Một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế khi thiết kế đường dây trung áp trên không

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN: NGUYỄN VÂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
«»«»«»«»«»«»«»«»
HỌC VIÊN: NGUYỄN VÂN

MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU
QUẢ KINH TẾ KHI THIẾT KẾ ĐƯỜNG
DÂY TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
KHÓA: 2006-2008

Hà Nội-Năm 2008


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY VÀ THIẾT
KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG.
1.1 Đường dây trên không.
1.2 Tính tóan dây dẫn.
1.3 Tính tóan cột của đường dây tải điện trên không.
1.4 Tính tóan móng cột.
1.5 Tính tóan móng néo.
1.6 Những quy định khi thiết kế đường dây.
1.7 Trình tự thiết kế đường dây.
Chương 2 – TÍNH TÓAN XÂY DỰNG CÁC KHOẢNG CỘT GIỚI

HẠN VÀ GÓC LÁI GIỚI HẠN.
2.1 Một số giả thiết và cơ sở tính tóan.
2.2 Tính toán khoảng cột trung gian giới hạn.
2.3 Tính tóan góc lái giới hạn.
2.4 Tính tóan móng cột.
Chương 3 – ÁP DỤNG KHOẢNG CỘT GIỚI HẠN TRONG
CÔNG TÁC THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG
3.1 Công tác thiết kế đường dây trung áp trên địa bàn miền Trung.
3.2 Khoảng néo giới hạn.
3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế
3.4 Nhận xét
3.4 Kết kuận
Chương 4 – THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG
CÓ TÍNH ĐẾN NÂNG CẤP VÀ CẢI TẠO KHI PHỤ TẢI TĂNG
ĐỘT BIẾN.
4.1 Đặt vấn đề.
4.2 Sơ lược vị trí, địa hình, địa chất công trình.
4.3 Khí tượng thủy văn công trình
4.4 Điện trở suất đất đá
4.5 Quy mô công trình
4.6 Tính chọn dây dẫn
4.7 Đặc tính kỹ thuật dây nhôm lõ thép
4.8 Đặc tính kỹ thuật các vật tư thiết bị khác
4.9 Bảo vệ đường dây
4.10 Giải pháp thiết kế phần xây dựng
4.11 Biện pháp bảo vệ chống ăn mòn cho các loại móng
4.12 Khối lượng và tổng dự tóan công trình
4.13 Tính chọn phương án
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Trang
1
7
10
20
25
29
30
32
60
60
63
70
79
84
84
85
88
91
91
93
93
94
96
97
97
97
100

103
112
113
119
119
125


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài và mục đích nghiên cứu:
Trong hệ thống điện thì lưới điện đóng vai trò rất quan trọng, nó đảm nhận
chức năng tuyền tải và phân phối điện năng từ nguồn đến các phụ tải, bao gồm các
đường dây truyền tải, phân phối…Có nhiều tiêu chí để đánh giá lưới điện, nhưng cơ
bản có 4 tiêu chí sau:
- Đảm bảo cung cấp điện đủ cho các nhu cầu phụ tải, đảm bảo chất lượng.
- Cung cấp điện liên tục và an toàn.
- Hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của lưới điện đối với môi trường sinh
thái, cảnh quan.
Hiện nay ở nước ta phần lớn đường dây truyền tải điện là đường dây trên
không. Việc thiết kế đường dây tải điện trên không là sự phối hợp của nhiều loại
cấu kiện, vật liệu: dây dẫn, cách điện, cột, móng…
Việc tính tóan trong lúc thiết kế đường dây sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến điều
kiện vận hành sau này của hệ thống điện về các mặt: đảm bảo liên tục cung cấp
điện, an toàn cho người, cho các ngành công nghiệp khác như giao thông vận tải,
bưu điện, quốc phòng…
Để đường dây được vận hành an toàn, chất lượng điện năng tốt cần phải đảm
bảo đầy đủ các yếu tố như: khả năng chuyển tải công suất của đường dây, khả năng
chịu lực của cọt, khoảng cách an toàn của dây dẫn, khoảng cách giữa các pha đảm

bảo…
Thời gian qua, vấn đề thiết kế lưới điện trung áp chưa được quan tâm đúng
mức, do yêu cầu cũng như tính chất quan trọng của lưới điện này không cao nên
hầu như các đơn vị tư vấn thiết kế chưa chú trọng đến tính kinh tế cũng như tiến độ
thực hiện công trình. Cụ thể:
- Việc thiết kế lưới điện này phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghệm thiết kế của
kỹ sư lâu năm, vì thế tính kinh tế của công trình phụ thuộc rất nhiều vào tính chủ
quan của người thiết kế. Đa số các kỹ sư thiết kế một mặt kế thừa các thiết kế trước
trong việc bố trí cột trên mặt cắt dọc, mặt khác bố trí rất ngắn khoảng cột lại để tăng
độ an toàn. Dần dần các khoảng cột ngắn lại (khoảng cột trung bình là 95-


2

120 m)Đối với dây trần, 40-70 m đối với dây bọc), làm tăng giá thnàh công trình.
Trong lưới điện trung áp, chi phí cho phần xây dựng chiếm tỉ lệ khá lớn trong tổng
mức đầu tư (từ 40-60%) . Vì vậy, việc tính toán hợp lý ở giai đoạn này sẽ ảnh
hưởng đáng kể đến vốn đầu tư cho công trình.
- Càng này các tiêu chuẩn thiết kế chế tạo vật tư, thiết bị phục vụ cho việc
tính toán cơ khí đường dây cũng như các tiêu chuẩn ngành càng được hoàn thiện,
dẫn đến các kinh nghiệm nhiều khi không còn phù hợp.
- Một công đoạn thiết kế phải cần nhiều kỹ sư chuyên ngành (điện, xây
dựng…). Kỹ sư điện sẽ là người thiết kế tổng thể đề án, thực hiện bố trí cột trên mặt
cắt dọc tuyến, tính toán kiểm tra về ứng suất độ võng căng dây, khoảng cách pha và
các vật tư-thiết bị phần điện. Kỹ sư xây dựng chủ yếu tính tóan kiểm tra kết cấu xây
dựng như chọn cột, móng, xà trên cơ sở từng khoảng cột đó được bố trí trên mặt cắt
dọc.
Quy trình thực hiện thiết kế đường dây trung áp được thực hiện như sau :
+ Kỹ sư điện bố trí cột trên mặt cắt dọc tuyến dựa trên kinh nghiệm và thực tế
hiện trường.

+ Bản vẽ mặt cắt dọc được chuyển cho kỹ sư xây dựng tính tóan chọn các kết
cấu xây dựng theo các tiêu chuẩn và quy phạm…
+ Người thiết kế sẽ thống kế, tổng hợp các vật tư-thiết bị… chuyển sang lập
dự toán và thực hiện các công việc tiếp theo…
Với cách làm này, các cán bộ kỹ thuật các chuyên ngành chưa phối hợp lẫn
nhau, bộ phận xây dựng chỉ thụ động kiểm tra đưa ra các kết cấu xây dựng để đảm
bảo các yêu cầu kỹ thuật mà chưa khai thác hết khả năng của kết cấu đã có, gây nên
lãng phí, đồng thời đề án kéo dài ảnh hưởng đến tiến độ chung.
- Hiện nay chưa có một thiết kế mẫu đặc trưng cho lưới phân phối, mỗi khu
vực, mỗi đơn vị tư vấn chuyên ngành có một phương pháp thiết kế riêng, vật tư vật


3

liệu chế tạo… nhiều chủng loại làm cho việc quản lý đầu tư, thi công xây lắp và vận
hành rất phức tạp, tốn nhiều thời gian và công sức.
- Một vấn đề khác được đặt ra là hiện nay, qua quá trình đầu tư cấp điện cho
khu vực nông thôn miền núi mà đặc biệt là Tây Nguyên có một số xã đã quá tải dẫn
đến phải nâng cấp cải tạo : thay móng, cột , xà, dây dẫn… gay mất điện lâu dài ảnh
hưởng đến tình hình phát triển kinh tế xã hội cũng như vốn đầu tư cao. Do vây trong
quá trình thiết kế cần nghiên cứu điều tra kỹ một số vùng miền có khả năng phụ tải
tăng đột biến không theo quy luật để tính toán có dự phòng kết cấu xây dựng (cột,
xà , móng) nhằm giảm thiểu thiệt hại về kinh tế thậm chí vấn đề an ninh quốc phòng
(các xã vùng biên giới) do thời gian mất điện dài khi nâng cấp, cải tạo.
Tóm lại, hiện nay chưa có giải pháp nào giải quyết triệt để bài toán kinh tế
khi thiết kế lưới điện trung áp, bởi đặc điểm của lưới này là trải rộng khắp các khu
vực, bám vào dân cư nên tính kinh tế phụ thuộc vào rất nhiều thông số: kết cấu
đường dây, đặc điểm khí hậu, địa hình, địa vật, địa chất công trình, điều kiện quản
lý vận hành…, các thông số này cũng phụ thuộc lẫn nhau, vì thế cần phải xem xét
tính kinh tế trong những điều kiện, phạm vi cụ thể nào đó. Chẳng hạn dựa trên các

kết cấu đường dây (cột, xà, móng, dây dẫn, điều kiện khí hậu) đó được tiêu chuẩn
hóa, xây dựng các khoảng cột, góc lái tối ưu trên cơ sở khai thác khai thác hiệu quả
các kết cấu này mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đồng thời quá trình thiết kế
cần xem xét kỹ các vùng miền có khả năng phụ tải tăng đột biến ngoài quy luật dự
báo để tính tóan dự tóan móng , cột , xà là một trong những giải phấp mang lại hiệu
quả kinh tế cao cần được nghiên cứu.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế nêu trên, đề tài “Một số giải pháp nâng cao
hiệu quả kinh tế khi thiết kế đường dây trung áp trên không “ sẽ phần nào giải
quyết được các yếu tố trên.
Mục đích của đề tài là xây dựng cơ sở lý thuyết, các thuật toán tổng quát để tính
toán kết cấu xây dựng đừơng dây trung áp, đồng thời trên cơ sở đặc điểm của từng
vùng khí hậu tự nhiên trên địa bàn miền Trung và mở rộng cho các khu vực khác


4

của cả nước, xây dựng các biểu bảng tra cứu các khoảng cột, các biểu đồ khoảng
néo giới hạn nhằm:
-

Tạo cho các kỹ sư thiết kế nhanh chóng xác định các khoảng cột tối ưu,
góc lái tối ưu và các kết cấu xây dựng phù hợp nâng cao hiệu quả kinh tế,

-

Giảm thời gian và nhân lực trong thiết kế.

-

Từ các biểu đồ khoảng néo giới hạn, xác định được phương pháp bố trí

cột kinh tế nhất.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là dựa trên các nghiên cứu về tính chất cơ
lý của dây dẫn, các quy chuẩn quy phạm của Nhà Nước và ngành, từ đó xây dựng
các khoảng cột giới hạn và góc néo giới hạn ứng với từng chủng loại dây dẫn, vùng
khí hậu và từng chủng loại cột theo tiêu chuẩn Việt Nam. Việc xây dựng các
khoảng cột giới hạn phụ thuộc rất nhiều vào các thông số như: đặc điểm khí hậu của
từng vùng, địa hình, địa chất và đặc thù cho lưới điện (cột, xà, móng,…) của khu
vực đó. Do không thể xây dựng bài toán tổng quát tối ưu cho lưới phân phối mà chỉ
xem xét trong một khu vực cụ thể với những điều kiện cụ thể nào đó, vì vậy đề tài
chỉ áp dụng cho công việc thiết kế lưới trung áp đi riêng có địa hình tương đối bằng
phẳng trên địa bàn miền Trung – Tây Nguyên do Công Ty Điện lực 3 quản lý. Tuy
nhiên, đề tài cũng có thể mở ra hướng nghiên cứu áp dụng cho các khu vực khác.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
Đề tài này không đi sâu vào nghiên cứu các tính chất cơ lý của đường dây
và tính toán các kết cấu xây dựng đường dây mà trên cơ sở các chủng loại kết cấu
đã được tiêu chuẩn hoá như: dây dẫn, chủng loại cột, chủng loại móng, các kết cấu
xà… đề tài tập trung vào các mục tiêu sau:
1/ Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến đặc tính cơ lý của dây
dẫn và độ võng đến các chỉ tiêu an toàn cho phép.


5

2/ Nghiên cứu các thành phần lực tác động lên cột, móng trong những điều
kiện khí hậu cụ thể, từ đó xây dựng các khoảng cột giới hạn cho phép ứng với từng
chủng loại cột tiêu chuẩn, từng chủng loại dây thông dụng.
3/ Xem xét ảnh hưởng của góc lái tuyến đường dây đến các cột néo góc, từ
đó đưa ra các góc lái giới hạn cho từng loại cột cụ thể.

4/ Trên cơ sở chi phí đầu tư xây dựng đường dây, xây dựng biểu đồ biểu
diễn mối quan hệ giữa chiều dài khoảng néo và các kết cấu xây dựng tương ứng, từ
đó có thể xác định được các khoảng néo giới hạn tương ứng với các kết cấu xây
dựng đó.
5/ Thiết kế đường dây trung áp có dự phòng việc nâng cấp cải tạo do phụ tải
tăng đột biến.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:
4.1 Ý nghĩa khoa học:
- Đề xuất phương pháp phân tích, tính toán tổng thể bài toán cơ khí đường
dây và trên cơ sở đó nghiên cứu áp dụng cụ thể cho lưới phân phối nhằm nâng cao
hiệu quả kinh tế. Các tính toán được đưa ra dưới dạng các biểu thức giải tích và các
thuật toán cơ bản, từ đó có thể xây dựng chương trình tính toán tổng quát cho lưới
phân phối.
- Xây dựng được chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế lưới phân phối. Dựa trên
các chỉ tiêu này để xác định phương án thiết kế tối ưu trong điều kiện cụ thể nào đó.
Các phương pháp và thuật toán nghiên cứu cho trường hợp chung nên có
thể ứng dụng rộng rãi.
4.2 Tính thực tiễn của đề tài:
Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế thiết kế lưới phân phối hiện
nay, do đó các kết quả có ý nghĩa thực tiễn, có thể áp dụng rộng rãi đặc biệt là địa
bàn Miền Trung-Tây Nguyên. Các nội dung ứng dụng là:
- Lựa chọn các khoảng cột hợp lý với các kết cấu phù hợp ( các cột trung
gian và cột góc) khi thiết kế lưới phân phối một cách nhanh chóng và hiệu quả.
- Giảm số lượng kỹ sư chuyên ngành (điện, xây dựng) tham gia thiết kế.


6

- Giảm được thời gian thiết kế, đẩy nhanh tiến độ công trình.
- Nâng cao hiệu quả kinh tế cho dự án thông qua việc giảm chi phí xây lắp và

hạn chế đền bù diện tích chiếm đất vĩnh viễn của công trình...
- Giảm thiếu việc cắt điện và vốn đầu tư thấp do việc nâng cấp cải tạo khi
phụ tải tăng đột biến.
5. Bố cục đề tài:
Đề tài bao gồm các chương sau :
Mở đầu.
Chương 1 : Tổng quan về cơ khí đường dây và thiết kế đường dây trung áp
trên không
Chương 2 : Tính toán xây dựng các khoảng cột giới hạn và góc lái giới hạn.
Chương 3 : Áp dụng khoảng cột giới hạn vào thiết kế đường dây trung áp.
Chương 4 : Thiết kế đường dây trung áp trên không có tính đến nâng cấp cải tạo do
phụ tải tăng đột biến.
Kết luận chung
Tài liệu tham khảo
Phụ lục tính toán.


7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY VÀ THIẾT KẾ
ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG.
1.1. Đường dây trên không:
1.1.1. Cấu tạo chung:
Đường dây trên không (ĐDK) bao gồm các dãy cột điện trên đó có các xà và
dây dẫn được treo vào các xà qua sứ cách điện. Cột điện được chôn xuống đất bằng
các móng vững chắc làm nhiệm vụ đỡ dây dẫn trên cao so với mặt đất do đó gọi là
đường dây trên không.
Độ võng dây dẫn

CN

CN

Khoảng cột

CĐ

Cột vượt

Đường dây cần
vượt

Dây dẫn

CĐ

Khoảng cột

CĐ

CN

C§
CN

Khoảng cột
vượt

Khoảng néo

CN: cột néo CĐ: cột đỡ
Hình 1.1:Cấu trúc chung của đường dây trên không
1.1.2. Dây dẫn:
1.1. 2.1Vật liệu:
Dây dẫn điện được làm bằng:
- Đồng(M)
- Nhôm(A)
- Nhôm lõi thép(AC)
-Thép( Π C, TK)
Dây chống sét được làm bằng thép hay nhôm lõi thép
1.1.2.2. Cấu tạo:
Có các loại dây sau:
- Dây đơn chỉ có một sợi duy nhất


8

- Dây vặn xoắn đồng nhất
- Dây vặn xoắn nhôm lõi thép
- Dây vặn xoắn nhôm lõi thép có thêm các sợi phụ bằng chất cách điện
dùng cho điện áp 220 kV trở lên
- Dây rỗng dùng cho các trạm biến áp 220 kV trở lên
1.1.3. Cột điện:
Dùng để đỡ dây dẫn và dây chống sét. Cột làm bằng gỗ, bê tông cốt thép
hoặc cột thép.
1.1.3.1. Phân loại: Được phân theo mục đích sử dụng.
- Cột néo và néo góc: Cột néo dùng để giữ chắc đầu dây nối vào cột qua
chuỗi sứ néo; cột néo góc dùng khi đường dây đổi hướng.
- Cột đỡ và đỡ góc: Làm nhiệm vụ đỡ dây dẫn nối vào cột qua chuỗi sứ đỡ
- Cột cuối: Dùng ở đầu hoặc cuối đường dây.

- Cột vượt: Sử dụng khi đường dây qua chướng ngại vật.
- Cột đảo pha: Dùng để chuyển vị các dây pha.
- Ngoài ra còn có cột chuyển vị các dây pha (cột đảo pha) và cột để nối các
nhánh rẽ (cột rẽ ). Cũng có các cột đặc biệt trên đó đặt dao cách ly, tụ bù…
1.1.3.2. Các đặc trưng quan trọng của cột:
a. Khoảng cột tính toán l tt : Là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau
khi đường dây đi trên mặt đất phẳng thoả mãn điều kiện:
1. Đảm bảo khoảng cách an toàn tới đất của dây thấp nhất trong trạng thái
nóng nhất.
2. Ứng suất xảy ra trong các trạng thái làm việc (lạnh nhất , bão, nóng nhất)
phải nhỏ hơn ứng suất cho phép trong trạng thái đó.
b. Khoảng cột trọng lượng: Là chiều dài đoạn dây hai bên khoảng cột mà
trọng lượng của nó tác động lên khoảng cột. Mỗi loại cột đều được tính toán cho
khoảng cột trọng lượng tiêu chuẩn lTLTC = 1,25.ltt
c. Khoảng cột gió: Là chiều dài đoạn dây dẫn hai bên cột mà áp lực gió lên
đoạn dây nầy tác động lên cột.
1.1.4. Sứ cách điện và phụ kiện:
Sứ cách điện có thể là sứ đứng hay sứ treo. Sứ đứng dùng cho điện áp trung
trở xuống. Sứ treo gồm các bát sứ treo nối tiếp thành chuỗi dùng cho điện áp trung
đến cao. Có chuổi sứ đỡ và sứ néo dùng cho cột đỡ và cột néo. Trên chuổi sứ có thể
có các kim của khe hở chống sét và thiết bị điều hoà và phân bố điện thế trên chuổi
sứ.


9

Được lựa chọn theo tiêu chuẩn hiện hành và đảm bảo các yêu cầu đối với
từng vùng nhiểm bẩn.
Phụ kiện đường dây được chọn được chọn phù hợp với cỡ dây, cách điện và
đảm bảo hệ số an toàn theo qui phạm.

1.1.5. Thiết bị chống rung:
Khi tốc độ gió đạt 0,6 đến 0,8 m/s thì bắt đầu xuất hiện hiện tượng rung ở
dây dẫn. Sự rung dây có thể làm dây mỏi và dẫn đến đứt tại các chỗ kẹp dây. Khi
tốc độ gió đạt 5 đến 8 m/h thì biên độ rung rất nhỏ không còn nguy hiểm nữa.
Để chống rung người ta dùng tạ chống rung treo trên 2 đầu dây trong khoảng
cột
1.1.6.Thiết bị chống quá điện áp:
Để chống quá điện áp trên đường dây người ta dùng các biện pháp sau:
1. Dùng dây chống sét
2. Nối đất các cột điện
3. Đặt chống sét ống
4. Tạo khe hở phóng điện
1.1.7 Các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế đường dây trên không:
Trên cơ sở đã biết trước loại dây dẫn và tiết diện, mặt bằng và mặt cắt tuyến
đường dây với mọi chi tiết cần thiết, thiết kế đường dây trên không cần thực hiện
các công việc sau: Chọn loại cột, vị trí cột, độ cao cột, sứ cách điện, cách bố trí dây
dẫn trên cột, độ võng căng dây khoảng cách giữa các pha, giữa dây pha với dây
chống sét nếu có, khoảng cách giữa dây dẫn với đất và các phần không dẫn điện của
cột… Sao cho đường dây thỏa mãn các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
1.1.8 Yêu cầu về kỹ thuật:
1.Các phần tử của đường dây trên không: Dây dẫn, dây chống sét (nếu có)
và cột không được hư hỏng làm cho đường dây phải ngừng làm việc trong trạng thái
làm việc bình thường và sự cố.
- Dây dẫn có thể bị đứt khi bị các tác động làm cho dây dẫn vượt quá khả
năng chịu đựng của dây.
- Cột có thể bị nén hoặc bị uốn do gió bão, trọng lượng dây, trọng lượng cột
và chuỗi sứ. Ở những cột néo, néo góc có lực kéo không cân bằng của dây dẫn khi
sự cố đứt dây.
Không thể đảm bảo tuyệt đối dây không bao giờ hỏng hoặc cột không bao
giờ gãy vì nếu như vậy giá thành đắt. Chính vì thế trong tính toán không tính các

cơn bảo lớn với xác suất xảy ra nhỏ hoặc nhiệt độ thấp.


10

2. Không được để xảy ra các tình huống làm ảnh hưởng đến chế độ tải điện
của đường dây (khoảng cách pha-pha, pha-dây chống sét…không đảm bảo).
3. Không được ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các công trình
dưới hoặc lân cận đường dây trên không như: đường điện, đường dây thông tin,
giao thông dưới đường dây (đường sắt, đường ô tô, đường thuỷ…).
4. Không được ảnh hưởng đến an toàn điện đối với người và gia súc hoạt
động dưới hoặc lân cận đường dây trên không.
1.1.9. Yêu cầu về kinh tế:
Chi phí thấp nhất trong đó có vốn đầu tư, chi phí vận hành và tuổi thọ của
đường dây.
Có rất nhiều phương án thực hiện thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật nêu trên
nhưng ta phải chọn phương án tối ưu về kinh tế từ các phương án trên.
1.2 Tính toán dây dẫn:
1.2.1 Các chế độ làm việc của đường dây trên không:
ĐDK vận hành trong các trạng thái khác nhau. Mỗi trạng thái được đặc
trưng bởi tập hợp các thông số môi trường và tình trạng của dây dẫn và dây chống
sét. Trạng thái môi trường ở đây là thời tiết được cho bởi hai thông số đặc trưng :
tốc độ gió và nhiệt độ không khí.
Theo Quy phạm trang bị điện 11TCN-19-2006 tính toán thiết kế ĐDK phải
kết hợp các điều kiện sau :
1.2.1.1 Chế độ bình thường: Dây dẫn làm việc bình thường
1, Nhiệt độ không khí cao nhất tmax, áp lực gió Q=0
2, Nhiệt độ không khí thấp nhất tmin, áp lực gió Q=0
3, Nhiệt độ không khí trung bình ttb, áp lực gió Q=0
4, Nhiệt độ không khí t = 250C, áp lực gió lớn nhất Q=Qmax

1.2.1.2 Chế độ sự cố: Đứt một hoặc hai dây dẫn trong khoảng cột, đứt dây
chống sét - dây dẫn không đứt.
1, Nhiệt độ không khí thấp nhất tmin, áp lực gió Q=0
2, Nhiệt độ không khí trung bình ttb, áp lực gió Q=0
3, Nhiệt độ không khí t = 250C, áp lực gió lớn nhất Q=Qmax


11

Trong chế độ sự cố của ĐDK, áp lực gió lớn nhất Qmax cho phép lấy giảm
đi một cấp (20 daN/m2) so với áp lực gió tiêu chuẩn nhưng không nhỏ hơn 40
daN/m2.
1.2.1.3 Chế độ lắp ráp:
Nhiệt độ không khí t = 100C, áp lực gió Q=6,2 daN/m2.
1.2.1.4 Chế độ quá điện áp :
Nhiệt độ không khí t = 200C, áp lực gió Q=0,1Qmax nhưng không
nhỏ hơn 6,25 daN/m2.
1.2.2 Tải trọng cơ giới tác động lên dây dẫn:
Có hai tải trọng chủ yếu tác động lên dây dẫn là: tải trọng do trọng lượng
dây dẫn gây ra và tải trọng do áp lực gió tác động lên dây dẫn gây ra. Ngoài ra
những tham số về khí hậu cũng ảnh hưởng đến trị số tải trọng cơ giới, ví dụ khi
nhiệt độ hạ thấp dây dẫn co lại, độ võng giảm đi và ứng suất trong dây tăng lên, trái
lại khi nhiệt độ tăng lên thì ứng suất trong dây dẫn giảm xuống.
Tải trọng cơ giới không phân bố thật đều theo chiều dài đường dây nhưng
trên thực tế sự khác nhau đó không lớn và cũng không thể tính chính xác. Vì vậy để
đơn giản có thể xem tải trọng cơ giới phân bố đều theo đường dây.
Trong tính toán thường dùng khái niệm tỷ tải. Tỷ tải là phụ tải cơ giới tác
dụng lên độ dài 1m dây có tiết diện 1mm2, ký hiệu: g, đơn vị là N/m.mm2 hoặc
daN/m.mm2.
1.2.2.1 Tải trọng cơ học do trọng lượng dây:

Tỉ tải do trọng lượng bản thân dây ký hiệu là g1 được tính như sau :
g1 =

P
F

(1.1)

Trong đó: - P: trọng lượng 1m dây được cho trong catalogue hay bảng tra cứu, phụ
thuộc vào vật liệu và kết cấu của dây [kg/m].
-F: tiết diện dây[mm2].
1.2.2.2 Tải trọng do gió:
Áp lực gió tác động lên 1 m dây dẫn được xác định như sau:


12

v2
.Fv . sin ϕ( kG / m) = α.C x .q .d.sin ϕ.10 −3 [kG / m]
16
= 0,981.α.C x .q .d. sin ϕ.10 −3 [daN / m]

Pv = α.C x .

(1.2)

Nếu góc tác động của gió vào đường dây ϕ = 900 thì áp lực gió tác động
lên 1 m dây dẫn được xác định như sau:
v2
.Fv .(kG / m) = α.C x .q .d.10 −3 [kG / m]

16
≈ α.C x .q .d.10 −3 [daN / m]
Pv = α.C x .

(1.3)

Trong đó :
- v [m/s] : tốc độ gió
- Cx : hệ số khí động học của dây dẫn, phụ thuộc vào đường kính dây.

-

Với d < 20mm :

Cx = 1,2;

d ≥ 20mm :

Cx = 1,1;

α : hệ số không đồng đều của áp lực gió [Theo quy định kỹ thuật điện
nông thôn số 44/2006/QĐ-BCN, tr.14-15] phụ thuộc vào áp lực gió, trị
số α được cho trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: BẢNG HỆ SỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU ÁP LỰC GIÓ
α
1,0
0,85
0,77
0,73
0,71

0,7

qo (daN/m2)
27
40
50
60
70
>76

Các giá trị qo khác trị số trong bảng trên được lấy nội suy.
- Fv = 1.d.10-3 là diện tích chắn gió của 1m dây.
- d [mm]: đường kính dây.
- q [daN/m2, kG/m2]: áp lực gió tính cho độ cao dây dẫn dưới 15m. Áp lực


13

gió phụ thuộc vào vùng khí hậu, độ treo cao đường dây, loại địa hình và tuổi thọ
công trình [Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 (1999) Tải trong và tác độngTiêu chuẩn thíết kế, tr 22-48].
q = qo.γsd.k

(1.4)

Trong đó: + qo : áp lực gió tiêu chuẩn [TCVN 2737-1995, trang 21]
+γsd : hệ số điều chỉnh theo thời gian sử dụng giả định của công trình
[TCVN]
+ k : hệ số theo độ cao của công trình, địa hình đường dây đi qua
[TCVN].
Địa hình được chia làm 3 loại: A, B và C căn cứ vào các điều kiện sau:

- Địa hình dạng A: địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao
không quá 1,5m (bờ biển thoáng, mặt sông, mặt hồ lớn, đồng muối, cánh đồng
không có cây cao ...).
- Địa hình dạng B: địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản cao
không quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non,
vùng trống cây thưa ...).
- Địa hình dạng C: địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao
từ 10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm ...)
Tỉ tải do gió : g 2 =

Pv
F

(1.5)
→

→

→

1.2.2.3 Tỉ tải tổng hợp: g 3 = g 1 + g 2
g 3 = g12 + g 22

(1.6)

Góc giữa tải trọng tổng hợp và mặt phẳng đứng : tgϕ = Pv = g 2
P

g1

1.2.3 Sức kéo và độ võng căng dây:

Theo [Lưới điện và hệ thống điện-tập 3, tr. 197-198], [Một số vấn đề về quy
hoạch và thiết kế mạng điện địa phương, tr.209-211] phương trình đường cong dây
dẫn được treo tự do trên 2 điểm có cùng độ cao có dạng dây xích như sau:


14

x
⎧
⎪ y = h 0 cosh
h 0
⎪
⎨
x
⎪ L = 2 h sinh
0
⎪⎩
h 0

(1.7)

Trong đó: ho - khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây tới trục x
L - Chiều dài dây trong khoảng cột.
y

A

B

f
y2

ho

O

x

l

Hình 1-2: Biểu diễn đường cong căng dây trên 2 điểm A-B

Khai triển công thức trên ta được :
σ0
x2 g
x4 g3
+
+
+ ...
g
2! σ 0
4 ! σ 30

y =

thay x=l/2 có :
y2 =

f =

σ0
l2 g
l4 g 3
+
+
+ ...
g
2 !4 σ 0
4 !16 σ 30

l2 g
l4 g 3
+
+ ...
8 σ0
4 !16 σ 30

L = 2(

l
l3 g
+
2
8 .6 σ

2
2
0

+ ...)

(1.8)
(1.9)

Trong các công thức trên :
+ L: chiều dài thực tế của dây dẫn
+ f : độ võng (khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây dẫn
đến điểm treo cao của dây).
+σo : ứng suất tại điểm thấp nhất của dây dẫn, có thứ nguyên là kG/mm2 hay
daN/mm2.


15

Trong tính toán gần đúng, với những khoảng cột nhỏ (<400m) thì lấy số hạng thứ
⎧
l2 g
⎪f =
8 σ0
nhất ta có : ⎪⎨
l3 g 2
8f
⎪
L
=
l
+
= l +

2
⎪
24 σ 0
3l
⎩

(1.10)

Khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây đến trục x: h o =

σo
g3

(1.11)

ho chính là tỉ số giữa ứng suất tại điểm thấp nhất và tỉ tải tổng hợp.
l⎞
⎛
Lực căng tại điểm treo dây : TA = To2 + ⎜ g 3 F ⎟
2⎠
⎝

2

,

(1.12)

Với To: Lực căng dây tại điểm thấp nhất.

1.2.4 Phương trình trạng thái của dây dẫn:
Theo [Lưới điện và hệ thống điện-tập 3,trang 213], [Một số vấn đề về quy hoạch và
thiết kế mạng điện địa phương, tr. 213-214], [Mạng cung cấp và phân phối điện, tr.
324] với nhiệt độ khác nhau, tải trọng cơ giới khác nhau thì ứng lực trong dây và độ
võng cũng thay đổi.

Phương trình trạng thái của dây dẫn :
2

σn −

2

l2g n E
l2g m E
=
σ
−
− Eα (t n − t m )
m
2
2
24 σ n
24 σ m

(1.13)

Trong các công thức trên có các ký hiệu sau :
- σ : ứng suất dây dẫn [N/mm2], [daN/mm2];
- g : Tỉ tải [N/m.mm2], [daN/m.mm2];

- E : Mô dun đàn hồi của vật liệu làm dây dẫn [N/mm2], [daN/mm2];
- α : Hệ số dãn dài nhiệt của vật liệu làm dây dẫn [/0C].
- t : Nhiệt độ dây dẫn [0C];
- l : Chiều dài khoảng cột (m);
Khi biết σm ở trạng thái “m” (có gm, tm), có thể xác định được σn ở trạng thái
“n” (có gn, tn) .


16

2

Đặt : σ m −

2
l2g n E
l 2 .g m .E
;
=B ;
(
)
−
α
.
E
t
−
t
=
A

n
m
24
24 .σ 2m

Ta có phương trình trạng thái được viết lại dưới dạng :

σ3n − Aσ2n − B = 0

(1.14a)

Phương trình (1.14a) được giải bằng phương pháp gần đúng để tìm σn. Tuy nhiên
ngày nay có thể sử dụng máy tính để giải phương trình này bằng thuật toán Newton
[Lưới điện và hệ thống điện-tập 3, tr.213-215] như sau (xem σn là σ):
Ứng suất ở bước thứ k+1 tính theo bước tính thứ k :

σk+1 = σk − f (σk ) / f ′(σk ) ;
trong đó : f (σ k ) = σ 3k − Aσ 2k − B và f ′(σ k ) = 3σ 2k − 2Aσ k
Thay vào trên ta được :
σ k +1 = σ k −

σ 3k − Aσ 2k − B σ 2k ( 2σ k − A ) + B
=
3σ 2k − 2 Aσ k
σ k (3σ k − 2 A )

(1.14b)

Điều kiện dừng tính là : σk+1 − σk ≤ ε với ε : sai số cho phép.

1.2.5 Khoảng cột tới hạn :
1.2.5.1 Khái niệm chung :
Từ phương trình trạng thái của dây dẫn ta thấy rằng, để xác định ứng suất
dây dẫn trong trạng thái nào đó (trạng thái “n”) cần phải có một trạng thái đầu xác
định (trạng thái “m”).
Để dây dẫn có thể làm việc được thì ứng suất trong dây dẫn trong mọi trạng
thái phải nhỏ hơn ứng suất cho phép [σ] của dây trong trạng thái đó. Nếu như biết
được trạng thái có ứng suất vận hành lớn nhất lấy trạng thái này làm trạng thái xác
định với σm = [σ], thì ứng suất tính được của tất cả các trạng thái khác sẽ thỏa mãn
điều kiện nhỏ hơn ứng suất cho phép.
Đường dây trên không khi vận hành phải đảm bảo ứng suất cho phép trong
3 trạng thái [Quy phạm trang bị điện 11TCN-19-2006, tr. 140] đó là :
1- Trạng thái nhiệt độ thấp nhất.
2- Trạng thái bão.


17

3- Trạng thái nhiệt độ trung bình.
Trong 3 trạng thái trên, trạng thái 1 và 2 là hai trạng thái có thể xảy ra ứng
suất lớn nhất, trạng thái 3 có ứng suất không lớn như hai trạng thái trên, nhưng
trạng thái này diễn ra lâu dài và có ứng suất thấp hơn nên cũng có nguy cơ vượt ứng
suất cho phép. Vậy cần phải lấy một trong ba trạng thái này làm trạng thái ban đầu
“m”. Khi thay đổi tải trọng, nhiệt độ thì ảnh hưởng của nó đến những thông số cho
trước về điều kiện khí hậu lớn hơn hoặc nhỏ hơn phụ thuộc vào chiều dài khoảng
cột. Với khoảng cột nhỏ ứng suất trong dây dẫn bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ,
còn khoảng cột lớn ứng suất trong dây dẫn sẽ bị ảnh hưởng mạnh bởi tải trọng
ngoài.
Ứng suất cho phép trong dây dẫn và dây chống sét tính theo % lực kéo đứt được
cho trong bảng 1.2, [Quy phạm trang bị điện 11TCN-19-2006, trang 141].

Bảng 1.2: BẢNG ỨNG SUẤT CHO PHÉP CỦA CÁC VẬT LIỆU LÀM DÂY DẪN

Ứng suất cho phép tính theo % ứng lực kéo đứt
của dây dẫn và dây chống sét

Ký hiệu và mặt cắt dây dẫn,
dây chống sét

Tải trọng ngoài

Nhiệt độ

Nhiệt độ trung

lớn nhất

thấp nhất

bình hằng năm

50

50

30

50

50

35

40

40

25

Dây nhôm và hợp kim nhôm,
dây bọc lõi nhôm (AAAC)
Dây dẫn và dây chống sét
bằng thép với mọi mặt cắt
Dây nhôm lõi thép AC, ACO,
ACY, ACYC với mọi mặt cắt

1.2.5.2 Khoảng cột tới hạn :
Là khoảng cột mà trong đó ảnh hưởng của nhiệt độ, tải trọng lên ứng suất
dây dẫn gây nguy hiểm được gọi là khoảng cột tới hạn (lth).
Theo ứng suất giới hạn thì dây dẫn ở 3 chế độ làm việc, do vậy tồn tại 3
khoảng cột tới hạn :


18

- l1th : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái nhiệt độ trung bình và trạng thái
nhiệt độ thấp nhất.
- l2th : Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái nhiệt độ thấp nhất và trạng thái bão.
- l3th: Khoảng cột tới hạn giữa trạng thái nhiệt độ trung bình và trạng thái bão

1, Khoảng cột tới hạn thứ nhất (l1th): là khoảng cột với độ dài mà theo đó

ứng suất dây dẫn ở chế độ nhiệt độ trung bình hằng năm (ttb) bằng ứng suất cho
phép ở nhiệt độ trung bình hằng năm ([σtb]), còn ở chế độ nhiệt độ thấp nhất (tmin)
thì bằng ứng suất cho phép ở nhiệt độ thấp nhất ([σmin]).
l 1 th =

[ σ tb ]
g1

E α ( t tb − t min ) + ([ σ tb ] − [ σ min ])
[ σ tb ] 2 ⎞
E ⎛⎜
⎟
1−
[ σ min ] 2 ⎟⎠
24 ⎜⎝

(1.15a)

2, Khoảng cột tới hạn thứ hai (l2th): là khoảng cột với độ dài mà theo đó ứng
suất dây dẫn khi tải trọng lớn nhất bằng ứng suất cho phép tải trọng lớn nhất
([σmax]), nhiệt độ lúc tải trọng lớn nhất (tbão), còn ở chế độ nhiệt độ thấp nhất (tmin)
thì bằng ứng suất cho phép ở nhiệt độ thấp nhất ([σmin]).
l 2 th =

[ σ max ]
g1

E α ( t baõo − t min ) + ([ σ max ] − [ σ min ])
2
E ⎛⎜ g 32 [ σ max ] ⎞⎟

−
24 ⎜⎝ g 12 [ σ min ] 2 ⎟⎠

(1.15b)

3, Khoảng cột tới hạn thứ ba (l3th): là khoảng cột với độ dài mà theo đó ứng
suất dây dẫn ở chế độ nhiệt độ trung bình hằng năm (ttb) bằng ứng suất cho phép ở
nhiệt độ trung bình hằng năm ([σtb]), còn ở chế độ tải trọng lớn nhất bằng ứng suất
cho phép tải trọng lớn nhất ([σmax]),
l 3 th =

[σ max ] Eα ( t baõo− t tb ) + ([σ max ] − [σ tb ] )
2
g1
E ⎛⎜ g 32 [σ max ] ⎞⎟
−
24 ⎜⎝ g 12 [σ tb ] 2 ⎟⎠

(1.15c)

Mục đích xác định lth để xem với một khoảng cột l nào đó, ứng suất lớn
nhất sẽ xuất hiện khi nào.


19

Thực tế, việc xác định các chế độ trạng thái ban đầu đòi hỏi phải kết hợp so
sánh xem xét mối quan hệ giữa khoảng vượt thực tế với 3 khoảng vượt tới hạn nêu
trên cùng một lúc chứ không so sánh riêng lẽ trong từng khoảng cột tới hạn. Ta có
bảng quan hệ giữa khoảng cột thực tế với 3 khoảng cột tới hạn [Lưới điện và hệ

thống điện-tập 3,tr.219-227] để xác định chế độ ban đầu như bảng 1.3 .
Bảng 1.3: BẢNG QUAN HỆ GIỮA KHOẢNG CỘT THỰC TÉ VÀ GIỚI HẠN
Quan hệ giữa các khoảng

Quan hệ giữa các khoảng

Các thông số của chế

cột tới hạn

cột thực tế và tới hạn

độ ban đầu

l1th < l2th < l3th

l < l1th

g1 , tmin , [σ]min

l1th < l2th < l3th

l1th < l < l3th

g1 , ttb , [σ]tb

l1th < l2th < l3th

l > l3th

g3 , tbão , [σ]max

l1th > l2th > l3th

l < l2th

g1 , tmin , [σ]min

l1th > l2th > l3th

l > l2th

g3 , tbão , [σ]max

l1th-ảo , l2th < l3th

l < l3th

g1 , ttb , [σ]tb

l1th-ảo , l2th < l3th

l > l3th

g3 , tbão , [σ]max

l3th-ảo , l1th < l2th

l < l1th

g1 , tmin , [σ]min

l3th-ảo , l1th < l2th

l > l1th

g1 , ttb , [σ]tb

Khi xác định được ứng suất của dây dẫn ứng với khoảng cột l trong điều
kiện “n” nào đó thì tính được lực tác dụng lên cột, từ đó kiểm tra các khả năng chịu
uốn và chịu xoắn của cột và kiểm tra tính ổn định và độ bền của móng cột ĐDK.

1.2.6 Khoảng cột đại biểu:
Đường dây được thiết kế với các khoảng néo, mỗi khoảng néo có nhiều
khoảng cột, các khoảng cột có độ dài khác nhau. Khi thi công, việc căng dây lấy độ
võng được thực hiện tại các cột néo góc và cho từng khoảng néo. ở điều kiện vận
hành bình thường thì ứng suất ở điểm treo dây thấp nhất trong mỗi khoảng cột của
một khoảng néo khi đó bằng nhau, khi tính toán khoảng néo được thay thế bằng một
khoảng cột đặc trưng gọi là khoảng cột đại biểu. Theo [Lưới điện và hệ thống điệntập 3, tr. 290-291], khoảng cột đại biểu được xác định như sau:


20

n

- Các cột có độ cao chênh lệch ít:

l db =

∑l

3
i

∑l

i

1
n

(1.16)

1

- Các cột có độ cao chênh lệch nhiều hoặc mặt đất không bằng phẳng:
n

l db =

∑l

3
i

cos θ i

1

l

∑1 cosi θ
i
n

;

(1.17)

Trong đó: θi - góc giữa đường thẳng nối 2 điểm treo dây và đường nằm ngang.

1.3 Tính toán cột của đường dây tải điện trên không:
1.3.1 Khái niệm chung:
Cột là một bộ phận quan trọng của ĐDK, chiếm một phần khá lớn trong
tổng mức đầu tư xây dựng đường dây và cũng chiếm khá lớn về công sức và thời
gian thi công. Nếu tính toán thiết kế chính xác, lựa chọn cột thích hợp sẽ đem lại
hiệu quả kinh tế lớn.
Hiện nay ĐDK sử dụng chủ yếu các chủng loại cột sau : cột thép, cột bê
tông cốt thép. Đối với cột bê tông cốt thép (BTCT) có 2 loại : cột bê tông ly tâm
(BTLT) và cột vuông. Mỗi loại có những ưu, nhược điểm riêng.
Đối với đường dây trung áp, chủ yếu sử dụng cột BTCT, cột thép chỉ sử
dụng đối với những vị trí góc khu vực thành phố, thị xã hoặc những khoảng vượt
lớn, những vị trí không thể vận chuyển các cột BTCT … Đối với các loại cột BTCT
thì hiện nay đa số lưới điện trung áp dùng loại cột BTLT do độ bền và chủng loại đa
dạng, các loại cột bê tông vuông chủ yếu dùng cho lưới hạ áp và những khu vực
không vận chuyển cột BTLT được, cột bê tông vuông được đúc tại chổ, dễ chế tạo
nhưng chất lượng thường không đảm bảo.
Phần này chỉ đề cập đến những tính toán cho cột BTLT. Cột BTLT được
chế tạo theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5846-1994.

1.3.2 Tải trọng cơ giới tác dụng lên cột:

Theo 1.2.1 có 4 tình trạng làm việc của ĐDK.


21

Tải trọng cơ học lớn nhất tác dụng lên cột phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện
khí hậu: gió, nhiệt độ, độ cao v.v..và xác định khó chính xác.
Theo [Một số vấn đề về quy hoạch và thiết kế mạng điện địa phương,
tr.239-240] tải trọng cơ học lên cột chia làm 3 loại: lâu dài, ngắn hạn và đặc biệt.
- Tải trọng lâu dài gồm: trọng lượng cột, dây, xà, sứ, lực kéo của dây ở
nhiệt độ trung bình.
- Tải trọng ngắn hạn gồm: áp lực gió lên dây, lên cột, tải trọng khi xây lắp.
- Tải trọng đặc biệt xuất hiện khi đứt dây.
Căn cứ theo phương tác dụng của tải trọng cơ giới lên cột gồm tải trọng
nằm ngang và thẳng đứng :
a, Nằm ngang :
- Tải trọng gió lên cột.
- Tải trọng gió lên dây dẫn và dây chống sét.
- Tải trọng do sức căng của dây.
b, Thẳng đứng:
- Trọng lượng cột.
- Trọng lượng chuỗi sứ (kể cả phụ tùng). Đối với lưới trung-hạ áp
tải trọng này có thể bỏ qua.
- Trọng lượng dây.
- Tải trọng xây lắp. (đối với ĐDK trung áp là 1000N).

1.3.2.1 Tải trọng gió lên cột:
Áp lực gió lên mặt cột có diện tích S xác định theo công thức :
Pc = α.Cc.q.S

[daN]

(1.18)

Trong đó : + S : diện tích mặt cột.
+ Cc, : hệ số khí động học tuỳ thuộc vào đường kính của cột;
-

Với cột phẳng Cc = 1,5;

-

Với cột tròn

Cc = 0,7;

+ Trị số α, q lấy như giải thích trong mục 1.2.2 .


22

1.3.2.2 Tải trọng gió lên dây :
Tải trọng tiêu chuẩn của gió trong một khoảng cột l xác định theo công thức :
Pd = α.Cx.q.d.l = g2.l.F

[daN]

(1.19)

Trong đó : + d : đường kính dây dẫn

+ l : chiều dài khoảng cột.
+ Trị số α, Cx, q lấy như giải thích trong mục 1.2.2 .

1.3.2.3 Tải trọng do sức căng dây:
Lực kéo của một dây dẫn tiết diện F, lên cột xác định theo công thức :
Td =σ.F [daN]

(1.20)

Trong đó : + F: tiết diện dây dẫn [mm2] .
+σ: ứng suất của dây được xác định từ tính toán cơ lý dây [daN].

1.3.3 Sơ đồ tính toán :
Cột đường dây tải điện được tính toán với tình trạng làm việc bình thường
và sự cố. Tuỳ theo từng loại cột mà có những quy định về điều kiện tính toán có
khác nhau.
Sơ đồ tính toán, kiểm tra khả năng chịu uốn của cột (trung gian, góc, cuối)
trong trạng thái làm việc bình thường trong 2 trường hợp dây dẫn đặt nằm ngang và
đặt tam giác cho trong bảng 1.4.
Trong đó : Pc, Pd : áp lực gió lên cột, dây; Td : Lực kéo của dây lên cột. Các
lực này xác định theo mục 1.3.2.
Trường hợp sự cố đứt một dây dẫn pha ngoài cùng (ứng với σbão) khi đó lực
tác dụng gây nguy hiểm cho cột là lực kéo của dây còn lại gây ra mô men xoắn phá
hoại cột, do đó cần phải tính toán kiểm tra xoắn cho cột.

1.3.4 Tính toán khả năng chịu uốn của cột BTLT:
Phương pháp dùng để tính toán cột BTLT thường được dùng là phương
pháp trạng thái giới hạn, nghĩa là tính toán theo khả năng bền chắc của vật liệu.
Công thức tổng quát dùng để kiểm tra khả năng chịu uốn với tiết diện
(thường là tiết diện sát mặt đất) cột BTLT là [Thiết kế cấp điện, trang165]:

23

Ptt =

M tt
≤ Pcp ;
h

(1.21)

Trong đó:
Mtt - là mô men tính toán của tổng các lực tác động lên tiết diện sát mặt đất của cột;
Ptt - Lực tính toán quy về đầu cột;
Pcp - Lực đầu cột cho phép;
h - Chiều cao từ đỉnh cột đến mặt đất.
M tt = n i .M ∑ = (∑ M i .n i + 10%∑ M i .n i ) ;

Với ni : hệ số quá tải (tra bảng 1.5) [Thiết kế cấp điện, trang 165]
Bảng 1.4:

Loại cột

BẢNG SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN LỰC TÁC ĐỘNG LÊN CỘT

Sơ đồ đấu dây trên cột

Sơ đồ tính toán

1. Trung

3Pd

Pd
2Pd

gian

Pc

Pc

6-35Kv

2Td sin(α/2)+
Pd.cos2(α/2)

6Td sin(α/2)+
3Pd.cos2(α/2)

2. Góc
6-35kV

4Td sin(α/2)+
2Pd.cos2(α/2)

Pc

Pc

α
2

Td
2Td

3Td

3. Cuối
6-35kV

Pc

Pc