Thiết kế cấp điện cho nhà máy gạch Tuynel Đông Dương 2

TỔNG QUAN
Trong những năm gần đây, trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá
Đất nước, khoa học và công nghệ phát triển chóng mặt đi theo nó là nhu cầu sử
dụng điện năng tăng cao. Nhu cầu này không những phát triển mạnh ở các
trung tâm phụ tải lớn như: các đô thị, khu công nghiệp, trung tâm du lịch- nghỉ
mát mà còn lan rộng đến các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa của đất nước.
Theo thống kê đến năm 2005 và dự báo trong những năm tới, tốc độ tăng nhu
cầu điện nông nghiệp trung bình tăng 4,2% năm; Công nghiệp tăng 13,2% năm
và trong lĩnh vực sinh hoạt dịch vụ tăng khoảng 9,2%. Nhịp độ tăng trưởng tiêu
thụ điện năng cả giai đoạn 2005- 2015 khoảng 14÷18,8% năm.
Ngành điện lực đóng vai trò đặc biệt quan trọng, vì điện năng là nguồn
năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân.
Khoảng 70% điện năng sản xuất ra được sử dụng trong các nhà máy xí
nghiệp. Vì vậy, vấn đề cung cấp điện trong lĩnh vực công nghiệp có ý nghĩa to
lớn đối với nền kinh tế quốc dân. Do vậy nhiệm vụ quan trọng hàng đầu luôn
đặt ra cho ngành điện là tính liên tục cung cấp điện và chất lượng điện.
Cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế, tốc độ xây dựng cơ bản
ngày càng tăng kéo theo nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày càng tăng về số
lượng sản phẩm.
Nhận thấy sự cần thiết và nhu cầu cần được đáp ứng, được sự nhất trí
của Tỉnh Hải Dương Công ty cổ phần thương mại và đầu tư Đông Dương đã
cho xây dựng nhà máy sản xuất gạch tuynel Đông Dương 2.
Để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu,được sự đồng ý của bộ
môn Cung cấp và sử dụng Điện – Khoa Cơ Điện và dưới sự giúp đỡ của thầy
giáo Nguyễn Quang Huy chúng tôi đã tiến hành đề tài: "Thiết kế cấp điện cho
nhà máy gạch Tuynel Đông Dương 2”

1


Đề tài gồm các nội dung chính như sau:

Chương 1: Giới thiệu về nhà máy
Chương 2: Thiết kế đường dây 35 kV vào trạm biến áp
Chương 3: Tổng hợp phụ tải
Chương 4: Thiết kế trạm biến áp 35/ 0,4 KV
Chương 5: Tính toán nối đất và bảo vệ cho trạm
Chương 6: Hoạch toán giá thành
Chương 7: Kết luận và đề nghị

2


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY
I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
CỦA CÔNG TY
Công ty cổ phần thương mại và đầu tư Đông Dương có trụ sở chính tại
P604 D10 Giảng Võ - Ba Đình - Hà Nội là một doanh nghiệp có tiềm năng
về tài chính, đội ngũ cán bộ năng động có kinh nghiệm về đầu tư tài chính,
kinh doanh, có khả năng chỉ đạo điều hành sản xuất.
Trong vài năm gần đây, Việt Nam đựơc đánh giá là Quốc gia có nền
kinh tế phát triển khá với mức tăng trưởng với mức GDP khoảng 7-7,5%
đứng thứ hai trong khu vực. Nhận thấy đựơc khả năng và nhu cầu của thị
trường công ty đã xây dựng nhà máy gạch Tuynel Đông Dương 2 để cung cấp
vật liệu xây dựng cho đất nước. Căn cứ vào mục tiêu của dự án, lựa chọn dây
chuyền đầu tư sản xuất gạch với Giai đoạn I: công suất 20 triệu viên QTC/
năm, Giai đoạn II: 20 triệu viên QTC/ năm. Sau khi hoàn thành hai giai đoạn
đầu tư và công suất tối đa, tổng công suất của nhà máy là 40 triệu viên
QTC/năm. Với sản phẩm đa dạng là gạch rỗng hai lỗ, gạch rỗng 4 lỗ, gạch
đặc tiêu chuẩn, gạch nem…trong tương lai sẽ là nguồn cung cấp gạch lớn cho
thành phố Hải Dương và các vùng lân cận.

Không chỉ chú trọng trong sản xuất, đứng trứơc sự cạnh tranh mạnh mẽ
của các công ty khác trong tương lai công ty đã đề ra phương hướng phát triển
đúng đắn và vững chắc.
Đổi mới công nghệ, đầu tư chiều sâu, nâng cao chất lượng sản phẩm.
Gắn chặt việc tăng sản lượng với nâng cao chất lượng sản phâm, hiệu quả và
sức cạnh tranh.
Đầu tư phát triển theo nhu cầu thị trường, xuất phát từ nhu cầu trong

3


nước, ngoài nước để định hướng sản xuất, không đầu tư tràn lan mà đầu tư
theo quy hoạch.
Để đảm bảo cung cấp nguyên liệu. vật liệu cho sản xuất, đảm bảo đầu
vào ổn định, cần quan tâm đồng bộ, trang thiết bị hiện đại cho khâu khai thac,
chế biến…
II. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC THIẾT KẾ
1. Khí hậu
Tỉnh Hải Dương nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, chia làm 4 mùa rõ rệt.
Lượng mưa trung bình hàng năm 1300 – 1700mm. Nhiệt độ trung bình 23,3
0

C, độ ẩm trung bình 85-87%. Nhà máy nằm trên địa bàn xã Cộng Hoà,

Huyện Nam Sách.
2. Đất đai.
Cấu tạo địa chất là các trầm tích đệ tứ mềm rời, điện trở suất trung bình theo
nghiên cứu của viện năng lượng là ρ= 104 Ωcm. Địa hình tương đối bằng
phẳng, độ cao chênh lệch giữa điểm thấp nhất là 0,7m.
3. Giao thông vận tải

Địa điểm xây dựng nhà máy sát sông Kinh Thầy, gần vị trí đặt nhà máy có
bến phà cũ, có đường 5B thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản
phẩm cho nhà máy.
4. Nguồn cung cấp điện
Khu vực đặt Nhà máy có đường điện trung thế 35 kV đi qua vì vậy rất thuận
tiện cho việc cung cấp điện cho nhà máy hoạt động.
5. Về thông tin liên lạc
Địa điểm xây dựng gần Bưu điện xã Cộng Hoà, rất thuận tiện cho việc lắp đặt
hệ thống điện thoại, fax phụ vụ cho việc giao dịch của Nhà máy.

4


III. ĐẶC ĐIỂM QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Sơ đồ công nghệ sản xuất.

5


Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch của Nhà máy Tuynel Đông Dương 2
Mặt bằng quy hoạch Nhà máy gạch Tuynel Đông Dương 2

6


CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP 35 KV
Nhà máy gạch Tuynel Đông Dương 2 được cung cấp điện nhờ đường
dây 35 kV đi ngang qua khu vực cách nhà máy 1,5 km. Do đó phải thiết kế
đường trung áp 35 kV có chiều dài 1,5 km đi vào khu quy hoạch của nhà máy
để cung cấp điện cho nhà máy hoạt động.

2.1. TÍNH CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY
Dây dẫn, dây chống sét của đường dây luôn chịu tác dụng của mưa,
gió, nhiệt độ, trọng lượng và sức căng dây. Vì vậy, ngoài việc tính toán về
điện ta còn phải kiểm tra độ bền cơ học của nó. Tính toán độ bền cơ học các
phần tử của đường dây là tính toán cơ khí đường dây trên không. Đây là
nhiệm vụ rất cần thiết cho công tác thiết kế, thi công và sử dụng mạng điện.
Điều kiện tính toán đường dây trên không phụ thuộc vào cấp đường dây, vào
vùng khí hậu và tình trạng làm việc của nó.
Khi tính toán và lựa chọn kết cấu đường dây trên không, phải căn cứ
vào vùng khí hậu mà đường dây đi qua. Điều kiện khí hậu được quan sát, theo
dõi một cách kĩ lưỡng trong một thời gian dài và tình trạng bất lợi nhất.
Căn cứ vào nhiệt độ và tốc đồ gió khác nhau ứng với điều kiện khí hậu
thường xuyên xảy ra nước ta chia làm 4 vùng khí hậu. Hải Dương là vùng
đồng bằng Bắc Bộ cách biển khi tính toán thíêt kế thuộc vào vùng 2.
2.1.1. Các số liệu về dây AC– 50 phục vụ cho việc tính toán
Số liệu tính toán của dây thép nhôm AC-50.
Bảng 2.1: Thông số dây dẫn
Mã dây
FA , mm2
FFe , mm2
ĐK tính toán, mm
AC- 50
48,3
8
9,6
Ta có bảng đặc tính cơ lý của dây AC- 50: ( tra bảng 7.4 trang 160 [ 2]

7

Bảng 2.2: Thông số dây AC
Vật liệu

σgh , N/mm2

E, N/mm2

A
Fe

152
1175

61,6.103
196.103

α,

1
C

β=

0

23.106
12.106

1
E

16,23.10-6
5,1.10-6

2.1.2. Lựa chọn các phần tử của đường dây
a. Chọn khoảng cột
Với chiều dài của đường dây là 1,5 km và qua cách bố trí cột ( theo mặt
bằng tuyến ) khoảng cột được xác định là 70m.
b. Chọn cột
Là đường dây trung áp 35 kV đi qua khu vực dân cư do đó để đảm bảo
an toàn dự định chọn cột ly tâm tầm cao 12m LT12. Tại các vị trí trung gian
đặt một cột LT12B, tại vị trí đầu cuối và góc đặt hai cột LT12C.
Các cột mua tại xí nghiệp bê tông li tâm Đông Anh có các thông số cho
trong bảng sau:
Bảng 2.3: Thông số kĩ thuật của cột ly tâm LT12
Loại

Quy cách

D1/D2-H mm
LT12B
190/330-1200
LT12C
190/330-12000
c. Chọn xà, sứ

Mác

V,

bêtông
400
400

m3
0,44
0,44

M , kg
1200
1200

Lực đầu cột Pcp ,
kg
720
900

- Chọn xà
Đường dây cao áp 6-10-35 kVngười ta thường dùng các loại xà có hình
dạng tam giác cụt hoặc hình chữ nhật. Trong đồ án ta tiến hành chọn như sau
+ Cột trung gian: Chọn xà X1
+ Cột đầu,cuối: Dùng xà kép X2
Xà được làm bằng thép góc L 73.73.7, dài 2m
Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60.60.6.
-Chọn sứ

8


Sứ cách điện có nhiệm vụ cách điện cho dây dẫn với các phần tử khác

của đường dây và cố định dây dẫn. Sứ cách điện được chế tạo bằng vật liệu là
sứ và thuỷ tinh.
Chọn dùng sứ đứng thuỷ tinh do xí nghiệp thuỷ tinh cách điện Hải
Phòng sản xuất.
d. Chọn móng cột
Chọn dùng móng không cấp
+ Cột trung gian có kích thước 1. 1,2. 2 m
+ Cột đầu cuối móng có kích thước 1,2 . 1,4 . 2

9


2.1.3. Tính ứng suất và độ võng
Dây dẫn chịu tác dụng thường xuyên của tải trọng bên ngoài là gió và
sự biến đổi của nhiệt độ, làm cho sức căng và độ võng của nó luôn lôn thay
đổi theo. Để biểu diễn tải trọng của dây dẫn ta dùng khái niệm tỷ tải. Tỷ tải là
phụ tải cơ giới tác dụng lên chiều dài 1m dây dẫn có tiết diện là 1mm2.
Các tải trọng tác dụng lên ĐDK là: gió, trọng lượng bản thân, lực căng
dây, tải trọng xây lắp.
Đường dây thiết kế là đường dây 35 kV có tiết diện là AC- 50
mm2( theo hồ sở thiết kế của công ty ).
Trong phần tính toán này ta xét cho khoảng vượt là l = 70 m
∗ Xác định tải trọng tổng hợp
- Tỉ tải do trọng lượng bản thân dây dẫn.
g1 = 1,025.

9,81.m g
F

.10-3 N/m.mm2

(2-1)

Trong đó:
mg - khối lượng tính toán của 1 km dây dẫn. Tra phụ lục 5 trang
187 - [6] có mg = 196 kg/km
F- tiết diện dây dẫn, F = 50 mm2
Thay số vào (2-1) ta có:
g1 = 1,025.

9,81.196
.10-3 =39,42.10-3 N/m.mm2
50

-Xác định tỷ tải của gió
9,81.α k .C x .d.v 2
g2 =
. 10-3 N/m.mm2
16F

(2-2)

Trong đó:
αk- là hệ số phân bố không đều của gió, tra tài liệu trang 133-[6]
ta được αk = 0,7;
Cx- hệ số động lực học của không khí;

10

Cx = 1,2 với d < 20mm
Cx = 1,1 với d > 20mm
Với dây dẫn AC-50 có d = 9,6mm → Cx = 1,2
V- là vận tốc gió ứng với vùng đang xét: Ta có v = 35 m/s
Thay số vào công thức (2-2) ta được:
g2 =

9,81.0,7.1,2.9,6.35 2
.10-3 =121,13.10-3 N/m.mm2
16.50

Vậy tải trọng tổng hợp tác dụng lên dây dẫn là:
2
2
2
2
g3= g1 + g 2 = 39,42 + 121,13 = 127,4.10-3 N/m.mm2

∗ Xác định ứng suất nhiệt và cơ khi nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ trung bình.
-Hệ số dãn dài nhiệt độ của dây dẫn là:
α AC =

α Fe .E Fe + λ.α A .E A
E Fe + λ.E A

(2-3)

Trong đó:
αFe, αA- hệ số dãn dài nhiệt độ của thép và nhôm. Tra bảng 7.4
trang 160-[2] ta có: αFe = 12.10-61/ độ; αA= 23.10-61/độ;

EFe,EA- môđun đàn hồi của thép và nhôm.
Tra bảng 7.4 trang 160- [2] ta có:
EFe = 196.103 N/mm2; EA = 61,6. 103 N/mm2.
λ=

FA
FFe

(2-4)

Với FA- tiết diện tính toán phần nhôm dẫn diện, dây AC-50 có F A =
48,3mm2; FFe = 8mm2.
Do đó ta có:

λ=

48,3
= 6,03
8

Thay số vào công thức (2-3) ta có:
αAC =

12.10 −6.196.10 3 + 6,03.61,6.10 3.23.10 −6
= 19,2.10-6
196.10 3 + 6,03.61,6.10 3

11

1/0C

-Hệ số dãn dài đàn hồi của dây dẫn AC
1+ λ
=
E Fe + λE A

β AC =

1 + 6,03
= 12,38.10-6 mm2/ N
196.10 + 6,03.61,6.10 3
3

-Ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ cực tiểu là:
σnhA = (αA- αAC). (θ0- θmin)..EA
θ0 = 150 – nhiệt độ chế tạo dây
θmin = 50
θtb = 250
Khi đó:
σnh = (23 - 19,2).10-6.(15 - 5).61,6.103 = 2,34 N/mm2
-Ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ trung bình là:
σnhA = (αA- αAC).(θ0- θtb)..EA
σnhA = (23 - 19,2).10-6.(15 -25).61,6.103 = -2,34 N/mm2
Dấu của ứng suất thể hiện dương là vật bị kéo, âm là vật bị nén.
+ Ứng với θmin ta có:
σACI = [σAC] CP - σnhA= 78,5 –2,34 = 76,16

N/mm2

+ Ứng với θtb ta có:
σACII = [σAC] CP + σnhA= 78,5 +2,34 = 80,84 N/mm2
∗ Tìm ứng suất giả tưởng, khoảng cách tới hạn và xác định trạng thái ứng
suất.
1

1

σgtI= σACI. β .E = 76,16. 12,38.10 −6.61,6.10 3 = 99,87 N/ mm2
AC
A
1

1

σgtII= σACII. β .E = 80,84. 12,38.10 −6.61,6.10 3 = 106 N/ mm2
AC
A
Khi đó ta có:

12


24.α A .(θ tb − φ min )
2

24.23.10 −6.(25 − 5)

2

lth=  g 3   g1
−
σ  σ
 gtII   gtI

 =




2

2

= 92,55 m
 39,42 
 127,4 
−6
 .10 −6

 .10 − 
 106 
 99,87 

Khoảng vượt thực tế l = 70 m < lth. Vậy σmax khi θmin, ứng với suất cực
đại ứng với σgtI.
∗ Giải phương trình trạng thái tìm σ và f
Ta có:
2

σ II −

σ II −

24 β AC σ II

(39,42.10 −3 ) 2 .70 2
24.12.10 −6 σ II

σ II −

25626

σ II

2

2

g1 .l 2

2

2

= σ gtI −

= 99,87 −

g1 .l 2

24.β AC .σ gtI

2

−

α AC
.(θ max − θ min )
β AC

(127,4.10 −3 ) 2 .70 2
19,2.10 −6
−
.(40 − 5)
24.12,38.10 −6.99,87 2 12,38.10 −6

= 9,9

Giải phưong trình ta được σII = 37,82 N/mm2
Do đó: T = 37,82. 50 = 1891 N
-Độ võng lớn nhất:
f mx

g1 .l 2 39,42.10 −3.70 2
=
=
=
8.σ II
8.37,82
0,64 m

2.2. Tính toán cột
Cột là bộ phận quan trọng để giữ và đỡ dây dẫn của đường dây tải điện
trên không. Tính toán cột là công việc quan trọng trong quá trình thiết kế. Nếu
ta tính chính xác thì việc lựa chọn cột sẽ thích hợp đảm bảo yêu cầu kĩ thuật
trong quá trình vận hành. Khi đó nó sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cho công
trình.

13


2.2.1. Kiểm tra khoảng cách an toàn
Chiều cao cột điện phụ thuộc vào các yếu tố như điện áp, đặc điểm
vùng dân cư, chiều dài khoảng vượt, điều kiện khí hậu đất đai.
Với đường dây sử dụng sứ đứng ta có:
H = Hđ + [H]CP + fmax + Hx –H.s , m

(2-5)

Trong đó:
Hđ- chiều sâu chôn cột, m;
[H]CP-khoảng cách cho phép từ điểm thấp nhất của dây dẫn đến
đất m, giá trị [H]CP được quy định cho từng vùng dân cư, m;
fmax- độ võng cực đại của dây, m;
Hx- chiều cao từ chỗ bắt xà đến đỉnh cột, m;
Hs- chiều cao của sứ , m
Gọi Hk là chiều cao từ mặt đất đến đỉnh cột thì H = Hđ + Hk
Với đường dây 35 kV
Chọn Hđ = 2 m
[H]CP = 7m ( Tra bảng 9-1 trang 148 –[ 6]

fmax = 0,64 m
Hx = 0,3 m
Hs = 0,2 m
Do đó chọn cột ly tâm 12m, có kích thước như sau:
H = 12 m
φđáy = 350 mm
φđỉnh = 190 mm
σ = 7 mm (Bề dày cột)
Độ côn = 0,0133
Điều kiện kiểm tra
H0= H- Hđ - fmax - Hx + Hs ≥ [H]CP

14


H0 = 12 - 2 – 0,64 – 0,3 + 0,2 = 9,26 m > 7 m
Vậy khoảng cách dây trên cột đảm bảo điều kiện an toàn
2.2.2. Tính toán cột
a. Các tải trọng tác dụng lên cột
∗ Áp lực của gió lên mặt cột có diện tích S
Pgc =

9,81
.α k .C x .v 2 .S , N
16

(2-6)

Trong đó:
αk- hệ số không đều của gió, với v = 35 m/s thì αk = 0,7

Cx- hệ số khí động học của gió, cột phẳng Cx = 1,5, cột tròn thì
Cx =0,7;
S - diện tích cột, m2;
S = 0,5. (b1 + b2).Hk ,m2
Với b1, b2 là chiều rộng đỉnh cột và chân cột.
Với cột LT12 có b1 = 190mm = 0,19m; b2 = 350mm = 0,35m
Vậy diện tích cột là:
S= 0,5.( 0,19 + 0,35 ). 7,74 = 2,09 m2
Thay vào ( 2-6 ) ta được
Pgc=

9,81
.0,7.0,7.352. 2,09 = 769 N = 0,769 kN
16

∗ Tải trọng của gió lên dây
Tải trọng tiêu chuẩn của gió tác dụng lên dây trong một khoảng cột l
xác định như sau:
Pgd =

9,81
.α k C x .v 2 .d.l.sin ϕ.10 −3 N (2- 7)
16

Trong đó:
d- đưòng kính dây dẫn, mm ⇒ d = 9,6 mm
ϕ- góc giữa hướng gió và tuyến dây (lấy ϕ = 900 ⇒sinϕ = 1)

15

l = 70 m
Thay vào (2-7) ta có
Pgd =

9,81
.0,7.0,7.352.9,6.70.103 = 247,3 N = 0,2473 kN
16

∗ Lực căng của dây dẫn: T = 1891 N
∗ Tải trọng xây lắp
Bao gồm trọng lượng người và các thiết bị khác, lấy 10% tải trọng tổng
cộng, lấy PN = 1kN
∗ Tải trọng khi có sự cố đứt dây
Ở cột trung gian sử dụng sứ đứng: TSC = 1,5 kN
b. Các mômen tác dụng lên cột
∗ Mômen lật do áp lực của gió tác dụng lên ba dây dẫn là:
Mgd = 3.Pgd.h , kNm

(2-8)

h: Chiều cao treo dây (từ mặt đất đến chỗ buộc sứ)
h = HK – Hx + Hs = 10- 0,3 + 0,2 = 9,9 m
Mgd = 3 . 0,2473 . 9,9 = 7,34 kNm
∗ Mômen lật do áp lực của gió tác dụng lên cột là:
Mgc = Pgc.ht , kNm

(2-9)

Trong đó:

Ht- là chiều cao trọng tâm điểm đặt lực của gió xác định theo
công thức sau:
H

2b + b

9,26 2.0,19 + 0,35

K
1
2
Ht = 3 . b + b = 3 . 0,19 + 0,35 = 4,17 m
1
2

Mgc =0,769 . 4,17 = 3,2 kNm
∗ Mômen uốn do sức căng của dây
Cột trung gian thì: Mcd = 3.T.h , kNm
Mcd = 3.1,891.9,9 = 56,16 kNm
∗ Mômen khi dây bị đứt

16


Mdđ = TSC.h = 1,5.9,9 = 14,85 kNm
*Mô men xoắn tác dụng lên cột lấy bằng mô men uốn của xà
Mxc = TSC.

X
2

= 1,5. = 1,5 kNm
2
2

2.2.3. Kiểm tra điều kiện cột trung gian
a. Kiểm tra uốn cột trung gian
Cột trung gian khi làm việc chịu lực gió bão tác dụng lên thân cột và tác
động lên 6 dây AC – 50 trong khoảng cột
Ta có tổng mô men tác động lên tiết diện cột sát đất:
Mtt= n.[ΣMi + 10% Mi]
Trong đó: n – là hệ số dự trữ. Đối với áp lực gió lên cột và gió lên dây
lấy n= 1,2
10% Mi là mô men uốn tính toán có kể thêm mô men xây lắp

∑M

i

= [Mgd + Mgc] = 2 . 7,34 . + 3,2 = 17,88 kNm

Mutt= 1,2. [ 17,88 + 0,1.17,88] = 23,6 kNm
- Xác định mômen chống uốn cột LT12B
Ta có sơ đồ mặt cắt và tải trọng của cột ly tâm cho trên hình vẽ

Hình 4: Mặt cắt cột ly tâm
Khi thép dọc không có ứng suất trước thì mô men chống uốn cột là:
M cu =

mb
π.m t .R ka .Fa

(R ub .Fb + 2.m t .R ka .Fa ).rc sin
,kNm (2-10)
π
R ub .Fb + 2m t .R ka .Fa

Trong đó:

17


mb- hệ số chỉ điều kiện chế tạo, bê tông đúc tại nhà máy mb= 1,1
Rub- sức bền tính toán của cột khi uốn. Với mác bê tông 300 có
Rub = 1420 N/cm2;
Fb- diện tích phần bê tông của mặt cắt, mm2
Fb = Fng – (Ftr + Fa)

(2-11)

Fng- diện tích ứng với đường kính ngoài φng tại mặt cắt đang xét
(mặt cắt sát đất), mm2;
Fng =

π.θ ng

2

4

, cm2

(2-12)

Cột có độ côn bằng 0,0133 nên ta tính φng như sau:
θday − θ ng
Hd

= 0,0133

φng = φđáy- 0,0133.Hđ
Trong đó: Hđ = 1,8 m là chiều sâu chôn cột, φđáy = 0,35 m
Vậy φng = 0,35 – 0,0133. 1,8 = 0,326 m = 32,6 cm
Fng =

3,14.32,6 2
= 834,62 cm 2
4

Ftr- diện tích ứng với đường kính (φtr):
φtr = φng – 2.δ = 32,6 – 2.0,7 = 31,2 cm
Thay vào (5-18) ta được:
Ftr =

3,14.31,2 2
= 764,15 cm 2
4

Fa- là diện tích cốt thép trên một mặt cột. Cột LT12 sử dụng 6 thanh
thép dọc φ18 nên:
Fa = n.

π.d 2
3,14.1,8 2
= 6.
= 15,26 cm 2
4
4

Fb = 834,62 – (764,15 + 15,26) = 55,21 cm2
mt- hệ số điều kiện chế tạo của thép, mt = 0,8 với thép nhà máy sản xuất;

18


mt = 0,7 với các loại thép khác;
Rka- sức bền tính toán khi kéo của thép, tra bảng ta có: R ka = 20600 N/cm2,
với thép CT3;
rc- bán kính trung bình của tiết diện cột:
φ ng 
φ
31,2 32,6 
 = 0,5.
rc = 0,5.(rtr + rng ) = 0,5. tr +
+
 = 15,95 cm
2
2
2
2





Thay các giá trị vừa tính được vào công thức (2-10) ta được:
M cu =

1,1
3,14.0,8.20600.15,26
(1420.55.21 + 2.0,8.20600.15,26).15,95. sin
3,14
1420.55,21 + 2.0,8.20600.15,26

Mcu = 92,5 kNm
Mô men uôn tính toán Mutt= 23,6 kNm gian đã chọn thỏa mãn điều kiện chống uốn. Cột làm việc an toàn.
b. Kiểm tra khả năng chịu xoắn của cột trung gian.
Với cột trung gian, cột chịu xoắn lớn nhất ứng với trường hợp sự cố đứt dây.
Khi đứt dây, ta không xét đến điều kiện uốn vì tải trọng này cũng như
trọng lượng dây giảm đi một nửa.
+Ta có, mômen xoắn sự cố tính toán là:
Mxtt = Tsc..n, kNm

(2-13)

n = 1,3 – hệ số an toàn
Tsc = 1,5 kN
Thay vào (2-13) ta được:
⇒

Msctt = 1,5.1.1,3 = 1,95 kNm

+ Xác định mômen chống xoắn của cột
Ta có
Mômen chống xoắn do thép dọc sinh ra là:
Mcxd = 2.mt.Rka.FaΣ.Fd/Vd , kNm

(2-14)

Trong đó: FaΣ- tiết diện thép dọc, FaΣ = 15,26 cm2;
Vd- chu vi thép đai xác định theo công thức: Vd = π.Dd cm;

19


Dd- đường kính vòng đai, cm.
Dd = (φng -σ) = 35 – 7 = 28 cm
Vd = 3,14. 28 = 87,92 cm
Fd- diện tích ngang của một sợi thép đai. Thép đai sử dụng sắt φ14.
Ta có:
π.d 2 3,14.1,4 2
Fd =
=
= 1,54 cm 2
4
4
mb =1,1; mt = 0,8
Thay số vào (2-14) ta có:
M cxd =

2.1,1.0,8.20600.15,26.1,54
= 0,097 kNm

87,92

Mômen chống xoắn của thép đai là:
Mcxđ = 2.mt.mb.Rka.Sđ.Fđ/lđ kNm

(2-15)

Trong đó:
Sđ- diện tích vòng quanh thép dọc
2

Dd
28 2
Sd = π.
= 3,14.
= 615,44 cm 2
4
4
Lđ- là khoảng cách giữa các đai, Lđ = 15 cm
Thay các số liệu đã biết vào công thức (2-15) ta được
Mcxđ =

2.1,1.0,8.20600.615,44.1,54
= 22,9 kNm
15

Mômen chống xoắn tổng là:
McxΣ = Mcxd + Mcxđ = 0,097 + 22,9 = 22,997 ≈ 23 kNm
Vậy điều kiện chịu xoắn của cột là đảm bảo vì McxΣ =23 kNm > Mxtt = 1,95 kNm.
2.2.4. Kiểm tra điều kiện cột đầu, cuối

a. Kiểm tra uốn cột đầu, cuối
Cột đầu, cột cuối chịu lực căng của ba dây về một phía, mômen do gió
tác dụng lên cột và mômen của gió tác dụng lên dây.

20


MuΣ = (Mcd + Mgc + Mgd).1,1 kNm

(2-16)

Với 1,1- hệ số xây lắp
Thay số vào công thức (2-16) ta có: M uΣ = (56,16+ 7,34 + 3,2).1,1=
73,37 kNm
- Mômen uốn tính toán:
Mutt = MΣ.n, kNm

(2-17)

n- hệ số dự trữ, n = 1,2÷ 1,3
Thay số vào (2-17) ta được:
Mutt =73,37. 1,3 = 95,381 kNm
Mô men chống uốn của cột LT12C. Như đã tính ở phần trên, môn men
chống uốn của cột là Mcu = 92,5
Nhận thất Mcu = 92,5 < Mutt = 95,381. Do đó tại các vị trí đầu và cuối ta
phải sử dụng cột đúp cho các vị trí này. Khi sử dụng cột đúp ta có mô men
chông uốn là Mcu = 2 . 92,5= 185 > Mutt = 95,381. Vậy cột làm việc an toàn
b. Kiểm tra khả năng chịu xoắn của cột đầu, cột cuối.
Hai loại cột này mômen xoắn lớn nhất khi chịu sức căng của một phía.
Mxc = T.

X
2
= 1,891. = 1,891 kNm
2
2

Mô men xoắn tính toán là:
Mxtt = Mxc.nd ; với nd=1,3
Mxtt= 1,891.1,3 = 2,46 kNm
Như đã tính toán trong phần trên mô men chống xoắn có giá trị là M cx =
23 > 2,46 kNm. Vậy cột đã chọn đảm bảo làm việc an toàn
2.2.4. Kiểm tra điều kiện cột góc
Đối với cột góc cần kiểm tra khả năng chống uốn của cột. Nếu như điều
kiện kiểm tra không thỏa mãn ta phải sử dụng 2 dây néo cho cột
Kiểm tra uốn cột góc
+ Xác định mômen uốn tính toán

21


MuΣtt = (Mcd + Mgc + Mgd).1,1.n , kNm

(2-18)

Ta có:Mgc = 3,2 kNm; Mgd = 7,34 kNm
Mcd- là mômen uốn do sức căng của dây tác dụng vào cột góc:
Mcd = 3. Pcd.h, kNm

(2-19)

α
, kN
2

(2-20)

Pcd = 2.T.sin

Pcd- là lực căng tổng hợp của lực căng dây về hai phía. Thực tế, ta xác
định được α = 600 (α là góc bù với góc của hướng dây);
T- sức căng của dây, T = 1,891 kN (tính ở trên); h = 9,9 m. Thay vào
(2-19) và (2-20) ta được:
⇒ Mcd = 3.2.1,891.sin

60 0
.9,9 = 56,16 kNm
2

Thay các số liệu đã biết vào (2-18) ta được:
MuΣtt = (56,16+3,2+ 7,34).1,1.1,3 = 95,381 kNm
Như trên đã tính được Mcu = 92,5 kNm
Như vậy Mcu= 92,5 kNm < MuΣtt= 95,381 kNm. Do đó, cột không đảm
bảo điều kiện bền uốn. Ta phải sử dụng cột đúp với Mcuđúp = 185 kNm
Khi sử dụng cột đúp ta thấy: Mcuđúp= 185 kNm > MuΣtt = 95,318 kNm
Vậy cột đảm bảo điều kiện uốn.
2.3. Tính toán móng cho đường dây trung áp 35 kV
Tính toán móng cột là nghiên cứu các biện pháp giữ chặt cột vào đất
sao cho cột làm việc ổn định và an toàn trong quá trình vận hành.
Để đảm bảo các điều kiện trên ta tiến hành tính toán các điều kiện của

móng
Trong đường dây trung áp 35 kV ta sử dụng móng không cấp cho cột
trung gian và móng cho cột đầu, cuối và cột góc

22


2.3.1. Tính toán móng đối với cột trung gian
a. Tính điều kiện chống lún của móng
Móng chống lún là móng chụi tác dụng của tải trọng thẳng đứng (cột
trung gian) hoặc vừa tải trọng thẳng vừa nằm ngang (cột góc, cột cuối…).

Hình 5. Sơ đồ tải trọng tính toán móng cột chống lún
Điều kiện của móng chống lún là:
σdmax < γd.Hd

(2-21)

Trong đó:
σdmax-là ứng suất cực đại phía dưới móng;
σ d max =

∑ N 1 + 6 z

d m .rm 


 , kN/m2
d m 
o

(2-22)

z0- là đòn bẩy của tải trọng nằm ngang với cột trung gian, z0 = 0
ΣN- là tổng ngoại lực tác dụng lên móng, kN.
ΣN = Gm + Gc + Gd + Gf

kN

(2-23)

Gm- là trọng lượng bê tông móng, kN
Gm = γb. V kN

(2-24)

Trong đó γb = 23 kN/m3
V là thể tích toàn móng V = Dm . Rm . Hm ,

m3

Móng cột trung gian có kích thước: Hm= 2m, Rm= 1m, Dm = 1,2 m

23

(2-25)


V= 1,2 .1. 2 = 2,4 m3 . Thay γd và V vào (2-24) ta được
Gm = 23 . 2,4 = 55,2 kN

Gc- trọng lượng cột
Gc = m.g = 1200.9,81 = 11,772 kN
Gd- là trọng lượng dây dẫn.
Gd = 6.Kd.md.g.l
Với kd = 1,1 là hệ số kể tới độ võng dây
md khối lượng tính toán của dây. Với dây dẫn AC–50 thì md =196 kg/ km;
l – là chiều dài dây dẫn trong khoảng cột
Gd = 6.1,1.196.9,81.75.10-3 = 0,95 kN
Gf-là trọng lượng phụ, thường lấy Gf = 1,5 kN
Thay các giá trị trên vào công thức (2-23) ta được:
ΣN = 55,2 + 11,772+ 0,95 + 1,5 = 69,422 kN
Thay vào công thức (2-22) ta được:
σ d max =

69,422 
0 
.1 + 6.  = 28,93 kN/m2
2.1,2 
1,8 

+ Xác định: γđ.Hđ
Lớp lót móng sử dụng mác bê tông 50 nên γđ = 25 kN/m3; Hđ = 2m
γđ.Hđ = 25.2= 50 kN/m2
Ta thấy: σdmax = 28,93 < γđ.Hđ = 50 kN/m2. Do đó móng đảm bảo khả
năng chống lún.
b. Tính điều kiện chống lật của móng
Móng chống lật là móng chống lại mô men do lực ngang của tải trọng ngoài gây ra.

24

Hình 6. Móng bêtông không cấp
Điều kiện để móng không bị lật là:
1
.(F2 .E k + F3 .G ) ≥ n m Pg
F1

(2-26)

Trong đó: F1- là hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn cột và loại đất.
H

H

F1 = 1,5. k +  k + 1.tgϕ 2  + 0,5

Hd  Hd


(2-27)

Hk, Hd- chiều cao phần cột trên mặt đất và dưới mặt đất: Hk = 10m; Hd = 2 m
ϕ- là góc ma sát trong của đất. Với đất sét thịt ϕ = 400 ⇒ tgϕ = 0,839.
Thay vào (2-27) ta được:
10  10 

F1 = 1,5. +  + 1.0,839 2  + 0,5 = 12,11

2  2


F2, F3- là hệ số phản kháng của móng xác định theo công thức:
F2 = (1 + tgϕ 2 )(1 + 1,5

dm
.tgϕ )
hm

(2-28)

2
F2 = (1 + 0,839 2 )(1 + 1,5 0,839) = 5,99
1


d
F3 = (1 + tg 2ϕ ). m + tgϕ 
hm



25

(2-29)