Nghiên cứu đặc tính cơ học của đường dây trên không và áp dụng dây dẫn công nghệ mới trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở việt nam

Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Mạnh Dũng NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG VÀ ÁP DỤNG DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN BÁCH Hà Nội - 2010 Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY 1.1 Tổng quan thiết kế đường dây tải điện không 1.1.1 Các yêu cầu cần có thiết kế đường dây không 1.1.2 Các vấn đề cần lưu ý thiết kế đường dây tải điện không 1.1.3 Kết luận 10 1.2 Cơ sở lí thuyết lý đường dây 10 1.2.1 Thông số vật lý thông số tính toán dây dẫn 10 1.2.1.1 Thông số cho tính toán đường dây không 10 1.2.1.2 Thông số tính toán dây dẫn: 13 1.2.2 Các chế độ tính toán đường dây không 14 1.2.2.1 Các chế độ làm việc đường dây không 14 Trạng thái làm việc dây dẫn 15 1.2.2.2 Trạng thái cố 15 1.2.2.3 Trạng thái thi công đường dây 16 1.2.3 Thành lập phương trình trạng thái dây dẫn 16 1.2.3.1 Các lực tác dụng lên dây dẫn 16 1.2.3.2 Phương trình treo dây hai điểm có độ cao 17 1.2.3.3 Phương trình treo dây hai điểm có độ cao khác (Hình 1.3) 19 1.2.4 Phương trình trạng thái dây dẫn 22 1.2.4.1 Dây dẫn treo hai khoảng cột có chiều cao 23 1.2.4.2 Dây dẫn treo hai khoảng cột có chiều cao khác 24 1.2.5 Khoảng cột tới hạn dây dẫn 24 3.1.2 Khoảng cột tới hạn 29 3.1.3 Tính trạng thái 31 1.2.6 Các lực tác động lên cột ĐDK 36 1.2.6.1 Các lực tác động lên cột 36 1.2.6.2 Các khái niệm cần biết tín toán lực tác động lên cột 39 CHƯƠNG DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI 43 2.1.1 Dây dẫn truyền thống: 43 2.1.2 Dây dẫn công nghệ 43 2.2 Các lợi ích khả ứng dụng dây dây dẫn công nghệ 47 Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam 2.3 Đặc tính kỹ thuật dây công nghệ 50 CHƯƠNG KHẢ NĂNG TẢI CỦA DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI 52 3.1.Khái niệm chung 52 3.2 Kết tính toán lập đồ thị biểu diễn quan hệ công suất giới hạn PU PI theo cosϕ loại dây dẫn CNM, cho ĐZ 110kV, 220kV với chiều dài ĐZ khác 54 3.2.1 Kết tính toán 54 3.2.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ hệ số cosϕ công suất cho đường dây 110kV 220kV với chiều dài đường dây khác 54 3.3 Từ kết tính toán đồ thị lập bảng tổng kết: 74 CHƯƠNG QUY TRÌNH ÁP DỤNG DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI ĐỂ CẢI TẠO, NÂNG CẤP ĐDK 77 4.1 Hiện trạng đường dây cải tạo 77 4.2 Phương án cải tạo đường dây: 79 4.2.1 Sự cần thiết phải cải tạo: 79 4.2.2 Lí lựa chọn dây CNM: 79 4.2.3 Phương án cải tạo: 79 4.3 Tính toán so sánh lựa chọn dây dẫn: 80 4.3.1 Các chế độ tính toán 80 4.3.2 Tính toán lực dây dẫn tác dụng lên cột để lựa chọn dây dẫn mặt lí đường dây: 82 4.4.Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc dây dẫn ứng suất độ võng 88 4.5 Kiểm tra khoảng cách giao chéo an toàn từ đường dây 110kV đến đường dây có điện áp thấp đường giao thông: 97 4.6 Kết luận: 101 KẾT LUẬN: 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu đặc tính học đường dây không áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam” công trình nghiên cứu riêng Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu luận văn Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố luận văn trước đây./ Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Dũng Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Lời cảm ơn Trong suốt trình học tập hoàn thành luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị, đồng nghiệp bạn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, Viện đào tạo sau đại học, Bộ môn Hệ thống điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình học tập hoàn thành luận văn PGS TS Trần Bách, người thầy kính mến hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Ban Giám đốc quan, cán Phòng tư vấn thiết kế điện tạo điều kiện giúp đỡ để có thời gian thể hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng chấm luận văn cho đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn Xin chân thành cảm ơn bố mẹ anh chị em bên cạnh động viên giúp đỡ học tập, làm việc hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2010 Tác giả Nguyễn Mạnh Dũng Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài: Trong hệ thống điện, lưới điện đảm nhận vai trò truyền tải phân phối điện từ nguồn điện đến phụ tải điện thông qua loại đường dây trạm biến áp Lưới điện cần thiết phải đảm bảo tiêu cần thiết sau: 1- An toàn điện; 2- Chất lượng điện năng; 3- Độ tin cậy cung cấp điện; 4- Hiệu kinh tế Việc nghiên cứu lưới điện truyền tải, đặc biệt hệ thống đường dây tải điện cấp điện áp 110kV, 220kV vấn đề Ngành điện Cơ quan chuyên ngành quan tâm lý sau: - Tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh, mật độ phụ tải lớn nên bán kính cấp điện trạm 110kV ngày ngắn lại, theo tiêu chí Tập đoàn điện lực Việt Nam, bán kính cấp điện trạm 110kV dao động từ 30-40km - Số lượng lưới điện 110kV hệ thống truyền tải chiếm tỷ trọng lớn nhất, chi phí xây dựng mà quan tâm đầu tư lớn - Lưới điện 110kV thường vùng gần dân cư nên khả đảm bảo hành lang tuyến khó khăn Do lịch sử để lại, nhiều tuyến đường dây 110kV có khu vực dân cư tập trung đô thị lớn, vùng dân cư tập trung - Lịch sử phát triển Ngành điện trước mang tính chắp vá đường dây tiết diện nhỏ, nhiều mạch đơn cấp điện cho phụ tải Với mức độ tăng trưởng phụ tải toàn quốc thời gian qua (điện trung bình tăng trưởng 18%/năm) dẫn tới tình trạng bất cập lưới điện 110kV: Tiết diện nhỏ, khả cải tạo hình thức xây khó thực khâu giải phóng mặt bằng, điều kiện giải toả hành lang tuyến - Việc chiếm tỷ trọng vốn lớn lưới truyền tải nên cần cân nhắc việc giữ nguyên kết cấu xây dựng đảm bảo tăng khả cấp điện sau cải tạo ưu tiên công tác cải tạo đường dây tải điện không Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Để đường dây vận hành an toàn, chất lượng điện tốt cần phải đảm bảo đầy đủ yếu tố như: Khả chuyên tải công suất đường dây, khả chịu lực cột, khoảng cách an toàn dây dẫn, khoảng cách pha đảm bảo Trong yếu tố dây dẫn đóng vai trò quan trọng, định đến khả mang tải đường dây kết cấu xây dựng cho đường dây Vì vây, đề tài “Nghiên cứu đặc tính học đường dây không áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam” phần giải yếu tố Mục đích đề tài Đề tài nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới, nêu lên ưu việt thiết kế đường dây tải điện không mặt như: tăng khả tải điện đường dây, giảm độ võng tăng khoảng cách khoảng cột so với dùng dây dẫn thông thường Đối tượng phạm vi áp dụng đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu đặc tính học dây dẫn công nghệ áp dụng vào thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam Ý nghĩa khoa học đề tài Hiện đường dây tải điện không Việt Nam hầu hết sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép thông thường Khả truyền tải công suất dây dẫn nhôm lõi thép không cao trọng lượng thân lớn, kết cấu xây dựng kéo theo lớn không kinh tế xây dựng đường dây tải điện với công suất chuyên tải lớn Dây dẫn công nghệ có số tính ưu việt hẳn dây dẫn thông thường, xong có nhược điểm so với dây nhôm lõi thép; với chiều dài sử dụng dây dẫn công nghệ mới, dây dẫn công nghệ phát huy ưu điểm khoảng cách định với cấp điện áp số mạch đường dây Việc phân tích để tìm khoảng cách tối ưu thay cho dây dẫn thông thường ý nghĩa đề tài Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY 1.1 Tổng quan thiết kế đường dây tải điện không 1.1.1 Các yêu cầu cần có thiết kế đường dây không Thiết kế đường dây đảm bảo đường dây vận hành an toàn, muốn người thiết kế phải thiết kế đường dây đảm bảo yêu cầu sau: - Chọn dây dẫn đảm bảo khả mang tải đường dây (trong chế độ bình thường cố) - Chịu lực dây dẫn: Dây dẫn tính toán để đảm bảo ứng suất, lực cho phép chế độ vận hành: Chế độ bão: σbão ≤ σcp; Chế độ lạnh: σθmin ≤ σcp; Chế độ nhiệt độ trung bình: σθtb ≤ σcptb - Chịu lực cột: cột phải chịu tác dụng lực lực căng dây dẫn, lực tác dụng gió vào dây cột - Khoảng cách an toàn theo Quy phạm: khoảng cách từ đường dây đến mặt đất, mặt nước phương tiện qua lại chế độ, chế độ nhiệt độ nóng Tính toán khoảng cách an toàn phải theo Quy phạm để đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế công trình Nếu khoảng cách an toàn lớn phải nâng chiều cao cột, gây tốn kinh tế Nếu khoảng cách nhỏ gây an toàn cho người phương tiện trình vân hành đường dây - Đảm bảo khoảng cách pha, khoảng cách giao chéo với đường dây điện lực, đường dây thông tin, khoảng cách pha-đất, khoảng cách dây dẫn dây chống sét chế độ nhiệt độ max Khoảng cách pha lớn gây tốn kinh tế phải tăng chiều dài xà, ngược lại khoảng cách pha nhỏ không đạt yêu cầu an toàn Việc tính toán yếu tố phụ thuộc vào điện áp đường dây độ võng dây dẫn Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Ngoài thiết kế phải tính toán cột, móng cột: Móng cột đảm bảo khả lún, lật nhổ móng cột; cột đảm bảo trạng thái vận hành 1.1.2 Các vấn đề cần lưu ý thiết kế đường dây tải điện không Chọn dây dẫn - Vật liệu dây dẫn trước tiên phải có tính dẫn điện cao, điều kiện làm việc đường dây không yêu cầu dây có độ bền học cao, trọng lượng nhẹ - Trị số ứng suất dây dẫn phụ thuộc vào trị số lực kéo bên Lực phụ thuộc vào tải trọng học tác dụng lên dây kể trọng lượng thân dây phụ thuộc vào nhiệt độ - Ứng suất dây dẫn tính toán tuân theo phương trình trạng thái dây dẫn Ứng suất σ phụ thuộc vào chiều dài khoảng cột chế độ đường dây thời điểm tính toán Cụ thể sau: + Mỗi khảng néo (gồm hay nhiều khoảng cột) khác có ứng suất khác + Ứng suất dây dẫn khác chế độ gió bão, chế độ nhiệt độ lạnh chế độ nhiệt độ trung bình Tuy nhiên theo chế tạo dây dẫn, loại dây dẫn có lực giới hạn tiết diện mặt cắt riêng chúng Chính hai thông số định ứng suất tối đa chế độ, vượt ứng suất dây dẫn gặp nguy hiểm chế độ vận hành đường dây Độ võng dây dẫn Độ võng khoảng cách điểm thấp dây dẫn so với đường nối hai điểm treo dây Đây thông số quan trọng đường dây, từ độ võng ta tính toán biết được: + Khoảng cách từ điểm thấp dây dẫn (nếu biết chiều cao hai điểm dây dẫn) đến đất + Nếu chưa biết chiều cao hai điểm treo dây, từ độ võng biết cộng thêm độ cao an toàn Quy phạm ta tính chiều cao cột cần thiết để đảm bảo độ an oàn cho người đường dây Nguyễn Mạnh Dũng Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam + Kiểm tra khoảng cách pha pha dây dẫn theo công thức D= U + 0,65 f + λ 110 đây: + D khoảng cách pha (m) + f: Độ võng dây dẫn (m) + U: Điện áp đường dây (kV) + λ: Chiều dài chuỗi cách điện (m) (Công thức tính khoảng cách pha lấy theo Quy phạm trang bị điện 11 TCN 19: 2006) Biết khoảng cách pha, ta tính chiều dài xà, khoảng cách treo sứ cho phù hợp 1.1.3 Kết luận Như trình thiết kế đường dây không ta phải thiết kế dây dẫn điện treo cột với yêu cầu: Truyền tải công suất lớn, an toàn có độ võng cụ thể khoảng cột, ứng suất dây dẫn không vượt ứng suất giới hạn chúng 1.2 Cơ sở lí thuyết lý đường dây 1.2.1 Thông số vật lý thông số tính toán dây dẫn 1.2.1.1 Thông số cho tính toán đường dây không - Tiết diện dây dẫn: S [mm2]; - Đường kính dây dẫn: d [mm]; - Khối lượng đơn vị dây dẫn: P [kg/m] hay [daN/m]; - Lực đứt dây hay giới hạn bền dây dẫn: Tđ [daN]; - Mô đun đàn hồi dây dẫn: E [kg/mm2]; - Hệ số nở dài dây dẫn: α (1/0C); - Áp lực gió tác động vào dây dẫn: Q (daN/m2); + Giá trị Q tính theo Tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 27371995; + Q = Q0.k.γsd (giá trị Q tính để đảm bảo Điều 1.6 TCVN 2737-1995) Nguyễn Mạnh Dũng 10 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam ĐỠ THẲNG CỘT LI TÂM NÉO CUỐI CỘT THÉP 445 489 3012 228 445 288 445 489 489 3012 228 228 3012 288 NÉO THẲNG CỘT THÉP 288 NÉO GÓC CỘT THÉP 489 1523 288 489 288 288 489 288 1523 288 1523 288 SƠ ĐỒ CÂY LỰC DÂY DẪN TÁC ĐỘNG LÊN CỘT CHẾ ĐỘ BÌNH THƯỜNG Dây dẫn ACCC223/28 khoảng cột l = 200m Nguyễn Mạnh Dũng 90 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam 4.4 Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc dây dẫn ứng suất độ võng: Các thông số kỹ thuật tính toán dây dẫn ACCR 234/33: - Modul đàn hồi: 7800 daN/mm2 - Hệ số dãn nở nhiệt: 16,5.10-6 1/0C - Ứng suất cho phép: + σ max = 12 daN/mm2 + σ TB = 7,5 daN/mm2 - Tỷ tải trọng lượng g1 = 0.00291daN/m.mm2 - Tỷ tải gió g2 = 0.00901daN/m.mm2 - Nhiệt độ min: 50C - Nhiệt độ trung bình: 250C - Nhiệt độ không khí lớn nhất: 400C Tính toán khoảng cột tới hạn Nhập thông số sau dây dẫn cho chương trình tính toán khoảng cột tới hạn: - Modul đàn hồi - Hệ số dãn nở nhiệt - Ứng suất cho phép: Max, trung bình - Tỷ tải: trọng lượng, gió - Nhiệt độ: Min, trung bình, bão Ta có bảng kết khoảng cột tới hạn: l1k: ảo l2k: 118,57 m l3k: 170,77 m Xác định khoảng cột tính toán: Ta tính giá trị 1tt trạng thái nóng trạng thái xuất phát (trạng thái sở) lấy tạm thời trạng thái Nguyễn Mạnh Dũng 91 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Do khoảng cột tính toán khoảng cột dài nên độ võng độ võng lớn fmax Độ võng lớn phải đảm bảo khoảng cách an toàn nhỏ từ dẫn tới mặt đất fmax = h - hmin = 10,6 – = 3,6m + h: khoảng cách điểm treo dây thấp đến đất + hmin : khoảng cách an toàn nhỏ từ dây đến đất, đường dây 110kV hmin = 7m Thay giá trị ứng suất giá trị độ võng lớn ta được: g.l 2TT σ tt = fmax Thay giá trị ứng suất vào phương trình trạng thái, biến đổi ta phương trình sau: A.1tt4 − B.1tt2 − C = Trong đó: A = g tt g2 E + cs2 f max σ cs 24 B = σ o − α E (t cs = t tt ) f max E C= + Ở ttt = 400C; tcs: nhiệt độ trạng thái sở (trạng thái sở giả định trạng thái bất kỳ) Giải phương trình ta giá trị 1tt sau: ltt = B + B + A.C A Chọn trạng thái bão làm trạng thái xuất phát ta tính ltt = 367,7 So sánh giá trị ltt với giá trị khoảng cột tới hạn 11k, 12k, 13k để xem xét trạng thái sở thức đường dây, từ tính lại xác khoảng cột tính toán Ta thấy với dây ACCR 234/33 có lTT = 367,7 > l3k = 170,7 Nguyễn Mạnh Dũng 92 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Như trạng thái xuất phát phải trạng thái bão Dựa vào khoảng cột chia kiểm tra ứng suất dây dẫn * Bảng chia cột tuyến đường dây: STT Loại cột Công dụng Góc lái Khoảng cột 144 168 195 195 195 195 195 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ vượt Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=75o41' 10 11 12 13 14 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=0o52' 15 N111-25 Néo góc T=39o59' o 206 175 190 190 190 190 144 144.0 1349 193.6 1109 185.3 137 137.0 420.8 211.1 2438 204.8 2563 213.9 174 16 17 N111-25 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng T=34 137 220 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Néo thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=9o48' 200.8 223 195 180 175 190 210 225 200 210 210 210 210 210 210 210 210 215 Nguyễn Mạnh Dũng Khoảng Khoảng cột néo đại biểu 93 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam STT Loại cột Công dụng Góc lái 36 37 38 39 40 41 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng 42 43 44 45 N111- 25 Đ111-20 Đ111-20 N111- 20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ vượt T=40o38' 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 N111- 25 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 N111- 20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 N111- 20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ vượt Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ vượt Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=41o51' 62 63 64 65 N111-20 N111- 20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ vượt Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=6o30' 66 67 68 69 70 N111-20 Đ111-20 ĐT-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=19o26' 71 72 73 N111- 20 N111- 20 Đ111-20 Néo góc Đỡ vượt Đỡ thẳng P=49o08' Nguyễn Mạnh Dũng Khoảng cột Khoảng Khoảng cột néo đại biểu 215 215 215 215 200 225 223 209 188 205 219 209 215 195 195 195 195 160 200 215 205 205 205 220 220 220 205 194 195 200 220 200 200 200 200 197 151 210 821 206.2 3259 205.2 809 203.1 997 199.4 2531 213.2 94 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam STT Loại cột Công dụng Góc lái 74 75 76 77 78 79 80 81 82 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng 83 84 85 86 87 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=23o39' 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=12o56' 100 101 102 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=12o32' 103 104 105 106 107 108 109 110 111 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 N111-20 N111-37 N111-37 N111-20 Đ111-20 Đ111-20 Nguyễn Mạnh Dũng Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Néo góc Đỡ vượt Đỡ vượt Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Khoảng cột Khoảng Khoảng cột néo đại biểu 210 210 210 220 220 220 220 220 220 o P=24 18' o T=37 57' o P=45 58' 220 220 220 200 175 1007 203.6 2545 215.7 200 178 178 534 178.0 178 205.5 205 615.7 205.2 205.2 250 346 847 293.3 1510.5 218.0 192 280 195 200 200 210 210 210 220 220 200 200 251 171 220 95 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam STT Loại cột Công dụng Góc lái 112 113 114 115 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 N111-25 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=37o57' 127 128 129 130 131 N111-24 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=15o 132 133 134 135 136 N111-22 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng T=37o57' 137 138 139 N111-24 Đ111-20 Đ111-20 Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng P=15o Néo góc Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Néo cuối o 140 141 142 143 144 145 N111-24 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 Đ111-20 N111-22 Khoảng cột Khoảng Khoảng cột néo đại biểu 220 225 225 225 P=15 224.5 220 220 220 220 195 195 195 195 195 145.9 182.5 198 218 268 303 209 272 274 262 286 272 248 224 277 232 262 249 184 230 2183.4 201.7 1196 249.3 1366 273.5 749 252.5 1157 235.8 Từ bảng chia cột ta thấy khoảng cột đại biểu lớn 293,29m Khoảng cột thực tế lớn l = 346m, nhỏ l = 137m Nguyễn Mạnh Dũng 96 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam So sánh với bảng kết khoảng cột tới hạn ta thấy: Khoảng cột thực tế nằm khoảng tới hạn l2k l3k: l1k ảo, 118,57=l2k < l < l3k= 367,7 trạng thái xuất phát trạng thái trung bình * Ta tính ứng suất chế độ nhiệt độ nóng theo lđb - Với lđb = 293,29 m khoảng cột đại biểu lớn Xuất phát từ trạng thái trung bình, sử dụng chương trình tính tính toán mục tính trạng thái xuất phát khác ta ứng suất đại biểu σ db = 7,5001 Ta thấy ứng suất đại biểu dây dẫn đảm bảo theo điều kiện ứng suất cho phép ứng suất khoảng cột tính toán Vậy dây dẫn vận hành đảm bảo an toàn Kết luận: - Từ khoảng chia cột thực tế l < ltt : khoảng cột tính toán đảm bảo độ võng an toàn khoảng cách pha đất - Từ kết tính ứng suất cho khoảng cột đại biểu đảm bảo so với ứng suất cho phép ứng suất tính toán Vậy đường dây vận hành an toàn tin cậy 4.5 Kiểm tra khoảng cách giao chéo an toàn từ đường dây 110kV đến đường dây có điện áp thấp đường giao thông: Nhập số liệu vào chương trình tính toán, giải phương trình trạng thái để xác định ứng suất treo dây trạng thái cần tính Thay vào công thức tính độ võng, từ suy khoảng cách an toàn - Kiểm tra khoảng cách giao chéo an toàn khoảng giao chéo hai vị trí cột 2–3, có chiều dài khoảng cột l=144m Căn theo số liệu khảo sát tuyến đường dây: khoảng cột – tuyến đường dây 110kV vượt qua đường giao thông Tỉnh lộ 39 có chiều cao tính từ mốc mặt cắt dọc là: 10,4m, khoảng cách từ đường đường TL 39 đến vị trí cột gần 70m + Tại vị trí cột số (Néo thép N111-20m), chiều cao dây pha thấp (tính từ mốc 0) cắt dọc 8,6 + 10,5 = 19,1m Nguyễn Mạnh Dũng 97 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam + Tại vị trí cột số (cột đỡ vượt Đ111-20m), chiều cao dây pha thấp (tính từ mốc 0) cắt dọc 8,5 + 10,5 = 19m Như coi khoảng cột có hai điểm treo dây nhau, áp dụng công thức chương ta có: f = g1 l x g x 0,00291.144.70 0,00291.70 − = − = 0,95m 2.σ T max 2.σ T max 2.7,9938 2.7,9938 Độ võng dây dẫn điểm vượt đường giao thông TL 39 là: Khoảng cách từ đường dây 110kV đến đường giao thông liên huyện điểm giao chéo tính sau: h = 19,1 – 0,95 –10,4 =7,75m So sánh quy định Quy phạm trang bị điện 11 TCN 19:2006 sau: * Theo mục II.5.119 Quy phạm trang bị điện 11 TCN 19:2006 Khi đường dây không 22 - 110kV giao chéo giao chéo với đường dây không điện áp thấp Chiều dài khoảng cách nhỏ từ chỗ giao chéo khoảng cột đến cột gần cột ĐDK 110kV (m) (m) 30 50 70 100 120 Đến 200m 3 - Đến 300m 3 4,5 5,0 * Theo mục II.5.148 Quy phạm trang bị điện 11 TCN 19:2006 Khoảng cách nhỏ đường dây không giao chéo với đường ô tô Khoảng cách nhỏ (m) điện áp đường dây không (kV) Các trường hợp giao chéo đến 22 35 đến 110 - Trong chế độ vận hành bình thường 7 - Khi đứt dây dẫn khoảng cột liền 5 Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn đến mặt đường: kề (đối với dây dẫn nhỏ 185mm ) Nguyễn Mạnh Dũng 98 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam Căn theo hai mục Quy phạm trang bị điện nêu trên, ta thấy: - Khoảng cách từ đường dây 110kV đến đường giao thông TL 39 7,75m đảm bảo đủ an toàn so với khoảng cách yêu cầu 7m Tính toán tương tự với khoảng giao chéo lại ta bảng kết Từ bảng kết ta thấy: Toàn khoảng giao chéo đảm bảo đủ khoảng cách an toàn theo Quy phạm Nguyễn Mạnh Dũng 99 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam (Bảng kết giao chéo) Nguyễn Mạnh Dũng 100 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam 4.6 Kết luận: - Dây dẫn CNM ACCR 234/33 có khả tải điện theo điều kiện phát nóng cao nhiều dây ACSR, khả tải theo điện áp bị giới hạn chiều dài tới hạn dây dẫn (ở cosϕ = 0,85, ICP=1,058 kA): L (km) Đường dây 110kV có dự phòng Đường dây 220kV dự phòng Đường dây 220kV có dự phòng Đường dây 110kV dự phòng PU (MW) Imax (kA) PU (MW) Imax (kA) PU (MW) Imax (kA) PU (MW) Imax (kA) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 104.90 78.67 62.94 52.45 44.96 39.34 34.97 31.47 - 0.65 0.49 0.39 0.32 0.28 0.24 0.22 0.19 - 157.35 118.01 94.41 78.67 67.43 59.01 52.45 47.20 - 0.97 0.73 0.58 0.49 0.42 0.36 0.32 0.29 - - - 209.80 0.65 179.83 157.35 139.87 125.88 114.44 104.90 0.56 0.49 0.43 0.39 0.35 0.32 314.70 269.74 236.02 209.80 188.82 171.65 157.35 0.97 0.83 0.73 0.65 0.58 0.53 0.49 130 - - - - 96.83 0.30 145.24 0.45 Lth (km) 38.10 28.58 76.20 57.15 - Lực dây dẫn ACCR 234/33 gây tương đương với lực dây ACSR185/29: Lực dây dẫn AC185/29 tác dụng lên cột: Số TT Loại cột 10 11 Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Néo thẳng Néo thẳng Néo thẳng Néo góc Néo góc Néo góc Néo cuối Néo cuối Nguyễn Mạnh Dũng K.cột gió 150 200 250 150 200 250 150 200 250 150 200 K.cột t.lg 210 280 350 210 280 350 210 280 350 210 280 Góc lái 20 20 20 - P1 193 244 295 253 304 355 253 304 355 253 304 Lực dây dẫn P2 P3 330 430 529 374 474 573 1240 1337 1433 374 2520 474 2520 101 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam K.cột K.cột Góc lái gió t.lg 12 Néo cuối 250 250 Lực dây dẫn ACCR 234/33 tác dụng lên cột: Số TT Loại cột Số TT Loại cột 10 11 12 Đỡ thẳng Đỡ thẳng Đỡ thẳng Néo thẳng Néo thẳng Néo thẳng Néo góc Néo góc Néo góc Néo cuối Néo cuối Néo cuối K.cột gió 150 200 250 150 200 250 150 200 250 150 200 250 K.cột t.lg 210 280 350 210 280 350 210 280 350 210 280 250 Góc lái 20 20 20 - P1 282 Lực dây dẫn P2 P3 573 2520 P1 180 227 274 240 287 334 240 287 334 240 287 267 Lực dây dẫn P2 P3 348 453 558 392 497 603 1357 1459 1562 2675 392 2675 497 2675 603 Việc thay dây dẫn ACSR 185/29 dây ACCR 234/33 đạt yêu cầu sau: + Đảm bảo khả truyền tải công suất đường dây với độ tin cậy cao + Lực tác dụng dây dẫn lên cột giảm nhẹ, tận dụng lại tối đa cột có + Thời gian điện thi công + Giảm độ võng, xử lý khoảng giao chéo có khoảng cách an toàn đảm bảo theo Quy phạm mà dây dẫn trước không đảm bảo + Ở chiều dài lớn chiều dài tới hạn, dây dẫn CNM khả tải điện dây ACSR tiết diện tương đương, dây dẫn CNM lợi mà lại đắt 1,5 lần so với dây ACSR vị thực tế phải so sánh tính kinh tế, kỹ thuật, khả đền bù giải phóng mặt để lựa chọn phương án tối ưu Nguyễn Mạnh Dũng 102 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam KẾT LUẬN: Trong luận văn tác giả nghiên cứu đặc tính học đường dây không, dây dẫn công nghệ mới, giải phần vấn đề thực tế có lưới điện Việt Nam, nghiên cứu số loại dây dẫn CNM phổ biến giới, tính toán với loại dây dẫn CNM (ACCR, ACCC, GZTACSR) so với dây dẫn ACSR Dây dẫn CNM áp dụng cho cấp điện áp 220kV, 330kV chí đường dây trung áp Với đặc điểm tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh, mật độ phụ tải lớn, bán kính cấp điện trạm biến áp 110kV, 220kV ngắn Do nghiên cứu dây dẫn siêu chịu nhiệt nói riêng dây dẫn CNM nói chung có ý nghĩa lớn mặt kinh tế kỹ thuật, đặc biệt với đường dây hữu với hành lang tuyến chật hẹp cần phải nâng cấp, nâng cao khả tải điện Việc áp dụng dây dẫn CNM nói chung, dây dẫn ACCR 234/33 nói riêng để tính toán thiết kế cải tạo đường dây mạch đơn 110kV Long Bối - Tiền Hải giải pháp đắn cho việc cải tạo đường dây làm tăng khả truyền tải công suất mà xây dựng tuyến mới, không cần thay cột có mà đảm bảo lý đường dây, giảm thời gian điện thi công cải tạo đường dây Với nhận xét tác giả nhận thấy luận văn “Nghiên cứu đặc tính học đường dây không áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam„ hoàn toàn đưa vào áp dụng thiết kế thực tế Việt Nam Tuy nhiên thời gian thực có hạn, kinh nghiệm kiến thức tác giả hạn chế nên luận văn không tránh khỏi có thiếu sót, tác giả mong nhận dẫn thầy, cô giáo đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Nguyễn Mạnh Dũng 103 Nghiên cứu đặc tính học ĐDK áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế ĐDK Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách, Bài giảng thiết kế đường dây không; Trần Bách, Lưới điện Hệ thống điện (Tập 3); A.Đ.Bosnhiakovich, Tính toán khí thiết bị đường dây; Tài liệu dịch từ sách khí đường dây Nga; J-Power Systems Corp; Quy phạm trang bị điện 11-TCN 19: 2006; Tiêu chuẩn tải trọng tác động: TCVN 2737; Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV - 500kV: Ngô Hồng Quang; Quy hoạch phát triển lưới điện tỉnh Thái Bình giai đoạn 2010 – 2015 có xét đến năm 2020; 10 ACSS/TW - An Improved Conductor for Upgrading Existing Lines or New Construction: F R Thrash, Jr., Member, IEEE Southwire Company Carrollton, GA 30119; 11 C.N.T.E.E Transelectrica S.A., Sucursala de Transport Timişoara; 12 Análise de solução “Condutores Especiais” nos “uprating” de linhas aéreas de Muito Alta Tensão : Rui Filipe Silva Mendes Cunha; 13 3M Aluminum Conductor Composite Reinforced Technical Notebook Nguyễn Mạnh Dũng 104 ... dây không áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam phần giải yếu tố Mục đích đề tài Đề tài nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới, nêu lên ưu việt thiết kế đường dây. .. nghiên cứu đặc tính học dây dẫn công nghệ áp dụng vào thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam Ý nghĩa khoa học đề tài Hiện đường dây tải điện không Việt Nam hầu hết sử dụng dây dẫn nhôm lõi... luận văn Nghiên cứu đặc tính học đường dây không áp dụng dây dẫn công nghệ thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam công trình nghiên cứu riêng Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng tài