Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110kV bằng 0,85. vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống làm nút cân bằng công suất và là nút cơ sở điện áp. Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng được dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm MỤC LỤC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Nguồn điện : 1.2 Phụ tải: CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 2.1Cân công suất tác dụng : 2.2Cân công suất phản kháng : CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ 10 3.1 Đề xuất phương án: 10 3.1.1Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện : 10 3.1.2.Các phương án lưới điện : 12 3.1.5 Bảng tổng kết cho phương án : 56 3.2 So sánh phương án kinh tế vhọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất: 57 3.2.1.Phương pháp tính kinh tế : 57 CHƯƠNG IV CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM, CHỌN SƠ ĐỒ CỦA CÁC TRẠM VÀ CỦA MẠNG ĐIỆN 68 4.1 chọn số lượng, công suất máy biến áp trạm tăng áp nhà máy điện 68 4.2 Chọn số lượng công suất MBA trạm hạ áp 68 4.3 Chọn sơ đồ trạm sơ đồ hệ thống điện: 71 CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA 72 MẠNG ĐIỆN 72 5.1 Chế độ phụ tải cực đại 72 5.1.1 Đường dây NĐ-6: 72 5.1.2.Các đường dây NĐ-7, NĐ-8, NĐ-9 74 5.1.3.Các đường dây HT-5-NĐ 76 5.1.4.Các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4 79 5.1.5.Cân xác cơng suất hệ thống 84 5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu: 85 5.2.1Xét chế độ vận hành kinh tế trạm phụ tải cực tiểu: 85 5.2.2 Các đường dây NĐ-6, NĐ-7, NĐ-8, NĐ-9 87 5.2.3 Các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4 87 5.2.4.Các đường dây HT-5-NĐ: 89 5.2.4.Cân xác cơng suất hệ thống: 94 5.3 Chế độ sau cố : 95 5.3.1Sự cố ngừng tổ máy: 95 5.3.2Sự cố đứt mạch đường dây liên lạc NĐ-5: 96 5.3.3Sự cố đứt mạch đường dây liên lạc HT-5: 98 CHƯƠNG VI: CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 100 6.1.Tính điện áp nút mạng: 100 6.1.1.Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121kV): 100 6.1.2.Chế độ phụ tải cực tiểu: 102 6.1.3.Chế độ sau cố: 105 6.2.Điều chỉnh điện áp mạng điện: 112 6.2.1.Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm 1: 114 6.2.2 Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm lại: 117 CHƯƠNG VII: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 120 7.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện: 120 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You MỤC LỤC GVHD: Nguyễn Văn Đạm 7.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện: 121 7.3 Tổn thất điện mạng điện: 121 7.4 Tính chi phí giá thành: 122 7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm: 122 7.4.2 Chi phí tính tốn hàng năm: 122 7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng: 123 7.4.4 Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế độ cực đại: 123 PHẦN II : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 126 CÔNG SUẤT 160 KVA – 10/0,4 kV 126 Phần mở đầu: 126 Chọn máy biến áp sơ đồ nối dây: 126 Chọn thiết bị điện áp cao: 127 Chọn thiết bị điện hạ áp: 130 Tính ngắn mạch: 134 Kiểm tra khí cụ điện: 137 6.1 Kiểm tra khí cụ điện cao áp (Cầu chì tự rơi): 137 6.2 Kiểm tra khí cụ điện hạ áp: 138 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp: 143 Kết cấu trạm : 146 PHẦN III : 147 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP 10 kV 147 CÁC SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TỐN 147 1.1 Phân loại đường dây không 147 1.2 Hệ số an toàn 147 1.3 Vùng khí hậu 148 1.4 Thông số kỹ thuật dây dẫn 149 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ TRÊN ĐƯỜNG DÂY 150 2.1 Chọn khoảng cột 150 2.2 Chọn cột 152 2.3 Chọn xà, sứ 153 2.4 Chọn móng cột 153 2.5 Thiết kế chống sét cho tuyến đường dây 154 KIỂM TRA CÁC PHẦN TỬ TRONG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG DÂY 154 3.1 Kiểm tra khoảng cách an toàn 154 3.2 Kiểm tra uốn cột trung gian 156 3.3 Kiểm tra uốn cột cuối 158 3.4 Kiểm tra chống lật móng cột trung gian 159 3.5 Kiểm tra chống lật móng cột cuối 161 3.6 Thiết kế móng dây néo 161 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Phân tích nguồn phụ tải mạng điện phần quan trọng tính tốn thiết kế Để chọn phương án tối ưu cần phân tích đặc điểm nguồn phụ tải Tính tốn thiết kế có xác hay khơng hồn tồn phụ thuộc vào mức độ xác cơng tác thu thập phụ tải phân tích Phân tích nguồn việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành nhà máy điện, phân bố công suất tổ máy, hiệu suất, cosϕ khả điều chỉnh, đồng thời đưa sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế –kĩ thuật cao Mạng điện thiết kế bao gồm nhà máy nhiệt điện hệ thống điện công suất vô lớn 1.1.1 Hệ thống điện Hệ thống điện có công suất vô lớn, hệ số công suất góp 110kV 0,85 cần phải có liên hệ HT nhà máy điện để trao đổi cơng suất nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác, hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống làm nút cân công suất nút sở điện áp Ngồi ra, hệ thống có cơng suất vơ lớn không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện, nói cách khác cơng suất tác dụng công suất phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện 1.1.2 Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất định mức 100MW, công suất đặt: PĐNĐ = 3.100 = 300 MW Hệ số công suất Cosφ = 0,85 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You 1.1 Nguồn điện : Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Đặc điểm nhà máy nhiệt điện hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động lâu (nhanh từ đến 10 ), điều kiện làm việc nhà máy nhiệt điện ổn định, cơng suất phát thay đổi tuỳ ý, điều phù hợp với thay đổi phụ tải mạng điện Đồng thời công suất tự dùng NĐ thường chiếm khoảng đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Chế độ làm việc nhà máy nhiệt điện đảm bảo tính kinh tế vận hành với (80 – 90%Pđm) Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 80% công suất định mức, nghĩa là: Pkt = 80%Pdm Do phụ tải cực đại máy phát vận hành tổng công suất tác dụng phát Pkt = 80 3.100 = 240MW 100 Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, hai máy lại phát 80%Pđm, nghĩa tổng công suất phát NĐ là: PF = 80 2.100 = 160MW 100 Khi cố máy phát, hai máy phát lại phát 100% công suất định mức, : PF = 2.100 = 200MW Phần công suất tác dụng thiếu lấy từ HT 1.2 Phụ tải: Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải Tất phụ tải hộ loại I có hệ số cosϕ=0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax=5000 h phụ tải có yêu Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You NĐ bằng: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp bằng10kV Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại Ta có bảng thông số phụ tải: S max (MVA) Smax (MVA) S (MVA) Smin (MVA) 50+24.2161i 55.56 35+16.95127i 38.89 38+18.404236i 42.22 26.6+12.8829652i 29.56 40+19.37288i 44.44 28+13.561016i 31.11 30+14.52966i 33.33 21+10.170762i 23.33 36+17.435592i 40.00 25.2+12.2049144i 28.00 38+18.404236i 42.22 26.6+12.8829652i 29.56 36+17.435592i 40.00 25.2+12.2049144i 28.00 48+23.247456i 53.33 33.6+16.2732192i 37.33 Tổng 316+153.045752i 351.11 221.2+107.1320264i 245.78 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You Hộ tiêu thụ Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 2.1Cân công suất tác dụng : Một đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ khơng thẻ tích luỹ điện thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ,kể tổn thất công suất suất tiêu thụ Ngoải để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng ,liên quan đến vận hành phát triển hệ thống điện Ta có phương trình cân công suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống : PNĐ + PHT =∑Ptt = m∑Pmax +∑∆P +Ptd+Pdt (1.2.1) Trong : ∑PNĐ:Tổng công suất tác dụng phát từ nhà máy nhiệt điện ∑PHT:Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống ∑Pmax:Tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện, tính sơ lấy ∑∆P=5% ∑Pmax Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You mạng điện,nghĩa cần thực cân công suất phát công Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Ptd :Tổng công suất tự dùng nhà máy điện, lấy 10% tổng công suất đặt nhà máy Pdt :Tổng công suất dự trữ mạng điện, cân sơ lấy Pdt=10%∑Pmax ,đồng thời cơng suất dự trữ cần phải công suất định mức tổ máy phát lớn hệ thống điện không lớn Bởi hệ thống có cơng suất vơ lớn công suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa là: Pdt=0 m :hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại (m=1) Ptt: công suât tiêu thụ mạng điện tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại : ∑Pmax=316(MW) ∑∆P=5% ∑Pmax=0,05.316=15,8(MW) Công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện bằng: Ptd=10%Pđm=0,1.300=30(MW) Do cơng suất tiêu thụ mạng điện có giá trị: Ptt=316+15,8 +30= 361,8(MW) Tổng cơng suât NĐ phát theo chế độ kinh tế là: PNĐ=Pkt=240(MW) Như chế độ cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải là: PHT=Ptt-PNĐ=361,8-240=121,8(MW) Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You Tổng cơng st tác dụng mạng điên có giá trị : Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm 2.2Cân công suất phản kháng : Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm.Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng ,mà cịn công suất phản kháng Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện.Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng ,ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm.Vì để đảm bảo chất lượng điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống ,cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng QF+QHT= ∑Qtt =m∑Qmax +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +Qtd +Qdt (1.3.1) Trong đó: QF :Tổng công suất phản kháng nguồn điện phát QHT : công suất phản kháng hệ thống cung cấp ∑Qtt: Tổng công suất phản kháng tiêu thụ ∑Qpt :Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại ∑QL :Tổng công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑Qc : tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh , cân sơ lấy ∑Qc=∑QL ∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp, tính tốn sơ lấy: ∑∆Qb =15%∑Qmax Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You Phương trình cân cơng suất phản kháng hệ thống: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống, mạng điện thiết kế , công suất Pdt lấy hệ thống , nghĩa Qdt=0 m :hệ số đồng thời Tổng công suất phản kháng NĐ phát bằng: QF=PF.tgϕF=240.0,62=148,8(MVAr) Công suất phản kháng hệ thống cung cấp là: QHT=PHT.tgϕHT=121,8.0,62=75,52(MVAr) Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại là: ∑Qmax=153,04(MVAr) Tổng công suất phản kháng máy biến áp hạ áp là: Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện : Qtd=Ptd.tgϕtd Đối với cosϕtd=0,75 tgϕtd=0,88 Do : Qtd=30.0,88=26,4(MVAr) Như vậy, tổng công suất tiêu thụ mạng điện : Qtt=153,04+22,96+26,4=202,39(MVAr) Tổng công suất phản kháng HT NĐ phát bằng: QF+QHT=148,8+75,52=224,32(MVAr) Từ kết ta thấy, công suất phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ Vì khơng cần bù cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You ∑∆Qb=0,15 153,04=22,96(MVAr) Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ 3.1 Đề xuất phương án: 3.1.1Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện : Tính tốn lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa nhiều nguyên tắc, nguyên tắc chủ yếu quan trọng công tác thiết kế mạng điện cung cấp điện kinh tế với chất lượng độ tin cậy cao Mục đích tính tốn thiết kế nhằm tìm phương án phù hợp Làm điều vấn đề cần phải giải lựa chọn sơ đồ cung cấp điện Trong công việc phải tiến hành đồng thời lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính tốn thơng số kỹ thuật, kinh tế … Trong trình thành lập phương án nối điện ta phải ý tới nguyên tắc sau : cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối với phụ tải loại phải đảm bảo cấp điện liên tục khơng phép gián đoạn tình nào, phương án nối dây phải có đường dây dự phịng -Đảm bảo chất lượng điện (tần số, điện áp, …) -Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ -Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Vận hành đơn giản, linh hoạt có khả phát triển Kết hợp với việc phân tích nguồn phụ tải nhận thấy: phụ tải hộ loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do phải sử dụng biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, mạch vịng Để có liên kết nhà máy làm việc hệ thống điện phải có liên lạc nhà máy hệ thống Khi phân tích nguồn phụ tải có phụ tải nằm tương đối nhà máy nhiệt điện hệ thống điện nên sử dụng mạch đường dây NĐ-1-HT để liên kết Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 10 eBook for You -Mạng điện phải đảm bảo tính án tồn cung cấp điện liện tục, mức độ đảm bảo an toàn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm - Tốc độ gió v (m/s) 35 1.4 Thông số kỹ thuật dây dẫn Tra bảng phụ lục PLVII.3 trang 317 Thiết kế cấp điện Ngơ Hồng Quang Vũ Văn Tẩm ta có thông số tỷ tải dây AC - 70 vùng khí hậu loại III cho bảng 11.3: Bảng 11.3 g1.10-3 (N/m.mm2) g2.10-3 (N/m.mm2) g3 10-3 (N/m.mm2) AC - 70 33 92,3 Trong đó: g1- tỷ tải trọng lượng thân gây ra: g1 = g 9,81 (N/m.mm2 ) F g2- tỷ tải áp lực gió gây lên dây α.C d.v 9,81 x g2 = (N/m.mm2 ) 1000.16.F g3 -là tỷ tải tổng hợp: g3 = g12 + g 22 (N/m.mm ) Số liệu dây AC - 70 cho bảng 11.4: Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 149 98,1 eBook for You Mã hiệu dây Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Bảng 11.4 Vật F Đường σgh σcp E α liệu (mm2) kính,mm (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (0C) Al 68,0 11,4 157 78,5 61,8.103 23.10-6 Fe 11,3 3,8 1175 587,5 196.103 12.10-6 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ TRÊN ĐƯỜNG DÂY Đường dây thiết kế dài km nên để đơn giản chọn khoảng cột l = 100 m Việc lựa chọn khoảng cột có liên quan đến vấn đề ứng suất dây dẫn chế độ vận hành khác Khi thiết kế đường dây ta chọn khoảng cột l Để với khoảng cột ta chọn trạng thái làm trạng thái xuất phát, tức ứng suất lớn xuất trạng thái vận hành dây dẫn Từ tính tốn độ võng treo dây lúc thi cơng Đối với dây khơng hai trạng thái gây ứng suất lớn cho dây trạng thái nhiệt độ thấp trạng thái bão Ta xác định khoảng cột tới hạn theo công thức sau: α (θ l th = 24 g bao σ gtbao A -θ bao ) g - σ gtmin Trong đó: αA = 23.10-6 /0C :Là hệ số giãn nở dài nhôm θbão, θmin: Là nhiệt độ trạng thái lạnh bão: θbão = 25, θmin = 50C Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 150 eBook for You 2.1 Chọn khoảng cột Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm σgtbão σgtmin : Là ứng suất giả tưởng dây AC trạng thái bão trạng thái lạnh gbão : Là tỷ tải tổng hợp lúc bão: gbão = g3 = 98,1.10-3 N/m.mm2 gmin : Là tỷ tải tổng hợp lúc lạnh nhất: gmin = g1 = 33 10-3 N/m.mm2 Đối với dây nhơm lõi thép AC phần nhơm có khả chịu lực phần thép nhiều nên tính ứng suất giả tưởng tính theo phần nhôm Tỷ số tiết diện nhôm thép: a= FAl 68 = = 6,018 FFe 11,3 αAC = αFe.EFe + a.αAl.EAl EFe + a.EAl 12.10-6.196.103 +6,018.23.10-6.61,6.103 = = 19,196.10-6/0C 3 196.10 +6,018.61,6.10 Mơđun đàn hồi tồn dây dẫn: AC = a.EA+ EFe 6,018.61,6.103+196.103 = = 80,751.103 N/mm2 1+a 7,018 Hệ số giãn đàn hồi toàn dây dẫn: βAC = AC = = 12,384.10-6 mm2/N 80,751.103 Giả sử nhiệt độ lúc sản xuất dây dẫn 150C tính ứng suất giả tưởng lạnh bão sau: σgtmin = [σAcp -(αA -αAC ).(θ0 -θmin ).FA ] EAC EA = [78,5-(23-19,196).10-6 (15-5).61,6] Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 151 80,751 = 99,837 N/mm2 61,6 eBook for You Hệ số giãn nở dài toàn dây dẫn: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm σgtbao = [σAcp -(αA -αAC ).(θ0 -θbao ).FA ] EAC EA = [78,5-(23-19,196).10-6 (15-25).61,6] 80,751 = 105,974 N/mm2 61,6 Vậy ta có: lth = = α (θ -θ ) 24 A bao gbao σgtbao g - σ gtmin 24.23.10-6 (25-5) 2 98,1 33 -3 -3 105,974 10 + 99,837 10 = 121,516 m nhiệt độ thấp Vậy chọn trạng thái xuất phát trạng thái nhiệt độ thất 2.2 Chọn cột Tuyến đường dây dài km với khoảng cột 100 m nên có 50 khoảng cột Giả thiết đường dây thẳng khơng đổi hướng Tại vị trí cột trung gian chọn loại cột bê tông ly tâm LT12B, vị trí cột đầu cuối dùng cột bê tông ly tâm LT12C Như tuyến đường dây có 53 cột Thơng số kỹ thuật cột bê tông ly tâm nhà máy Bê tông Đông Anh sản xuất cho bảng 11.5: Bảng 11.5 Loại Quy cách D1/D2 - H Mác bê tông V(m ) Lực đầu cột M(kG) Pcp(kG) LT12B 190/330-12000 400 0,44 1200 720 LT12C 190/330-12000 400 0,44 1200 900 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 152 eBook for You Vì lth = 121,516 m > l = 100m nên trạng thái có ứng suất lớn trạng thái Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm 2.3 Chọn xà, sứ Các cột trung gian dùng xà đơn X1 Cột đầu cuối dùng xà kép X2 Xà làm thép góc L73 x73 x7, dài 2m Kèm xà chống xà dùng thép góc L60 x60 x6 Chọn sứ thuỷ đứng thuỷ tinh Dưới sơ đồ lắp xà vào cột 50 1000 Ø 20 Ø 20 X1 2.4 Chọn móng cột Ta chọn loại móng ngắn khơng cấp Với cột trung gian móng có kích thước x1,2 x 2m Với cột đầu cột cuối móng có kích thước 1,2 x 1,4 x2 m Sơ đồ móng sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 153 1000 50 400 eBook for You X2 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm 1m 1,2 m 1,4 m 2m 2m 1,2 m 2.5 Thiết kế chống sét cho tuyến đường dây Vì đường dây trung áp cấp điện áp 10 kV nên không cần phải dùng dây chống sét Giả thiết điện trở đất khu vực đường dây qua có điện trở suất vào mùa mưa là: ρm = 0,2 104 Ω.cm Thì ρmax = k ρm = 1,5 0,2 104 = 0,3.104 Ω.cm Dùng cọc nối đất thép góc L63 x63 x6 có điện trở nối đất: R1c = 0,00298 ρmax = 0,00298 0,3.104 = 8,94 Ω Đối với vùng đất có điện trở suất nhỏ 104 Ω.cm cần Rnđ ≤ 10 Ω Vậy cần cọc nối đất cho cột đảm bảo yêu cầu KIỂM TRA CÁC PHẦN TỬ TRONG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG DÂY 3.1 Kiểm tra khoảng cách an tồn Trong q trình làm việc, dây bị võng xuống làm cho khoảng cách từ dây tới mặt đất bị thu nhỏ lại Khoảng cách an toàn nhỏ điều kiện nhiệt độ cao dây bị dãn nhiều Vì cần kiểm tra khoảng cách an toàn trạng thái nhiệt độ cao Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 154 eBook for You mà cần nối đất cho cột Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm l x y f h ho d Dựa vào phương trình trạng thái với trạng thái xuất phát trạng thái nhiệt độ nhỏ nhất, trạng thái tới trạng thái nhiệt độ lớn nhất: θmax β.σ θmin 24.β.σ β max 2 l gθmax l gθmin α = σ (θ -θ ) 24 2θmax θmin σ AC Ta có: β 2 θmax l g 24 A= σ - = 36640,019 β.σ - β (θ -θ ) = 31,158 l gθmin α max 24 θmin B= θmin Giải phương trình: σ- A =B σ2 Ta nghiệm: σθmax= 47,121 N/mm2 Độ võng treo dây trạng thái nhiệt độ lớn : σ 8.47,121 l g1 1002.33.10-3 fmax = = = 0,875 m ACmax Khoảng cách an toàn: Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 155 eBook for You Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm H0 = hc - fmax - hm = 12 - 0,875 - = 9,125 m > hcp =7 m Đường dây qua khu vực đông dân cư nên lấy hcp = m Ta thấy H0 > hcp nên đảm bảo điều kiện an toàn 3.2 Kiểm tra uốn cột trung gian 4,551 m Pc Cột trung gian làm việc chịu lực gió tác động lên thân cột tác động lên dây AC - 70 khoảng cột Tải trọng gió lên cột: α.C.v F (N) P= 9,81 16 Trong đó: α: Biểu thị phân bố khơng gió khoảng cột, với vận gió lúc bão v = 35m/s α= 0,75 C : Hệ số động lực khơng khí phu thuộc vào bề mặt chịu gió cột, với cột trịn C = 0,7 F : Diện tích bề mặt chịu gió cột Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 156 eBook for You 10 m 3Pd Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm D1+D2 (190+330).10-3 F= (h-h2) = (12-2) = 2,6 m2 2 α.C.v F = 0,75.0,7.35 2,6 = 1025,2 9,81 9,81 2 22 N Vậy: P = 16 16 Lực gió tác động lên dây độ cao 10 m: Pd = g2.Fd.l = 92,3.10-3.70.100 = 646,10 N Lực gió tác động lên cột đặt trọng tâm mặt cột cách đất khoảng Hc: Hc = 2.D1+D2 h 2.0,19+0,33 10 = = 4,551 m D1+D2 0,19+0,33 Tổng mômen tác động lên tiết diện cột sát đất: eBook for You ΣM +10%ΣM ) ΣM Mtt = n( i n.1,1 i = i Trong đó: ΣMi = Pd.(h-h2) + P Hc = 10.3.646,10 + 1025,222 4,551 = 24048,785 N.m n : Hệ số tải, n = 1,2 Vậy: Mtt = 1,2.1,1.24048,785 = 31744,396 N Tổng ngoại lực tác động lên đầu cực: Ptt = Mtt 31744,396 = = 3174,440 N= 323,592 kG h-h2 10 Nhận thấy: Ptt < Pcp = 720 kG Vậy cột làm việc an toàn Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 157 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm 3.3 Kiểm tra uốn cột cuối T T T 3Td 10 m Pc Cột cuối ln bị kéo phía lực kéo dây Lực kéo dây là: T = σghmin.FAC = 99,837 79,3 = 7917,074 N Tổng mômen tác động lên tiết diện cột sát đất: Mtt = n.ΣT.(h-h2) = 1,3 7917,074 10 = 308765,886 N (n : Hệ số tải, n = 1,3) Quy đổi mơmen tính tốn lực đầu cột: Ptt = Mtt 308765,886 = = 30876,589 N = 3147,461 kG h-h2 10 Nhận thấy: Ptt > 2.Pcp = 1800 kG Vậy cột cuối làm việc khơng an tồn, nên cột cuối cần phải có dây néo để tăng khả chịu lực Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 158 eBook for You 4,551 m 10 m 3Tdmax Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm 3.4 Kiểm tra chống lật móng cột trung gian Cơng thức kiểm tra: k.S ≤ (F2 Ett +F3.Q0 ) F1 Với hệ số an toàn cột trung gian, k = 1,5 Tổng lực tác động lên cột: S = 3.646,10 + 1025,222 = 2963,522 N = 2,963 kN Đối với môi trường đất sét cát ẩm tự nhiên, tra PLVII.9 trang 321 Thiết kế cấp điện Ngơ Hồng Quang Vũ Văn Tẩm ta có: tgϕ = 0,839 ; γ = 14,7 kN/m3 Tra phụ lục PL VII.10 ta có trị số : θ = 0,467 ; θ 2= 0,218 Tra phụ lục PL VII.7 tìm giá trị: k0 = 1,35 Tra phụ lục PL VII.5 tìm C = 0,295 Tính độ cao trung bình đặt lực ngang vào cột sau : Htb = = PC HC +3.T.(h-h ) PC +3.T 1025,222.4,551+3.10.646,10 = 8,115 m 1025,222+3.646,10 Lần lượt tính giá trị sau : Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 159 eBook for You ϕ = 40 - góc ma sát đất Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện F1 = 1,5.[ = 1,5.[ GVHD: Nguyễn Văn Đạm Htb Htb + +1 tg ] + 0,5 hm hm 8,115 8,115 + +1 0,8392 ]+0,5 = 11,926 d 1, F2 = (1 + tg 2 ).(1 + 1,5 .tg ) = (1 + 0,8392 ).(1 + 1,5 .0,839) = 2,99 h d 1, F3 = (1 + tg 2 ) + tg = (1 + 0,8392 ) + 0,839 = 1,86 h b.h.k0 Ett = 0,5. + C.(1 + ) ( + tg ) = 1.2.1,35 [0,5.14,7 + 0, 295.(1 + 0, 218)] = 34,129 0, 467.(0, 467 + 0,839) Bê tơng có tỷ trọng 24,5 kN/m3, thể tích cột 0,44m3 nên: QC = 0,44.24,5 = 10,78 kN Trọng lượng móng: Qm = 1.1,2.2.24,5 = 58,8 kN Trọng lượng dây: Qd = g1.3.Fd.l = 33.10-3.3.70.100= 0,693 kN Trọng lượng xà sứ tính gần bằng: Qx = 0,5 kN Vậy tổng trọng lượng đặt lên kể trọng lượng móng là: Q0 = QC + Qm + Qd + Qx= 10,78 + 58,8 + 0,693 + 0,5 = 70,773 kN Vậy : Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 160 eBook for You Tính trọng lượng phần tử: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện k.S ≤ GVHD: Nguyễn Văn Đạm (F2.Ett + F3.Q0 ) F1 (2,99.34,129 +1,86.70,773) 11,926 ⇔ 4,0395 ≤ 19,594 ⇒1,5.2,693 ≤ Vậy móng cột trung gian làm việc an tồn khơng bị lật 3.5 Kiểm tra chống lật móng cột cuối Các cột cuối ta phải đặt thêm dây néo, dây néo chịu phần lớn lực kéo cịn móng làm việc nhẹ nhàng Do khơng cần kiểm tra 3.6 Thiết kế móng dây néo Móng dây néo chế tạo bêtơng cốt thép mác 200 có kích thước Dây néo làm dây thép bện có σgh = 685 N/mm2, cỡ φ14 Cột giữ hai dây néo Các dây néo làm việc với mặt đất góc 450 tạo với góc 600 Sơ đồ nguyên lý sau: Ttt 45° Ttt Tn T2 Tn 60° Ttt T1 2,5m 1m Phân bố lực dây néo Ta có lực tính tốn tác đầu vào đầu cột cuối là: Ptt = 30876,589 N Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 161 eBook for You x1,5x 0,3m, chôn sâu 2m Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Khả chống uốn cột kép cuối tuyến là: Pcp = 1800 kG = 17658 N Vậy hai dây néo chịu lực có giá trị : Ttt2d = Ptt - Pcp = 30875,589 - 17658 = 13218,589 N Chiếu xuống mặt phẳng hai dây néo thì: Tn = 13218,589 = 18693,908 N Mỗi dây chịu lực néo bằng: T1 = Tn 18693,908 = = 10792,933 N= 10,793 kN 3 Với móng néo: k = 2, T = 10,793 kN Tra phụ lục PL VII.12 trang 322 Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tẩm ta có đất sét pha cát ẩm tự nhiên góc β = 450 thì: ϕ = 400, η = 0,6; A = 1,6; B = 0,55; γ = 14,7 kN/m3 Với tỷ số: d = = 0,5 tra phụ lục PL VII.13 ta có ξ = 0,60 h Từ ta tính giá trị λ theo công thức : β.(cosβ+sin β+ ) ) cos45cos (cos45 (45 +40 +sin40 ) ) 0 cos2 ( λ' = = = 2,17 0 cos 2 h A.(1-ξ B) b 2 = 2,17.(1-0,62 0,62 ) + 1,6.(1-0,62 0,55) = 3,029 1,5 λ = λ'.(1-ξ η2 ) + Vậy thay vào công thức kiểm tra : Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 162 eBook for You Kiểm tra khả chống nhổ móng γ.h b.λ Công thức kiểm tra: k.T ≤ Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm k.T ≤ h2 b. ⇔ 2.10,793≤ 14,7.22.1,5.3,029 ⇔ 21,586≤ 133,579 Vậy móng làm việc an tồn Kiểm tra khả chịu néo dây néo 14 Khả chịu néo dây thép bện φ14 là: σ = π .685 = 105,394 kN 14 Tgh = F gh 2 Nhận thấy: Tgh = 105,394 kN > Ttt = 10,793 kN eBook for You Vậy dây néo làm việc an tồn nên ta khơng phải chọn lại dây néo Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 163 ... 161 3.6 Thiết kế móng dây néo 161 Thực hiện: Nguyễn Anh Thế eBook for You Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn... for You Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm Cịn đoạn cịn lại tính hồn tồn tương tự theo cơng thức , ta có bảng tổng kết sau:... ΔUbt(%) ΔUsc(%) Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn Văn Đạm eBook for You 3.1.4.2 Phương án II : Thực hiện: Nguyễn Anh Thế 29 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện GVHD: Nguyễn