Trình tự thiết kế đường dđy trín khơng gồm câc bước: 1- Chuẩn bị mặt bằng vă mặt cắt của tuyến đường dđy 2- Lựa chọn cột;
3- Lựa chọn sứ câch điện;
4- Tính tải trọng lín dđy dẫn trong câc trạng thâi;
5- Tính khoảng cột tính tôn vă vẽ đường dđy mẫu Sablon;
6- Chia cột:Căn cứ văo địa hình cho bởi mặt bằng vă mặt cắt của tuyến đường , xâc định vị trí cột ,loại cột, mĩng vă độ cao của chúng , sao cho bảo đảm khoảng câch yíu cầu tối thiểu với đất vă câc cơng trình dưới đường dđy vă câc điều kiện an toăn khâc. Sử dụng đường cong mẫu đê lập để tính.
Tính kiểm tra lại ứng suất , độ võng, độ lệch ngang của dđy vă chuỗi sứ ,khoảng câch an toăn giữa câc dđy dẫn trong điều kiện bêo nhiệt độ thấp nhất, quâ điện âp vă sự cố.
Nếu địa hình bằng phẳng thì dùng một độ cao của cột vă khoảng cột tính tôn ltt, nghĩa lă câch đều nhau ltt ; nếu địa hình khơng bằng phẳng thì độ cao cột vă khoảng cột sẽ tùy theo địa hình.
7- Chọn giải phâp chống sĩt vă tính tôn dđy chống sĩt (nếu cĩ); 8- Tính tôn câc khoảng vượt;
9- Kiểm tra độ lệch của chuỗi sứ; 10- Tính tạ chống rung;
11- Tính độ võng thi cơng:Tính độ võng trong câc trạng thâi thời tiết khi thi cơng để thi cơng;
12- Tính kiểm tra cột:Tính lực tâc động lín câc cột trong trạng thâi bình thường vă sự cố;
Dưới đđy sẽ trình băy cụ thể từng bước tính tôn.
1.7.1. Chuẩn bị số liệu vềđường dđy vă địa hình nơi đường dđy đi qua 1.7.1.1. Số liệu vềđường dđy
Cho biết loại dđy dẫn vă tiết diện :A hoặc AC hay câc dđy khâc, tiết diện định mức, loại dđy chống sĩt.
Từ mê hiệu dđy tra ra câc thơng số khâc:
- Tiết diện dđy Fd vă tiết diện dđy chống sĩt Fcs .Tiết diện dđy AC lă tổng tiết diện phần nhơm vă tiết diện phần thĩp:
Fd=FAl+FFe (1.52)
- Đường kính dđy dd, [mm] - Trọng lượng riíng Pd, [daN/m]
- Ứng suất giới hạn σdgh, σCSgh , [daN/(m.mm2)] - Mơđun đăn hồi E vă hệ số giên nở nhiệt α.
1.7.1.2. Cơng việc khảo sât :
Cơng việc do bộ phận khảo sât thực hiện. Để thiết kế đường dđy phải vẽ bản đồ chi tiết mặt bằng vă mặt cắt dọc tuyến đường dđy sẽ đi qua với tỷ lệ xích:L chiều cao 1 cm = 5 m (1:500),trín mặt bằng ,chiều dăi 1 cm = 50 m (1:5000). Một số vị trí đặc biệt thì dùng tỷ lệ : 1 cm = 2 m (1:100 hoặc 200) (cao) vă 1 cm = 20m (1:1000 hoặc 2000) (dăi).
Trín cùng của mặt cắt dọc lă đường mặt đất (profil) dọc theo trục đường dđy sẽ đi qua .Nếu hai bín trục đường dđy trong độ rộng của xă ngang, mặt đất cao hơn so với trín trục đường dđy thì vẽ thím hai đường nĩt đứt, một đường trín, một đường dưới.
Nếu mặt đất quâ nghiíng thì phải cĩ thím mặt cắt ngang.
Trín mặt cắt dọc phải vẽ vă ghi rõ câc cơng trình dưới đất mă đường dđy phải cắt qua: đường sắt, đường bộ: rộng, cao; đường dđy điện, thơng tin: độ cao,số dđy. Nếu qua sơng thì phải cĩ chiều rộng vă cao của mặt nước.
Dưới đường mặt đất cho biết kết cấu của đất, kết cấu đất được vẽ với tỷ lệ 1 cm = 2 m.
Bín dưới mặt cắt dọc cho biết:
- Độ cao của mặt đất tại câc điểm đo theo một mốc năo đĩ, lă điểm lấy bằng 0
- Khoảng câch giữa hai điểm đo;
- Độ dăi đường dđy tính từ điểm xuất phât của toăn đường dđy hay một đoạn, 100 m ghi một số.
Ngay dưới mặt cắt lă mặt bằng. Trín mặt bằng (phâc họa) ghi rõ: chi tiết câc cơng trình, đường sâ, rừng cđy, cânh đồng, sơng ngịi…đường dđy phải đi qua, ghi rõ độ rộng. Trín mặt bằng đường trục của đường dđy điện được vẽ đậm vă đânh dấu độ dăi so với đầu đường dđy, câc điểm bẻ gĩc vă giâ trị của gĩc đổi hướng của đường dđy, đĩ lă vị trí câc cột nĩo gĩc hoặc đỡ gĩc sẽ đặt.
Sau khi thiết kế xong, trín mặt cắt vẽ câc cột ghi rõ thứ tự, khoảng câch từ đầu đường dđy, lă cột nĩo, nĩo gĩc hay cột đỡ. Loại cột ghi bằng kí hiệu,ví dụ nếu lă cột đỡ thì vẽ bằng một vạch đứng, theo chiều cao đê chọn, nếu lă cột nĩo hay gĩc nĩo thì vạch đứng cĩ thím tam giâc trín đỉnh. Giữa câc cột vẽ đường cong treo dđy. Trín mặt bằng cũng đânh dấu vị trí cột, loại cột: nếu lă cột gĩc thì ghi thím gĩc vă phía bẻ gĩc (trâi hay phải).
Dưới bản vẽ đê thiết kế xong cịn ghi thím câc thơng số khâc như: khoảng nĩo, khoảng cột đại biểu, khoảng cột, kiểu mĩng vă kiểu nối đất cho mỗi cột vă câc thơng tin khâc về địa chất…
Tăi liệu khảo sât cịn phải cho biết: - Miền khí hậu cho từng đoạn đường dđy;
- Độ nhiễm bẩn của khơng khí để chọn sứ câch điện;
- Tình trạng nhă cửa hoặc rừng cđy hai bín tuyến đường dđy…
1.7.2. Lựa chọn cột vă câc vị trí cột bắt buộc
1.7.2.1. Lựa chon câc loại cột tiíu chuẩn sẽ sử dụng
Cột lă bộ phận quan trọng nhất của đường dđy, nĩ quyết định tính kinh tế của đường dđy. Tuỳ theo tình hình cụ thể của đường dđy được thiết kế, người thiết kế chọn trong số cột tiíu chuẩn, câc loại cột thích hợp cho đường dđy được thiết kế. Câc cột tiíu chuẩn cĩ thể lă bítơng cốt thĩp hay cột thĩp với câc chủng loại vă độ cao khâc nhau .
Sau khi đê chọn được cột, xâc định được điểm treo dđy thấp nhất của từng loại cột, độ rộng của xă, câc đặc tính kỹ thuật cần thiết để kiểm tra khi chia cột.
Lựa chọn cột vă sứ câch điện phụ thuộc văo nhau, muốn chọn được sứ phải biết được cột vă đặc tính của cột để tính sứ. Ngược lại phải biết sứ mới tính đuợc độ cao treo dđy. Cho nín hai mục chọn cột vă sứ phải lăm đồng bộ vă hiệu chỉnh lẫn nhau.
Độ cao treo dđy thấp nhất của cột h xâc định cho pha dưới cùng như sau: -Cột đỡ sứ treo:
h = h’-λ’ (1.53)
với h’ lă độ treo cao xă dưới cùng; λ’ lă độ dăi chuỗi sứ vă phụ kiện, phụ thuộc số bât sứ vă loại sứ.
-Cột đỡ sứ đứng:
h = h’+λ’ (1.54)
với h’ lă chiều cao xă dưới cùng; λ’ lă độ cao sứ, từ xă đến điểm buộc dđy.
-Cột nĩo: h = h’ (1.55)
Chiều dăi chuỗi sứ bao gồm:
λ' = λ + λ’’ (1.56)
λ lă độ dăi chuỗi sứ: λ = n.hsứ , (n-số bât sứ; h-chiều cao bât sứ [m], khoảng từ 0,146 đến 0,17).
λ’’ lă độ dăi thiết bị treo dđy: 0,3÷0,35 m.
1.7.2.2. Câc đặc tính quan trọng của cột
Câc thơng số quan trọng của cột bao gồm: khoảng cột tính tôn ltt; khoảng cột âp lực giĩ lG vă khoảng cột trọng lượng lTL.
C B A ltt h ltt Hyc Hyc f f G Hình 1.3 : Khoảng cột tính tôn
Khoảng cột tính tôn lă khoảng cột dăi nhất giữa hai cột kề nhau khi đường dđy đi trín mặt phẳng, thoả mên câc điều kiện :
1) Khoảng câch an toăn tới đất trong trạng thâi nĩng nhất vừa bằng khoảng câch yíu cầu bởi qui phạm;
2) Ứng suất xảy ra trong câc trạng thâi lăm việc lạnh nhất, bêo vă nhiệt độ trung bình năm phải nhỏ hơn ứng suất cho phĩp trong câc trạng thâi đĩ.
Mỗi độ cao treo dđy (dđy thấp nhất, nghĩa lă ứng với một kiểu cột) chỉ cĩ một giâ trị ltt duy nhất. Cột điện vă khoảng cột phụ thuộc văo nhau vă quyết định giâ thănh của đường dđy. Nếu cột cao thì khoảng cột tính tôn sẽ lớn, cột đắt nhưng cần ít cột. Nếu cột thấp thì ltt sẽ nhỏ, cột rẻ nhưng cần nhiều cột. Sẽ cĩ độ cao cột tối ưu ứng với khoảng cột kinh tế lkt, cho giâ thănh đưịng dđy nhỏ nhất. Khi mặt đất phẳng thì ltt = lkt.
Đối với mặt đất khơng bằng phẳng, lkt sẽ khâc so với khi mặt đất bằng phẳng. Với hệ thống điện, căn cứ văo điều kiện địa lý vă kinh tế mă thiết kế câc loại cột tiíu chuẩn cho câc loại địa hình khâc nhau theo điều kiện tối ưu về kinh tế. Câc cột tiíu chuẩn trải qua vận hănh đê được kiểm nghiệm vă hoăn thiện. Người thiết kế sử dụng câc cột tiíu chuẩn năy để thiết kế đường dđy. Chỉ trong câc trường hợp đặc biệt khi câc cột tiíu chuẩn khơng đâp ứng yíu cầu mới thiết kế riíng câc cột năy.
b2. Khoảng cột âp lực giĩ lG: lă độ dăi của đoạn dđy điện hai bín cột điện, âp lực giĩ lín đoạn dđy năy sẽ tâc động lín cột. Cột điện tiíu chuẩn được thiết kế với khoảng cột giĩ tiíu chuẩn nhất định lGTC . Khoảng cột giĩ thực tế khi ta chia cột phải nhỏ hơn khoảng cột tiíu chuẩn lGTC.
Khoảng cột giĩ thực tế của một cột được lấy bằng một nửa (1/2) độ dăi của hai khoảng cột hai bín cột đĩ, lă l1 vă l2:
lG = (l1 +l2)/2 ≤ lGTC (1.57) b3. Khoảng cột trọng lượng lTL: Cột điện tiíu chuẩn được thiết kế cho
khoảng cột trọng lượng tiíu chuẩn lTLTC , đĩ lă khoảng dđy hai bín cột điện cĩ trọng lượng tâc động lín cột (cho loại vă tiết diện dđy nhất định).
Khoảng cột trọng lượng thực tế phải nhỏ hơn khoảng cột trọng lượng năy. Khoảng cột trọng lượng thực tế được tính như sau:
- Khi hai điểm treo dđy bằng nhau vă cột đặt trín mặt đất phẳng thì trọng lượng dđy phđn đều về hai phiâ (hai cột kề nhau) vă do đĩ khoảng cột trọng lượng đúng bằng khoảng cột tính tôn. Cột tiíu chuẩn được thiết kế cho lTLTC =1,25 ltt , do đĩ khi đi dđy trín mặt phẳng cĩ thể âp dụng khoảng cột dăi nhất mă khơng cần kiểm tra khoảng cột trọng lượng.
- Khi hai điểm treo dđy khơng bằng nhau thì trọng lượng dđy phđn bố cho cột theo độ dăi từ điểm treo dđy đến điểm thấp nhất của đường cong treo dđy.
l1 l2 l3 ltdBP/2 ltdBT/2 ltdAP/2 ltdAT/2 lTL h2 h1 A B Hình 1.4.
Khoảng cột trọng lượng thực tế của cột A lă:
lTL = (ltđAT + ltđAP )/2 ≤ lTLTC (1.58) ltđAT vă ltđAP lă hai khoảng cột tương đương của hai cột bín trâi vă bín phải cột A. Khoảng cột tương đương ltđAT vă ltđAP được tính theo câc cơng thức sau :
l’tđ =l + l g h . . 2 max max θ θ
σ ∆ khi khoảng cột tương đương lớn (1.59)
l’’tđ =1- l g h . . 2 max max θ θ
σ ∆ khi khoảng cột tương đương bĩ (1.60)
l lă khoảng cột thực tế của cột trâi vă phải; ∆h lă độ lệch giữa hai cột ; gθmax vă σθmax lă ứng suất trong dđy trong trạng thâi nĩng nhất.
1.7.2.3.Lựa chọn vị trí câc cột gĩc vă nĩo cần thiết theo địa hình của tuyến dđy
Cột gĩc được xâc định ở vị trí tuyến dđy đổi hướng, nếu gĩc đổi hướng đến 10o÷ 20o thì chỉ dần dùng cột đỡ gĩc vă tạ cđn bằng; nếu gĩc lớn hơn 10o÷20o thì phải dùng cột nĩo gĩc.
Vị trí cột đảo pha, cột nĩo cho nhânh rẽ được xâc định theo yíu cầu của đường dđy. Cột nĩo sử dụng khi đưịng dđy vượt câc cơng trình bín dưới như đường sắt, đường ơtơ loại I khi tiết diện dđy nhỏ hơn 120 mm2, khi cột qua sơng, hồ: khi tiết diện dđy nhỏ hơn 120mm2 , cột nằm giữa hai đoạn cĩ tiết diện dđy dẫn khâc nhau vă câc loại khâc theo qui phạm thiết kế.
Nếu khơng cĩ yíu cầu khâch quan đặt cột nĩo hay gĩc nĩo thì khoảng 5 km (cho dđy nhỏ hơn 120 mm2) vă 10 km (cho dđy bằng hoặc lớn hơn) sẽ đặt một cột nĩo nếu dùng kẹp dđy kiểu trượt, nếu dung kẹp cứng thì khơng xâc định khoảng nĩo bắt buộc.
1.7.2.4.Lựa chọn kích thước của xă
Sự phđn bố dđy trín cột vă khoảng câch giữa chúng được chọn theo hai điều kiín cơ bản sau:
a) Bảo đảm khoảng câch tối thiểu trong khơng khí từ dđy dẫn đến cột cần thiết để phối hợp câch điện vă ngăn ngừa phĩng điện sang cột.
b) Bảo đảm khoảng câch tối thiểu giữa câc dđy dẫn để loại trừ khả năng dđy dẫn khoảng cột đến gần nhau nguy hiểm hoặc chạm nhau.
Đđy cũng lă tiíu chuẩn để thiết kế kích thước xă. Xă phải chịu được lực do trọng lượng dđy vă chuỗi sứ cùng với âp lực giĩ. Độ bền năy được thiết kế đồng thời với cột.
1.7.3. Lựa chọn sứ câch điện vă phụ kiện
Nếu đường dđy đến 35 KV thì dùng sứ đứng; đường dđy 22, 35 KV cũng cĩ thể dùng sứ treo.
Đối với sứ treo cĩ hai loại: thuỷ tinh vă gốm. Câc đặc tính quan trọng của sứ treo gồm:
- Kích thước: độ cao, đường kính đĩa sứ, đường kính ty sứ (để mĩc câc bât sứ thănh chuỗi).
- Tải trọng cơ học chịu đựng được: cho tải trọng phâ hoại (daN) - Chiều dăi đường rị điện εsứ (cm).
- Trọng lượng bât sứ (daN).
- Điện âp phĩng điện ướt vă điện âp phĩng điện xung (kV). Đối với sứ đứng cho biết lực uốn chịu được.
Với câc vùng cĩ khơng khí nhiễm bẩn, cĩ câc loại sứ đặc biệt hoặc lă tăng số bât sứ.
Sứ được chọn theo:
- Điện âp đường dđy (kV).
- Vùng đường dđy đi qua: độ cao so với biển, độ ơ nhiễm khơng khí. - Nguyín liệu vă loại cột sử dụng.
- Lực tâc dụng tiíu chuẩn lín chuỗi sứ.
Chuỗi sứ cần cĩ độ dự trữ về tải trọng cơ học. Độ dự trữ lă tỷ số giữa tải trọng phâ hoại vă tải trọng tiíu chuẩn trong trạng thâi tính tôn.
Khi chọn sứ cho lưới điện 35 KV trở xuống phải giải quyết vấn đề chọn sứ đứng hay sứ treo. Sứ đứng rẻ hơn cho nín khi dung dđy dẫn nhỏ, sứ đứng chịu được thì nín dùng sứ đứng. Sứ treo thường dùng ở câc cột nĩo.
Chuỗi sứ đỡ phải chịu tải trọng do trọng lượng dđy dẫn vă trọng lượng riíng.
Độ dự trữ tải trọng của chuỗi sứ tính như sau: - Trạng thâi tải trọng lớn nhất (lạnh nhất hoặc bêo):
n1 = ≥ + CS TL T S G l P P . 2,7 (1.61) - Trạng thâi nhiệt độ trung bình năm:
n2 = ≥ + CS TL S G l P P . 5 (1.62) với PS - tải trọng phâ hoại của một bât sứ (daN), tra bảng;
P - trọng lượng một mĩt dđy (daN/m);
PT - tải trọng tổng hợp của trộng lượng dđy vă giĩ (daN/m);
lTL - khoảng cột trọng lượng tiíu chuẩn của cột (xem mục chọn cột (m)); GCS - trọng lượng chuỗi sứ phụ thuộc loại vă số bât sứ (daN);
Câc cơng thức trín cĩ thể dùng dưới dạng sau:
2,7(PT.lTL + GCS) ≤ PS (1.63) vă 5(P.lTL + GCS) ≤ PS (1.64)
Vì loại sứ cụ thể vă số bât sứ chưa chọn nín người ta dùng giâ trị trung bình của trọng lượng chuỗi sứ để tính. Ví dụ với 35 kV: 20 daN; 110 kV: 40 daN; 220 kV: 80 daN; 500 kV: 280 daN. Nếu trọng lượng chính xâc của chuỗi sứ lớn hơn nhiều giâ trị trín thì phải tính lại.
Chuỗi sứ nĩo được chọn theo cơng thức sau: 2,7 F + PT lTL +GCS ≤ 2 . ) . ( 2 max σ Ps (1.65) vă 5 + TL + CS ≤ tb F Pl G 2 . ) . (σ 2 Ps (1.66) trong đĩ:
σmax vă σtb lă ứng suất trong trạng thâi tải trọng lớn nhất vă nhiệt độ trung bình năm;
Nếu một chuỗi sứ khơng đâp ứng yíu cầu hoặc muốn tăng cường độ bền của chuỗi sứ trong câc trường hợp cần thiết như khoảng vượt quan trọng, cĩ thể dùng hai chuỗi sứ song song.
Số lượng bât sứ được chọn theo độ dăi đường rị điện. Người ta qui định suất đường rị điện cho câc mơi trường khơng khí khâc nhau: độ dăi đường rị (cm) cho 1 kV điện âp εU (cm/kV), cĩ giâ trị từ 1,3 đến 4 tuỳ theo độ ơ nhiễm khơng khí. Theo qui phạm trang bịđiện: điện âp đường dđy đến 10 kV dùng 1 bât sứ treo, 15 vă 22 kV: 2 bât; 35 kV: 3bât.
Mỗi hệ thống căn cứ văo tình hình cụ thể định ra số bât sứ cụ thể vă địa hình cụ thể của hệ thống điện. Người thiết kế căn cứ văo đĩ để chọn số bât sứ, chỉ trong những trường hợp riíng mới phải tính chọn.
Câc phụ kiện đường dđy: khô dđy vă câc bộ phận phụ trợ được chọn theo