BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG DÂY DẪN NHÔM LÕI COMPOSITE TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG Ở VIỆT NAM NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: 02 06 07 ĐỖ ĐỨC TÂN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN BÁCH HÀ NỘI 2005 MỤC LỤC Mục lục Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan thiết kế đường dây tải điện không sở lý thuyết lý đường dây 1.1.Tổng quan thiết kế đường dây tải điện không 1.1.1 Các yêu cầu cần có đường dây không 1.1.2 Các bước tiến hành thiết kế đường dây 1.1.3 Các vấn đề cần lưu thiết kế đường dây tải điện không 1.1.4 Kết luận 1.2 Cơ sở lý thuyết lý đường dây 1.2.1 Thơng số vật lý thơng số tính tốn dây dẫn 1.2.2 chế độ tính tốn đường dây khơng 1.2.3 Thành lập phương trình trạng thái dây dẫn 1.2.4 Phương trình trạng thái dây dẫn 1.2.5 Khoảng cột tới hạn dây dẫn 1.2.6 Các lực tác động lên cột đường dây không Chương 2: Giới thiệu dây dẫn công nghệ – Dây dẫn nhôm lõi composite 2.1 Sơ lược công ty 6 7 10 10 14 16 22 25 27 35 35 35 36 37 2.2 Giải pháp CTC 2.3 Tính đa dạng Composite 42 2.4 Giới thiệu dây dẫn nhôm lõi Composite (ACCC Linnet) v 42 cụng ngh ca nú 42 Học viên: Đỗ §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005 43 Chương 3: Phương pháp tính chương trình tính tốn lí 48 đường 53 dây 53 3.1 Phương pháp tính 55 57 3.1.1 Giải phương trình trạng thái 3.1.2 Tính khoảng cột tới hạn 3.1.3 Tính trạng thái 3.2 Chương trình tính tốn lí đường dây 61 61 61 3.2.1 Giới thiệu chung chương trình tính tốn lí đường dây 62 3.2.2 Sơ đồ khối chương trình 85 3.2.3 Sử dung chương trình Chương 4: áp dụng lưí thuyết chương trình tính tốn thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh – Đông Anh 87 87 93 97 4.1 Khả tải điện dây dẫn nhôm lõi composite 4.1.1 Khái niệm chung 4.1.2 Kết tính tốn - đồ thị biểu diễn quan hệ hệ số cos 103 110 công suất cho đường dây 110kV, 220kV với chiều dài đường dây khác 115 4.1.3 Từ kết tính tốn đồ thị đưa bảng tổng kết 116 4.2 Tính tốn thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh 119 4.2.1 Tổng quan đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh 120 4.2.2 Phương án cải tạo đường dây Học viên: Đỗ §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005 4.2.3 Tính tốn so sánh lựa chọn dây dẫn 4.2.4 Tính tốn kiểm tra điều kiện làm việc dây dẫn ứng suất độ võng 4.2.5 Kiểm tra khoảng cách giao chéo an toàn từ đường dây 110kV đến đường dây có điện áp thấp đường giao thơng 4.3 Kết đạt việc thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh Chương 5: Kết kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Học viên: Đỗ §øc T©n – Líp cao häc HT§ 2003-2005 LỜI MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Trong hệ thống điện lưới điện đóng vai trị quan trọng, đảm nhận chức truyền tải phân phối điện từ nguồn đến phụ tải, bao gồm đường dây truyền tải, phân phối Có nhiều tiêu chí để đánh giá lưới điện, có tiêu chí sau: - Đảm bảo cung cấp điện đủ cho nhu cầu phụ tải, đảm bảo chất lượng - Cung cấp điện liên tục an toàn - Giảm tổn thất truyền tải, phân phối, giảm giá thành xây dựng - Hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng lưới điện môi trường sinh thái, cảnh quan Hiện nước ta phần lớn đường dây truyền tải điện đường dây không Việc thiết kế đường dây tải điện không phối hợp nhiều loại cấu kiện, vật liệu: dây dẫn, cách điện, cột, móng Việc tính tốn lúc thiết kế đường dây ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện vận hành sau hệ thống điện mặt: bảo đảm liên tục cung cấp điện, an toàn cho người, cho ngành công nghiệp khác giao thông vận tải, bưu điện, quốc phòng 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 trị quan trọng, định đến khả mang tải đường dây kết cấu xây dựng cho ng dõy Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao häc HT§ 2003-2005 Vì vây, luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam” phần giải yếu tố Mục đích nghiên cứu đề tài Đề tài nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: dây dẫn nhôm lõi composite, nêu lên ưu việt thiết kế đường dây tải điện không mặt: tăng khả tải điện đường dây, giảm độ võng tăng khoảng cách khoảng cột so với việc dùng dây nhôm lõi thép thông thường Đối tượng phạm vi đề tài Đề tài nghiên cứu đưa dây dẫn nhôm lõi composite vào việc thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam Đề tài áp dụng trực tiếp vào cơng trình thực tế Luận văn bao gồm phần lý thuyết lý đường dây tính tốn cụ thể lý đường dây cho công trình thực tế Ý nghĩa khoa học đề tài Hiện hầu hết cơng trình đường dây tải điện không Việt Nam sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép Khả truyền tải công suất dây nhôm lõi thép không nhiều trọng lượng thân lại lớn tốn kết cấu xây dựng, không kinh tế xây dựng đường dây tải điện với công suất chuyên tải lớn Là kỹ sư thiết kế đường dây tải điện cịn trẻ, với mục đích tập hợp tài liệu công nghệ chế tạo dây dẫn lý đường dây hệ trước với nỗ lực nghiên cứu thân, tác giả luận văn mong luận văn đóng góp vào việc phát triển hệ thống lưới điện Việt Nam Kết cấu đề tài Häc viªn: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 Tên đề tài: “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam” Luận văn lập bao gồm chương chia rõ làm hai phần: Lý thuyết thực hành Nội dung chương thể rõ ràng, dễ xem Nội dung cụ thể luận văn sau: Chương 1: Tổng quan thiết kế đường dây tải điện không sở lý thuyết lý đường dây Chương 2: Giới thiệu dây dẫn công nghệ – dây dẫn nhôm lõi composite Chương 3: Phương pháp tímh chương trình tính tốn Chương 4: Áp dụng lý thuyết tính tốn cho đường dây 110kV hai mạch Bắc Ninh - Đông Anh cải tạo thay dây dẫn Chương 5: Kết kt lun Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao häc HT§ 2003-2005 CHƯƠNG TỔNG QUAN THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY 1.1 TỔNG QUAN THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG 1.1.1 Các yêu cầu cần có thiết kế đường dây khơng Để thiết kế cơng trình đường dây không, đảm bảo đường dây vận hành an toàn, người thiết kế phải thiết kế đường dây đảm bảo đầy đủ yếu tố sau: Lựa chọn dây dẫn đảm bảo khả mang tải đường dây Đảm bảo khả chịu lực dây dẫn: Dây dẫn phải căng dây để đảm bảo ứng suất lực cho phép chế độ đặc biệt đường dây như: + Chế độ bão: gió lớn, tải trọng ngồi tác động dây dẫn lớn + Chế độ lạnh: nhiệt độ thấp, dây dẫn co lại, ứng suất lực dây dẫn lớn + Chế độ nhiệt độ trung bình: chế độ vận hành thường xuyên dây dẫn, ứng suất dây dẫn phải đảm bảo nhỏ ứng suất cho phép chế độ Đảm bảo khả chịu lực cột: cột phải chịu tác dụng lực lực căng dây dẫn, lực tác dụng gió vào dây cột Đảm bảo khoảng cách an toàn theo quy phạm từ đường dây đến đất phương tiện qua lại chế độ, cụ thể chế độ nhiệt độ nóng Tính tốn khoảng cách an tồn phải theo quy phạm để đảm bảo tính kỹ thuật kinh tế cơng trình Nếu khoảng cách an tồn lớn phải nâng chiều cao cột, gây tốn kinh tế Nếu khoảng cách nhỏ gây an toàn cho người phương tiện quỏ trỡnh võn hnh ng dõy Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 m bảo khoảng cách pha đường dây cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Nếu khoảng cách pha lớn gây tốn kinh tế phải tăng chiều dài xà, khoảng cách pha nhỏ không đạt yêu cầu an tồn Việc tính tốn khoảng cách pha phụ thuộc vào yếu tố: Điện áp đường dây độ võng dây dẫn 1.1.2 Các bước tiến hành thiết kế đường dây Thiết kế đường dây bao gồm bước sau: - Thu thập đầy đủ số liệu phụ tải điện tại, có dự báo nhu cầu phụ tải tương lai Tính tốn chế độ lưới điện khu vực để lựa chọn tiết diện dây dẫn loại dây dẫn cho phù hợp - Khảo sát tuyến đường dây: thể tuyến đường dây lên mặt mặt cắt dọc Mặt mặt cắt thường thể theo tỷ lệ định cho phù hợp với cơng việc thiết kế, q trình thi công thuận tiện lưu trữ hồ sơ trình vận hành đường dây - Lựa chọn dây chống sét - Lựa chọn cách điện phụ kiện cho phù hợp - Chọn sơ đồ cột tuyến đường dây - Tính tốn chọn cột, chọn móng: chọn cột cho lực tiêu chuẩn chế tạo cột phải đảm bảo lực tác dụng lên cột - Tính tốn khoảng cách pha phụ thuộc vào điện áp đường dây độ võng, công suất an tồn học - Đưa vị trí cột, chiều cao cột độ võng dây dẫn lên mặt cắt dọc - Bóc tách khối lượng đường dây bao gồm cột, móng, xà, dây dẫn để khối lượng đưa vào tính tốn vốn đầu tư cụng trỡnh Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao häc HT§ 2003-2005 1.1.3 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 tốn tn theo phương trình trạng thái dây dẫn Ứng suất phụ thuộc vào chiều dài khoảng cột chế độ đường dây thời điểm tính tốn 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 giá trị độ võng biết, ta tính tốn biết được: + Khoảng cách từ điểm thấp dây dẫn (nếu biết chiều cao hai điểm dây dẫn) đến đất Häc viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 ... ? ?Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam? ?? phần giải yếu tố Mục đích nghiên cứu đề tài Đề tài nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: dây. .. SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY 1.1 TỔNG QUAN THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG 1.1.1 Các yêu cầu cần có thiết kế đường dây không Để thiết kế công trình đường dây khơng, đảm bảo đường dây. .. tài: ? ?Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite thiết kế đường dây tải điện trờn khụng Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao häc HT§ 2003-2005 11 Việt Nam? ?? nhằm nâng cao khả tải điện đường dây, vận