Lý thuyết tính toán cơ học đường dây tải điện trên không

Chia sẻ: Chu Ngoc Anh Anh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

1.534
lượt xem 219
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đường dây trên không bao gồm các dãy cột điện, trên đó có các xà và dây dẫn được treo vào các xà qua sứ cách điện. Cột điện được chon xuống đất bằng các móng vững chắc, làm nhiệm vụ đỡ dây ở trên cao so với mặt đất. Trên cột có thể treo dây chống sét để sét không đánh trực tiếp vào dây dẫn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết tính toán cơ học đường dây tải điện trên không

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CƠ HỌC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG I. Khái niệm chung về đường dây trên không II.Phương trình treo dây giữa hai điểm có độ cao bằng nhau đối với những khoảng cột bình thường III.Thành lập phương trình trạng thái của dây dẫn IV. Phương pháp ứng dụng của khoảng cột tới hạn vào lập đồ thị quan hệ ứng suất, độ võng cho phép và khoảng cột. V. Tính khoảng cột tính toán ltt và vẽ đường cong treo dây mẫu SABLON VI.Tính toán khoảng vượt lớn I. Khái niệm chung về đường dây trên không 1. Đường dây trên không 1.1. Khái niệm - Đường dây trên không bao gồm các dãy cột điện, trên đó có các xà và dây dẫn được treo vào các xà qua sứ cách điện. Cột điện được chon xuống đất bằng các móng vững chắc, làm nhiệm vụ đỡ dây ở trên cao so với mặt đất. Trên cột có thể treo dây chống sét để sét không đánh trực tiếp vào dây dẫn. - Khoảng cột: là khoảng cách giữa 2 điểm treo dây. - Khoảng néo: là khoảng cách giữa 2 cột néo - Khoảng vượt: khi đường dây vượt qua chướng ngại như đường dây điện, đường dây thông tin hay song rộng thì ta có khoảng vượt. - Các thông số đường dây dùng trong tính toán thiết kế: + Mô dun đàn hồi E, kg/mm2; daN/mm2 + Hệ số dãn nở dài α , 1/0C + Đường kính chịu gió d,mm + Tiết diện dây dẫn S, mm2 + Trọng lượng riêng P, kg/m,daN/m + Ứng suất đứt σ d , daN / mm2 + Ứng suất bão σ b = 0, 4.σ d daN / mm2 + Ứng suất lạnh σ l = 0, 4.σ d daN / mm2 + Ứng suất TB σ tb = 0, 25.σ d daN / mm2 1.2. Cột - Cột néo và néo góc: cột néo để giữ chắc đầu dây nối vào cột thông qua chuỗi sứ néo; cột néo góc dùng, khi đường dây đổi hướng. - Cột đỡ và đỡ góc: làm nhiệm vụ đỡ dây dẫn bằng chuỗi sứ đỡ. Cột đỡ có 2 loại là cột đỡ thẳng và cột đỡ góc. Khi đường dây đổi hướng góc từ 10 đến 200 Thì dùng cột đỡ góc , nếu góc lớn hơn thì dùng cột néo góc . Nếu dùng cột đỡ góc thì thường treo them tạ cân bằng để chuỗi sứ không bị lệch quá. - Cột cuối dùng ở đầu đường dây và cuối đường dây. - Cột vượt: là cột cao hoặc rất cao sử dụng khi đường dây qua chướng ngại cao hoặc rộng. - Còn có các cột dùng để chuyển vị các dây pha (cột đảo pha) và cột để nối với các nhánh rẽ ( cột rẽ). Cũng có các cột đặc biệt trên đó đặt dao cách ly, tụ bù…
1.3. Khoảng cột - Khoảng cột tính toán ltt : là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau khi đường dây đi trên mặt phẳng, thỏa mãn các điều kiện: + Khoảng cách an toàn tới đất của dây thấp nhất trong trạng thái nóng nhất vừa bằng khoảng cách yêu cầu bởi quy phạm. + Ứng suất xảy ra trong các trạng thái làm việc lạnh nhất, bão và nhiệt độ trung bình năm phải nhỏ hơn ứng suất cho phép trong các trạng thái đó. - 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 lTLTC =1,25. ltt - Khoảng cột gió: là chiều dài đoạn dây hai bên cột mà áp lực gió lên đoạn dây này tác động lên cột . 1.4. Thiết bị chống quá điện áp Để chống quá điện áp trên đường dây người ta sử dụng các biện pháp sau: - Dùng dây chống sét - Nối đất các cột điện - Đặt chống sét ống - Tạo khe hở phóng điện 2. Các trạng thái làm việc của đường dây trên không 2.1. Trạng thái bình thường: Dây dẫn bình thường + nhiệt độ không khí + tốc độ gió a- Trạng thái nhiệt độ thấp nhất: Dây dẫn bị co lại, gây ứng suất trong dây lớn nhất. Dây bị co lại có thể gây lực kéo ngược sứ và nhổ cột. Khoảng cách giữa các pha và dây chống sét bị thu hẹp. b- Trạng thái bão: Trạng thái dây dẫn chịu tải trọng lớn nhất, ứng suất trong dây lớn nhất và dây bị lệch khỏi phương thẳng đứng. 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 của gió gây mỏi dây và gây nguy cơ đứt các sợi dây ở các chỗ kẹp dây. d- Trạng thái nhiệt độ không khí cao 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. e- Trạng thái quá điện áp khí quyển: Còn gọi là trạng thái going sét, 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. * Nhận xét: - Trạng thái nhiệt độ không khí cao nhất dùng để tính toán treo dây. - Trạng thái quá điện áp khí quyển dùng để tính dây chống sét và kiểm tra độ lệch chuỗi sứ. Điều kiện tính toán các trạng thái trên phụ thuộc các vùng khí hậu được phân chia như sau:
Điều kiện tính toán Trạng thái Áp lực gió Tốc độ gió Nhiệt độ (0C) (daN) (m/s) 1. Nhiệt độ không khí thấp Theo thực tế 0 0 nhất 2. Trạng thái bão 25 qvmax V max 3. Nhiệt độ không khí trung 25 0 0 bình 4. Nhiệt độ không khí cao Theo thực tế 0 0 nhất 5. Trạng thái quá điện áp khí 0,1 qvmax nhưng quyển 20 6,25 V 0,3 V max danN/mm2 2.2. Trạng thái sự cố: Một dây hoặc hai dây bị đứt + nhiệt độ+tốc độ gió Trong trạng thái sự cố, ngoài tác động như trong chế độ bình thường, dây dẫn bị lôi 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. 3. Một số tiêu chuẩn thiết kế cơ bản cho đường dây trên không trên 1kV 3.1. Khoảng cách an toàn giữa ĐDK với đất và các công trình lân cận: 3.1.1. Khoảng cách dọc an toàn nhỏ nhất của dây dẫn với mặt đất: U- kV Khoảng cách, m Khu vực đông Khu vực ít dân Khu vực khó Khu vực người dân cư cư qua lại khó đến 110 7 6 5 3 220 8 7 6 4 500 14 10 8 6 3.1.2.Khoảng cách ngang an toàn nhỏ nhất từ dây dẫn ngoài với phần nhô ra của công trình, nhà cửa: Khoảng cách, m U-kV Khu vực ít dân cư Khu vực đông dân cư Dây bọc Dây trần 22 2 1 2 35 3 1,5 3,5 66 ÷ 110 4 4 220 6 6 500 7 7 3.1.3. Khoảng cách dọc an toàn nhỏ nhất của dây dẫn với mặt nước: U, kV Cấp kỹ thuật đường thủy I II III IV V VI 35 9,5 9,5 9,5 10,5 12,5 13,5 66 ÷ 110 10 10 10 11 13 14 220 11 11 11 12 14 15
500 12 12 12 13 15 16 3.1.4. Khoảng cách giữa hai ĐDK giao chéo hoặc đi gần: Có thể dùng cột néo hoặc trung gian (cột đỡ) ở chỗ giao chéo. Đường dây đến 220 kV khi giao chéo với nhau, chỗ giao chéo phải gần cột của đường dây phía trên, khoảng cách ngang từ cột đường dây đến dây dẫn của đường dây dưới không nhỏ hơn 6m khi dây lệch nhiều nhất. Từ cột của đường dây dưới đến dây dẫn đường dây trên không không nhỏ hơn 5m. Khoảng cách từ điểm giao chéo đến dây dẫn đường dây trên không nhỏ hơn 5m . Khoảng cách từ điểm giao chéo đến cột néo 500kV không nhỏ hơn 10m. Khoảng cách thẳng đứng giữa dây dẫn hoặc dây chống sét của những đường dây giao chéo nhau cho trong bảng dưới: Chiều dài Khoảng cách nhỏ nhất từ chỗ giao chéo đến cột gần nhất của đường khoảng dây trên không (ĐDK),m cột,m 30 50 70 100 150 200 ĐDK 500kV giao chéo nhau và giao chéo với đường dây điện áp thấp hơn 200 5 5 5 5,5 - - 300 5 5 5,5 6 6,5 7 450 5 5,5 6 7 7,5 8 ĐDK 220kV giao chéo nhau và giao chéo với đường dây điện áp thấp hơn 220 4 4 4 4 - - 300 4 4 5 4,5 5 5,5 450 4 4 4 4 5,5 7 ĐDK 110 ÷ 22kV giao chéo nhau và giao chéo với đường dây điện áp thấp hơn 200 3 3 3 4 - - 300 3 3 4 4,5 5 - ĐDK 6 ÷ 10kV giao chéo nhau và giao chéo với đường dây điện áp thấp hơn 100 2 2 - - - - 150 2 2,5 2,5 - - - 3.1.5. Khoảng cách giữa 2 ĐDK song song và đi gần: Khoảng cách nằm ngang giữa các dây dẫn ngoài cùng khi dây không bị lệch không được nhỏ hơn khoảng cách an toàn của hành lang tuyến của ĐDK điện áp cao hơn. 3.1.6. Khoảng cách giữa ĐDK giao chéo với đường dây thông tin và tín hiệu( TT & TH): Đường dây điện phải đi trên ĐDTT & TH. Chỗ giao chéo phải gần cột ĐDK. Khoảng cách ngang từ cột ĐDK đến 220kV đến dây dẫn của ĐDTT & TH không được nhỏ hơn 6m; từ cột ĐDTT & TH đến dây dẫn ĐDK đến 220kV không nhỏ hơn 7m. Khoảng nhỏ nhất theo chiều thẳng đứng từ dây dẫn của ĐDK đến ĐDTT & TH cho trong bảng: Chế độ tính toán Khoảng cách(m) theo điện áp của ĐDK(kV) 10 22 35 66 110 220 500
Chế độ bình thường 2 3 3 3 3 4 5 Khi đứt dây ở khoảng cột kề 1 1 1 1 1 2 3,5 của Đ DK dùng cách điện treo Khi ĐDK và ĐDTT & TH đi song song, khoảng cách ngang giữa các dây dẫn ngoài cùng gần nhất căn cứ vào tính toán ảnh hưởng nhưng không nhỏ hơn chiều cao cột gần nhất của ĐDK. Ở những chỗ hẹp khoảng cách này không được nhỏ hơn : U≤ 22kV: 2m U=35÷110kV: 4m U=22kV : 6m U=500kV :10m 3.1.7. ĐDK giao chéo với đường sắt Khoảng cách từ chân cột ĐDK đến biên hành lang của đường sắt không nhỏ hơn chiều cao cột cộng them 3m. Trên những đoạn hẹp cho phép lấy khoảng cách không nhỏ hơn: U≤22kV : 3m U= 35÷110kV: 6m U=220kV : 8m U= 500kV :12m Khi giao chéo khoảng cách từ dây dẫn đến mặt ray: U≤22kV : 7,5m U= 35÷110kV: 7,5m U≤220kV : 8,5m U= 500kV :12m 3.1.8. ĐDK giao chéo với đường oto Các trường hợp giao chéo hay đi gần Khoảng cách nhỏ nhất theo điện áp (kV) ≤22 35÷110 220 1- Khoảng cách thẳng đứng đến mặt đường a- Trong trạng thái bình thường 7 7 8 b- Khi đứt một dây dẫn ở khoảng cột kề ( đối với 5 5 5,5 dây nhỏ hơn 185mm ) 2 2- Khoảng cách ngang a- Từ chân cột đến lề đường Bằng chiều cao cột b- Như trên nhưng ở tuyến hẹp từ bộ phận bất kỳ đến lề đường: + Khi giao chéo đường oto cấp I, II 5 5 5 + Khi giao chéo đường oto cấp khác 1,5 2,5 2,5 +Khi đi song song với đường oto khoảng cách lấy từ dây ngoài cùng đến lề đường lúc dây bị gió làm lệch nhiều nhất. 2 4 6 U=500kV: Khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ dây đến mặt đường: 10m, đến phương tiện vận tải 4,5m. Khoảng cách ngang từ chân cột đến mép đường bằng chiều cao cột +5m, ở đoạn tuyến hẹp khi giao chéo và song song 10m. 3.2. Khoảng cách an toàn nhỏ nhất giữa các dây pha với nhau và với dây chống sét a- U=35kV trở lên dung sứ treo, khoảng cách nhỏ nhất giữa các dây dẫn: + Khi bố trí trên mặt phẳng nằm ngang(m) : U D= + 0, 65 f + λ 110
+ Khi bố trí trên mặt phẳng đứng(m): U D= + 0, 42 f + λ 110 + Khi bố trí không cùng mặt phẳng: U D= + 0, 65 f + λ khi chênh lệch độ cao treo dây h
σ cp σ at = σ gh σ gh cho trong bảng số liệu dây dẫn 3.6. Tải trọng cơ học đối với đường dây trên không Có hai tải trọng tác động lên dây dẫn là: - Tải trọng do trọng lượng dây gây ra - Tải trọng do áp lực gió tác động lên dây dẫn gây ra 3.6.1. Tải trọng cơ học do trọng lượng dây gây ra Trọng lượng 1m dây là P[kG/m] hoặc P[daN/m] P[daN/m]= P[kG/m]/0,981. Tỉ tải g do trọng lượng tác động lên dây dẫn: P g= [kG / m.mm 2 haydaN / m.mm 2 ] trong đó F là tiết diện dây dẫn. F 3.6.2.Tải trọng do gió * Áp lực gió PV Giả thiết gió thổi ngang vuông góc với dây dẫn: P = α .Cx .qv .d .10−3 ,[kG / m] = 0,981.α .C x .k1.qv .d .10−3[daN / m] V * C x là hệ số khí động học của dây dẫn, phụ thuộc vào đường kính dây: Khi d20mm: C x =1,1 *α là hệ số không đồng đều của áp lực gió, phụ thuộc vào áp lực gió q[daN/m2] α ≤27 1 40 0,85 50 0,77 60 0,73 70 0,71 75 0,75 ≥76 0,70 *k1 hệ số tính đến chiều dài khoảng cột l k1 ≤50 1,2 100 1,1 150 1,05 250 1 *Khi tính cho lưới 110kV trở lên k1 =1 * qv áp suất gió qv = qo .γ sd .k Trong đó qo áp suất gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 Vùng áp lực gió I II III IV V qo [daN/m ]2 65 95 125 155 185
γ sd là hệ số hiệu chỉnh theo thời gian sử dụng giả định của công trình Số năm 5 10 20 30 40 50 γ sd 0,61 0,72 0,83 0,91 0,96 1 k trị số hiệu chỉnh theo độ cao của công trình . *Tỷ tải do gió Pv gv = [daN / m.mm 2 ] F 3.6.3. Tỷ tải tổng hợp gT và góc ϕi giữa tải trọng tổng hợp và mặt thẳng đứng gT = g 2 + g v2 Pv gv tgϕi = = P g Bảng tổng hợp các chế độ tính toán và tỷ tải, ứng suất của các chế độ: Trạng Nhiệt độ Tỷ tải do Tỷ tải do Tỷ tải tổng Ứng suất Ứng thái θ C 0 trọng lượng gió hợp σ suất cho daN/m.mm2 daN/m.mm2 daN/m.mm2 daN/mm2 phép daN 1- Nhiệt θ min g - gθ min = g σ θ min σ cp độ thấp nhất 2- Bão θB g g vB g B = g 2 + g vB 2 σB σ cp 3- Nhiệt θtb g - gtb = g σ tb σ cptb độ trung bình năm 4- Nóng θ max g - gθ max = g σ θ max - nhất 5- Quá θq g g vq g q = g 2 + g vq 2 σq - điện áp khí quyển II.Phương trình treo dây giữa hai điểm có độ cao bằng nhau đối với những khoảng cột bình thường 1.Thành lập phương trình treo dây giữa hai điểm có độ cao bằng nhau
1.1. Trường hợp hệ trục tọa độ có dạng như hình vẽ: y A l B fx f E C YB YA (hB) (hA) yx ho x -l/2 0 l/2 Phương trình dây xích của đường dây x x2 x4 y x = ho .ch( ) = ho .(1 + + + ......) ho 2!h02 4!ho4 x x x3 x5 Lx = ho .sh( ) = ho .( + 3 + 5 + ......) ho ho 3!h0 5!ho σo P ho = ; gT = T gT F Tính độ dài, độ võng, độ cao, ứng suất và lực căng của dây dẫn. . σ o l 2 . gT l 4 .gT 3 hA = hB = + + + ..... gT 8.σ o 4!.16.σ o 3 l 3 . gT 2 l 5 . gT 4 L=l+ + + ....... 3!4σ o 5!16σ o 2 4 l 2 . gT l 4 .gT 3 f = hB − ho = + + ..... 8.σ o 4!16σ o 3 Với các khoảng cột không lớn:
x 2 . gT y x = ho + 2σ 0 gT l 2 f x = hB − y x = ( − x2 ) 2.σ o 4 l 3 . gT 2 8f 2 L=l+ =l+ 24.σ o 2 3l gT .l 2 f = 8σ 0 Ứng suất và lực kéo tại điểm bất kỳ: σ x = σ 0 + gT ( f − f x ) Tx = To + PT ( f − f x ) Trong đó T0 là ứng suất tại điểm thấp nhất của dây dẫn: T0 = h0 .PT = F .σ 0 σ A = σ 0 + gT . f Tại A: TA = T0 + PT . f 1.2.Trường hợp hệ trục tọa độ có dạng như hình bên dưới: y A l B YA fx YB (hA) f (hB) E yx x -l/2 0 C l/2 *Chiều dài dây L: g 2 .l 3 8. f 2 L=l+ =l+ 24.σ 2 3.l *Độ võng f: g .l 2 f = 8.σ *Tính độ võng và ứng suất của dây tại điểm bất kỳ E: g .x 2 yE = 2.σ g .l 2 hB = 8.σ g.l 2 g .x 2 f E = hB − yE = − 8.σ 2.σ σ E = σ + g .( f − f E )
2.Thành lập phương trình treo dây giữa hai điểm có độ cao không bằng nhau: y D B e γ d c ?h fE fc YB A f (hB) YA (hA) C YE YC 0 x a b l l ∆h σ a= − . 2 l g l ∆h σ b= + . 2 l g g .l.(l − 2a) g ∆h = y A − yB = l.tgγ = = (b 2 − a 2 ) 2.σ 2.σ g .a 2 g .l 2 ∆h σ ∆h 2 yA = = + 2 . − 2.σ 8.σ l 2g 2 g .b 2 g.l 2 ∆h 2 σ ∆h yB = = + 2 . + 2.σ 8.σ l 2g 2 *Độ võng thấp nhất của dây dẫn: g.l 2 f = yB − d = 8.σ *Độ võng ở chính giữa khoảng cột là: l ∆h σ xC = −a = . 2 l g g .x 2 ∆h .σ 2 yC = = 2 C 2.σ 2.l .g ∆h g .l 2 f C = hB − − yC = 2 8.σ *Khoảng cột tương đương Khoảng cột tương đương là: 2σ .∆h l 'td = 2b = l + 0 ( giữa B’B – khoảng cột tương đương lớn) gT .l 2σ .∆h l ''td = 2a = l − o (giữa A’A- khoảng cột tương đương bé) gT .l
Các thông số của khoảng cột tương đương cũng tuân theo mọi quy luật của khoảng cột thật. Khoảng cột tương đương dùng để tính toán dây dẫn trong các trạng thái khác nhau. Ta có thể dùng khoảng cột tương đương để tính độ võng của đường căng dây tương đương lớn f’, đó chính là hB 2 gT .b 2 gT .l 'td f ' = hB = = 2σ 0 8σ o Tương tự ta có độ võng cho đường căng dây tương đương bé, đó chính là hA 2 gT .a 2 gT .l ''td f '' = hA = = 2σ o 8σ o *Phương trình treo dây giữa hai điểm treo dây có độ cao không bằng nhau(Chiều dài dây dẫn) g 2 .l 3 8. f 2 ∆h L=l+ =l+ + 24.σ 2 3.l 2l *Tính khoảng cách tới đất tại điểm E bất kỳ (cách cột B khoảng cách x, khoảng cách tới trục Ox là y x g .x fx = (l − x) 2σ g .(b − x) 2 yx = 2σ *Tính lực căng dây tại A và B Thành phần ngang trục H = T0 Thành phần dọc trục: PT .l VA = PT .a = − T0 .tgγ 2 P .l VB = PT .b = T + T0 .tgγ 2 III.Thành lập phương trình trạng thái của dây dẫn 1.Phương trình trạng thái của dây dẫn đối với khoảng cột có chiều cao bằng nhau: gtt .E.l 2 2 g 2 .E.l 2 σ tt − = σ cs − cs 2 − α .E.(ttt − tcs ) 24.σ tt2 24.σ cs 2.Phương trình trạng thái của dây dẫn đối với khoảng cột có chiều cao không bằng nhau: gtt .E.l 2 2 g cs .E.l 2 2 σ tt − .cos γ = σ cs − 2 .cos 2γ − α .E.(ttt − tcs ) 24.σ tt2 24.σ cs 2 Trong đó γ = arctg ∆h / l  Ý nghĩa của phương trình trạng thái: Từ phương trình trạng thái ta có thể tính được ứng suất dây dẫn của trạng thái chưa biết đầy đủ(trạng thái cần tính toán) theo một trạng thái ban đầu đã biết( trạng thái cơ sở)
IV. Phương pháp ứng dụng của khoảng cột tới hạn vào lập đồ thị quan hệ ứng suất, độ võng cho phép và khoảng cột. B1: Tính các khoảng cột tới hạn l1k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái lạnh nhất và trạng thái nhiệt độ trung bình σ cp α .E.(ttb − tmin ) − (σ cp − σ cptb ) l1k = E � σ cp � � 2 g � � � �− 1� 24 �σ cptb � � � � � � � l2k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái lạnh nhất và trạng thái bão σ l2 k = cp . 24α (t B − tmin ) gB l3k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái bão và trạng thái nhiệt độ trung bình 24(σ cp − σ cptb ) l3k = = �B g2 g2 � E. � 2 − 2 � � cp σ cptb � σ � � B2: So sánh các khoảng cột thực tế với chúng:  l1k < l2 k < l3k - Khi l < l1k trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất - Khi l > l3k trạng thái xuất phát là trạng thái bão - Khi l1k < l < l3k trạng thái xuất phát là trạng thái trung bình  l3k < l2 k < l1k - Khi l < l2k trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất - Khi l > l2k trạng thái xuất phát là trạng thái bão  Không có giá trị l1k , l3k > l2 k - Khi l > l3k trạng thái xuất phát là trạng thái bão - Khi l < l3k trạng thái xuất phát là trạng thái trung bình.  Không có giá trị l3k , l1k < l2 k - Khi l < l1k trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất - Khi l > l1k trạng thái xuất phát là trạng thái trung bình  Không có giá trị l3k , l1k chỉ có giá trị l2k - Với mọi khoảng cột l, trạng thái xuất phát là trạng thái nhiệt độ trung bình. B3: Tính toán lại các giá trị ứng suất σ nếu cần thiết B4: Cho giá trị của khoảng cột l thay đổi ta được ứng suất σ tại trạng thái cần tính toán B5: Từ các giá trị của l và σ ta sẽ vẽ được đồ thị ứng suất theo khoảng cột * Ý nghĩa của khoảng cột tới hạn Giúp tìm được ngay trạng thái nào trong 3 trạng thái lạnh nhất, trung bình, bão ứng suất sẽ xảy ra ứng suất vượt khung. Sau đó lấy trạng thái này làm trạng thái xuất phát, gán cho nó ứng suất cho phép rồi tính ra ứng suất và độ võng thi công. Làm như
vậy sẽ đảm bảo ứng suất trong mọi trạng thái vận hành đường dây luôn thấp hơn hoặc bằng ứng suất cho phép . V. Tính khoảng cột tính toán ltt và vẽ đường cong treo dây mẫu SABLON 5.1. Tính khoảng cột tính toán ltt • Khoảng cột tính toán ltt : là khoảng cột dài nhất giữa hai cột kề nhau đảm bảo các điều kiện: - Khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây dẫn trong nhiệt độ không khí cao nhất đảm bảo khoảng cách an toàn trong quy phạm - Đảm bảo khoảng cách an toàn giữa các pha và từ dây dẫn đến các bộ phận của cột - Ứng suất trong 3 trạng thái : Lạnh nhất, bão, nhiệt độ trung bình phải đảm bảo nhỏ hơn ứng suất cho phép của các trạng thái đó.Ứng suất của trạng thái lạnh nhất và trạng thái bão không được lớn hơn ứng suất lớn nhất của dây dẫn σ max , ứng suất của trạng thái trung bình không được lớn hơn ứng suất cho phép trung bình nhất. Giải phương trình trạng thái giữa trạng thái xuất phát và trạng thái tới là trạng thái nóng nhất ta tính được: B + B 2 + 4. A.C ltt = 2A Trong đó B = σ 0 + α .E (t0 − tmax ) g g2 E A= + 02 . 8. f max σ 0 24 . 2 8. f max .E C= 3 f max = h − hmin Trong đó : h là khoảng cách từ pha cuối cùng đến đất hmin là khoảng cách an toàn nhỏ nhất từ dây dẫn đến mặt đất. Sau khi tính được khoảng cột tính toán tạm thời ta so sánh giá tr ị tính đ ược v ới các khoảng cột tới hạn l1k ,l2 k ,l3k để xem sét trạng thái cơ sở chính thức của đường dây, từ đó tính lại chính xác khoảng cột tính toán. 5.2. Phương pháp đồ thị tìm quan hệ giữa độ võng f, ứng suất trong dây σ với khoảng cột l. Cách tính: Áp dụng phương trình trạng thái, từ trạng thái ban đầu có ứng suất bằng ứng suất cho phép, tính ra ứng suất trong trạng thái nóng nhất σ (l ) rồi tính độ võng f(l) cho các khoảng cột khác nhau từ 50÷100m đến 400÷500m tùy tình hình cụ thể ( gọi là đường cong ứng suất trong trạng thái nóng nhất). a) Tính khoảng cột tới hạn b) Tính σ (l ) , f(l) cho trạng thái nóng nhất : cho l=50,100,…400. So sánh với l1k,l2k,l3k Trường hợp Khoảng cột tới Quan hệ giữa l Trạng thái xuất phát
hạn được sử và l1k, l2k, l3k dụng 1: l
Bảng chế độ tính toán Chế độ tính toán T(oC) Qo(daN/m2) 1.Nhiệt độ không khí cao nhất 40 0 2.Nhiệt độ không khí thấp nhất 0 0 3.Nhiệt độ không khí trung bình 25 0 4.Tải trọng lớn nhất( Bão) 25 55 5.Quá điện áp khí quyển(Giông) 20 5,5 Bảng kết quả ứng suất theo máy tính Khoảng Tmax Lạnh Ttb Bão Giông Sự cố Lắp ráp cột 150 4,909 8,619 6,000 8,559 6,531 7,870 7,532 Kiểm tra bằng các công thức kinh điển Bước 1: Tính các loại tải trọng g1 – tải trọng bản than dây dẫn P 0, 276*0.981 g1 = = = 0, 00341daN / m.mm2 S 79,3 g2-tải trọng gió lớn nhất Cxα Qmax d 1, 2.0, 73.55.11, 4.10−3 g2 = = = 0, 00692daN / m.mm2 S 79,3 ( α : Hệ số điều chỉnh theo cấp độ tải trọng- Tra bảng sẽ tìm được giá trị) g3- tải trọng tổng hợp ở chế độ gió lớn nhất g3 = g12 + g 2 = 0.00772daN / m.mm 2 2 g4 – tải trọng ở chế độ quá điện áp khí quyển Cxα Qkq d 1, 2.0, 73.6, 25.11, 4.10 −3 g4 = = = 0, 000787 daN / m.mm2 S 79,3 g5- tải trọng tổng hợp ở chế độ quá điện áp khí quyển g5 = g12 + g 4 = 0, 0035daN / m.mm2 2 Bước 2: Tính các khoảng cột tới hạn l1k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái lạnh nhất và trạng thái nhiệt độ trung bình σ cp α .E.(ttb − tmin ) − (σ cp − σ cptb ) 11, 6 19, 2.10−6.8093, 25.(25 − 0) − (11, 6 − 6) l1k = = E � σ cp � � 8093, 25 �11, 6 � � 2 2 g � 0, 003414 � < � � �− 1� � �− 1� � 24 �σ cptb � � � � � � 24 � 6 � � � � 0 l2k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái lạnh nhất và trạng thái bão σ 11, 6 l2 k = cp . 24α (t B − tmin ) = . 24.19, 2.10 −6 (25 − 0) = 179,92 g vB 0, 00692 l3k : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái bão và trạng thái nhiệt độ trung bình
24(σ cp − σ cptb ) 24(11, 6 − 6) l3k = = = �B g2 g 2 � 8093, 25. � 00772 − 0, 003414 � 373,325 0, 2 2 E. � 2 − 2 � � � � cp σ cptb � σ � 11, 6 2 62 � � � So sánh khoảng cột l với các khoảng cột tới hạn: l1k ảo, l2k
8 500 5,787 6,407 6 11,111 6,254 9,7121 6,414 9 550 5,820 6,337 6 11,241 6,244 9,798 6,377 10 600 5,846 6,284 6 11,347 6,237 9,868 6,349 11 650 5,867 6,242 6 11,434 6,231 9,926 6,326 12 700 5,884 6,209 6 11,507 6,226 9,773 6,308 13 750 5,898 6,182 6 11,567 6,222 10,012 6,294 14 800 5,899 6,148 6 11,600 6,207 10,028 6,269 Độ võng được tính theo công thức : g .l 2 f = 8.σ Ta có bảng kết quả ứng suất và độ võng trong chế độ Tmax l(m) σ (l ) f (l ) 150 4,909 1,95 200 5,187 3,29 250 5,381 4,95 300 5,519 6,95 350 5,618 9,29 400 5,691 11,98 450 5,745 15,02 500 5,787 18,41 550 5,820 22,15 600 5,846 26,25 650 5,867 30,70 700 5,884 35,50 750 5,898 40,65 800 5,899 46,25 Từ bảng kết quả này ta sẽ vẽ được đồ thị :
5.3. Tính và vẽ đường cong mẫu SABLON Chia cột phải đảm bảo 2 mục tiêu: 1. Xác định vị trí hai cột kế tiếp sao cho: thỏa mãn được khoảng cách đất an toàn trong trạng thái nóng nhất, đồng thời đảm bảo ứng suất cho phép trong mọi trạng thái thời tiết 2. Đảm bảo sao cho khi thi công treo dây, ứng suất trong tất cả các khoảng cột của một khoảng néo bằng nhau, nếu không thì chuỗi sứ sẽ bị kéo lệch về một phía. Để đảm bảo 2 điều kiện này người ta sử dụng đường cong SABLON. Cách vẽ SABLON. Công thức tính : 2 2 g .x 2 g .104 � x � �x � y= = � �= K � � 2.σ sd 2.σ sd � � 100 100 � � g.104 K= 2.σ sd Trong đó σ sd là ứng suất sử dụng ứng với khoảng cột sử dụng lsd =(0,8÷0,9)ltt Lập bảng tính : Độ dài x 50 100 150 ……… 0,75ltt Độ cao y 1 2 Hyc+0,5m 3 h Đường 1: Đường cong căng dây Đường 2: Lấy khoảng cách đến đường cong l bằng khoảng cách đến mặt đất yêu cầu Hyc, đường này phải tiếp xúc với mặt đất hoặc cao hơn, không được cắt. Đường 3: Đường chân cột, cách đường l bằng độ cao treo dây h, cắt mặt đất ở hai điểm đó là hai chân cột . Kẻ đường thẳng đứng từ hai chân cột, cắt đường cong l ở hai điểm, đó là hai điểm treo dây.
Cách xác định vị trí cột bằng SABLON Đặt SABLON sao cho đường cong treo dây 1 và đường số 3 đi qua điểm chân cột 1 , sao cho điểm thấp nhất của đường cong số 2 tiếp xúc với mặt đất hoặc điểm cao nhất của vật cản. Điểm cắt mặt đất của đường cong số 3 chính là điểm chân cột 2, vẽ đường thẳng đứng ta có cột 2. Tiếp tục như vậy cho các cột 2, 3, 4.. Nếu trong khoảng cột có vật cản cần phải dữ nguyên khoảng cách an toàn, ta phải dịch chuyển SABLON theo chiều dọc sao cho đường cong treo dây số 1 cách điểm cản này khoảng cách an toàn đã biết, nếu không tìm được vị trí như vậy thì xe dịch cột gần vật cản. Nếu vẫn không đạt yêu cầu thì có nghĩa là cột thấp quá, phải dùng cột cao hơn, có thể thể chỉ cần nâng cao một trong hai cột, cũng có thể dùng cả hai cột cao hơn. Vẫn dùng SABLON này chỉ tịnh tiến lên cao theo chiều cao tăng thêm của cột, như vậy bảo toàn đường cong căng dây. Kiểm tra sau khi chia được tất cả các cột trong khoảng néo a) Kiểm tra độ đồng đều các khoảng cột: Khoảng cột lớn nhất cà nhỏ nhất không chênh lệch quá 2 lần. b) Kiểm tra ứng suất trong dây: Tính toán khoảng cột đại biểu ldb nếu ldb bằng lsd thì xong. Nếu chúng lệch nhau nhiều thì phải tra đường cong ứng suất trong chế độ nóng nhất theo ldb được σ db . Nếu ứng suất σ db này lớn hơn hoặc bằng ứng suất sử dụng thì được nếu nhỏ hơn thì phải tính lại SABLON theo ứng suất σ db và kiểm tra lại khoảng cách đất yêu cầu theo SABLON mới này, nếu có khoảng cột nào không đạt yêu cầu thì phải chỉnh lại cột. Cũng có thể kiểm tra theo cách khác : Tính và kiểm tra lại khoảng cách an toàn theo ứng suất này và theo khoảng cột ldb vừa xác định. Nếu không bị vi phạm nhiều (0,5m) thì phải làm lại SABLON và rải lại cột. c) Kiểm tra hiện tượng kéo ngược chuỗi sứ cột đỡ trong trạng thái lạnh nhất. Dùng đường cong treo dây khi lạnh nhất để kiểm tra, nếu điểm thấp nhất cao hơn điểm treo dây của cột 2 thì có nghĩa là sứ bị kéo ngược. 5.4. Tính toán khoảng vượt Bài toán khoảng vượt gồm các công việc: - Xác định loại cột và chiều cao cột - Xác định vị trí hai bên vật cản sao cho thỏa mãn khoảng cách an toàn trong mọi trạng thái vận hành. H = hB − y − h g .x y= (l − x) + x.tgγ 2.σ tgγ = ∆h / l Các loại khoảng vượt: 1) Khoảng cột giữa hai cột néo 2) Khoảng cột giữa cột đỡ và cột néo 3) Khoảng cột giữa hai cột đỡ