v Tạo hành lan an toàn theo Nghị định 54/1999/NĐ-CP về bảo vệ an toàn lưới điện.
v Tất cả các cột đều có sơn biển báo nguy hiểm cấm trèo và số thứ tự cột.
v Do đường dây không có nhánh nên không đặt các thiết bị đóng cắt,
ngoại trừ đầu nguồn. Bảo vệ chống sét cho đường dây dùng chống sét van bảo vệ trạm cùng lúc bảo vệ cho đường dây.
v Bảo vệ chạm đất và đóng cắt: Đầu tuyến đường dây (tại trạm biến áp phân phân phối của đường dây) có đặt FCO 35kV-300A với cở chì thích hợp với công suất (S = 10MVA).
Một vài chương của Nghị 54/1999/NĐ-CP về an toàn lưới điện (liên quan đến đường dây dẫn điện trên không):
Chương 2-ĐƯỜNG DÂY DẪN ĐIỆN TRÊN KHÔNG
Điều 6:
1. Hành lang bảo vệ của đường dây dẫn điện trên không được giới hạn như sau:
a) Chiều dài: Tính từ điểm mắc dây trên cột xuất tuyến của trạm này đến điểm mắc dây trên cột néo cuôí trước khi vào trạm (hoặc các trạm kế tiếp).
b) Chiều rộng: Được giới hạn bởi hai mặt phẳng thẳng đứng về hai phía của
đường dây, song song với đường dây, có khoảng cách từ dây ngoài cùng về mỗi
phía khi dây ở trạng thái tĩnh được qui định trong bảng sau đây:
Bảng 1. Khoảng cách từ dây ngoài cùng về mỗi phía khi dây ở trạng thái tĩnh Điện áp Đến 22kV 35kV 66 đến 110kV 220kV 500kV Loại dây
Dây bọc Dây trần Dây bọc Dây trần Dây trần Khoảng
cách
Chương 4: Các biện pháp bảo vệ
Bảng 2. Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn khi ở trạng thái tĩnh đến điểm cao nhất của cây
Điện áp Đến 35kV 66 đến 110kV 220kV 500kV
Khoảng cách an toàn thẳng đứng
2 3 4 6
Bảng 3. Khoảng cách từ dây dẫn khi ở trạng thái tĩnh đến điểm gần nhất của cây
Điện áp l Đến 22kV (dây bọc) 35kV 66-110kV 220kV
Dây trần
Khoảng cách tối thiểu (m) 0,7 1,5 2 2,5
Bảng 4. Khoảng cách từ bộ phận bất kỳ của cây đến bộ phận bất kỳ của đường dây
Điện áp Đến 35kV 66 đến 110kV 500kV
Khoảng cách tối thiểu 0,5 1 2
2. Các loại cáp điện đi trên mặt đất hoặc treo trên không có khoảng cách bảo vệ an toàn về các phía là 0,5m tính từ mặt ngoài của sợi cáp ngoài cùng.
Điều 7:
1. Đối với cây cối trong phạm vi bảo vệ an toàn của lưới điện cao áp: a) Lúa và hoa màu trồng cách móng cột điện, móng néo ít nhất 0,5m.
Các loại cây trồng khác phải đảm bảo khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn khi dây ở trạng thái tĩnh đến điểm cao nhất của cây không nhỏ hơn quy định trong bảng 2.
Đối với những cây có khả năng phát triển nhanh trong thời gian ngắn có nguy cơ gây mất an toàn (như bạch đàn, tre, nứa, …) phải chặt sát gốc và cấm trồng mới.
b) Đối với đường dây trên không đi trong thành phố, cây phải được chặt tỉa để đảm bảo khoảng cách từ dây dẫn khi ở trạng thái tĩnh đến điểm gần nhất của cây không nhỏ hơn khoảng cách tối thiểu quy định trong bảng 3.
2. Đối với cây ngoài hành lang bảo vệ phải được chặt tỉa để đảm bảo, nếu
cây bị đổ thì khoảng cách từ bộ phận bất kỳ của cây đến bộ phận bất kỳ của đường dây bằng hoặc lớn hơn khoảng cách tối thiểu quy định trong bảng 4.
Điều 8:
1. Nhà và công trình đã có trước khi xây dựng đường dẫn điện trên không điện áp đến 220kV không phải di chuyển ra khỏi hành lang bảo vệ nếu đảm bảo các điều kiện sau đây:
Chương 4: Các biện pháp bảo vệ
a) Làm bằng vật liệu không cháy.
b) Kết cấu kim loại phải nối đất theo tiêu chuẩn hiện hành.
c) Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn khi dây ở trạng thái tĩnh đến bất kỳ bộ phận cuả nhà và công trình phải bằng hoặc lớn hơn khoảng cách an toàn thẳng đứng được quy định trong bảng 5.
d) Khoảng cách đường dây đi phía trên vượt qua nhà và công trình phải thực hiện biện pháp tăng cường an toàn về điện về xây dựng.
Bảng 5. Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn khi dây ở trạng thái tĩnh đến bất kỳ bộ phận nào cuả nhà và công trình Điện áp Đến 35kV 66 đến 110kV 500kV Khoảng cách an toàn thẳng đứng (m) 3,0 4,0 5,0
2. Đối với nhà ở và các công trình xây dựng hợp pháp trước khi xây dựng
đường dây dẫn điện trên không nếu chưa thoả mãn một trong bốn điều kiện nêu ở khoản 1 Điều 8 của Nghị định này thì chủ đầu tư công trình đường dây phải chịu kinh phí để cải tạo nhằm thoả mãn các điều kiện đó.
3. Nhà ở và công trình nằm trong hành lang bảo vệ cần phải di chuyển ra khỏi hành lang với lý do chính đáng thì chủ đầu tư công trình đường dây phải đền bù cho chủ sở hữu hoặc người có quyền sử dụng hợp pháp nhà ở, công trình đó theo quy định của pháp luật.
Điều 9:
Cấm tiến hành bất kỳ công việc gì trong hành lang bảo vệ đường dây trên không nếu dùng đến thiết bị, dụng cụ, phương tiện có khả năng vi phạm khoảng cách an toàn quy định trong bảng tại điểm a khoảng 1 Điều 7 của Nghị định này. Trường hợp đặc biệt các hoạt động do yêu cầu cấp bách của công tác an ninh, quốc phòng thì phải thoả thuận với đơn vị quản lý lưới điện cao áp để thực hiện các biện pháp an toàn cần thiết.
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà
CHƯƠNG 5
CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CỘT VÀ XÀ
5.1 Lựa chọn sơ đồ cột, loại cột 5.1.1 Một số loại cột
5.1.1.1 Cột bê tông cốt thép
Cột bê tông cốt thép (BTCT) gồm hai loại là bê tông ly tâm (BTLT) và bê tông vuông (BTV).
a. Cột bê tông ly tâm
Cột BTLT được sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN 5847-1994 (Hình 5.1).
Kết cấu cột:
Theo chiều dài, cột BTLT được phân làm hai loại:
v Loại đúc liền dùng cho cột có chiều dài từ 14m trở xuống.
v Loại nối hai đoạn bằng bích hoặc măng xông, dùng cho cột có chiều dài trên cao trên 14m.
Kích thước cơ bản:
Đường kính ngoài đầu cột: 190mm
Chiều dài lớp bê tông bảo vệ cốt thép ở đầu cột: không nhỏ hơn 50mm Chiều dài lớp bê tông bảo vệ cốt thép ở đáy cột: không nhỏ hơn 60mm Độ lệch tâm của cột và bích nối, %: 1,0
Độ cong của cột theo chiều dài, %: 1,0. Chiều dài lớp bê tông bảo vệ cột: v Mặt trong: ±5mm
v Mặt ngoài: ±2mm
Trên bề mặt cột sử dụng ở môi trường xâm thực có lớp bảo vệ đến độ cao 2,6m tính từ đáy cột, đối với cột 14m trở xuống; và 3,1m đối với cột cao hơn 14m. Ở những cột có độ cao trên 14m thì bích nối cột phải có lớp bảo vệ chống ăn mòn.
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà Bảng 5.1 Lực đầu cột của một số loại cột
Ký hiệu cột Lực kéo ngang đầu cột, daN, Không nhỏ hơn Đường kính ngoài cột, mm 10A 10B 10C 320 420 520 323 12A 12B 12C 540 720 900 350 14A 14B 14C 650 900 1100 380 16B 16C 920 1100 403 18B 18C 920 1200 432 20A 20B 20C 920 1000 1300 456
b. Cột bê tông cốt thép vuông
Cột BTCT vuông được sản suất và sử dụng ở các địa phương, ở các xưởng nhỏ, hoặc là sản suất kèm ở các nhà máy bê tông lớn hoặc sản xuất trên công trường xây dựng đường dây. Phạm vi sử dụng cột BTV này ngày càng thu hẹp vì các thông số kỹ thuật, chất lượng và mỹ thuật công nghiệp không phù hợp.
Chỉ sử dụng cho một số đường dây phân phối điện 22kV nhánh rẽ, tuyến ngắn, cung cấp điện trạm hoặc vốn đầu tư hạn chế và đường dây hạ áp.
5.1.1.2 Cột tháp sắt
Cột thép khung – TK (hay cột tháp sắt – TS) là cột thép được thiết kế chế tạo theo kết cấu khung, lắp ghép từ các thanh. Các thanh được sản xuất ở xưởng gia công cơ khí.
Trước đây, cột TS không được mạ. Sau khi lắp ráp, cột được sơn chống rỉ. Từ ngày công nghệ mạ kẽm nhúng nóng phát triển, cột TS được tiến hành mạ kẽm nhúng nóng các thanh sau khi sản xuất và lắp ráp thử. Các thanh sau khi mạ, được vận chuyển đến địa điểm và lắp ghép thành cột.
Cột TS có ưu điểm là chịu lực lớn, móng chịu lực, thỏa mãn đòi hỏi đường dây tải điện nặng (mạng kép, phân pha, cỡ dây lớn, khoảng cột lớn).
Cột TS có nhược điểm là khối lượng cột lớn, làm tăng giá xây dựng đường dây. Mặt khác, cột chiếm không gian lớn, không có lợi khi đi ở vùng đô thị đông dân.
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà
Cột TS chủ yếu đáp ứng việc xây dựng các đường dây tải điện 220kV, 500kV và các đường dây 110kV cở lớn, mạng kép.
5.1.1.3 Cột gỗ
Cột gỗ gồm cột tiêu chuẩn và cột phi tiêu chuẩn.
a. Cột gỗ tiêu chuẩn:
Cột gỗ tiêu chuẩn là cột gỗ tẩm dầu và xử lý lý hóa để đảm bảo chống mọt, chịu tác động môi trường, cho phép cột làm việc được 10-20 năm.
b. Cột gỗ phi tiêu chuẩn:
Cột gỗ phi tiêu chuẩn là cột điện làm bằng nhiều loại gỗ với chất lượng và chiều cao cột không được tiêu chuẩn hóa. Cột gỗ loại này chủ yếu để xây dựng các đường trục và nhánh hạ thế ở nông thôn, miền núi. Chất lượng các loại cột gỗ phi tiêu chuẩn rất thấp, không nên khuyến khích phát triển.
5.1.1.4 Cột thép đơn
Cột thép đơn tiêu chuẩn:
Cột thép đơn gồm loại tiết diện vành khăn dạng có tiết diện tròn hoặc đa giác và cột thép hình chử I. Các loại cột thép đơn được sử dụng trước năm 1975 để xây dựng lưới điện 66kV ở Sài Gòn (cũ) và đường dây 66kV Đa Nhim – Tháp Chàm – Cam Ranh.
Cột thép đơn tiêu chuẩn có dạng ống, tiết diên tròn hay đa giác, ứng dụng là một loại cột truyền thống, loại cột này ngày càng được ưa chuộng.
Cột thép đơn phi tiêu chuẩn:
Cột thép đơn phi tiêu chuẩn do khách hàng tự tạo từ nguồn thép ống hoặc thép góc để xây dựng tạm nhánh hạ thế ở các hẻm, phố, vùng ven đô. Việc sử dụng các loại thép đơn tự tạo này phi kỹ thuật và nguy hiểm. Nó cũng là nguyên nhân gây sự cố và tai nạn về điện.
Ngoài các loại cột điện trên, hiện còn có cột BTCT đúc đặc (như cột bưu
điện), cột làm bằng các loại vật liệu sẵn có tại địa phương (gỗ, tre …), chủ yếu dùng
để xây dựng các đường trục và nhánh hạ thế ở vùng nông thôn, miền núi mới có
điện. Đây là loại cột điện có chất lượng thấp, tiềm ẩn nhiều sự cố. Sử dụng loại cột này trong lưới điện hạ thế chỉ là tự phát, ngoài tầm kiểm soát của các cơ quan chức năng.
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà
5.1.2 Lựa chọn cột và kích thước cột 5.1.2.1 Chọn loại cột
Hiện tại, ba loại cột được xem là hợp qui cách để đưa vào đề án đường dây là cột BTCT, cột thép khung và cột thép đơn. Các loại cột khác chỉ được dùng trong hoàn cảnh đặc biệt.
Trong các loại cột BTCT, cột BTLT được coi là loại phổ thông. Loại cột như BTCT được xem xét trong một số trường hợp cụ thể. Cột BTCT thường được ứng dụng cho đường dây phân phối (đến 35kV), trừ trường hợp đường dây từ 4 mạch trở lên.
Do đó dự án đường dây 35kV mới tuyến Cái Nước-Trần Văn Thời chọn luôn loại BTLT.
5.1.2.2 Chọn kích thước cột
Kích thước hình học của cột quyết định bởi các yếu tố sau đây: v Khoảng cách an toàn giữa các dây dẫn với nhau.
v Khoảng cách an toàn giữa các dây mang điện với các phần tử còn lại nối đất. v Góc bảo vệ của dây chống sét (nếu có).
v Số dây dẫn và dây chống sét (nếu có) cần bố trí trên cột. v Lựa chọn kiểu bố trí dây.
v Khoảng cách an toàn tới mặt đất và các công trình, vật thể trên mặt đất. Đường dây cần thiết kế là 35kV, việc bố trí dây cũng như các thông số có liên quan khi lựa chọn cột được dựa vào tiêu chuẩn tham khảo sau:
Với đường dây trên không, khoảng cách cột 100m, điện áp 3÷35kV dùng
cách điện đứng, dây dẫn bố trí bất kỳ trên cột thì khoảng cách nhỏ nhất giữa các dây là 22,5cm; đối với cách điện treo thì khoảng cách này là 27,5cm (Hình 2.2 là cách bố trí dây cho trên cột BTLT 14m đơn thẳng đứng cho tuyến). Khoảng cách gần nhất của đường dây trên không đối với mặt đất và mặt nước vùng dân cư thưa thớt là 6m và 7m đối với vùng đông dân cư; tới nền đường ôtô ít nhất là 7m; cắt ngang qua đường dây cao áp ít nhất 4m.
(các số liệu trên tham khảo các bảng tiêu chuẩn trang 37 và 39,Giáo Trình Kỹ Thuật Lắp Đặt Điện, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, năm 2004).
Đường dây trên cũng không sử dụng dây chống sét, kiểu bố trí dây nằm ngang, nên việc chọn cột cũng đơn giãn, dùng loại trụ BTLT 14m cho toàn tuyến (một số góc có thể dùng cột đôi cũng là BTLT 14m).
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà
5.2 Bảng độ võng căng dây và ứng suất tương ứng với các khoảng cột
Như ở bảng 2.11 chương 2 ta đã tính được các giá trị ứng suất cho dây AC 240/32 ở các chế độ:
Tên chế độ Tmin qmax Ttb qqđa Tmax
Kí hiệu I II III IV V
g, DaN/m.mm2 0,00334 0,0059 0,00334 0,00338 0,00334
T, 0C 20 25 30 21 50
σ, DaN/mm2 10,544 10,544 6,59
Để có bảng độ võng căng dây và các ứng suất tương ứng thì ta phải có ứng các ứng suất và các khoảng cột tương ứng. Để tính được ứng suất ta thực hiện tính các giá trị sau:
v Khoảng cột tính toán ltt: Khoảng cột tính toán (khoảng cột dài nhất cho phép) (hình 5.2) là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau khi đường dây đi trên mặt phẳng cho loại cột cơ sở đã chọn, thỏa mãn các yêu cầu:
- Khoảng cách an toàn tới mặt đất trong trạng thái nóng nhất bằng khoảng cách yêu cầu bởi qui phạm;
- Ứng suất xảy ra trong các trạng thái làm lạnh nhất, bão và nhiệt độ trung
bình năm phải nhỏ hơn ứng suất cho phép của các trạng thái đó.
f h f Hyc ltt ltt Hyc ltt A B C Hình 5.2
Chương 5: Các giải pháp thiết kế cột và xà
Mỗi độ cao treo dây (dây thấp nhất, nghĩa là ứng với một kiểu cột) chỉ có một giá trị ltt duy nhất. Cột điện và khoảng cột phụ thuộc vào nhau và quyết định giá thành của đường dây. Nếu cột cao thì khoảng cột tính toán sẻ lớn, cột có giá đắt hơn nhưng cần ít cột. Nếu cột thấp thì ltt sẻ nhỏ, cột rẻ tiền hơn nhưng cần nhiều cột. Sẽ có độ cao tối ưu ứng với khoảng cột kinh tế lkt, cho giá thành nhỏ nhất. Khi mặt
đất phẳng thì ltt = lkt.
Đối với mặt đất không bằng phẳng, lkt sẽ khác so với khi mặt đất bằng phẳng.
Với hệ thống điện, căn cứ vào điều kiện địa lý và kinh tế mà thiết kế các loại cột tiêu chuẩn cho các loại địa hình khác nhau theo điều kiện tối ưu về kinh tế. Chỉ trong các trường hợp đặc biệt khi các cột tiêu chuẩn không đáp ứng yêu cầu mới thiết kế riêng các cột này.
Ta có quan hệ giữa σ cho phép trong trạng thí nhiệt độ nóng nhất với tỷ tải do trọng lượng g và độ võng fmax: max 2 8f g.l σ= (5.1) fmax là độ võng lớn nhất cho phép.
Lấy trạng thái xuất phát là trạng thái ký hiệu “0”, trạng thái tới là trạng thái nóng nhất, ta có phương trình trạng thái: ) T α.E(T 24σ .E.l g σ 24σ .E.l g σ 2 max 0 0 2 2 0 0 2 2 2 − − − = − (5.2)
trong đó, T và T0 – nhiệt độ ở trạng thái khảo sát và trạng thái ban đầu, 0 C;
σ và σ0 – ứng suất trong dây dẫn ở trạng thái khảo sát và trạng thái
ban đầu (cơ sở hay trạng thái xuất phát), DaN/mm2 ;
g và g0 – tải trọng đơn vị ở trạng thái khảo sát và trạng thái ban đầu,