Thiết kế đường dây và trạm biến áp Bài 4.4 Tính toán cơ lý ĐZK

CTCP Tư Vấn Đào Tạo Và Hỗ Trợ Việc Làm VNK THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP BÀI 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DDK (THIẾT KẾ CƠ) BUỔI 4: TÍNH TỐN CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY KHƠNG GV NGUYỄN VĂN HỊA ĐƯỜNG DÂY KHƠNG I CẤU TRÚC ĐDK Cấu trúc đường dây không bao gồm phần sau:  Cột(trụ) điện  Xà điện  Dây dẫn  Cách điện  Móng cột  Tiếp đất  Néo cột  Thiết bị, cấu kiện khác ĐƯỜNG DÂY KHÔNG II ỨNG DỤNG Đường dây khơng khuyến khích, ưu tiên sử dụng điều kiện mặt tuyến dây thơng thống, có phạm vi hành lang an toàn phù hợp với quy phạm trang bị điện khu vực đồng ruộng, làng quê thưa dân, vùng đồi núi Trong điều kiện hành lang tuyến dây chật hẹp (như khu đô thị, hè phố, khu đông dân cư, gần chợ, trường học ) sử dụng dây dẫn bọc cách điện để giảm khoảng cách hành lang an toàn tuyến dây phù hợp với QPTBĐ ĐƯỜNG DÂY KHƠNG III TÍNH TỐN CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY KHƠNG Lựa chọn dây dẫn  Dây dẫn cho đường dây trung áp thường dùng dây nhôm AC, dây từ 120mm2 trở lên dùng AL, từ 95mm2 trở xuống không dùng dây không lõi thép (theo QPTBĐ- Chương III) -> Thực tế hầu hết chọn dây AC  Tiết diện dây dẫn chọn theo yếu tố: Mật độ dòng kinh tế, tổn thất điện áp, độ phát nóng cho phép, mơi trường làm việc cho phép, độ bền học (Theo QPTBĐ)  Đường trục mạch vòng: từ 120mm2 trở lên  Đường trục từ 20km trở lên: từ 95mm2 trở lên  Tổn thất điện áp không lớn 5%, tiết diện dây AC không nhỏ 25mm2  Ngồi tính tốn kỹ thuật, cần xét đến khả phát triển phụ tải quy hoạch lưới điện đơn vị quản lý lưới khu vực ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Bảng II.5.1: Tiết diện nhỏ cho phép ĐDK theo độ bền học - QPTBĐ Tiết diện dây dẫn (mm2) Đặc điểm ĐDK Trên khoảng cột thông thường ĐDK: Trên khoảng cột ĐDK vượt qua sơng, kênh có thuyền bè qua lại: Trên khoảng cột ĐDK vượt cơng trình:  Dây thông tin  Ống dẫn đường cáp vận chuyển  Đường sắt Nhôm Nhôm lõi thép hợp kim nhôm Thép Đồng 35 25 25 16 70 35 25 70 35 25 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Các vấn đề lý thuyết 2.1 Các chế độ tính tốn đường dây khơng  Chế độ nhiệt độ thấp (Tmin)  Chế độ áp lực gió lớn (Tmax)  Chế độ nhiệt độ trung bình (Ttb)  Chế độ điện áp khí (Uqa)  Chế độ nhiệt độ cao (Tmax) 2.2 Mục đích tính tốn  Chọn cột  Chọn móng cột  Xác định độ võng 2.3 u cầu tính tốn Xác định tổng hợp tải trọng giới tác động lên đầu cột S (kN) bao gồm: + Lực căng dây (T) + Áp lực gió lên dây (Pgd) + Áp lực gió lên cột (Pgc) ĐƯỜNG DÂY KHÔNG 2.4 Tỷ tải Là phụ tải giới tác động lên 1m dây có tiết diện mm2 a Tỷ tải trọng lượng dây: Trong đó: + ga, gfe trọng lượng riêng nhôm, thép (N/dm3) + FA, Ffe, F tiết diện phần nhôm, thép, tiết diện tổng (Tra bảng thông số cáp QPTBĐ) b Tỷ tải gió thổi lên dây Trong đó: + : Hệ số biểu thị phân bố không gió khoảng cột (v = 20 m/s : α=1; v = 25 m/s : α=0,85; v = 30 m/s : α=0,75; v > 30 m/s : α=0,7) + Cx: Hệ số động gió (Ddây ≤ 20 mm: Cx = 1,1; Ddây > 20 mm: Cx = 1,2) + d: Đường kính dây + q: Động khơng khí (q = v2/16, v vận tốc gió) + S: Diện tích bề mặt chắn gió ĐƯỜNG DÂY KHÔNG c Tỷ tải tổng hợp: 2.5 Tải trọng giới tác dụng lên dây dẫn  Tải trọng trọng lượng dây  Tải trọng gió lên dây khoảng cột (áp lực gió)  Ứng suất dây (Nhiệt độ giảm, dây co - ứng suất tăng - độ võng giảm; Nhiệt độ tăng – dây giãn - ứng suất dây giảm – độ võng tăng) 2.6 Tải trọng giới tác dụng lên cột  Tải trọng lâu dài: Cột, dây, xà, cách điện, thiết bị, phụ kiện lắp cột  Tải trọng ngắn hạn: áp lực gió lên cột vật cột  Tải trọng đặc biệt: xuất cố đứt dây  Tải trọng xây lắp (người dụng cụ thi công)  Theo phương tác dụng: - Phương ngang: gió thổi (để tính chọn cột) - Phương thẳng đứng: Trọng lượng cột, dây, xà, thiết bị, Tải trọng xây lắp (tính tốn móng cột) ĐƯỜNG DÂY KHÔNG 2.8 Ứng suất Ứng suất (cg sức căng), đại lượng biểu thị nội lực phát sinh vật thể biến dạng (x Biến dạng) tác dụng nguyên nhân bên tải trọng, thay đổi nhiệt độ, v.v Ứng suất diễn giải theo cơng thức: Trong F lực (N) tác động lên vùng A (cm2) Để dây dẫn làm việc ứng suất σ dây dẫn trạng thái phải nhỏ ứng suất cho phép σCP dây trạng thái Nếu biết trạng thái có ứng suất vận hành lớn nhất, lấy trạng thái làm trạng thái xuất phát với σ = σCP ứng suất tính tất trạng thái khác thỏa mãn điều kiện nhỏ ứng suất cho phép Đường dây khơng khí vận hành phải đảm bảo ứng suất cho phép trạng thái ứng suất: 1- Trạng thái nhiệt độ thấp 2- Trạng thái bão 3- Trạng thái nhiệt độ trung bình ĐƯỜNG DÂY KHƠNG IV THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Các vấn đề hành lang an tồn  Đối với khu vực dân cư Khoảng cách thẳng đứng từ điểm thấp dây dẫn đến mặt đất tự nhiên, chế độ làm việc bình thường khơng nhỏ hơn: + 5,5m ĐDK điện áp đến 35kV Khoảng cách ngang từ mặt phẳng thẳng đứng dây dẫn ĐDK trạng thái tĩnh đến phận nhơ gần nhà cửa cơng trình (hành lang bảo vệ) không nhỏ hơn: + 2m ĐDK điện áp đến 22kV + 3m ĐDK điện áp 35kV  Đối với cáp bọc đến 35kV khoảng cách giảm 1/2  Đối với khu vực đông dân cư Khoảng cách thẳng đứng từ điểm thấp dây dẫn đến mặt đất tự nhiên, chế độ làm việc bình thường khơng nhỏ hơn: + 7m ĐDK điện áp đến 110kV Khoảng cách ngang từ mép móng cột đến mép đường ơtơ (có tính đến qui hoạch mở rộng) không nhỏ 1,5m Tiết diện dây dẫn dây chống sét dùng cho ĐDK theo điều kiện độ bền học không nhỏ hơn: + 50mm2 với dây nhôm 10 + 35mm2 với dây nhôm lõi thép hợp kim nhôm (Xem thêm quy định với trường hợp khác Chương II.5 – QPTBĐ) ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Khoảng cách giao chéo - Đối với đường dây đến 220kV, khoảng cách giao chéo gần 02 đường dây không nhỏ 5m - Trong khoảng cột giao chéo, dây dẫn dây chống sét ĐDK phía khơng có mối nối, dây dẫn có tiết diện lớn 240mm2 cho phép dây dẫn có mối nối khoảng cột - Khi dùng cách điện đứng ĐDK phía trên, cách điện khoảng cột giao chéo phải mắc kép Bảng II.5.8: Khoảng cách nhỏ theo chiều thẳng đứng từ dây dẫn ĐDK đến dây dẫn ĐTT ĐTH Khoảng cách (m) theo Chế độ tính tốn Chế độ bình thường Khi đứt dây khoảng cột kề ĐDK dùng cách điện treo 10 điện áp ĐDK (kV) 22 35 110 3 1 220 11 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG IV THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Chọn cột điện a Chiều cao cột - Căn theo khoảng cách tối thiểu từ dây dẫn từ dây dẫn đến mặt đất, công trình vượt DTT, 0,4 kV, tơ, đê, sơng, đường tàu… - Đường dây qua khu vực dân cư: ≥ 5,5m đến mặt đất điện áp đến đến 35 kV - Khoảng cách giao chéo với đường dây trung với đường dây khác đường thơng tin ≥ 3m - Ở khu vực khó đến, khoảng cách cho phép giảm 1m, chỗ khó đến (như mỏm đá, vách núi v.v.) cho phép giảm 3m - Khoảng cách giao chéo với cơng trình bên khác xem chi tiết chương II.5 QPTBĐ  Khu vực dân cư, thường dùng cột 12m đạt yêu cầu b Chọn loại cột - Cột bê tông ly tâm (chủ yếu sử dụng) – Chiều cao từ 10 – 20m - Cột thép (dùng cho trường hợp khoảng vượt lớn, yêu cầu chịu lực cao c Chọn lực đầu cột - Đã chọn tiết diện dây, khoảng cột đại biểu, tính tốn lực tác dụng lên đầu cột chọn cột có xét đến hệ số an tồn theo QPTBĐ, chọn cột theo TCVN 5847-2016 12 Chi tiết xem bảng tính ĐƯỜNG DÂY KHƠNG Chọn móng cột ⁻ Chọn theo vị trí cột: Cột đầu, cuối; Cột néo góc, cột trung gian ⁻ Chọn theo điều kiện tính toán lý đường dây: + Điều kiện: Sm ≥ S*Km Trong đó: + Km: hệ số an tồn chọn móng + S: tổng hợp lực đầu cột tính tốn + Sm: sức kháng móng ⁻ Kích thước móng thông dụng: + M-1T12-1: 1,2mx1,2mx1m chôn sâu 1,5m: cho vị trí đỡ thẳng đỡ vượt + M-2T12-4: 1,8mx1,6mx1,2m chơn sâu 1,5m: Cho cột đúp Dùng mác bê tông 150, đá 2,4, có cốt thép khơng có cốt thép + Lót mác 50, đá 4x6 + Độ chơn sâu móng từ 10-12% theo QPTBĐ 13 ĐƯỜNG DÂY KHƠNG 14 Chi tiết kết cấu móng cột đơn ĐƯỜNG DÂY KHÔNG 15 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Chọn xà Các loại xà bản: + Đỡ thẳng + Khóa + Vượt + Néo Các yếu tố phụ thuộc: - Chức vị trí cột: Đỡ thẳng, vượt, néo đầu, néo góc - Cỡ dây dẫn: + S pha nằm ngang, hạn chế phía -> pha thẳng đứng, Hạn chế phía: tam giác - Vật liệu chế tạo xà: Thông thường sử dụng L70x70x7(6)+L63x63x6; L63x63x6+L50x50x5 tùy quy định điện lực địa phương (trong thỏa thuận đấu nối, thỏa thuẩn thiết kế), tất phải mạ kẽm nhúng nóng theo QPTBĐ 16 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Khoảng cách pha – pha vị trí xà đường dây trung đến 35kV phụ thuộc vào kích cỡ dây vùng gió áp dụng thao khảo sau: Vùng gió xem: TCVN 2737 – 1995 –Tải trọng tác động: Tiêu chuẩn thiết kế 17 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha tam giác 18 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha nằm ngang 19 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha thẳng đứng 20 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Chọn tiếp địa đường dây ⁻ Đường dây không đên 35kV cần nối đất khơng có bảo vệ chạm đất cắt nhanh qua khu vực đông dân cứ; DDK điện áp đến 35kV có bảo vệ chạm đất cắt nhanh qua khu vực dân cư cần nối đất cách 2-3 cột, vị trí giao chéo đường giao thơng ⁻ Tại vị trí có MBA, đo lường, cách ly, cầu chảy phải có nối đất ⁻ Thường sử dụng thép trịn, vị trí nối có dẹt có lỗ gọi cờ tiếp địa ⁻ Cấu tạo: Cọc L63x63x6 L50x50x5 + Thanh dẹt liên kết (40x4) + Dây nối thép tròn (D10) dây đồng tối thiểu 35mm2 theo QPTBĐ ⁻ Kiểu tia mạch vòng ⁻ Kết cấu nối đất ĐDK phải đặt sâu 0,5m, vùng đất cày cấy đặt sâu 1m, vùng đất đá v.v cho phép đặt dây nối đất trực tiếp lớp đất đá với chiều dày lớp đá phủ không nhỏ 0,1m Khi chiều dày lớp đá phủ khơng đạt u cầu đặt dây nối đất mặt lớp đá phủ vữa xi măng 21 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ⁻ Điện trở yêu cầu theo bảng II.5.5 điện trở nối đất DDK Điện trở suất đất ρ (Ωm) Điện trở nối đất (Ω) Đến 100 Trên 100 đến 500 Trên 500 đến 1000 Trên 1000 đến 5000 Trên 5000 Đến 10 15 20 30 6.10-3ρ 22 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Khoảng néo 23 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Mối nối 24 25 ... DÂY KHÔNG III TÍNH TỐN CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY KHƠNG Lựa chọn dây dẫn  Dây dẫn cho đường dây trung áp thường dùng dây nhôm AC, dây từ 120mm2 trở lên dùng AL, từ 95mm2 trở xuống khơng dùng dây không lõi... Tiêu chuẩn thiết kế 17 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha tam giác 18 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha nằm ngang 19 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Sơ đồ đỡ thẳng - pha thẳng đứng 20 ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Chọn... IV THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG Chọn cột điện a Chiều cao cột - Căn theo khoảng cách tối thiểu từ dây dẫn từ dây dẫn đến mặt đất, cơng trình vượt DTT, 0,4 kV, ô tô, đê, sông, đường tàu… - Đường dây