500 11,0 170
D 171
Hình 3.10. 172
Trên hình 3.9 là các loại sứ và chuỗi sứ: Sơ đồ (a), (b) là sứ đỡ 10 kV; sơ đồ (c) là sứ đỡ 35 kV; sơ đồ (d) là bát sứ treo; sơ đồ (e) là chuỗi sứ đỡ; sơ đồ (f) là chuỗi sứ néo, trong đó: 1: dây dãn, 2: khoá dây, 3: mắt nối, 4: các bát sứ; sơ đồ (g) là chuỗi sứ đỡ dây phân pha có thiết bị cân bằng điện thế 2. Trên hình 3.10 là các loại khoá dây và nối dây: Sơ đồ (a) là khoá dây cứng cho chuỗi sứ đỡ; sơ đồ (b): khoá dây sứ néo kiểu bắt ốc; (c): khoá dây sứ néo kiểu ép; (d): nối dây kiểu ống ép; (e): nối dây kiểu ép chật. 3.1.1.5. Thiết bị chống rung Khi gió thổi vuông góc hoặc dưới một góc nào đó vào dây dẫn thì phía khuất gió sinh ra các dòng khí xoáy. Hiện tượng này làm cho tốc độ gió trên mặt dây phía dưới (điểm B) nhỏ hơn so với tốc độ tại điểm A (hình 3.1 la), tạo ra lực đẩy lên trên. Do gió không liên tục nên lực đẩy này có tần sô' nào đó. Khi tần sô' này trùng với tần sô' dao dộng riêng cùa dây sẽ sinh ra rung dây trong mặt phăng đứng (hình 3.1 Ib). Khi tốc độ gió đạt 0,6 đến 0,8 m/s bắt đầu có hiện tượng rung dây. Sự rung dây có thể làm dây mỏi và dẫn đến đứt tại các chỗ kẹp dây. Khi tốc độ gió đạt trên 5 đến 8 m/h thì biên độ rung rất nhỏ không nguy hiểm nữa. Hình 3.11. Các đường dây trên địa bàn hở và bằng phẳng dễ bị rung hơn là trên địa bàn bị che chắn. Sự rung dây xảy ra khi khoảng cột từ 120 m trờ lên và đặc biệt nguy hiểm ở các khoảng cột lớn trên 500 m vượt sông hay thung lũng. Độ nguy hiểm do rung dây còn phụ thuộc vào ứng suất trong dây, ứng suất này càng lớn thì rung dây càng nguy hiểm. Do đó phải hạn chê' ứng suất trong dây trong trạng thái nhiệt độ trung bình là trạng thái hay xảy ra rung dây. Đổ chống rung người ta dùng tạ chống rung (hình 3.11c) treo trên hai đầu dây trong khoảng cột. 173
3.1.1.6. Thiết bị chống quá điện áp Để chống quá điện áp trên đường dây, người ta sử dụng các biện pháp sau: a) Dùng dây chống sét; b) Nối đất các cột điện; c) Đặt chống sét ống; d) Tạo khe hở phóng điên. Hình 3.12. 174
Trên hình 3.12a trình bày cách nối dây chống sét ở đường dây qua khe hở phóng điện. Trên hình 3.12b trình bày cách lắp các chống sét ống lên cột điện. Trên 3.12c trình bày cách thức nối đất cột. Sơ đồ (Cị) là cho loại móng nguyên khối, sơ đồ (c2) là cho móng hình nấm trong đó đường nét đứt là các tia nối thêm khi điện trở suất của đất lớn hơn 3.104 n/km, sơ đồ (c3) là nối đất khi điện trở suất của đất thấp, sơ đồ (c4) là cho điện trở suất cao. 3.1.1.7. Thông số đặc trung của các đường dây trên không Thông số đặc trưng của các đường dây trên không cho ở bảng 3.6. Bàng 3.6 Điện áp Cột Khoảng cột Điện áp Cột Khoảng cột (kV) (m) (kV) (m) 6(10) Bêtông cốt thép 80-150 220 Bêtông 220 -í- 300 Thép 350 + 450 35 Bêtông 200 -s- 260 500 Bêtông 250 + 300 Thép 220 + 270 Thép 300 + 450 110 Bêtông 220 + 270 Thép 250 -5- 350 3.1.2. Các trạng thái làm việc của đường dây trên không Đường dây trên không vận hành trong các trạng thái khác nhau. Mỗi trạng thái được đậc trưng bởi tập hợp các thông sô' môi trường và tình trạng cùa dây dẫn và dây chống sét. Trạng thái môi trường ở đây là thời tiết được cho bởi hai thông số đặc trưng: 1) Tốc độ gió, hướng gió lấy vuông góc với chiéu dài đường dây hoặc xiên 45°; 2) Nhiệt độ không khí. Các thông số môi trường khác như độ ô nhiễm của không khí, độ nhiễm mận... được sử dụng để chọn sứ cách điên và vật liêu dây dẫn. 3.I.2. Ỉ. Trạng thái bình thường: Dây dẫn bình thường + nhiệt độ không khí + tốc độ gió. Thông sô' nhiệt độ: Theo quy phạm lấy bằng nhiệt độ môi trường xung quanh dây dẫn, có nghĩa là tính toán dây dẫn trong tình trạng không tải điện. Chỉ khi tính toán cột vượt đường sắt hoậc trong trường hợp xét thây cán thiết mới tính đến nhiệt độ thực của dây dẫn do dòng điện sinh ra, thường lảy bằng 70°. Khi quy định khoảng cách an toàn của dây dẫn đến đất (chỗ thấp nhất 175
của dây dưới cùng) phải tính dự phòng cho tình trạng vận hành quá tải đường dây do sự cố trong lưới điện, khi đó do nhiệt độ trong dây dẫn cao nên độ võng sẽ lớn hơn. Điếu kiện thời tiết ở các khu vực địa lý khác nhau có thể khác nhau, thể hiện ở tốc độ gió. Trong các trạng thái làm việc bình thường dây dẫn chịu các tác động cơ học sau: - Trọng lượng riêng làm dây võng xuống và gây ra ứng suất trong dây. Độ võng làm cho điểm thấp nhất của dây gần với mặt đất hơn so với điểm treo dây. Độ võng luôn gắn liền với khoảng cột nhất định. - Gió bão gây ra ứng suất phụ thêm với trọng lượng dây và làm dây lệch khỏi mặt phẳng đứng, đẩy các dây pha và dây chống sét đến gần nhau, gần thân cột và các vật chung quanh có thể gây nguy hiểm.-Cột bị uốn mạnh có thể gãy, đổ. - Gió nhẹ và luôn thay dổi tốc độ làm dây bị rung động, gây tác dông làm mỏi dẫn đến đứt dây ở các chỗ kẹp dây. Khi gió lớn và dây có tiết diện lớn, dây có thể rơi vào trạng thái đu đưa dẫn đến đứt dây hoặc đổ cột, làm cho khoảng cách an toàn hẹp lại có thể dẫn đến phóng điện. - Nhiệt độ thấp hơn nhiệt đô khi chế tạo dây làm dây co lại, gây ứng suất cao trong dây, có thể gây lực nhổ cột hoặc kéo ngược chuỗi sứ, làm giảm khoảng cách an toàn. - Nhiệt đô cao hơn nhiệt độ chế tạo dây làm dây võng xuống nhiều hơn, làm tăng khoảng cách với đất. Cột gồm thân cột và các xà chịu các tác động sau: - Trọng lượng dây dẫn, sứ và cột; - Sức ép của gió lên dây, sứ, cột gây ra lực uốn; - Lực kéo của dây dẫn ở cột néo, néo góc và cột cuối do ứng suất trong dây. Sứ đỡ và các chuỗi sứ néo chịu trọng lực của dây ở cột đỡ và lực kéo ở cột góc và cột néo. Các trạng thái thời tiết bình thường quan trọng dùng làm cơ sở để tính toán cơ lý đường dây trên không: a- Trạng thái nhiệt độ thấp nhất (lạnh nhất): Dây dẫn bị co lại, gây ứng suất trong dây lớn nhất. Dây bị co lại có thể gây lực kéo ngược chuỗi sứ và nhổ cột. Khoảng cách giữa các pha và dây chống sét bị thu hẹp. b- Trạng thái bão: Trong trạng thái này dây dẫn chịu tải trọng cơ học 176
lớn nhất, ứng suất trong dây lớn nhất và dây bị lệch khỏi mặt phẳng đứng. Trạng thái bão còn gọi là trạng thái tải trọng cơ học lớn nhất. c- Trạng thái nhiệt độ trung bình: Đây là trạng thái làm việc lâu dài của dây dẫn. Dây dẫn chịu sự rung động thường xuyên do gió gây mỏi dây và gây nguy cơ đứt các sợi dây ở các chỗ kẹp dây. d- Trạng thái nhiệt độ cao nhất (nóng nhất): Dây dẫn bị giãn ra nhiều nhất làm cho khoảng cách từ dây dẫn thấp nhất đến đất lớn nhất. Độ võng trong trạng thái này là độ võng lớn nhất của dây dẫn trong thời gian vận hành. Trạng thái nóng nhất cũng có thể gọi là trạng thái độ võng lớn nhất. Hai trạng thái đầu là hai trạng thái gây ra ứng suất cao nhất trong dây dẫn, ứng với độ dài khoảng vượt 1 đã cho, ứng suất lớn nhất sẽ xảy ra trong một trong, hai trạng thái này. Trạng thái có ứng suất lớn nhất xảy ra gọi là trạng thái ứng suất lớn nhất. Trạng thái ứng suất lớn nhất dùng để tính toán treo dây. Trạng thái c) để tính dây dẫn theo ứng suất cho phép chống rung. Trạng thái d) dùng để tính kiểm tra khoảng cách an toàn của dây dẫn với đất. Ngoài bốn trạng thái trên còn có thể tính đến trạng thái thứ 5: trạng thái giông sét, còn gọi là trạng thái quá điện áp khí quyển, xảy ra trong những giờ giông sét. Trong trạng thái này nếu dây dẫn bị gió làm dao động đến gần nhau và gần cột thì khả năng gây phóng điện rất cao, do đó cũng phải kiểm tra khoảng cách an toàn. Trạng thái 5 dùng để tính dây chống sét và kiểm tra độ lệch chuồi sứ. Điều kiện tính toán các trạng thái trên phụ thuộc các vùng khí hâu, được phân chia như ở bảng 3.7. Bảng 3.7 Trạng thái Điều kiện tính toán Nhiệt độ (°C) Áp lực gió (daN) TỐC đô gió (m/s) 1. Nhiệt độ không khí thấp nhất 5 ũ 0 2. Trạng thái bão 25 Qvmax vmax 3. Nhiệt đô không khí trung bỉnh 25 0 0 4. Nhiệt độ không khí cao nhất 40 0 0 5. Trạng thái quá điện áp khí 20 0,1qvmax nhưng V « 0,3 vma< quyển > 6,25 daN/mm2 1 kG lực = 0,98 daN (deca Newton); có thể xem 1 kG lực = 1 daN. qvmax là áp lực gió lớn nhất trong khu vưc đường cày đi qua. 177
3 .1.2.2. Trạng thái cự cố: Một dây hoặc hai bị đứt + nhiệt độ + tốc độ gió Trong trạng thái sự cố, ngoài các tác động như trong chế độ bình thường, dây dẫn bị lôi về một phía làm tâng đô võng của dây đứt trong khoảng cột bên cạnh, làm lệch chuỗi sứ. Cột, xà bị kéo vì bị uốn. Ngoài ra còn phải tính các trạng thái khí hậu lúc thi công đường dây. Để thực hiên treo dây: lấy độ võng đúng yêu cầu kỹ thuật. Khi thi công đường dây, độ võng lấy theo diều kiện thực tế lúc thi công, độ võng này được tính toán sao cho khi dây dẫn rơi vào các trạng thái a) b) c) sẽ không gây ra ứng suất trong dây lớn hơn ứng suất cho phép, còn trong trạng thái nhiệt độ cao nhất d), độ võng không lớn hơn độ võng yêu cầu. 3.1.3. Các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế đường dây trên không Trên cơ sở đã biết trước loại dây dẫn và tiết diện, mặt bằng và mặt cắt tuyến đường dây với mọi chi tiết cần thiết, thiết kế đường dây trên không cần thực hiện các công việc saw. Chọn loại cột, vị trí cột, độ cao cột, sứ cách điện, cách bô' trí dây dẫn trên cột, độ võng căng dầy, khoảng cách giữa các pha, giữa dây pha và dây chống sét nếu có, khoảng cách giữa dây dẫn với đất và các phần không dẫn điện của cột... sao cho đường dây thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và kinh tê'dưới đây: 3.1.3.1. Yêu cầu kỹ thuật 1- Các phần tử của đường dây trên không là dây dẫn, dây chống sét và cột không được hư hỏng làm cho đường dây phải ngừng công tác trong các trạng thái vân hành bình thường và sự cố. Dây dẫn có thể bị đứt khi bị các tác động làm cho ứng suất trong dây vượt quá khả năng chịu đựng của dây dẫn: - gió bão + trọng lượng riêng của dây; - nhiệt độ quá thấp làm dây co lại gây ứng suất lớn trong dây; - dây bị rung đông hoặc bị bật làm dây đứt. Cột có thể bị uốn hoặc bị nén do gió bão + trọng lượng dây + trọng lượng cột và chuỗi sứ. ở cột néo, néo góc có lực kéo không cân bằng của dây. Khi sự cố đứt dây cột bị lực kéo. Không thể bảo đảm tuyệt đối dây không bao giờ hỏng, cột không bao giờ đổ vì nếu như vây giá thành đường dây sẽ rất đắt. Chí đảm bảo khả năng 178
đó xảy ra ở mức chấp nhận được. Điều này thể hiện ở các điều kiện tính toán: không tính các cơn bão quá lớn và có xác suất xuất hiện quá nhỏ, hoặc nhiệt độ quá thấp... và ở sự lựa chọn các hệ sô' an toàn. Không thể chọn các hệ sô' này quá lớn. Đô bền của đường dây ở mức nào là bài toán kinh tê' - kỹ thuật. 2- Không được để xảy ra các tình huống làm ảnh hưởng đến chê' độ tải điện của đường dây. Ví dụ dây dẫn tiến đến gần nhau hoặc chạm nhau hoặc chạm vào dây chống sét và các vật nối đất trong các trạng thái vận hành gây phóng điện hay ngắn mạch. 3- Không được ảnh hưởng đến hoạt đông bình thường của các công trình dưới hoặc lân cận đường dây trên không, như giao thông dưới đường dây: đường sắt, ô tô, đường thuỷ, đường dây điện hay đường dây thông tin cắt chéo đường dây hoặc chạy song song với đường dây. Khoảng cách của đường dãy trên không và đâ't nếu thấp quá sẽ không an toàn cho giao thông dưới đường dây. Nếu dây dẫn bị đứt sẽ gây nguy hiếm cho giao thông và người. Điện áp trẽn đường dây trên không có thể cảm ứng sang các đường dây điện và thông tin nếu chúng đi gần nhau hoặc giao nhau với khoảng cách nhỏ. Điện áp cảm ứng này nếu lớn sẽ ảnh hưởng đến công tác của các đường dây. Điện áp cảm ứng từ đường dây thiết kê' sang đường dây điện đi gần nó có thể đạt mức nguy hiểm cho các đường dây. 4- Không được ảnh hưởng đến an toàn điện đối với người và gia súc hoạt động dưới hoặc lân cận đường dây trên không. Phải có khoảng cách an toàn giữa dây dẫn và đất, giữa dây dẫn và các vật chung quanh đường dây. Điện trường dưới đường dây 500 kV ảnh hưởng đến người và gia súc ở dưới đường dây, phải có các biện pháp hạn chê' ảnh hưởng này. Bốn yêu cầu trên là các yêu cầu kỹ thuật, được xét dến trong các trạng thái bình thường và sự cô' của đường dây. 3.1.3.2. Yêu cầu về kinh tế Chi phí thấp nhất, trong đó có vốn đầu tư và chi phí vận hành, tuổi thọ của đường dây. Có nhiều phương án thực hiện đường dây thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật nêu trên, phải chọn phương án tối ưu về kinh tế từ các phương án đảm bảo về kỹ thuật. 179