Bài giảng cơ khí đường dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT HƢNG YÊN

BÀI GIẢNG

CƠ KHÍ ĐƢỜNG DÂY

HƢNG YÊN – 2016
1


MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG .............................. 5
1.1. Đƣờng dây trên không ........................................................................................................ 5
1.1.1. Cấu tạo chung............................................................................................................... 5
1.1.2. Dây dẫn ........................................................................................................................ 6
1.1.3. Cột .............................................................................................................................. 10
1.1.4. Sứ cách điện và phụ kiện ........................................................................................... 14
1.1.5. Thiết bị chống rung .................................................................................................... 18
1.1.6. Thiết bị chống quá điện áp ......................................................................................... 18
1.1.7. Thông số đặc trƣng của các đƣờng dây trên không ................................................... 19
1.2. Các trạng thái làm việc của đƣờng dây trên không ........................................................... 20
1.2.1. Trạng thái bình thƣờng ............................................................................................... 20
1.2.2. Trạng thái sự cố .......................................................................................................... 22
1.3. Các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế đƣờng dây trên không................................ 23
1.3.1. Yêu cầu kỹ thuật ........................................................................................................ 23
1.3.2. Yêu cầu về kỹ thuật .................................................................................................... 24
1.4. Các tiêu chuẩn thiết kế cho đƣờng dây trên không (ĐDK) trên 1kV (dƣới 1kV xem
QPTBĐ) ................................................................................................................................... 24
1.4.1. Khoảng cách an toàn giữa ĐDK với đất và các công trình lân cận ........................... 25

1.4.2. Khoảng cách an toàn nhỏ nhất giữa các dây pha với nhau và với dây chống sét ...... 28
1.4.4. Khoảng cách nhỏ nhất giữa các pha tại cột ................................................................ 30
1.4.5. Tiết diện dây tối thiểu (mm2) cho các đƣờng dây (bảng 1.11)................................... 30
1.4.6. Ứng suất cho phép...................................................................................................... 31
1.5. Tải trọng cơ học đối với đƣờng dây trên không................................................................ 32
1.5.1. Tải trọng cơ học do trọng lƣợng dây.......................................................................... 32
1.5.2. Tải trọng do gió .......................................................................................................... 32
1.5.3. Tỷ tải tổng hợp gT và góc i giữa tải trọng tổng hợp và mặt thẳng đứng .................. 35
CHƢƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG .................................................. 37
2.1. Phƣơng trình cơ bản của dây dẫn treo trên hai điểm có độ cao bằng nhau....................... 37
2.2. Tính toán độ dài, độ võng, độ cao, ứng suất và lực căng của dây dẫn .......................... 42
2.2.1. Tính theo hàm dây xích .............................................................................................. 42
2.2.2. Tính theo hàm parabol ............................................................................................... 45
2.3. Phƣơng trình căng dây trong trƣờng hợp hai điểm treo dây không cùng độ cao .............. 46
2.3.1. Khoảng cột tƣơng đƣơng ........................................................................................... 46
2.3.2. Khoảng cách tới đất tại điểm bất kỳ trong khoảng cột .............................................. 50
2.3.3. Lực căng tại điểm treo dây ......................................................................................... 52
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI VÀ KHOẢNG CỘT TỚI HẠN ................ 55
3.1. Phƣơng trình trạng thái của dây dẫn ................................................................................. 55
3.2. Khoảng cột tới hạn của dây dẫn ........................................................................................ 59
2


3.2.1. Khái niệm chung ......................................................................................................... 59
3.2.2. Khoảng cột tới hạn l2K ................................................................................................ 60
3.2.3. Khoảng cột tới hạn l1K và l3K ...................................................................................... 64
3.2.4. Tính toán dây AC ....................................................................................................... 69
CHƢƠNG 4. ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG TRONG VẬN HÀNH .................................... 76
4.1. Chế độ làm việc bình thƣờng............................................................................................. 76
4.1.1. Sự lệch đi của các chuỗi sứ đỡ - Khoảng cột đại biểu ................................................ 76

4.1.2. Sự lệch đi của dây dẫn và chuỗi sứ đỡ do gió ............................................................ 79
4.1.3. Độ lệch chuỗi sứ ở cột đỡ góc .................................................................................... 81
4.1.4. Ảnh hƣởng của chuỗi sứ đến độ võng của dây dẫn .................................................... 84
4.2. Chế độ sự cố ...................................................................................................................... 85
4.2.1. Quan hệ giữa lực kéo trong dây và sự chuyển dịch ngang một .................................. 85
4.2.3. Trƣờng hợp đứt dây ở khoảng cột thứ ba ................................................................... 88
4.3. Quan hệ điện áp trên đƣờng dây ........................................................................................ 90
4.3.1. Điện áp cảm ứng giữa các mạch của đƣờng dây hai mạch và giữa các đƣờng dây ... 90
4.3.2. Ảnh hƣởng của đƣờng dây điện lực đến đƣờng dây thông tin ................................... 99
CHƢƠNG 5 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐƢỜNG DÂY ............................................................ 104
PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 105
1.10b. Khoảng cách nhỏ nhất giữa các pha tại cột ............................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 113

3


MỞ ĐẦU
Cơ khí đƣờng dây là một môn học quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành hệ
thống cung cấp điện, nó cũng là tài liệu quan trọng cho cán bộ kỹ thuật và thi công công trình
điện. Nhằm mục đích cung cấp cho bạn đọc những kiến thức khá cơ bản về tình toán, vận
hành và thi công đƣờng dây tải điện, chúng tôi đã chú ý đến sự tỉ mỉ, dễ đọc, dễ hiểu và dễ
vận dụng nhất.
Giáo trình đƣợc chia làm 5 chƣơng:
Chƣơng 1: Khái niệm chung về đƣờng dây trên không
Chƣơng 2: Tính toán đƣờng dây trên không
Chƣơng 3: Phƣơng trình trạng thái và khoảng cột tới hạn
Chƣơng 4: Đƣờng dây trên không trong vận hành
Chƣơng 5: Trình tự thiết kế đƣờng dây
Trong giáo trình này trình bày lý thuyết cơ lý của đƣờng dây trên không, phƣơng pháp

thiết kế đƣờng dây. Các thông số và các tiêu chuẩn thiết kế trong tài liệu này đủ để các bạn
đọc làm các bài tập về tính toán và thiết kế đƣờng dây, phục vụ sản xuất. Đồng thời bạn đọc
phải áp dụng các quy phạm và tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn ngành điện hiện hành.
Tuy nhiên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong các bạn đọc đóng góp ý kiến để
giao trình ngày càng hoàn thiện hơn.

4


CHƢƠNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG
1.1. Đƣờng dây trên không
1.1.1. Cấu tạo chung
Trên hình 1.1 là sơ đồ đƣờng dây trên không. Đƣờng dây trên không bao gồm dãy các
cột điện, trên đó có các xà và dây dẫn đƣợc treo vào các xà qua sứ cách điện. Cột điện đƣợc
chôn xuống đất bằng các móng vững chắc, làm nhiệm vụ đỡ dây ở trên cao so với mặt đất, do
đó gọi là đƣờng dây trên không. Trên cột còn có thể treo dây chống sét để sét không đánh trực
tiếp vào dây dẫn.

Hình 1.1. Cấu tạo của đƣờng dây trên không
Trên cột đơn của đƣờng dây 6kV trở lên có treo 3 dây pha, cột kép treo 6 dây pha cho
2 lộ song song. Trên hình 1.1 chỉ vẽ 2 dây pha vì dây thứ 3 nằm trên cùng mặt phẳng với dây
dƣới.
Cũng có loại cột trên đó chỉ treo một pha, đƣờng dây cần có 3 cột loại này, đó là cột
néo góc của đƣờng dây 500kV.
Đƣờng dây hạ áp treo 4 hay 5 dây cho 3 pha, trung tính và dây pha cho chiếu sáng.
Đƣờng dây trung áp có dây trung tính treo 4 dây trên một cột, 3 dây pha và dây trung tính.
Trên một cột cũng có khi treo 2 đƣờng dây điện áp khác nhau nhƣ trung áp và hạ áp.
Ngƣời ta quan tâm đến dây pha dƣới cùng và trên cùng. Dây pha dƣới cùng hay dây
thấp nhất dùng để xác định khoảng cách an toàn của dây dẫn với đất. Dây pha trên cùng để
xác định khoảng cách an toàn đến dây chống sét.

Trên đƣờng dây điện áp 110kV trở lên còn phải treo dây chống sét toàn tuyến. Trên
đƣờng dây trung áp 22-35kV chỉ cần treo trên 1-2km tính từ trạm biến áp.

5


Khoảng cách giữa 2 điểm treo dây trên 2 cột kề nhau gọi là khoảng cột, khoảng cột có
độ dài ký hiệu là l(m), gọi tắt là khoảng cột. Nếu 2 cột kề nhau là cột néo thì gọi là khoảng cột
néo.
Khoảng giữa 2 cột néo gồm nhiều cột đỡ liên tiếp gọi là khoảng néo, khoảng néo bao
gồm nhiều khoảng cột thƣờng.
Khi đƣờng dây vƣợt qua chƣớng ngại nhƣ đƣờng dây điện, đƣờng dây thông tin thì ta
có khoảng vƣợt, khoảng vƣợt có thể có 1 hoặc nhiều khoảng cột.
Các cột còn có thiết bị nối đất hoặc chống sét ống.
1.1.2. Dây dẫn
a. Vật liệu
dây dẫn điện đƣợc làm bằng:
- đồng - M
- nhôm - A
- Nhôm có lõi thép - AC
- thép - ПC, TK.
Các ký hiệu trên là ký hiệu Nga đã quen dùng ở VN, các ký hiệu và số liệu của các
nƣớc khác có thể tra trong catalog hoặc trong tài liệu [17].
Dây chống sét làm bằng thép hay nhôm lõi thép.
b. Cấu tạo
Có các loại dây sau (hình 1.2):
- Dây đơn chỉ có một sợi duy nhất (hình 1.2a): thƣờng là dây thép có đƣờng kính 4mm
dùng cho đƣờng dây hạ áp. Nếu là dây dẫn vào nhà thì cho phép đƣờng kính 3mm. Đƣờng
kính nhỏ quá sẽ không đủ độ bền, lớn quá sẽ dễ bị uốn gãy. Còn có dây lƣỡng kim tiết diện
10mm2. Dây có lõi thép phủ đồng ở ngoài lƣợng đồng chiếm 45 đến 50 % khối lƣợng dây.

- Dây vặn xoắn đồng nhất: nhiều sợi nhỏ vặn xoắn lại với nhau (hình 1.2b), dây vặn
xoắn có thể là dây đồng nhôm hay thép.
- Dây vặn xoằn nhôm lõi thép (hình1.2c), để tăng độ bền ngƣời ta làm thêm lõi thép ở
giữa, các sợi nhôm ở bên ngoài.
- Dây vặn xoắn nhôm lõi thép có thêm các sợi phụ bằng chất cách điện đê tăng bán
kính dùng cho điện áp 220kV trở lên (hình1.2d).
- Dây rỗng dùng trong các trạm biến áp 220kV trở lên (hình 1.2e).

6


Hình 1.2. Các loại dây dẫn

Hình 1.3. Cấu tạo các loại dây dẫn
Trên hình 1.3 là cấu tạo của dây vặn xoắn, sơ đồ a là dây một kim loại: thép – ПC và nhôm A.
Sơ đồ b là dây AC, sơ đồ c là dây ACO, và sơ đồ d là dây ACY.

7


c. Dây thép vặn xoắn ПC, TK: dùng trong các khoảng vƣợt rất lớn nhƣ sông rộng hay thung
lũng rộng và làm dây chống sét (bảng 1.1):

Bảng 1.1. Dây thép
F định mức (mm2)

Tiết diện thực

Đƣờng kính

Trọng lƣợng

Ứng suất phá hoại σgh

tế (mm2)

(mm)

riêng (kg/km)

(DaN/mm2)

25

24,6

5,6

194,3

62

35

37,2

7,8

295,7

62

50

49,8

9,7

396,0

62

70

78,9

11,5

631,6

62

95

94

12,6

754,8

62

Dây ПC

Dây thép TK ПC

Lực kéo đứt, DaN

34TK

33,82

7,6

0,291

4255

39TK

38,46

8,1

0,330

4840

43TK

43,30

8,6

0,373

5465

50TK

48,64

9,1

0,418

6120

60TK

60,01

10,0

0,515

7560

70TK

72,56

11,0

0,623

7830

Tiết diện định mức

Tiết diện thực

Đƣờng kính

Trọng lƣợng

Ứng suất phá hoại σgh

Fđm(mm2)

tế F (mm2)

d (mm)

riêng (kg/km)

(DaN/mm2)

A16

15,9

5,1

0,043

17,2

A25

24,9

6,4

0,068

16,5

A35

34,3

7,5

0,094

16,4

A50

49,5

9,0

0,135

15,7

A70

69,2

10,7

0,189

14,6

A95

92,3

12,3

0,252

14,1

A120

117,0

14,0

0,321

16,8

Bảng 1.2 Dây nhôm

Còn có các loại dây nhôm hợp kim cho độ bền cao hơn nhiều nhƣng dẫn điện kém hơn:
- Nga: Dây AH và AҖ
- Tây Âu: Dây AAAC (All Aluminium Aloy Conductor) - AMELEC
e. Dây lõi thép loại AC, ACO và ACY (bảng 1.3)
8


Bảng 1.3. Dây nhôm lõi thép
Tiết diện định

Tỷ lệ

Tiết

Tiết

Đƣờng

Đƣờng

Trọng

Ứng suất

mm2

FA/FC

diện

diện

kính

kính lói

lƣợng

phá hoại

phần

phần

dây,mm

thép,

riêng

σgh

nhôm

nhôm

mm

(kg/km)

(DaN/mm2)

FA mm2

FC mm2

mức,

(nhôm/thép)

AC10/1,8

5,98

10,6

1,77

4,5

1,5

0,043

33

AC16/2,7

5,99

16,1

2,69

5,6

1,9

0,065

33,1

AC25/4,2

6,0

24,9

4,15

6,9

2,3

0,100

32

AC35/6,2

6,0

36,9

6,16

8,4

2,8

0,148

31,4

AC50/8

6,0

48,2

8,04

9,6

3,2

0,195

29,6

AC70/11

6,0

68,0

11,3

11,4

3,8

0,276

29,6

AC95/16

6,0

95,4

15,9

13,5

4,5

0,385

29,1

AC120/19

6,28

118,0

18,8

15,2

5,5

0,471

30,1

AC150/24

6,16

149,0

24,2

17,1

6,3

0,559

30,2

AC185/29

6,24

181,0

29,0

18,8

6,9

0,728

28,4

AC240/39

6,11

236,0

38,6

21,6

8,0

0,952

28,6

AC300/48

6,17

295,0

47,8

24,1

8,9

1,186

28,5

AC400/64

6,14

390,0

63,5

27,7

10,2

1,572

27,6

AC70/72

0,972

-

-

15,4

-

0,755

34,7

AC300/39

7,81

301

38,6

-

-

1,132

26,3

ACY300/66

3,39

288

65,8

-

-

1,313

34,5

ACY300/204

1,46

298

204

-

-

2,428

54,6

Còn có các loại dây khác nhƣ sau:
ACK: Dây nhôm lõi thép chống ăn mòn,lõi thép đƣợc bọc hai lớp màng nhựa
polyetylen.
ACKC: Dây nhôm lõi thép chống ăn mòn, phủ mỡ trung tính chịu nhiệt phần thép.
AKII: Dây nhôm chống ăn mòn, phủ mỡ cả phần nhôm và thép.
ACKII: Dây nhôm lõi thép chống ăn mòn,dùng thay dây đồng.
Trên đƣờng dây 220 ÷ 500 KV hay dùng các loại:
ACKII 300/39, 330/43, 400/51, 500/64;

ACY: Dây nhôm lõi thép tăng cƣờng phần thép FA/FC =1,46 ÷ 4,39;
ACO: Dây nhôm lõi thép tăng cƣờng phần nhôm FA/FC =7,71 ÷8,04;
ACSR:

Dây nhôm lõi thép Tây Âu: 330/53,

612/104;
9

410/53, 450/40, 490/65, 520/67,


AACSR: Dây nhôm lõi thép Tây Âu, dây hợp kim nhôm có khả năng chịu kéo cao
gấp hai lần dây nhôm.
Dây chống sét dùng loại:
- Dây thép vặn xoắn TK;
- Dây nhôm lõi thép ACKII 70/72, 95/146;
- Dây nhôm lõi thép Tây Âu ACSR 80/47.
1.1.3. Cột
Cột điện làm bằng gỗ, bê tông cốt thép hay bằng thép.
Cột điện gồm có:
- Cột néo và néo góc: Cột néo để giữ chắc đầu dây nối vào cột qua chuỗi sứ néo;cột
néo góc dùng khi đƣờng dây đổi hƣớng;
- Cột đỡ và đỡ góc: Làm nhiệm vụ đỡ dây dẫn nối vào cột qua chuỗi sứ đỡ. Cột đỡ
cũng chia ra cột đỡ thẳng và cột đỡ góc. Khi đƣờng dây đổi hƣớng, nếu góc đổi hƣớng từ 10
đến 20º thì dùng cột đỡ góc, nếu góc lớn hơn thì dùng cột néo góc. Nếu dùng cột đỡ góc thì
thƣờng treo thêm tạ cân bằng để chuỗi sứ không bị lệch quá.
- Cột cuối cùng ở đầu và cuối đƣờng dây.
- Cột vƣợt: Là cột cao hoặc rất cao sử dụng khi đƣờng dây qua chƣớng ngại cao hoặc
rộng nhƣ: Đƣờng dây điện, đƣờng dây thông tin, sông rộng... Cột vƣợt có thể là cột néo hay

đỡ.
-Còn có các cột dùng để chuyển vị trí 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...
Trên hình 1.4 cho các cách bố trí dây trên cột. Trên hình 1.5 trình bày cấu tạo chung
của cột thép. Cột có 4 phần: 1 -thân cột;2 - xà; 3 -chóp và 4 - móng. Có loại cột còn dùng dây
néo để tăng cƣờng sức chịu đựng hoặc giảm giá thành cột.

10


Hình 1.4. Cột bê tông cốt thép

Hình 1.5. Cột thép kết cấu

11


Trên hình 1.6 là các loại cột bê tông cốt thép. Trên sơ đồ a là cột đỡ 10kV, trên sơ đồ
b là cột néo 10kV, trên sơ đồ c là cột đỡ 110kV, trên sơ đồ d là cột đỡ 220kV, sơ đồ e là cột
đỡ 500kV hai mạch, sơ đồ f là cột néo góc 110kV.

Hình 1.6. Các loại cột bê tông cốt thép
Trên hình 1.7 là cột thép. Sơ đồ a là cột đỡ một mạch 110kV, sơ đồ b là cột đỡ 2 mạch
110kV, sơ đồ c là cột néo góc 110kV, sơ đồ d là cột đỡ 220kV, sơ đồ e là cột đỡ 500kV, sơ đồ
f là cột néo góc 500kV.
Hình dáng và cấu trúc của các cột thép và bê tông cốt thép trong thực tế rất phong phú,
ở đây chỉ đƣa ra làm ví dụ. Kích thƣớc quan trọng của các cột là: độ cao tổng, độ cao từ xà
thấp nhất đến đất, khoảng cách giữa các xà, kích thƣớc xà, độ rộng của cột

12

Hình 1.7. Các loại cột điện
Trên hình 1.8. là các loại móng: Sơ đồ a là móng nguyên khối, sơ đồ b là móng hình
nấm, sơ đồ c là móng kiểu cọc.

Hình 1.8. Các loại móng cột
Các đặc trưng quan trọng của cột bao gồm:

13


a. Khoảng cột tính toán ltt: là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau khi đƣờng dây
đi trên mặt đất phẳng, thỏa mãn các điều kiện:
1- Khoảng cách an toàn tới đất của dây thấp nhất trong trạng thái nóng nhất vừa bằng
khoảng cách yêu cầu bởi quy phạm.
2- Ứng suất xảy ra trong các trạng thái làm việc lạnh nhất, bão và nhiệt độ trung bình
năm phải nhỏ hơn ứng suất cho phép trong trạng thái đó.
Mỗi kiểu cột chỉ có một giá trị ltt duy nhất. Cách tính khoảng cột tính toán trình bày
trong mục 1.8.
b. Khoảng cột trọng lƣợng: Là chiều dài đoạn dây hai bên khoảng cột mà trọng lƣợng
của nó tác động lên cột. Mỗi loại cột đều đƣợc tính toán cho khoảng cột trọng lƣợng tiêu
chuẩn lTLTC = 1,25. ltt.
c. Khoảng cột gió: Là chiều dai đoạn dây hai bên cột mà áp lực gió lên đoạn dây này
tác động lên cột.
Khoảng cột trọng lƣợng và khoảng cột gió là 2 đại lƣợng quan trọng để kiểm tra cột
khi chia cột.
- Các lực kéo quan trọng tác động lên cột khi chia cột phải tính kiểm tra.
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,

mỗi dây pha dùng một sứ cắm đứng trên các cọc đỡ đặt trên xà cột. Sứ treo gồm các bát sứ
treo nối tiếp thành chuỗi dùng cho điện áp trung đến siêu cao. Có chuỗi sứ đỡ và chuỗi sứ néo
dùng cho cột đỡ và cột néo. Trên chuỗi sứ có thể có các kim của khe hở chống sét và các thiết
bị điều hòa phân bố điện thế trên chuỗi sứ.
Dây dẫn đƣợc gắn vào chuỗi sứ nhờ các kẹp dây.
Một số loại sứ cách điện treo thủy tinh của Nga và các nƣớc khác cho trong bảng 1.4.
Bảng 1.4. Sứ treo
Kích thƣớc, mm

Loại sứ
Cao

Lực kéo

Hiều dài

Trọng

Đƣờng

Đƣờng

phá hoại

đƣờng dò

lƣợng,

kính ngoài

kính ty sứ

daN.103

điện, cm

kG

C-120A

146

260

16

12

34

5,41

C-120Б

146

255

16

12

32

4,43

CБ-120A

146

300

16

12

41

7,02

C-70Д

127-146

255

16

7

30,3

3,49-3,56

CГ-70A

127

270

16

7

41

5,2(CP)

C-120 Б

170

280

20

16

36,8

7,8

14


C-120B

140-170

280

20

16

37,0

6,58-6,43

CГ-16

166

345

20

16

49,5

11

127-146

255

16

7

32,0

3,5

U70N-146/Z(F)

146

255

16,9

7

32

3,7

U80N-146/Z(F)

146

280

16,9

8

44,5

5,3

U120BL

170

255

16,9

12

33

-

U70BS(t.â)

t.â: Tây Âu, F: Pháp, còn lại là của Nga

Bảng 1. 5. Một số loại sứ đứng của Nga
Kích thƣớc, mm

Loại sứ ШжБ

Lực kéo phá

Trọng lƣợng,

Cao

Đƣờng kính

hoại, daN

kG

Ш-6A

94

126

1400

0,97

Ш-6Б

122

225

1400

3,20

ШжБ-10

122

225

1400

3,20

ШCC-10

110

150

1400

1,35

Ш-35Б

285

310

1500

11,0

ШжБ-35

285

310

1500

11,0

Trên hình 1.9 là các loại sứ và chuỗi sứ: Sơ đồ (a), (b) là sứ đỡ 10kV; sơ đồ (c) là sứ đỡ
35kV;sơ đồ (d) là bát sứ treo;sơ đồ (e) là chuỗi sứ đỡ; sơ đồ (f) là chuỗi sứ néo, trong đó: 1:
dây dẫn, 2: khóa dây, 3: mắt nối, 4: các bát sứ; sơ đồ (g) là chuỗi sứ đỡ dây phân pha có thiết
bị cân bằng điện thế 2.
Trên hình 1.10 là các loại kẹp dây và nối dây: Sơ đồ (a) là khóa dây cứng cho chuỗi sứ
đỡ;sơ đồ (b): khóa dây sứ néo kiểu bắt ốc; (c): khóa dây sứ néo kiểu ép;(d): nối dây kiểu
ống ép;(e): nối dây kiểu ép chặt.

15


Hình 1.9

16


Hình 1.10

17


1.1.5. Thiết bị chống rung
Khi gió thổi vuông góc hoặc dƣới một góc nào đó vào dây dẫn thì phía khuất gió sinh
ra các dòng khí xoáy. Hiện tƣợng này làm cho tốc độ gió trên mặt dây phía dƣới (điểm B) nhỏ
hơn so với tốc độ tại điểm A(hình 1.11a),tạo ra lực đẩy lên trên. Do gió không liên tục nên lực
đẩy này có tần số nào đó. Khi tần số này trùng với tần số dao động riêng của dây sẽ sinh ra
rung dây trogn mặt phẳng đứng (hình 1.11b).
Khi tốc độ gió đạt 0.6 đến 0.8m/s bắt đầu có hiện tƣợng rung dây. Sự rung dây có thể
làm dây mỏi và dẫn đến đứt tại các chỗ kẹp dây. Khi tốc độ gió đạt trên 5 đến 8m/h thì biên
độ rung rất nhỏ không nguy hiểm nữa.

Hình 1.11. Thiết bị chống rung
Các đƣờng dây trên địa bàn hở và bằng phẳng dễ bị rung hơn là trên địa bàn bị che
chắn. Sự rung dây xảy ra khi khoảng cột từ 120m trở lên và đặc biệt nguy hiểm ở các khoảng
cột lớn trên 500m vƣợt sông hay thung lũng. Độ nguy hiểm do rung dây còn phụ thuộc vào
ứng suất trong dây,ứng suất này càng lớn thì rung dây càng nguy hiểm. Do đó phải hạn chế
ứng suất trong dây trong trạng thái nhiệt độ trung bình là trạng thái hay xảy ra rung dây.
Để chống rung ngƣời ta dùng tạ chống rung (hình 1.11c) treo trên hai đầu dây trong
khoảng cột.
1.1.6. Thiết bị chống quá điện áp
Để chống quá điện áp trên đƣờng dây, ngƣời ta sử dụng các biện pháp sau:
a)

Dùng dây chống sét;

b)

Nối đất các cột điện;

c)

Đặt chống sét ống;

d)

Tạo khe hở phóng điện.

18


Hình 1.12. Thiết bị chống quá điện áp
Trên hình 1.12a trình bày cách nối dây chống sét ở đƣờng dây qua khe hở phóng điện.
Trên hình 1.12b trình bày cách lắp các chống sét ống lên cột điện.
Trên hình 1.12c trình bày cách thức nối đất cột. Sơ đồ (c1) là cho loại móng nguyên
khối, sơ đồ (c2) là cho móng hình nấm trong đó đƣờng nét đứt là các tin nối thêm khi điện trở
suất của đất lớn hơn 1.104Ω/km, sơ đồ (c3) là nối đất khi điện trở suất của đất thấp, sơ đồ (c4)
là cho điện trở suất cao.
1.1.7. Thông số đặc trƣng của các đƣờng dây trên không
Thông số đặc trƣng của các đƣờng dây trên không cho ở bảng 1.6.

19

Bảng 1.6. Thông số đặc trƣng của đƣờng dây trên không
Điện áp (kV)

Cột

6(10)

Bêtông cốt thép

35

110

Khoảng cột

Điện áp

(m)

(kV)

80 ÷ 150

220

Bêtông

200 ÷ 260

Thép

220 ÷ 270

Bêtông

220 ÷ 270

Thép

250 ÷ 350

500

Cột

Khoảng cột
(m)

Bêtông

220 ÷ 300

Thép

350 ÷ 450

Bêtông

250 ÷ 300

Thép

300 ÷ 450

1.2. Các trạng thái làm việc của đƣờng dây trên không
Đƣờng dây trên không vận hành trong các trạng thái khác nhau. Mỗi trạng thái đƣợc
đặc trƣng bởi tập hợp các thông số môi trƣờng và tình trạng của dây dẫn và dây chống sét.
Trạng thái môi trƣờng ở đây là thời tiết đƣợc cho bởi hai thông số đặc trƣng:
1)

Tốc độ gió, hƣớng gió lấy vuông góc với chiều dài đƣờng dây hoặc xiên 450;

2)

Nhiệt độ không khí.
Các thông số môi trƣờng khác nhƣ độ ô nhiễm của không khí, độ nhiễm mặn... đƣợc

sử dụng để chọn sứ cách điện và vật liệu dây dẫn.
1.2.1. Trạng thái bình thƣờng
Dây dẫn bình thƣờng + nhiệt độ không khí + tốc độ gió.
Thông số nhiệt độ: Theo quy phạm lấy bằng nhiệt độ môi trƣờng xung quanh dây dẫn,
có nghĩa là tính toán dây dẫn trong tình trạng không tải điện. Chỉ khi tính toán cột vƣợt đƣờng
sắt hoặc trong trƣờng hợp xét thấy cần thiết mới tính đến nhiệt độ thực của dây dẫn do dòng
điện sinh ra, thường lấy bằng 700. Khi quy định khoảng cách an toàn của dây dẫn đến đất
(chỗ thấp nhất của dây dƣới cùng) phải tính dự phòng cho tình trạng vận hành quá tải đƣờng
dây do sự cố trong lƣới điện, khi đó do nhiệt độ trong dây dẫn cao nên độ võng sẽ lớn hơn.
Điều kiện thời tiết ở các khu vực địa lý khác nhau có thể khác nhau, thể hiện ở tốc độ
gió.
Trong các trạng thái làm việc bình thƣờng dây dẫn chịu các tác động cơ học sau:
- Trọng lƣợng riêng làm dây võng xuống và gây ra ứng suất trong dây. Độ võng làm

cho điểm thấp nhất của dây gần với mặt đất hơn so với điểm treo dây. Độ võng luôn gắn liền
với khoảng cột nhất định.

20


- Gió bão gây ra ứng suất phụ thêm với trọng lƣợng dây và làm dây lệch khỏi mặt
phẳng đứng, đẩy các dây pha và dây chống sét đến gần nhau, gần thân cột và các vật chung
quanh có thể gây nguy hiểm. Cột bị uốn mạnh có thể gãy đổ.
- Gió nhẹ và luôn thay đổi tốc độ làm dây bị rung động, gây tác động làm mỏi dần đến
đứt dây ở các chỗ kẹp dây. Khi gió lớn và dây có tiết diện lớn, đây có thể rơi vào trạng thái đu
đƣa dẫn đến đứt dây hoặc đổ cột, làm cho khoảng cách an toàn hẹp lại có thể dẫn đến phóng
điện.
- Nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ khi chế tạo dây làm dây co lại, gây ứng suất cao trong
dây, có thể gây lực nhổ cột hoặc kéo ngƣợc chuỗi sứ, làm giảm khoảng cách an toàn.
- Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chế tạo dây làm dây võng xuống nhiều hơn, làm tăng
khoảng cách với đất.
Cột gồm thân cột và xà chịu các tác động sau:
- Trọng lƣợng dây dẫn, sứ và cột;
- Sức ép của gió lên dây, sứ, cột gây ra lực uốn;
- Lực kéo của dây dẫn ở cột néo, néo góc và cột cuối do ứng suất trong dây.
Sứ đỡ và các chuỗi sứ néo chịu trọng lực của dây ở cột đỡ và lực kéo ở cột góc và cột
néo.
Các trạng thái thời tiết bình thƣờng quan trọng dùng làm cơ sở để tính toán cơ lý
đƣờng dây trên không:
a - Trạng thái nhiệt độ thấp nhất (lạnh nhất): Dây dẫn bị co lại, gây ứng suất trong
dây lớn nhất. Dây bị co lại có thể gây lực kéo ngƣợc chuỗi sứ và nhổ cột. Khoảng cách giữa
các pha và dây chống sét bị thu hẹp.
b - Trạng thái bão: Trong trạng thái này dây dẫn chịu tải trọng cơ học lớn nhất, ứng
suất trong dây dẫn lớn nhất và dây bị lệch khỏi mặt phẳng đứng. Trạng thái bão còn gọi là

trạng thái tải trọng cơ học lớn nhất.
c - Trạng thái nhiệt độ trung bình: Đây là trạng thái làm việc lâu dài của dây dẫn. Dây
dẫn chịu sự rung động thƣờng xuyên do gió gây mỏi dây và gây nguy cơ đứt các sợi dây ở các
chỗ kẹp dây.
D - Trạng thía nhiệt độ cao nhất (nóng nhất): Dây dẫn bị giãn ra nhiều nhất làm cho
khoảng cách từ dây dẫn thấp nhất đến đất lớn nhất. Độ võng trong trạng thái này là độ võng
lớn nhất của dây dẫn trong thời gian vận hành. Trạng thái nóng nhất cũng có thể gọi là trạng
thái độ võng lớn nhất.
Hai trạng thái đầu là hai trạng thái gây ra ứng suất cao nhất trong dây dẫn ứng với độ
dài khoảng vƣợt 1 đã cho, ứng suất lớn nhất sẽ xảy ra trong một trong hai trạng thái này.

21


Trạng thái có ứng suất lớn nhất sẽ xảy ra gọi là trạng thái ứng suất lớn nhất. Trạng thái ứng
suất lớn nhất dùng để tính toán treo dây.
Trạng thái c) để tính dây dẫn theo ứng suất cho phép chống rung.
Trạng thái d) dùng để tính kiểm tra khoảng cách an toàn của dây dẫn với đất.
Ngoài bốn trạng thái trên còn có thể tính đến trạng thái thứ 5: trạng thái giông sét, còn
gọi là trạng thái quá điện áp khí quyển, xảy ra trong những giờ giông sét. Trong trạng thái
này nếu dây dẫn bị gió làm dao động đến gần nhau và gần cột thì khả năng gây phóng điện rất
cao, do đó cũng phải kiểm tra khoảng cách an toàn.
Trạng thái 5 dùng để tính dây chống sét và kiểm tra độ lệch chuỗi sứ.
Điều kiện tính toán các trạng thái trên phụ thuộc các vùng khí hậu, đƣợc phân chia
nhƣ ở bảng 1.7.
Bảng 1.7
Điều kiện tính toán
Trạng thái

Nhiệt độ

(0C)

Áp lực gió (daN)

Tốc độ gió
(m/s)

1. Nhiệt độ không khí thấp nhất

5

0

0

2. Trạng thái bão

25

qvmax

vmax

1. Nhiệt độ không khí trung bình

25

0

0

4. Nhiệt độ không khí cao nhất

40

0

0

5. Trạng thái quá điện áp khí quyển

20

0,1qvmax nhƣng ≥
6,25daN/mm

v  0,3 vmax

2

1kG lực = 0,98daN (deca Newton); có thể xem 1kG lực = 1daN.
qvmax là áp lực gió lớn nhất trong khu vực đƣờng dây đi qua.
1.2.2. Trạng thái sự cố
Một dây hoặc hai bị đứt + nhiệt độ + tốc độ gió.
Trong trạng thái sự cố, ngoài các tác động nhƣ trong chế độ bình thƣờng, dây dẫn bị
lôi về một phía làm tăng độ võng của dây đứt trong khoảng cột bên cạnh, làm lệch chuỗi sứ.
Cột, xà bị kéo vì bị uống.
Ngoài ra còn phải tính các trạng thái khí hậu lúc thi công đƣờng dây. Để thực hiện treo
dây: lấy độ võng đúng yêu cầu kỹ thuật. Khi thi công đƣờng dây, độ võng lấy theo điều kiện
thực tế lúc thi công, độ võng này đƣợc tính toán sao cho khi dây dẫn rơi vào các trạng thái a)

b) c) sẽ không gây ra ứng suất trong dây lớn hơn ứng suất cho phép, còn trong trạng thái nhiệt
độ cao nhất d), độ võng không lớn hơn độ võng yêu cầu.

22


1.3. Các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế đƣờng dây trên không
Trên cơ sở đã biết trƣớc loại dây dẫn và tiết diện, mặt bằng và mặt cắt tuyến đƣờng
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 và dây chống sét nếu có, khoảng cách giữa dây
dẫn với đất và phần không dẫn điện của cột... sao cho đƣờng dây thoả mãn các yêu cầu kỹ
thuật kinh tế dƣới đây:
1.3.1. Yêu cầu kinh tế
1 – Các phần tử của đƣờng dây trên không là dây dẫn, dây chống sét và cột không
đƣợc hƣ hỏng làm cho đƣờng dây phải ngừng công tác trong các trạng thái vận hành bình
thƣờng và sự cố.
Dây dẫn có thể bị đứt khi bị các tác động làm cho ứng suất trong dây vƣợt quá khả
năng chịu đựng của dây dẫn:
- Gió bão + trọng lƣợng riêng của dây dẫn;
- Nhiệt độ quá thấp làm dây co lại gây ứng suất lớn trong dây;
- Dây bị rung động hoặc bị bật làm dây đứt.
Cột có thể bị uống hoặc bị nén do gió bão + trọng lƣợng dây + trọng lƣợng cột và
chuỗi sứ. Ở cột néo, néo góc có lực kéo không cân bằng của dây. Khi sự cố đứt dây cột bị lực
kéo.
Không thể bảo đảm tuyệt đối dây không bao giờ hỏng, cột không bao giờ đổ vì nếu
nhƣ vậy giá thành đƣờng dây sẽ rất đắt. Chỉ đảm bảo khả năng đó xảy ra ở mức chấp nhận
đƣợc. Điều này thể hiện ở các điều kiện tính toán: không tính các cơn bão quá lớn và có xác
suất xuất hiện quá nhỏ, hoặc nhiệt độ quá thấp... và ở sự lựa chọn các hệ số an toàn. Không
thể chọn các hệ số này quá lớn. Độ bền của đƣờng dây ở mức nào là bài toán kinh tế - kỹ

thuật.
2 - Không đƣợc để xảy ra các tình huống làm ảnh hƣởng đến chế độ tải điện của
đƣờng dây. Ví dụ dây dẫn tiến đến gần nhau hoặc chạm nhau hoặc chạm vào dây chống sét và
các vật nối đất trong các trạng thái vận hành gây phóng điện hay ngắn mạch.
3 – Không đƣợc ảnh hƣởng đến hoạt động bình thƣờng của các công trình dƣới hoặc
lân cận đƣờng dây trên không, nhƣ giao thông dƣới đƣờng dây: đƣờng sắt, ô tô, đƣờng thuỷ,
đƣờng dây điện hay đƣờng dây thông tin cắt chéo đƣờng dây hoặc chạy song song với đƣờng
dây.
Khoảng cách của đƣờng dây trên không và đất nếu thấp quá sẽ không an toàn cho giao
thông dƣới đƣờng dây. Nếu dây dẫn bị đứt sẽ gây nguy hiểm cho giao thông và ngƣời.

23


Điện áp trên đƣờng dây trên không có thể cảm ứng sang các đƣờng dây điện và thông
tin nếu chúng đi gần nhau hoặc giao nhau với khoảng cách nhỏ. Điện áp cảm ứng này nếu lớn
sẽ ảnh hƣởng đến công tác của các đƣờng dây. Điện áp cảm ứng từ đƣờng dây thiết kế sang
đƣờng dây điện đi gần nó có thể đạt mức nguy hiểm cho các đƣờng dây.
4 - Không đƣợc ảnh hƣởng đến an toàn điện đối với ngƣời và gia súc hoạt động dƣới
hoặc lân cận đƣờng dây trên không. Phải có khoảng cách an toàn giữa dây dẫn và đất, giữa
dây dẫn và các vật chung quanh đƣờng dây.
Điện trƣờng dƣới đƣờng dây 500kV ảnh hƣởng đến ngƣời và gia súc ở dƣới đƣờng
dây, phải có các biện pháp hạn chế ảnh hƣởng này.
Bốn yêu cầu trên là các yêu cầu kỹ thỵât, đƣợc xét đến trong các trạng thái bình
thƣờng và sự cố của đƣờng dây.
1.3.2. Yêu cầu về kỹ thuật
Chi phí thấp nhất, trong đó có vốn đầu tƣ và chi phí vận hành, tuổi thọ của đƣờng dây.
Có nhiều phƣơng án thực hiện đƣờng dây thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật nêu trên, phải chọn
phƣơng án tối ƣu về kinh tế từ các phƣơng án đảm bảo về kỹ thuật.
Thƣờng thì một đƣờng dây khi đã xác định loại cột và phụ kiện, có thể có nhiều

phƣơng án rải cột. Các phƣơng án này coi nhƣ có chi phí vận hành nhƣ nhau. Vậy phƣơng án
kinh tế nhất là phƣơng án có vốn đầu tư nhỏ nhất.
Nhƣ vậy là có hai bài toán kinh tế:
1 – Bài toán tổng quát: Xác định vật liệu, kích thƣớc cột và phụ kiện sao cho đƣờng
dây tối ƣu về kinh tế. Ta biết rằng giá thành của cột phụ thuộc vào vật liệu và độ cao cột. Nếu
cột thấp thì giá rẻ nhƣng phải dùng nhiều cột, ngƣợc lại, nếu cột cao thì chi phí cao hơn nhƣ
chỉ cần dùng ít cột. Nhƣ vậy sẽ có kích thƣớc cột tối ƣu làm cho đƣờng dây đạt hiệu quả kinh
tế cao nhất. Bài toán này đƣợc giải quyết ở cấp hệ thống điện, định ra các loại cột tiêu chuẩn
và chỉ dẫn sử dụng cho các khu vực khác nhau của hệ thống điện. Đối với phụ kiện cũng đƣợc
chuẩn hoá nhƣ vậy.
2 – Bài toán riêng biệt cho từng đường dây cụ thể: Bài toán này do kỹ sƣ thiết kế thực
hiện. Họ cần phải tìm phƣơng án rải cột và tìm các giải pháp kỹ thuật xử lý các tình huống cụ
thể một cách hiệu quả nhất về kinh tế.

1.4. Các tiêu chuẩn thiết kế cho đƣờng dây trên không (ĐDK) trên 1kV (dƣới 1kV
xem QPTBĐ)
Các yêu cầu kỹ thuật đƣợc thể hiện qua các tiêu chuẩn thiết kế mà ngƣời thiết kế phải
áp dụng. Còn tiêu chuẩn về kinh tế đạt đƣợc khi so sánh các phƣơng án thiết kế khác nhau.

24


Dƣới đây là một số tiêu chuẩn kỹ thuật cơ bản, các tiêu chuẩn khác xem trong các
TCVN hoặc Quy phạm trang bị điện (QPTBĐ) Việt Nam.
1.4.1. Khoảng cách an toàn giữa ĐDK với đất và các công trình lân cận
1. Khoảng cách dọc an toàn nhỏ nhất của dây dẫn với mặt đất:
U – kV

Khoảng cách, m
Khu vực

Khu vực

Khu vực

Khu vực

đông dân cƣ

ít dân cƣ

khó qua lại

ngƣời khó đến

≤ 110

7

6

5

3

220

8

7

6

4

500

14

10

8

6

2. Khoảng cách ngang an toàn nhỏ nhất từ dây dẫn ngoài với phần nhô ra của công
trình, nhà cửa:
Khu vực ít dân cƣ:
U ≤ 22 kV: 2m; U = 35kV: 3m; U = 66 ÷ 110kV: 4m
U = 220kV: 6m; U = 500kV:7m
Khu vực đông dân cƣ:
U ≤ 22 kV: dây bọc 1m; dây trần 2m
U = 35kV: dây bọc 1,5m; dây trần 3,5m
U = = 66 ÷ 110kV: 4m; U = 220kV:6m; U = 500kV:7m.
Đối với đƣờng dây 500kV yêu cầu điện trƣờng không quá 5kV/m ở sát hành lang
tuyến.
3. Khoảng cách dọc an toàn nhỏ nhất của dây dẫn với mặt nƣớc:
Cấp kỹ thuật đƣờng thuỷ

U, kV

I

II

III

IV

V

VI

≤ 35

9,5

9,5

9,5

10,5

12,5

13,5

66 ÷ 110

10

10

10

11

13

14

220

11

11

11

12

14

15

500

12

12

12

13

15

16

Khi vƣợt sông, kênh, hồ có tầu thuyền đi lại phải dùng khoảng néo, trƣờng hợp đặc
biệt có thể dùng cột đỡ nhƣng cột kề phải là cột néo.
4. Khoảng cách giữa hai ĐDK giao chéo và đi gần:
Có thể dùng cột néo hoặc trung gian (cột đỡ) ở chỗ giao chéo.
Đƣờng dây đến 220kV khi giao chéo với nhau, chỗ giao chéo phải gần cột của đƣờng
dây phía trên, khoảng cách ngang từ cột đƣờng dây trên đến dây dẫn của đƣờng dây dƣới
25