Đang tải... (xem toàn văn)
Trên cơ sở đã biết trước loại dây dẫn và tiết diện, mặt bằng và mặt cắt của tuyến đường dây với mọi chi tiết cần thiết, thiết kế đường dây trên không là làm các công việc sau: Chọn loại cột, vị trí cột, độ cao cột, cách bố trí dây dẫn trên cột, độ võng căng dây, khoảng các giữa các pha, 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 thoả mãn được các yêu cầu về kinh tế – kỹ thuật sau:
1 | P a g e Chơng 1 các yêu cầu kinh tế kỹ thuật khi thiết kế Trên cơ sở đã biết trớc loại dây dẫn và tiết diện, mặt bằng và mặt cắt của tuyến đờng dây với mọi chi tiết cần thiết, thiết kế đờng dây trên không là làm các công việc sau: Chọn loại cột, vị trí cột, độ cao cột, cách bố trí dây dẫn trên cột, độ võng căng dây, khoảng các giữa các pha, 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 thoả mãn đợc các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật sau: 1.1. Yêu cầu kỹ thuật: 1. Các phần tử của đờng dây trên không là dây dẫn, dây chống sét và cột không đợc h hỏng, làm cho đờng dây phải ngừng công tác trong các trạng thái làm việc bình thờng và sự cố. Dây dẫn có thể bị đứt khi bị tác động làm cho ứng suất trong dây vợt quá khả năng chịu đựng của dây dẫn: Gió bão + trọng lợng riêng của dây, nhiệt độ quá thấp làm dây co lại gây ứng suất lớn trong dây, dây bị rung động hoặc bị bật làm dây đứt. Cột có thể bị uốn hoặc bị néo do gió bão + trọng lợng dây + trọng lợng 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 tác động. Không thể đảm bảo tuyệt đối dây không bao giờ bị bị hỏng, cột không bao giờ đổ vì làm nh vậy giá thành đờng dây sẽ rất đắt. Chỉ đảm bảo khả năng đó xảy ra ở mức chấp nhận đợc. 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 2 | P a g e thấp, và ở sự lựa chọn các hệ số an toàn, không thể chọn các hệ số này quá lớn. Độ bền của đờng dây ở mức nào là bài toán kinh tế kỹ thuật. 2. Không đợc để sảy ra các tình huống làm ảnh hởg đến chế độ tải điện của đờng 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 nên phóng điện hay ngắn mạch. 3. Không đợc để ảnh hởng đến các hoạt động bình thờng của các công trình ở dới hoặc lân cận đờng dây trên không, nh: giao thông bên dới đờng dây ( đờng sắt, bộ, sông,), đờng dây điện hay dây thông tin cắt chéo đờng dây hay chạy song song với đờng dây. Khoảng cách từ đờng dây trên không và đất nếu thấp quá sẽ gây không an toàn cho giao thông dới đờng dây trên không. Nếu dây bị đứt sẽ gây nguy hiểm cho giao thông và cho ngời. Điện áp trên đờng dây trên không có thể cảm ứng sang các đờng 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 hởng đến công tác của đờng dây này. Điện áp cảm ứng từ đờng dây thiết kế sang đờng dây điện đi gần nó có thể đạt tới mức nguy hiểm cho các đờng dây này. 4. Không đợc ảnh hởng đến an toàn điện của ngời và gia súc hoạt động d- ới hoặc lân cận đờng dây trên không. Phải có khoảng cách an toàn giữa dây dẫn và đất, giữa dây dẫn và các vật chung quanh đờng dây. Điện trờng dới đờng dây 500kV ảnh hởng đến ngời và gia súc ở dới đ- ờng dây, vì vậy phải có biện pháp hạn chế sự ảnh hởng này. Bốn yêu cầu trên đây là các yêu cầu kỹ thuật, đợc xét đến trong các trạng thái bình thờng và sự cố của đờng dây. 3 | P a g e 1.2.Yêu cầu kinh tế: Yêu cầu về kinh tế đó là: Chi phí thấp nhất, trong đó có vốn đầu t và chi phí vận hành. Có nhiều phơng án thực hiện đờng dây thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật nêu trên, phải chọn phơng án tối u về mặt kinh tế từ các phơng án đảm bảo về mặt kỹ thuật Thờng thì một đờng dây, khi đã xác định loại cột và phụ kiện, có thể có nhiều phơng án rải cột. Các phơng án này coi nh có chi phí vận hành nh nhau. Vậy ph- ơng án kinh tế nhất là phơng án có vốn đầu t nhỏ nhất. Nh vậy là có 2 bài toán kinh tế: 1- Bài toán tổng quát: xác định nguyên liệu, kích thớc cột và phụ kiện sao cho đờng dây tối u về kinh tế. Ta biết rằng giá thành của cột phụ thuộc vào nguyên liệu và độ cao cột. Nếu cột thấp thì giá rẻ nhng phải dùng nhiều cột, ngợc lại nếu cột cao thì sẽ đắt hơn song chỉ phải dùng ít cột. Nh vậy sẽ có kích thớc cột tối u làm cho đờng dây đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Bài toán này đợc giải quyết ở cấp hệ thống điện, định ra các cột tiêu chuẩn và chỉ dẫn sử dụng cho các khu vực khác nhau của hệ thống điện. Đối với phụ kiện cũng đợc chuẩn hoá nh vậy. 2- Bài toán riêng biệt cho từng đờng dây cụ thể. Bài toán này do kỹ s thiết kế thực hiện. Họ cần phải tìm phơng án rải cột và tìm các giải pháp kỹ thuật sử lý các tình huống cụ thể một cách hiệu quả nhất về kinh tế. 4 | P a g e Chơng 2 Trình tự thiết kế đờng dây trên không iệc truyền tải và phân phối điện năng ở nớc ta hiện nay chủ yếu sử dụng đ- ờng dây trên không, do vậy thiết kế các tuyến đờng dây trên không là một việc làm rất cấp thiết và quan trọng, cần phải tính toán sao cho phơng án đa ra vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật vừa tối u về kinh tế. V Điều kiện làm việc của đờng dây trên không luôn thay đổi do phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dòng công suất, điện áp, trọng lợng, sức căng, tác động của môi tr- ờng.v.v ) nên ngoài việc tính toán lựa chọn theo yêu cầu kỹ thuật điện còn phải tính toán kiểm tra phần cơ khí đờng dây nh cột, xà, sức căng, độ võng.v.v Việc thiết kế và thi công phải đợc thực hiện hết sức chặt chẽ, chính xác ví ảnh hởng trực tiếp tới điều kiện vận hành của mạng điện. Quá trình tính toán thiết kế bao gồm các bớc sau: 1. Chuẩn bị mặt bằng và mặt cắt của tuyến đờng dây 2. Lựa chọn sứ cách điện 3. Lựa chọn cột 4. Tính tải trọng lên dây dẫn trong các trạng thái vận hành 5 | P a g e 5. Tính khoảng cột tính toán, l tt . 6. Chia cột: - Căn cứ vào địa hình cho bởi mặt bằng và mặt cắt của tuyến đờng dây, xác định vị trí các cột, loại cột, móng và độ cao của chúng sao cho đảm bảo khoảng cách yêu cầu tối thiểu đối với đất và các công trình dới đờng dây và các điều kiện an toàn khác. Sử dụng đờng cong mẫu để tính toán. - Tính kiểm tra lại ứng suất, độ võng, độ lệch ngang của dây và chuỗi sứ, khoảng cách an toàn giữa các dây dẫn trong các trạng thái khác nhau của điều kiện nhiệt độ, khí hậu, môi trờng, - Nếu địa hình bằng phẳng thì dùng một độ cao của cột và khoảng cách l tt , nghĩa là các cột cách đều nhau một khoảng bằng l tt . Nếu điạ hình không bằng phẳng thì độ cao cột và khoảng cột sẽ tuỳ theo địa hình. 7. Chọn giải pháp chống sét, tính toán dây chống sét. 8. Tính toán các khoảng vợt nếu có. 9. Kiểm tra độ lệch của chuỗi sứ. 10. Tính tạ chống rung. 11. Tính độ võng thi công: Tính độ võng trong các trạng thái thời tiết khi thi công để thi công. 12. Tính kiểm tra cột: Tính lực tác động lên các cột trong trạng thái bình th- ờng và sự cố Trong đồ án thiết kế này, do hạn chế về mặt thời gian nên em chỉ thực hiện các nội dung sau: 1,2,3,4,5,6,7,9,10, và 11. 2.1.Chuẩn bị số liệu về đờng dây và địa hình nơi đờng dây đi qua: 2.1.1.Số liệu về đờng dây: 6 | P a g e Cho biết loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn: A hoặc AC hay các dây khác, tiết diện định mức,loại dây chống sét. Từ mã hiệu dây tra ra các thông số khác: - Tiết diện dây F d và tiết diện dây chống sét F cs . Tiết diện dây AC là tổng tiết diện phần nhôm và tiết diện phần thép. F d = F Al + F Fe (mm 2 ) - Đờng kính dây d d (mm) - Trọng lợng riêng P d (daN/m) - ứng suất giới hạn , dgh CSgh , (daN/mm 2 ) - Môđun đàn hồi E và hệ số giãn nở nhiệt . 2.1.2. Công việc khảo sát: Công việc do bộ phận khảo sát thực hiện. Để có thể thiết kế đờng dây phảI vẽ bản đồ chi tiết mặt bằng và mặt cắt dọc tuyến đờng dây sẽ đi qua với tỷ lệ xích: chiều cao 1cm = 5m (1:500), trên mặt bằng, chiều dài 1cm = 50m (1:5000). Một số vị trí đặc biệt dùng tỷ lệ: 1cm = 2m (1:200) (cao) và 1cm = 20m (1:2000) (dài). 2.2. Lựa chọn các loại cột tiêu chuẩn sẽ sử dụng: Cột là bộ phận quan trọng nhất của đờng dây, nó quyết định tính kinh tế của đờng dây. Tuỳ theo tình hình cụ thể của đờng dây đợc thiết kế ngời thiết kế chọn trong các cột tiêu chuẩn, các loại cột thích hợp cho đờng dây đợc thiết kế. Các cột tiêu chuẩn có thể là cột bê tông cốt thép hay cột thép với các chủng loại và độ cao khác nhau. 7 | P a g e Sau khi đã chọn đợc cột, xác định đợc điểm treo dây thấp nhất của từng loại cột, độ rộng xà, các đặc tính kỹ thuật cần thiết kiểm tra khi chia cột. Lựa chọn cột và sứ cách điện phụ thuộc vào nhau, muốn chọn đợc sứ phải biết đợc cột và đặc tính của cột để tính sứ. Ngợc lại phải biết sứ mới tính đợc độ cao treo dây. Cho nên 2 mục chọn cột và sứ phải làm đồng thời và hiệu chỉnh lẫn nhau. 2.3. Lựa chọn sứ cách điện và phụ kiện: Nếu đờng dây đến 35kV thì dùng sứ đứng, đờng dây 110kV trở lên dùng sứ treo. Số bát sứ cho điện áp 110 500 kV ở độ cao 1000m so với mặt nớc biển tính nh sau: n = max .dxU D n : số bát sứ trong một chuỗi, là số nguyên lớn hơn gần nhất kết quả tính đợc. d : suất đờng rò lựa chọn. D : chiều dài đờng rò điện của bát sứ (theo catalog), cm. Đối với DDK đến 110kV: chuỗi néo có nhiều hơn 1 bát sứ so với chuỗi đỡ. 2.4.Tính tải trọng cơ học tác động lên dây: Tải trọng do trọng lợng dây P d Tỷ tải do trọng lợng cho dây dẫn g d và dây chống sét g cs đợc tính theo công thức: d d P g Fd = (daN/m.mm 2 ) cs cs cs P g F = (daN/m.mm 2 ) 8 | P a g e áp lực gió tính theo công thức sau: q v = q o . sd. k Lực gió tác động lên 1 m dây dẫn đợc tính nh sau: P vd = C x q v .d.10 -3 Trong đó: C x : Là hệ số khí động học của dây dẫn, nó phụ thuộc vào đờng kính dây. : Là hệ số không đều của áp lực gió, phụ thuộc vào q v . Tỷ tải tác động lên dây dẫn do bão là: g vB = P vd /F d Tỷ tải tổng hợp là : g B = 2 2 VB g g+ (daN/m.mm 2 ) 2.5. Phơng trình trạng thái của dây dẫn: Khi ta treo dây lên 2 cột có khoảng cột l(m), với độ võng là f khi nhiệt độ môi trờng là và tốc độ gió là v thì tại điểm treo dây thấp nhất trong dây dẫn sẽ sảy ra ứng suất bđ ban đầu( ngay lúc treo dây song). Sau đó nhiệt độ thay đổi hoặc tốc độ gió thay đổi, hoặc cả 2 đồng thời ứng suất cũng thay đổi. sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn bđ đồng thời độ võng f cũng thay đổi theo. Ngời thiết kế phải tính ra độ võng ban đầu sao cho: - Trong mọi trờng hợp biến đổi của thời tiết thì không đợc vợt quá giá trị cho phép cp , vì nh vậy sẽ làm hỏng dây dẫn. - Độ võng không đợc lớn quá, vì sẽ làm cho khoảng cách an toàn từ đờng dây tới đất bị vi phạm. 9 | P a g e Để làm đợc việc này ngời thiết kế phải biết đợc: Quy luật biến đổi của ứng suất , độ võng f theo nhiệt độ và tốc độ gió thể hiện qua tỷ tải g và g v. Quy luật biến đổi này chính là phơng trình trạng thái của dây dẫn: ( ) 0 2 0 22 T0 0 2 222 T .E. 24. .E.lg 24. l.E.g = Trong đó: - o : ứng suất trong trạng thái xuất phát [kg/mm 2 ]. - g o : tỷ tải của dây dẫn trong trạng thái xuất phát [kg/m.mm 2 ]. - o : nhiệt độ môi trờng trong trạng thái xuất phát [ o C]. - l : khoảng vợt của dây dẫn [m]. - E : là môdun đàn hồi của dây dẫn [kg/mm 2 , hay N/mm 2 ]. - : ứng suất trong trạng đến [kg/mm 2 ]. - g o : tỷ tải của dây dẫn trong trạng thái đến [kg/m.mm 2 ]. - o : nhiệt độ môi trờng trong trạng thái đến [ o C]. - : Hệ số dãn nở đẳng trị. Nhờ phơng trình này mà ta có thể tính đợc ứng suất trong trạng thái có tỷ tải g T và nhiệt độ đã biết xuất phát từ một trạng thái ban đầu (còn gọi là trạng thái xuất phát hay trạng thái cơ sở) có tỷ tải g o , o và ứng suất o đã biết. Nếu hai điểm treo dây không bằng nhau thì phơng trình trạng thái sẽ là: ( ) 0 2 0 222 T0 0 2 2222 T .E. 24. cos E.lg 24. cos.l.E.g = Đây là những phơng trình cơ bản để thiết kế đờng dây trên không. 10 | P a g e Để giải phơng trình (1.1) ta đặt: A = ).(E. .24 l.E.g 0 o 2 0T 2 o B = 2 222 T 24. l.E.g Ta có phơng trình trạng thái bậc 3 của nh sau: A B 2 = Phơng trình trên đợc giải bằng phơng pháp gần đúng để tìm nghiệm . 2.6. Khoảng cột tới hạn của dây dẫn: Để tính ứng suất trong dây dẫn ở các trạng thái khác nhau cần xuất phát từ một trạng thái nào đó, trong đó tỷ tải g to , o , và ứng suất o đã biết trạng thái này gọi là trạng thái ban đầu hay trạng thái xuất phát. Từ trạng thái xuất phát nhờ phơng trình trạng thái ta tính đợc ứng suất các trạng thái khác khi biết tỷ tải và nhiệt độ của chúng. Để dây dẫn có thể làm việc đợc thì ứng suất trong các trạng thái phải nhỏ hơn ứng suất cho phép CP của dây trong trạng thái tơng ứng. Nếu nh biết đợc trạng thái có ứng suất vận hành lớn nhất, lấy trạng thái này làm trạng thái xuất phát vơi = cp thì ứng suất tính đợc của tất cả các trạng thái khác sẽ thoả mãn điều kiện nhỏ hơn ứng xuất cho phép. Trong thực tế có 3 trạng thái trong đó cần đảm bảo ứng suất cho phép: 1-Trạng thái nhiệt độ thấp nhất. 2-Trạng thái bão. [...]... lên dây dẫn, và dây chống sét sẽ đợc tính toán theo trọng tâm quy đổi 3.3 .dây dẫn điện và dây chống sét 3.3.1.Số liệu đờng dây Dây dẫn đợc chọn là AC185/29 trên toàn bộ tuyến đờng dây, đây là loại dây nhôm lõi thép nhiều sợi chế tạo theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5064-1994 hoặc dây ACSR của các nớc khác sản xuất có đặc tính kỹ thuật tơng đơng Khả năng tải một mạch của đờng dây đảm bảo chuyên chở trên. .. trung bình : 32,4 daN/mm2 3.4 lựa chọn cột và sứ cách điện 34 | P a g e 3.4.1.Lựa chọn các loại cột tiêu chuẩn sẽ sử dụng Cột là bộ phận quan trọng nhất của đờng dây, nó quyết định tính kinh tế của đờng dây Tuỳ theo tình hình cụ thể của đờng dây đợc thiết kế ngời thiết kế chọn trong các cột tiêu chuẩn, các loại cột thích hợp cho đờng dây đợc thiết kế Các cột tiêu chuẩn có thể là cột bê tông cốt thép... là độ võng tính theo khoảng cột đại biểu l là chiều dài thực của khoảng cột 6 Xác định lực kéo : T = đb.F 28 | P a g e Chơng 3 Thiết kế đờng dây trên không 3.1.Giới thiệu chung về đờng dây 3.1.1.Tổng quát Tuyến đờng dây thiết kế dài 5km, đoạn từ G6 G11 nằm trong tổng quan chung của tuyến đờng dây một mạch 110kV Lạng Sơn Cao Bằng , nằm trên địa phận xã Hoàng Đồng thành phố Lạng Sơn và huyện Cao Lộc... chủ yếu bột kết, sạn kết - Từ 3m ữ >7m là cát kết, sét kết phong hoá, đất khô, vững chắc - Cát kết, sét kết chứa sạn phong hóa khá mãnh liệt bề dày không xác định phân bố ở dọc tuyến ở khá sâu Cờng độ chịu tải R0 > 3.5 daN/cm2 - Nền móng cột điện đặt trên lớp đất sa thạch, diệp thạch cuội kết, sét kết phong hoá, cờng độ chịu tải tính toán từ 3,00 ữ 5,00kg/cm2 - Các mỏm đồi ở độ sâu 3m ữ 4m không có... điểm treo dây chống sét và dây dẫn h,yc : khoảng cách yêu cầu tối thiểu giữa dây chống sét và dây dẫn có giá trị khi không có gió nh sau: l=150m h 'yc =3,2m = 200m = 4m = 300m = 5,5m = 400m = 7m = 500m = 8,5m Ta biết công thức tính độ võng của dây dẫn và dây chống sét nh sau: fd = gd.l2/(8.d) fcs = gcs.l2/(8.cs) Trong đó: d, cs: ứng suất trong dây dẫn và dây chống sét trong trạng thái quá điện áp khí... tỷ tải của dây dẫn và dây chống sét do trọng lợng riêng Thay fd và fcs theo các công thức trên ta rút ra ứng suất trong dây chống sét: cs = g cs ' g d / d + 8.(h hyc ) / l 2 ứng suất cs tính theo công thức trên thoả mãn điều kiện khoảng cách yêu cầu giữa dây chống sét và dây dẫn cao nhất trong trạng thái qua điện áp khí quyển Từ trạng thái xuất phát là trạng thái quá điện áp khí quyển với cs trên, ... e 2.14 Tính dây chống sét: Xuất phát từ thông số thời tiết của trạng thái quá điện áp khí quyển: = 150, không có gió Trong trạng thái nàykhoảng cách giữa dây dẫn cao nhất và dây chống sét ở điểm giữa khoảng cột phải đạt giá trị cho phép Độ võng của dây chống sét trong trạng thái quá điện áp khí quyển phải bằng hoặc nhỏ hơn: , f cs = f d + h hyc 23 | P a g e Trong đó: fd : độ võng của dây dẫn cao... thuật của dây: Thông số Đơn Vị Giá trị mm2 mm2 181 29 mm2 210 2 Đờng kính ngoài phần lõi thép mm 6,9 3 Đờng kính ngoài dây mm 18,8 Kg/km 728 1 Tiết diện phần nhôm: - Phần thép - Toàn dây 4 Khối lợng 5 Điện trở dây ở 20oC 0,162 /km DaN/mm2 28,4 6 ứng suất kéo đứt cho phép, dgh Dây dẫn điện và dây chống sét đợc tính toán theo phơng pháp ứng suất cho phép 33 | P a g e Từ đó ta có ứng suất cho phép trong dây. .. để giảm sự rung động dây dẫn do gió Tạ chống rung đợc treo ở 2 đầu dây trong khoảng cột, mỗi bên tạ, chỉ khi khoảng cột rất lớn từ 600 đến 1500m mới treo 2-3 tạ mỗi bên, ở dây dẫn phân pha thì bản thân bộ căng dây cũng có tác dụng hạn chế rung, cho nên không cần thiết phải đặt tạ chống rung ở dây phân pha Khoảng cách giữa các bộ căng dây càng nhỏ, tác dụng chống rung càng lớn, ở dây phân đôi có thể... suy Độ lệch của chuỗi sứ vào trong trong chế độ điện áp vận hành lớn nhất là : r = .sin 2.15.2.Kiểm tra độ lệch ra ngoài của chuỗi sứ: Độ lệch chuỗi sứ ra ngoài của dây ở chính giữa khoảng cột đỡ : fx Cx= (fx+ ).sin 2.16 tính tạ chống rung: Để giảm tác hại của hiện tợng rung dây do gió ngoài biện pháp giảm ứng suất cho phép trong dây dẫn trong trạng thái nhiệt độ trung bình năm, ở lới điện 35kV 26 . e Chơng 2 Trình tự thiết kế đờng dây trên không iệc truyền tải và phân phối điện năng ở nớc ta hiện nay chủ yếu sử dụng đ- ờng dây trên không, do vậy thiết kế các tuyến đờng dây trên không là một việc. đờng dây trên không, nh: giao thông bên dới đờng dây ( đờng sắt, bộ, sông,), đờng dây điện hay dây thông tin cắt chéo đờng dây hay chạy song song với đờng dây. Khoảng cách từ đờng dây trên không. sẽ gây không an toàn cho giao thông dới đờng dây trên không. Nếu dây bị đứt sẽ gây nguy hiểm cho giao thông và cho ngời. Điện áp trên đờng dây trên không có thể cảm ứng sang các đờng dây điện và