M Ở ĐẦU
3.1.3.Tính các trạng thái
Từ khoảng cột thực tế với so sánh với khoảng cột tới hạn, ta sẽ tìm được trạng thái xuất phát của đường dây. Có 3 trạng thái xuất phát sau đây:
+ Trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh. + Trạng thái xuất phát là trạng thái bão. + Trạng thái xuất phát là trạng thái trung bình.
- Khi trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh ta phải thực hiện như sau: Từ trạng thái lạnh với ứng suất cho phép σmax và các thông số khác của trạng thái lạnh ta thay vào phương trình trạng thái để tính lại ứng suất của trạng thái nhiệt độ trung bình và ứng suất của trạng thái bão.
- Khi trạng thái xuất phát là trạng thái bão ta phải thực hiện như sau: Từ trạng thái bão với ứng suất cho phép σmax và các thông số khác của trạng thái bão ta thay vào phương trình trạng thái để tính lại ứng suất của trạng thái nhiệt độ trung bình và ứng suất của trạng thái lạnh.
- Khi trạng thái xuất phát là trạng thái nhiệt độ trung bình ta phải thực hiện như sau: từ trạng thái trung bình với ứng suất cho phép σtb và các thông số khác của trạng thái trung bình ta thay vào phương trình trạng thái để tính lại ứng suất của trạng thái lạnh nhất và ứng suất của trạng thái bão.
1. Trường hợp 1: l1k < l2k < l3k
Ta có đồ thị hình 1.7
Hình 1.7
Nhìn đồ thị hình 1.7 ta thấy đường σtl = f3(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l1k, đường σt2 = f4(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l3k.
So sánh với khoảng cột thực tếl ta thấy:
- Khi l < l1k ứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σtl < σtb.
- Khi l > l3kứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σt2 < σtb.
- Khi l1k < 1 < l3k ứng suất trong trạng thái trung bình lớn hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σtl > σtb ; σt2 > σtb.
Kết luận:
- Khi l < llk trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất - Khi l > l3k trạng thái xuất phát là trạng thái bão.
2. Trường hợp 2: l3k < l2k < l1k
Ta có đồ thị hình 1.8 như sau:
Hình 1.8
Nhìn đồ thị hình 1.8 ta thấy đường σtl = f3(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l1k, đường σt2 = f4(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l3k.
So sánh với khoảng cột thực tếl ta thấy:
- Khi l > l1kứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σt1 < σtb.
- Khi l < l3k ứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình: σt2 < σtb.
- Khi l3k < l < l1k ta ta thấy ứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình: σt1 < σtb; σt2 < σtb.
Kết luận:
+ Khi l < l2k: Trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất. + Khi l > l2k: Trạng thái xuất phát là trạng thái bão.
3. Trường hợp 3: Không có giá trị l1k, l3k > l2k.
Ta được đồ thị hình 1.9 như sau:
Hình 1.9
Nhìn đồ thị hình 1.9 ta thấy đường σtl = f3(l) không cắt đường σ = σtb nên không có giá trị l = l1k, đường σt2 = f4(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l3k.
So sánh với khoảng cột thực tếl ta thấy:
- Khi l > l3k ứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σ < σtb. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khi l < l3kứng suất trong trạng thái trung bình lớn hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình: σt2 > σtb, σt2 > σtb.
Kết luận:
- Khi l > l3k trạng thái xuất phát là trạng thái bão; - Khi l < l3k trạng thái xuất phát là trạng thái trung bình.
4. Trường hợp 4: Không có giá trị L3k, l1k < l2k.
Ta được đồ thị hình 1.10 như sau:
Hình 1.10
Nhìn đồ thị hình 1.10 ta thấy đường σt1 = f3(l) cắt đường σ = σtb tại điểm trục hoành có l = l1k, đường σt2 = f4(l) không cắt đường σ = σtb nên không có giá trị l = l3k. So sánh với khoảng cột thực tếl ta thấy:
- Khi l < l1k ứng suất trong trạng thái trung bình nhỏ hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σt1 < σtb.
- Khi l > l1kứng suất trong trạng thái trung bình lớn hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình σt2 > σtb; σt2 > σtb.
Kết luận:
- Khi l < l1k trạng thái xuất phát là trạng thái lạnh nhất.
5. Trường hợp 5: Không có giá trị l3k, không có giá trị l1k, chỉ có l2k.
Ta được đồ thị hình 1.11 như sau:
Hình 1.11
Nhìn đồ thị hình 1.11 ta thấy đường σt1=f3(1) không cắt đường σ =tb nên không có có l = llk, đường σ t2 = f4(1) không cắt đường σ = σ tb nên không có giá trị l = l3k.
So sánh với khoảng cột thực tếl ta thấy
- Với mọi giá trị của khoảng cột 1, ứng suất trong trạng thái trung bình luôn lớn hơn ứng suất cho phép của trạng thái trung bình: σ t1 > σtb, σ t2> σ tb.
Kết luận:
- Với mọi khoảng cột 1, trạng thái xuất phát là trạng thái nhiệt độ trung bình.
1.2.6. Các lực tác động lên cột của ĐDK.
- Lực tác dụng của trọng lượng dây dẫn và trọng lượng sứ lên cột; - Lực tác dụng của gió vào cột và của gió vào dây;
- Lực tác dụng của lực căng bản thân dây dẫn (ứng suất trong dây dẫn).
1.2.6.1. Các lực tác động lên cột.
a) Trọng lực của dây, sứ tác dụng lên cột. PTL = Pdây + Pc.sét +Psứ.
Lực do trọng lượng dây được dùng để tính móng cột. (Trong phạm vi của luận văn này chưa đề cập đến).
b) Tác dụng của gió vào cột và vào dây. Pgió, cột = Q.Sc.k
Pgió, dây = Cx.Cy.Q.d.1gió (Lực tác dụng của gió lên 1 dây) Trong đó:
Cx. Hệ số khí động học của dây.
Cy. Hệ sốđiều chỉnh theo cấp độ tải trọng tác động. Ss. Diện tích đón gió của cột.
k: Hệ số tính đến tính chất tác động của gió lên từng loại cột, k có giá trị như bảng sau: (Tính theo bảng 6 trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737 - 1995) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TT Chủng loại cột Hệ số k
1 Cột thép độc lập (Không có dây néo) 1,5
2 Cột có dây néo 1,65
3 Cột hình cổng 1,6
4 Cột bê tông cốt thép 1
c) Lực tác dụng của lực căng bản thân dây dẫn (ứng suất trong dây dẫn) Tmax = σ max. S
Trong đó:
max
σ : ứng suất cho phép lớn nhất trong dây dẫn. S: Tiết diện của dây dẫn.
d, Lực tổng hợp tác dụng lên cột đỡ Lực tác dụng lên cột đỡ gồm có:
- Lực do gió tác động và cột tác động vào dây
+ Chế độ vận hành bình thường tại các vị trí cột đỡ, cột chỉ phải đỡ dây nên không phải chịu lực tác dụng căng của bản thân dây dẫn Tmax.
+ Chế độ sự cố (đứt dây) có tính đến lực căng của bản thân dây dẫn. Lực này căng dây Tsc = k. Tmax. Hệ số K được cho như sau:
Tiết diện dây > 240mm2: k = 0,4 đối với cột thép. k = 0,25 đối với cột bê tông cốt thép. Tiết diện dây < 180mm2: k = 0,5 đối với cột thép. k = 0,3 đối với cột bê tông cốt thép. Ởđây ta chú ý:
+ Lực tác động của gió lên cột được xác định tại trọng tâm của cột, hoặc tại trọng tâm của từng bộ phận cột.
+ Lực tác động của gió lên dây được xác định tại vị trí treo dây. Do vậy tuỳ từng sơđồ cột mà ta có các lực gió tác động khác nhau.
Các cột hiện nay được chế tạo quy theo lực đầu cột tiêu chuẩn. Nên sau khi tính toán được lực tổng hợp do gió tác động lên cột ta phải quy lên lực đầu cột để xem xét tính toán, cột điện được lựa chọn có đảm bảo được các yêu cầu chịu uốn, nén cần thiết.
d) Lực tổng hợp tác dụng lên cột néo góc. Cột néo một góc góc α
hướng thuyến
Tại vị trí cột néo: Cột phải chịu tác dụng của gió vào dây, của gió vào cột, chịu tác dụng của lực căng dây.
Lực tác dụng của gió lên một dây tại vị trí cột néo là: 2 sin . T 2 2 cos . P
Pd = gio,day 2 α + max α
Tương tự nhưđã trình bày trong phần tính cột dỡ thẳng, các lực tác dụng lên cột được xác định tại vị trí treo dây lên quy lên đầu cột để so sánh với lực đầu cột quy
ở chếđộ sự cố lực căng dây T = Tsc = Tmax,
Để thiết kế được ta phải tính được các lực tác dụng lên cột, để kiểm tra cột có đủ chịu lực không. Nếu không đủ ta phải tăng độ chịu lực của cột hoặc giảm lực của dây tác dụng lên cột.
1.2.6.2. Các khái niệm cần biết trong tín toán lực tác động lên cột.
* Khoảng cột tính toán ltt là khoảng cột dài nhất giữa hai cột kề nhau đảm bảo được các điều kiện sau:
+ Khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây dẫn trong trạng thái nhiệt độ không khí cao nhất phải đảm bảo được khoảng cách an toàn trong Quy phạm trang bịđiện.
+ Đảm bảo khoảng cách pha an toàn giữa các pha và từ dây dẫn đến các bộ phận của cột.
+ Ứng suất xảy ra trong 3 trạng thái: lạnh nhất, bão, nhiệt độ trung bình phải đảm bảo nhỏ hơn ứng suất cho phép trong các trạng thái đó. Ứng suất của trạng thái lạnh nhất và trạng thái bão không được lớn hơn ứng suất lớn nhất của dây dẫn σmax, ứng suất của trạng thái trung bình không được lớn hơn ứng suất cho phép trung bình (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tb
σ .
Từ phương trình trạng thái được tính như sau: Từ phương trình trạng thái đã có: ) .( . . 24 1 . . . 24 1 . . 2 2 2 2 2 2 CS TT CS CS CS TT TT TT − g E = −g E −α E t −t σ σ σ σ
Ta tính giá trị 1tt tại trạng thái nóng nhất và trạng thái xuất phát (trạng thái cơ sở) lấy tạm thời một trạng thái bất kỳ.
Do khoảng cột tính toán là khoảng cột dài nhất nên độ võng cũng là độ võng lớn nhất fmax. Độ võng lớn nhất phải đảm bảo khoảng cách an toàn nhỏ nhất từ đây dẫn tới mặt đất. Với đường dây 110 KV phải đảm bảo khoảng cách như bảng 1.2.
fmax = h - hmin
ởđây + h: là khoảng cách từ pha cuối cùng đến đất.
Bảng 1.4: Khoảng cách an toàn nhỏ nhất hmin của dây dẫn tới mặt đất.
(Theo Quy phạm trang bịđiện 11TCN 19:2006 tại các mục: II.5.95, II.5.99, II.5.103, II.5.107).
Vị trí 110 KV (m)
* Cách mặt đất: + Khu ít dân + Khu đông dân
* Đến mặt nước cao nhất * Đến đỉnh cột buồm
* Đến mặt nước không có thuyền bè, lũ lụt
6 7 6 2 3 Thay giá trị của ứng suất tại giá trịđộ võng lớn nhất ta được:
max 2 TT tt f . 8 l . g = σ
Thay giá trịứng suất này vào phương trình trạng thái, biến đổi ta được phương trình sau: 0 1 . 1 . 4 −B 2 −C= A tt tt Trong đó: 24 . . 8 2 2 max E g f g A CS CS TT σ + = (1.50) ) .( . CS TT o E t t B=σ −α − (1.51) 3 . . 8 2 max E f C = (1.52)
+ ởđây tTT = 400C; tcs: nhiệt độ trạng thái cơ sở (trạng thái cơ sởđược giả định là một trạng thái bất kỳ).
Giải phương trình trên ta được giá trị như 1tt như sau:
A C A B B ltt . 2 . . 4 2+ + = (1.53)
+ So sánh với giá trị của các khoảng cột tới hạn 12k, 11k, 13k để xem xét trạng thái cơ sở chính thức của đường dây, từđó tính lại chính xác khoảng cột tính toán.
* Khoảng cột gió.
Khoảng cột gió của một vị trí cột được lấy bằng một nửa độ dài của hai khoảng cột hai bên của cột đó.
1G = (11+12)/2. (1-54)
Minh họa khoảng cột gió trên hình 1.12.
B A h 1 h 2 h l1 l2 C lG f1 f2 Hình 1.12 * Khoảng cột trọng lượng.
Khoảng cột trọng lượng là khoảng cột mà cột phải chịu trọng lượng của dây dẫn.
Hình 1.13. Khoảng cột trọng lượng A B C D h lTL h l1 l2 l3 Hình 1.13 * Khoảng cột đại biểu.
Khoảng cột đại biểu là khoảng cột đại diện cho một khoảng néo. Khoảng cột đại biểu là 1đb được tính như sau:
1db = ∑ ∑ n 1 i n 1 3 i 1 1 (1.56) Trong đó:
n: Số khoảng cột trong khoảng néo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
11, 12, 13….: Các khoảng cột trong khoảng néo.
Từ khoảng cột 1đb ta có phương trình trạng thái của khoảng néo như sau: ) t t .( E . . 24 1 . E . g . 24 1 . E . g CS TT 2 CS 2 db 2 CS CS 2 TT 2 db 2 TT TT −α − σ − σ = σ − σ
Giải phương trình trạng thái với giá trị khoảng cột đại biểu đã biết ta được ứng suất của một khoảng néo.
CHƯƠNG 2
DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI
Giới thiệu về dây dẫn
2.1.1 Dây dẫn truyền thống:
Dây dẫn nhôm lõi thép (ACSR) là loại dây dẫn phổ biến nhất hiện nay, tùy theo yêu cầu mà có thể chế tạo với tỷ lệ tiết diện nhôm/thép, hình dáng của các sợi bện thành dây khác nhau để được các loại dây có đặc tính cơ ly khác nhau. Dây ACSR chia làm 2 loại như sau:
- Dây nhôm lõi thép ACSR, các sợi dây nhôm bện và thép là hình tròn. - Dây nhôm lõi thép ACSR/TW các sợi dây nhôm bện là là hình đa giác.
Hình 2.1: Dây dẫn ACSR/TW
Hình 2.2: Dây dẫn ACSR 2.1.2 Dây dẫn công nghệ mới
2.1.2.1 Dây hợp kim nhôm siêu chịu nhiệt lõi thép tăng cường (ZTACSR):
Hợp kim nhôm siêu nhiệt (ZTACSR), được chế tạo từ hợp kim nhôm- zirconi (ZTAL), cho khả năng hoạt động liên tục ở nhiệt độ cao lên đến 210°C.
Hình 2.3: Dây dẫn ZTACSR
2.1.2.2 Dây hợp kim nhôm siêu chịu nhiệt lõi thép tăng cường (GZTACSR)
Dây dẫn GZTACSR, giống hệt với dây dẫn ZTACSR, nhưng có thêm phần (Grap type), lõi thép bằng mạ kẽm chịu lực cao, gần lõi thép là lớp nhôm có mặt cắt ngang dạng hình thang có tác dụng tạo một khe hở giữa lớp nhôm và thép. Khe hở này được bơm 1 loại chất đặc biệt để có thể vận hành liên tục ở nhiệt độ 210oC.
Hình 2.4: Dây dẫn GZTACSR
2.1.2.3 Dây hợp kim nhôm siêu chịu nhiệt lõi hợp kim tăng cường (ZTACIR)
Dây dẫn ZTACIR hình thành bởi hợp kim ZTAL, hợp kim hoặc sợi thép nhôm mạ kẽm, có hệ số giãn nở rất nhỏ và tuyến tính;
Hình 2.5: Dây dẫn ZTACIR
2.1.2.4 Dây nhôm lõi thép tăng cường, chịu nhiệt (ACSS, ACSS/TW)
Dây dẫn ACSS, các sợi dây nhôm được ủ nhiệt quấn xoắn quanh lõi thép, nhiệt độ vận hành đến 200oC.
Hình 2.6: Dây dẫn ACSS
2.1.2.5 Dây dẫn nhôm lõi Composite
Lõi cấu tạo từ các sợi nhôm composite (aluminum matrix composite) được tạo thành từ các sợi composite kim loại tẩm nhôm nguyên chất. Những sợi của lõi dây này bền và cứng như thép nhưng lại nhẹ hơn nhiều, dẫn điện tốt hơn nhiều và độ giãn nở do nhiệt giảm. Mỗi sợi của lõi dây chứa hàng mấy ngàn sợi rất mảnh ôxit nhôm có độ bền siêu cao. Các sợi của lõi dây trông giống như các sợi dây nhôm truyền thống