Luận văn Thạc sĩ Mạng và hệ thống điện: Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi Composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi Composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam" nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: Dây dẫn nhôm lõi composite, nêu lên được sự ưu việt của nó trong thiết kế đường dây tải điện trên không về các mặt: tăng khả năng tải điện của đường dây, giảm độ võng và tăng khoảng cách của khoảng cột so với việc dùng dây nhôm lõi thép thông thường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Mạng và hệ thống điện: Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi Composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG DÂY DẪN NHÔM LÕI COMPOSITE TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG Ở VIỆT NAM NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: 02. 06. 07 ĐỖ ĐỨC TÂN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN BÁCH HÀ NỘI 2005
1 MỤC LỤC Mục lục .................................................................................................... 1 Lời mở đầu .............................................................................................. 3 Chương 1: Tổng quan thiết kế đường dây tải điện trên không và cơ sở lý thuyết của cơ lý đường 6 dây............................................................ 6 1.1.Tổng quan thiết kế đường dây tải điện trên không............................. 6 1.1.1. Các yêu cầu cần có đối với đường dây trên không 7 ........................ 7 1.1.2. Các bước tiến hành thiết kế đường dây ......................................... 9 1.1.3. Các vấn đề cần lưu ư trong thiết kế đường dây tải điện trên 10 không.. 10 1.1.4. Kết luận ......................................................................................... 14 1.2. Cơ sở lý thuyết của cơ lý đường dây ................................................ 16 1.2.1. Thông số vật lý và thông số tính toán của dây dẫn ....................... 22 1.2.2. các chế độ tính toán của đường dây trên không ............................ 25 1.2.3. Thành lập phương trình trạng thái của dây dẫn ............................. 27 1.2.4. Phương trình trạng thái của dây dẫn .............................................. 35 1.2.5. Khoảng cột tới hạn của dây dẫn .................................................... 35 1.2.6. Các lực tác động lên cột của đường dây trên không 35 ...................... 36 Chương 2: Giới thiệu về dây dẫn công nghệ mới – Dây dẫn nhôm lõi composite............................................................................................ 37 2.1. Sơ lược về công ty ............................................................................ 2.2. Giải pháp của CTC ........................................................................... 42 2.3. Tính đa dạng của Composite ............................................................ 42 2.4. Giới thiệu về dây dẫn nhôm lõi Composite (ACCC Linnet) và 42 công nghệ của nó Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
2 .............................................................................................. 43 Chương 3: Phương pháp tính và chương trình tính toán cơ lí 48 đường dây 53 ........................................................................................................... 53 3.1. Phương pháp tính 55 .............................................................................. 57 3.1.1. Giải phương trình trạng thái .......................................................... 3.1.2. Tính khoảng cột tới hạn ................................................................. 61 3.1.3. Tính các trạng thái ......................................................................... 61 3.2. Chương trình tính toán cơ lí đường dây 61 ............................................ 3.2.1. Giới thiệu chung về chương trình tính toán cơ lí đường dây ......... 62 3.2.2. Sơ đồ khối của chương trình 85 .......................................................... 87 3.2.3. Sử dung chương trình .................................................................... 87 Chương 4: áp dụng lưí thuyết và chương trình tính toán thiết kế 93 cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh – Đông Anh 97 ...................................... 4.1. Khả năng tải điện của dây dẫn nhôm lõi composite ......................... 103 4.1.1. Khái niệm chung ........................................................................... 4.1.2. Kết quả tính toán - đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số cos  và 110 công suất cho đường dây 110kV, 220kV với các chiều dài đường dây khác nhau ................................................................................................ 115 4.1.3. Từ kết quả tính toán và đồ thị đưa ra bảng tổng kết....................... 116 4.2. Tính toán thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh. 119 4.2.1. Tổng quan về đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh ............... 120 4.2.2. Phương án cải tạo đường dây ......................................................... Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
3 4.2.3. Tính toán so sánh lựa chọn dây dẫn .............................................. 4.2.4. Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc của dây dẫn về ứng suất và độ võng .................................................................................................... 4.2.5. Kiểm tra khoảng cách giao chéo an toàn từ đường dây 110kV đến các đường dây có điện áp thấp hơn và đường giao thông ................. 4.3. Kết quả đạt được của việc thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh ..................................................................................... Chương 5: Kết quả và kết luận ............................................................ Tài liệu tham khảo ................................................................................... Phụ lục ..................................................................................................... Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
4 LỜI MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài Trong hệ thống điện lưới điện đóng vai trò rất quan trọng, nó đảm nhận chức năng truyền tải và phân phối điện năng từ nguồn đến các phụ tải, bao gồm các đường dây truyền tải, phân phối... Có nhiều tiêu chí để đánh giá lưới điện, nhưng cơ bản có 4 tiêu chí sau: - Đảm bảo cung cấp điện đủ cho các nhu cầu phụ tải, đảm bảo chất lượng. - Cung cấp điện liên tục và an toàn. - Giảm tổn thất trong truyền tải, phân phối, giảm giá thành xây dựng. - Hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của lưới điện đối với môi trường sinh thái, cảnh quan. Hiện nay ở nước ta phần lớn đường dây truyền tải điện là đường dây trên không. Việc thiết kế đường dây tải điện trên không là sự phối hợp của nhiều loại cấu kiện, vật liệu: dây dẫn, cách điện, cột, móng... Việc tính toán trong lúc thiết kế đường dây sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện vận hành sau này của hệ thống điện về các mặt: bảo đảm liên tục cung cấp điện, an toàn cho người, cho các ngành công nghiệp khác như giao thông vận tải, bưu điện, quốc phòng... Để đường dây được vận hành an toàn, chất lượng điện năng tốt cần phải đảm bảo đầy đủ các yếu tố như: khả năng chuyên tải công suất của đường dây, khả năng chịu lực của cột, khoảng cách an toàn của dây dẫn, khoảng cách giữa các pha đảm bảo... Trong các yếu tố trên dây dẫn đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó quyết định đến khả năng mang tải của đường dây và kết cấu xây dựng cho đường dây. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
5 Vì vây, luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam” sẽ phần nào giải quyết được các yếu tố trên. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Đề tài nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: dây dẫn nhôm lõi composite, nêu lên được sự ưu việt của nó trong thiết kế đường dây tải điện trên không về các mặt: tăng khả năng tải điện của đường dây, giảm độ võng và tăng khoảng cách của khoảng cột so với việc dùng dây nhôm lõi thép thông thường. 3. Đối tượng và phạm vi của đề tài Đề tài này nghiên cứu đưa dây dẫn nhôm lõi composite vào việc thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam. Đề tài có thể áp dụng trực tiếp vào các công trình thực tế . Luận văn bao gồm phần lý thuyết về cơ lý đường dây và tính toán cụ thể về cơ lý đường dây cho một công trình thực tế. 4. Ý nghĩa khoa học của đề tài Hiện nay hầu hết các công trình đường dây tải điện trên không ở Việt Nam sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép. Khả năng truyền tải công suất của dây nhôm lõi thép không nhiều nhưng trọng lượng bản thân lại lớn do đó rất tốn kém về kết cấu xây dựng, không kinh tế khi xây dựng một đường dây tải điện với công suất chuyên tải lớn. Là một kỹ sư thiết kế đường dây tải điện còn trẻ, với mục đích tập hợp các tài liệu về công nghệ chế tạo dây dẫn và cơ lý đường dây của các thế hệ đi trước cũng như với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, tác giả luận văn rất mong luận văn sẽ đóng góp vào việc phát triển hệ thống lưới điện ở Việt Nam. 5. Kết cấu của đề tài Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
6 Tên đề tài: “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam”. Luận văn được lập bao gồm 5 chương chia rõ làm hai phần: Lý thuyết và thực hành. Nội dung của các chương thể hiện rõ ràng, dễ xem. Nội dung cụ thể của luận văn như sau: Chương 1: Tổng quan về thiết kế đường dây tải điện trên không và cơ sở lý thuyết của cơ lý đường dây. Chương 2: Giới thiệu về dây dẫn công nghệ mới – dây dẫn nhôm lõi composite. Chương 3: Phương pháp tímh và chương trình tính toán Chương 4: Áp dụng lý thuyết tính toán cho đường dây 110kV hai mạch Bắc Ninh - Đông Anh cải tạo thay dây dẫn. Chương 5: Kết quả và kết luận. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY 1.1. TỔNG QUAN THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG. 1.1.1. Các yêu cầu cần có đối với thiết kế đường dây trên không Để thiết kế được một công trình đường dây trên không, đảm bảo được đường dây vận hành an toàn, người thiết kế phải thiết kế đường dây đảm bảo được đầy đủ các yếu tố sau: 1. Lựa chọn dây dẫn đảm bảo khả năng mang tải của đường dây. 2. Đảm bảo khả năng chịu lực của dây dẫn: Dây dẫn phải được căng dây để đảm bảo được ứng suất lực cho phép trong các chế độ đặc biệt của đường dây như: + Chế độ bão: gió lớn, tải trọng ngoài tác động dây dẫn lớn. + Chế độ lạnh: nhiệt độ thấp, dây dẫn co lại, ứng suất lực trong dây dẫn lớn. + Chế độ nhiệt độ trung bình: chế độ vận hành thường xuyên của dây dẫn, ứng suất trong dây dẫn phải đảm bảo nhỏ hơn ứng suất cho phép của chế độ này. 3. Đảm bảo khả năng chịu lực của cột: cột phải chịu được tác dụng của các lực như lực căng của dây dẫn, lực tác dụng của gió vào dây và cột. 4. Đảm bảo khoảng cách an toàn theo quy phạm từ đường dây đến đất hoặc các phương tiện qua lại trong mọi chế độ, cụ thể hơn là chế độ nhiệt độ nóng nhất. Tính toán khoảng cách an toàn phải đúng theo quy phạm để đảm bảo được tính kỹ thuật kinh tế của công trình. Nếu khoảng cách an toàn lớn thì sẽ phải nâng chiều cao của cột, gây tốn kém về kinh tế. Nếu khoảng cách này nhỏ gây ra mất an toàn cho người và phương tiện trong quá trình vân hành đường dây. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
8 5. Đảm bảo khoảng cách pha trên đường dây sao cho đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật kinh tế. Nếu khoảng cách pha lớn sẽ gây tốn kém về kinh tế do phải tăng chiều dài xà, nếu khoảng cách pha nhỏ sẽ không đạt được yêu cầu về an toàn. Việc tính toán khoảng cách pha phụ thuộc vào 2 yếu tố: Điện áp của đường dây và độ võng của dây dẫn. 1.1.2. Các bước tiến hành thiết kế đường dây Thiết kế đường dây bao gồm các bước sau: - Thu thập đầy đủ số liệu về phụ tải điện hiện tại, có dự báo nhu cầu phụ tải trong tương lai. Tính toán chế độ lưới điện khu vực để lựa chọn tiết diện dây dẫn và loại dây dẫn cho phù hợp. - Khảo sát tuyến đường dây: thể hiện tuyến đường dây lên mặt bằng và mặt cắt dọc. Mặt bằng và mặt cắt thường được thể hiện theo một tỷ lệ nhất định cho phù hợp với công việc thiết kế, quá trình thi công và thuận tiện lưu trữ hồ sơ trong quá trình vận hành đường dây. - Lựa chọn dây chống sét - Lựa chọn cách điện và phụ kiện cho phù hợp. - Chọn sơ đồ cột của tuyến đường dây. - Tính toán chọn cột, chọn móng: chọn cột sao cho lực tiêu chuẩn chế tạo của cột đó phải đảm bảo được các lực tác dụng lên cột. - Tính toán khoảng cách pha phụ thuộc vào điện áp đường dây và độ võng, công suất và an toàn cơ học. - Đưa các vị trí cột, chiều cao cột và độ võng của dây dẫn lên mặt cắt dọc. - Bóc tách khối lượng của đường dây bao gồm cột, móng, xà, dây dẫn để ra khối lượng đưa vào tính toán vốn đầu tư của công trình. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
9 1.1.3. Các vấn đề cần lưu ý trong thiết kế đường dây tải điện trên không. 1. Chọn dây dẫn. - Vật liệu dây dẫn trước tiên phải có tính dẫn điện cao, điều kiện làm việc của đường dây trên không cũng yêu cầu đối với dây có độ bền cơ học cao, trọng lượng nhẹ. - Trị số ứng suất trong dây dẫn phụ thuộc vào trị số lực kéo bên ngoài. Lực này phụ thuộc vào tải trọng cơ học tác dụng lên dây kể cả trọng lượng bản thân dây và phụ thuộc vào nhiệt độ. - Ứng suất trong dây dẫn được tính toán tuân theo phương trình trạng thái của dây dẫn. Ứng suất  phụ thuộc vào chiều dài khoảng cột và chế độ của đường dây tại thời điểm tính toán. Cụ thể như sau: - Mỗi một khảng néo (gồm một hay nhiều khoảng cột) khác nhau sẽ có một ứng suất khác nhau. - Ứng suất của dây dẫn khác nhau trong chế độ gió bão, chế độ nhiệt độ lạnh và chế độ nhiệt độ trung bình. Tuy nhiên theo chế tạo của dây dẫn, mỗi một loại dây dẫn có một lực giới hạn và tiết diện mặt cắt riêng của chúng. Chính hai thông số này sẽ quyết định ứng suất tối đa trong từng chế độ, nếu vượt quá ứng suất này dây dẫn sẽ gặp nguy hiểm trong từng chế độ vận hành của đường dây. 2. Độ võng của dây dẫn. Độ võng là khoảng cách giữa điểm thấp nhất của dây dẫn so với đường nối hai điểm treo dây. Đây là một thông số rất quan trọng của đường dây. Từ giá trị của độ võng đã biết, ta có thể tính toán biết được: + Khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây dẫn (nếu biết được chiều cao của hai điểm dây dẫn) đến đất. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
10 + Nếu chưa biết được chiều cao của hai điểm treo dây, từ độ võng đã biết cộng thêm độ cao an toàn trong quy phạm ta sẽ tính được chiều cao cột cần thiết để đảm bảo độ an oàn cho con người và đường dây. + Kiểm tra khoảng cách pha giữa các pha của dây dẫn theo công thức 110 D =1 + + 0,5. f U ở đây: + D là khoảng cách pha (m) + f: Độ võng của dây dẫn (m) + U: Điện áp của đường dây (kV) (Công thức tính khoảng cách pha được lấy theo quy phạm trang bị điện 11 - TCN 19: 1984) Biết được khoảng cách pha, ta sẽ tính được chiều dài của xà, cũng như các khoảng cách treo sứ cho phù hợp. Độ võng f trong công thức tính khoảng cách pha ở trên có liên quan đến khoảng cột theo công thức sau: g.l2 f= 8. (Cụ thể được trình bày trong chương 2 của Luận văn). Ở đây:  là giá trị của ứng suất dây dẫn l: Khoảng cách giữa hai điểm treo dây Do vậy ở đây tính toán được chính xác độ võng, ta đồng thời cũng phải tính được giá trị của ứng suất dây dẫn . 1.1.4. Kết luận Như vậy trong quá trình thiết kế đường dây trên không ta phải thiết kế dây dẫn điện treo trên cột với các yêu cầu: truyền tải công suất lớn, an toàn và có độ võng cụ thể trên các khoảng cột, các ứng suất trong dây dẫn không được vượt quá các ứng suất giới hạn của chúng. Mục đích của luận văn cao học với đề tài: “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
11 ở Việt Nam” nhằm nâng cao khả năng tải điện của đường dây, vận hành có độ tin cậy cao. 1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY. 1.2.1. Thông số vật lý và thông số tính toán của dây dẫn. 1.2.1.1. Thông số cơ bản cho tính toán đường dây trên không - Tiết diện dây dẫn: S [mm2 ] - Đường kính của dây dẫn: d [m] - Khối lượng đơn vị của dây dẫn: P [kg/m] hay [daN/m] - Lực đứt dây hay giới hạn bền của dây dẫn: T đ [daN] - Mô đun đàn hồi của dây dẫn: E [kg/mm2 ] - Hệ số nở dài của dây dẫn:  (1/0C) - Áp lực gió tác động vào dây dẫn: Q (daN/m2) + Giá trị của Q được tính theo tiêu chuẩn tải trọng và tác dụng TCVN 2737-1995. + Q = W0.k. (giá trị Q ở đây đã được tính để đảm bảo điều 1.6 của tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995). Ở đây: - W0 là giá trị của áp lực gió lấytheo phân vùng ở phụ lục D và E của tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995. - k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực giói theo độ cao và dạng địa hình lấy theo bảng 2.1 (trích: tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995). + Độ cao ở đây được tính là độ cao của trọng tâm quy đổi của tất cả các dây (dây dẫn và dây chống sét) (theo điều II.5.17 đến II.5.21 quy phạm trang bị điện 11 TCN 19: 1984) được tính theo công thức: 2 hqđ = h tb - .f 3 Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
12 Trong đó: h tb: Độ cao trung bình mắc dây dẫn và dây chống sét vào cách điện. f: Độ võng dây dẫn, quy ước lấy giá trị lớn nhất (khi nhiệt độ cao nhất), m Đối với các khoảng vượt có một khoảng cột h qđ được tính như sau: h1 + h 2 2 htb = − .f 2 3 h1, h 2: độ cao điểm mắc dây tính từ mặt đất hoặc tính từ mặt nước bình thường (nếu khu vực có nước). Đối với khoảng vượt bao gồm nhiều khoảng cột, độ cao trọng tâm quy đổi của dây dẫn và dây chống sét phải tính chung cho cả khoảng vượt (giới hạn bằng 2 cột néo hãm) theo công thức: h qd1 .11 + h qd2 .12 + ... + h qdn .1n hqđ = 11 + 12 + ... + 1n Trong đó: hqd1, hqd2…, hqdn là độ cao trọng tâm quy đổi các khoảng cột. 11, 12 ,….,1n cấu thành khoảng cách đó. Bảng 1.1. Hệ số k tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình. Dạng địa hình A B C Độ cao, m 3 1 0,8 0,47 10 1,18 1,00 0,66 15 1,24 1,08 0,74 20 1,29 1,13 0,80 30 1,37 1,22 0,89 40 1,43 1,28 0,97 50 1,47 1,34 1,03 60 1,51 1,38 1,08 Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
13 80 1,57 1,45 1,18 100 1,62 1,51 1,25 -  là hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định của công trình là khác nhau, tuân theo bảng 2.2. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
14 Bảng 1.2: Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định của công trình Thời gian sử dụng giả định, năm 5 10 20 30 40 50 Hệ số điều chỉnh tải trọng gió 0,61 0,72 0,83 0,91 0,96 1 * Hệ số khí động học của dây dẫn, xem xét theo cỡ dây: Cx + d > 20 mm, Cx = 1,1 + d < 20 mm, Cx = 1,2 * Hệ số điều chỉnh theo cấp độ tải trọng tác động (hệ số không điều hoà giữa gió và dây) Cy 1 Khi Q  27 daN/m2 0,85 40 daN/m2 Cy = 0,77 50 daN/m2 0,73 60 daN/m2 0,71 70 daN/m2 0,70 Khi Q  76 daN/m2 * Ứng suất của dây dẫn:  dây dẫn:  [daN/m2] 1.2.1.2. Thông số tính toán của dây dẫn: 1. Tải trọng đơn vị của dây dẫn g1 = P/S [daN/m2] P: khối lượng 1m dây dẫn [daN/m]. S: Tiết diện dây dẫn [mm2]. 2. Tải trọng đơn vị do gió tác dụng lên dây dãn g2 = C y.Cx.Q.d.10 -3/S [daN/m.mm2 ] Cy : Hệ số điều chỉnh theo cấp độ tải trọng Cx : Hệ số khí động học của dây dẫn (Hệ số xem xét theo cỡ dây) Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
15 Q: Áp lực gió tác động lên dây dẫn (daN/m2) d: đường kính của dây (mm) 10 -3: hệ số quy đổi đơn vị đường kính mm thành m 3. Tải trọng đơn vị tổng hợp khi có gió g3 = g 21 + g32 [daN/m.mm2 ] 4. Tải trọng đơn vị tác dộng lên dây dẫn khi có quá điện áp khí quyển g4 = C x.Cy 0,1.Q.d.10-3/S [daN/m.mm2] 5. Tải trọng đơn vị tổng hợp tác động lên dây dẫn khi có quá điện áp khí quyển. g5 = g21 + g24 6. Ứng suất của dây dẫn: lực tác dụng lên 1mm 2 dây dẫn đ = Tđ/S [daN/mm2 ]: ứng suất đứt của dây dẫn Theo mục II.5.32 của quy phạm trang bị điện 11 TCN 19: 1984 quy định về ứng suất cho phép lớn nhất của dây dẫn là dây nhôm lõi thép như sau: + Khi tải trọng ngoài lớn nhất và khi nhiệt độ thấp nhất ứng suất cho phép tính theo % ứng lực kéo đứt của dây dẫn là 40%. + Khi nhiệt độ trung bình hàng năm ứng suất cho phép tính theo % ứng lực kéo đứt của dây dẫn là 25%. Như vậy: + Tại chế độ bão (chế độ tải trọng ngoài lớn nhất) và chế độ nhiệt độ thấp nhất, giá trị ứng suất cho phép lớn nhất là max max = 0,4..đ [daN/mm2 ]: ứng suất lớn nhất của dây dẫn + Tại chế độ nhiệt độ trung bình hàng năm giá trị ứng suất cho phép là tb tb : 0,25đ [daN/mm2]: ứng suất trung bình của dây dẫn Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
16 1.2.2. Các chế độ tính toán của đường dây trên không 1.2.2.1. Các chế độ làm việc của đường dây trên không 1. Trạng thái nhiệt độ thấp nhất (lạnh nhất): + Tải trọng tác động lên dây trong trạng thái nhiệt độ thấp nhất là tải trọng riêng của dây dẫn g1 = P/S. (1.1) + Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0C = 5 0C. + Áp lực gió: Q = 0. 2. Trạng thái bão: Trạng thái dây dẫn chịu tải trọng lớn nhất + Tải trọng tác động lên dây trong trạng thái bão là tải trọng tổng hợp của gió và dây: g3 = g21 + g22 (1.2) g2 = C x.Cy. .Qmax.d.10 -3/S (1.3) + Áp lực gió Q = Qmax + Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0C = 25 0C 3. Trạng thái nhiệt độ không khí trung bình Trạng thái làm việc lâu dài của dây dẫn. Dây dẫn chịu sự rung động thường xuyên của gió gây mỏi dây. + Tải trọng tác động lên dây trong trạng thái nhiệt độ không khí trung bình là tải trọng riêng của dây dẫn g 1 = P/S. + Áp lực gió Q = 0 + Nhiệt độ môi trường xung quanh : t 0C = 250C 4. Trạng thái nhiệt độ không khí cao nhất Trạng thái nhiệt độ cao, dây dẫn bị võng xuống nhiều nhất, nên trạng thái này còn được gọi là trạng thái độ võng lớn nhất. + Tải trọng tác động lên dây trong trạng thái nhiệt độ không khí trung bình là tải trọng riêng của dây dẫn g 1 = P/S, áp lực gió Q = 0. + Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0C = 40 0C. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
17 5. Trạng thái quá điện áp khí quyển (trạng thái giông sét) + Tải trọng tác động lên dây dẫn trong trạng thái quá điện áp khí quyển là tải trọng tổng hợp của dây dẫn với tải trọng trong chế độ quá điện áp khí quyển. g5 = g12 + g24 (1.4) C x .C y (0,1.Q max ).d.10 −3 g4 = (1.5) S + Áp lực gió Q = 0,1. Qmax (1.6) + Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0C = 20 0C. Bảng 1.3: Tổng hợp thông số các trạng thái làm việc của dây dẫn Điều kiện tính toán Tải trọng đơn TT Trạng thái làm việc của dây dẫn Nhiệt độ Áp lực gió vị tác động lên (o C) (daN/m 2) dây dẫn 1 Nhiệt độ không khí thấp nhất 5 0 g1 2 Trạng thái bão 25 Qmax g3 3 Nhiệt độ không khí trung bình 25 0 g1 4 Nhiệt độ không khí cao nhất 40 0 g1 Trạng thái quá điện áp khí 0,1Q max 5 20 g5 quyển (6,25) 1.2.2.2. Trạng thái sự cố Một dây hoặc 2 dây bị đứt kết hợp với nhiệt độ, tốc độ gió. Trong trạng thái sự cố, ngoài tác động như trong chế độ bình thường, dây dẫn bị kéo về một phía làm tăng độ võng của dây đứt trong khoảng cột bên cạnh, làm lệch chuỗi sứ. Cột, xà bị kéo và bị uốn. Tính toán trong chế độ sự cố theo điều II.5.25 quy phạm trang bị điện 11 TCN 19:1984. Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
18 1.2.2.3. Trạng thái khi thi công đường dây Trạng thái khi thi công đường dây là trạng thái đường dây đang thi công, bao gồm các công đoạn: làm móng, dựng cột, kéo dây dẫn, treo dây lên cột. Trạng thái khi thi công không có trạng thái bão 1.2.3. Thành lập phương trình trạng thái của dây dẫn 1.2.3.1. Các lực cơ bản tác dụng lên dây dẫn Xét dây dẫn treo trên hai điểm A, B (Hình vẽ), chịu tác động của trọng lượng riêng của dây và gió thổi tác động vuông góc với dây dẫn. Tác động của gió lên dây là: P 2 = g2.S (1.7) Tại thời điểm không có gió dây chịu tác động do trọng lượng của dây là: P1 = g1. S. (1.8) Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005
19 Tại thời điểm có gió, dây chịu tác động của tổng hợp lực do gió và trọng lượng của dây là: P3 = g 3.S (1.9). 1.2.3.2. Phương trình treo dây giữa hai điểm có độ cao bằng nhau. Xét một đoạn dây dẫn có chiều dài L treo trên hai điểm treo dây A, B có độ cao bằng nhau, A và B cách nhau một khoảng 1, được bố trí trên hệ trục toạ độ xOy, O là điểm có độ võng thấp nhất (Hình 1.2) 1. Thành lập phương trình treo dây Hình 1.2. Bố trí hai điểm treo dây bằng nhau Ta có biểu thức trong trường hợp tổng quát là: dy P g.S.x g.x =tg = = = (1.10) dx T .S  Ở đây để tạm thời giảm đi sự phức tạp của bài toán giá trị  được coi như là một số đã biết do giá trị này sẽ được tính cụ thể tại một giá trị khoảng cột cụ thể trong chương trình tính toán ở chương III của luận văn. dL = dx 2 + dy 2 (1.11) Trong đó: +P: Lực tác dụng lên dây dẫn (tuỳ trường hợp có thể là P 1, P3 , P5). Häc viªn: §ç §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005