Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
1.8. Kết cấu của mạng điện
1.8.1. Đường dây trên không
Kết cấu dùng để truyền tải hay phân phối điện năng theo các dây dẫn đặt trong không gian và các cột cố định bằng các xà, sứ, cột và các linh kiện khác được gọi là các đường dây trên không.
Đường dây trên không được dùng rất rộng rãi vì so với đường cáp, vốn đầu tư ít hơn, dễ thi công, dễ phát hiện và sửa chữa chỗ hư hỏng.
Có nhiều cách phân loại đường dây trên không:
- Theo điện áp và “quy phạm xây lắp trang thiết bị điện” các đường dây trên không được chia thành hai nhóm: Đường dây hạ áp, điện áp đến 1000V và đường dây cao áp, điện áp trên 1000V. Mỗi nhóm đường dây có yêu cầu kỹ thuật xây lắp riêng.
- Theo chế độ làm việc, các đường dây trên không có thể có dây trung tính nối đất, không nối đất hoặc nối đất qua một thiết bị có điện trở lớn.
Ở đường dây có trung tính không nối đất, độ cách điện của đường dây không được nhỏ hơn trị số điện áp dây. Vì khi một pha chạm đất, điện áp đặt lên cách điện của đường dây sẽ bằng điện áp dây. Ở đường dây có trung tính nối đất, khi một pha chạm đất sẽ xảy ra ngắn mạch một pha. Nhược điểm của loại đường dây này là dòng ngắn mạch qua đất lớn và đường dây sẽ ngừng hoạt động khi một pha chạm đất. Ở Liên Xô và một số nước xã hội chủ nghĩa đường dây có trung tính nối đất được sử dụng trong các hệ thống có điện áp đến 1000 V và từ 110 kV trở lên.
Theo điện áp và phạm vi sử dụng, đường dây trên không được chia làm 3 cấp:
+) Cấp I đường dây có Udm = (35220) kV.
+) Cấp II đường dây có Udm = (120) kV.
+) Cấp III đường dây có Udm 1 kV.
Cấu tạo và các thành phần cơ bản của đường dây trên không. Đường dây trên không bao gồm các kết cấu cột (cột và móng), xà (hay giá treo), dây dẫn, sứ cách điện và các phụ kiện đường dây khác. Ngoài ra trong thành phần đường dây trên không còn có các kết cấu cần thiết để bảo đảm cung cấp điện không bị gián đoạn và đường dây làm việc được bình thường. Ví dụ như dây chống sét, bộ thu sét, thiết bị nối đất, bộ khử rung ...
1.8.1.1. Cột điện.
Cột điện làm nhiệm vụ cơ bản là giữ dây dẫn ở độ cao nhất định so với mặt đất để bảo đảm an toàn cho người, cho đường dây và nơi làm việc. Tuỳ theo mục đích sử dụng cột điện gồm: Cột trung gian, cột góc, cột vượt, cột néo, cột đì ...
Vật liệu để làm cột gồm có gỗ, tre, thép, bê tông cốt thép.
a. Cột gỗ.
Cột gỗ có ưu điểm là cách điện tốt, rẻ, nhẹ ...nhưng có nhược điểm nhanh mục, độ bền kém. Gỗ, tre làm cột điện phải được xử lý hoá học tốt như ngâm tẩm chất chống mục...Cột gỗ nếu được xử lý tố có thể dùng làm cột cho cấp điện áp tới 35 kV.
Đối với những mạng điện hạ áp, ở nông thôn nước ta có thể dùng những cột bằng tre thay cho cột gỗ.
b. Cột thép.
Cột thép có độ bền cơ học cao, khả năng chịu tốt, chiều cao lớn, dễ lắp đặt (vì có thể mang rời từng mảng tới công trường để lắp).
Thường dùng ở những mạng có điện áp cao, khoảng vượt lớn như đường dây 110 kV trở lên, khoảng vượt sông, cột góc, cột néo...Cột thép có nhược điểm là đắt tiền chi phí về công tác bảo quản lớn, hàng năm phải sơn định kỳ chống rỉ.
c. Cột bê tông cốt thép.
Cột bê tông cốt thép chịu lực tốt, độ bền cơ học và tuổi thọ cao... nhưng có nhược điểm là nặng khó vận chuyển đi xa.
Do tình hình khí hậu của nước ta và tình hình nguyên liệu như xi măng, sái, cát trong nước tương đối nhiều, cho nên lúc thiết kế có thể quyết định ngay là chọn cột bê tông cốt thép không cần so sánh với phương án dùng các loại cột khác. Cho đến nay, ở nước ta đã có trên 15 loại chiều cao cột: 8.2, 8.6, 9, 10, 11, 11.5, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20 (m) và có một số loại cột như sau:
- Cột bê tông kiểu H, dễ thi công nhưng chịu lực yếu.
- Cột bê tông kiểu K, chịu lực tốt hơn cột H.
Hình 1.9. Vị trí các dây dẫn trên cột điện - Đường dây có điện áp thấp U < 1 kV dùng kiểu a.
- Đường dây có điện áp U = 1 20 kV thường dùng kiểu b, c.
- Đường dây có điện áp U > 20 kV thường dùng kiểu d, e, f.
- Đường dây có điện áp U 110 kV thường dùng kiểu g.
a b c d e f g
- Cột bê tông ly tâm, hiện nay được dùng khá phổ biến, cột chịu lực mọi hướng như nhau, rất thuận lợi cho công tác thiết và thi công. Ở nước ta đã sản xuất khá nhiều loại cột này với đoạn 6, 8, 10 m. Vị trí các dây dẫn bố trí trên cột được mô tả trên (hình1- 9).
1.8.1.2. Xà ngang.
Xà ngang dùng để đì sứ cách điện và tạo khoảng cách giữa các dây dẫn, vật liệu làm xà giống như vật liệu làm cột.
a. Xà sắt.
Rất tiện lợi, nhẹ, dễ chế tạo, thi công nhanh, độ bền cơ học cao. Thông thường hay dùng sắt chữ L hay U để làm xà. Loại xà sắt không mạ kẽm hàng năm phải sơn chống rỉ, han rỉ là khuyết điểm cơ bản của xà sắt.
b. Xà gỗ.
Xà gỗ phải làm bằng gỗ luồng sắc và tứ thiết, ít xảy ra hiện tượng gẫy gục do chịu lực. Một số đường dây, việc tiếp địa chưa đảm bảo, dẫn đến khi sét đánh xà bị chẻ và gây ra sự cố. Thực tế xà gỗ cách điện rất tốt, tránh được hiện tượng rò điện và có khả năng tăng cường khả năng chống sét. Nếu gỗ được xử lý bằng các phương pháp tiên tiến và nghiên cứu dùng rộng rãi cả loại gỗ thường, thì có ý nghĩa kinh tế rất lớn.
c. Xà bê tông cốt thép.
Xà bê tông cốt thép được coi là ưu điểm hơn cả vì xà bê tông chịu lực rất khoẻ , bền, quản lý vận hành dễ dàng. Nhưng có khuyết điểm là nặng, chế tạo và thi công khó vì kích thước họng xà phải được tiêu chuẩn hoá cùng cột. Ngày nay cột bê tông ly tâm ngày càng được dùng rộng rãi, nên việc nghiên cứu để thiết kế xà bê tông thích hợp cần được quan tâm tới để phát huy được các tính ưu việt của nó.
1.8.1.3. Sứ cách điện.
Sứ cách điện là bộ phận quan trọng để cách điện giữa dây dẫn và bộ phận không dẫn điện: Xà ngang và cột.
Sứ phải có tính năng cách điện cao, chịu được điện áp của đường dây lúc làm việc bình thường cũng như khi quá điện áp thiên nhiên. Sứ phải đủ bền, chịu được lực kéo.
Sứ phải chịu được sự biến đổi của môi trường như: Mưa, nắng, nhiệt độ thay đổi mà không bị nứt nẻ.
Sứ có hai loại chính.
- Sứ đứng: Thường có Udm 35 kV.
- Sứ bát: Treo thành chuỗi, dùng cho đường dây có U 35 kV
a. Sứ đứng.
Sứ đứng (hình 1.10) được chế tạo dễ dàng và được dùng ở các đường dây có điện áp 35 kV trở xuống.
Kinh nghiệm vận hành sứ ở nước ta cho thấy rằng, việc mua sứ của nước ngoài chưa nhiệt đới hóa cần phải được chú ý. Vì sứ đó làm việc trong điều kiện khí hậu nóng ẩm hay bị rò điện và gây sự cố đường dây. Ở nước ta cũng đã sản xuất được sứ đứng 35 kV (ở Hải Phòng, Vĩnh Phú, Yên Bái).
b. Sứ bát. (sứ treo)
Sứ bát thường hay gọi là sứ treo, sứ chuỗi (hình 1.11). Mỗi chuỗi gồm nhiều bát sứ.
Loại sứ này thường được dùng ở đường dây có điện áp co hơn 35 kV. Dùng sứ treo rất thuận tiện vì ta chỉ việc lắp nhiều bát sứ nối tiếp nhau thành chuỗi phù hợp với cấp điện áp của đường dây.
Ví dụ như đường dây 35 kV thì mỗi chuỗi sứ gồm 3 bát sứ, đường dây 110 kV thì mỗi chuỗi gồm 7 bát (nếu khu vực nào có nhiều sét thì tăng thêm một bát sứ).