MỤC LỤC Mục lục Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan thiết kế đường dây tải điện trên không và cơ sở lý thuyết của cơ lý đường dây 1.1.Tổng quan thiết kế đường dây tải điện trên không 1.1.1. Các yêu cầu cần có đối với đường dây trên không 1.1.2. Các bước tiến hành thiết kế đường dây 1.1.3. Các vấn đề cần lưu ý trong thiết kế đường dây tải điện trên không 1.1.4. Kết luận 1.2. Cơ sở lý thuyết của cơ lý đường dây 1.2.1. Thông số vật lý và thông số tính toán của dây dẫn 1.2.2. các chế độ tính toán của đường dây trên không 1.2.3. Thành lập phương trình trạng thái của dây dẫn 1.2.4. Phương trình trạng thái của dây dẫn 1.2.5. Khoảng cột tới hạn của dây dẫn 1.2.6. Các lực tác động lên cột của đường dây trên không Chương 2: Giới thiệu về dây dẫn công nghệ mới – Dây dẫn nhôm lõi composite 2.1. Sơ lược về công ty 2.2. Giải pháp của CTC 2.3. Tính đa dạng của Composite 2.4. Giới thiệu về dây dẫn nhôm lõi Composite (ACCC Linnet) và công nghệ của nó 1 3 6 6 6 7 7 9 10 10 14 16 22 25 27 35 35 35 36 37 42 42 42 43 Häc viªn: §ç §øc T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 1 Häc viªn: §ç §øc T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 2 LI M U 1. S cn thit ca ti Trong h thng in li in úng vai trũ rt quan trng, nú m nhn chc nng truyn ti v phõn phi in nng t ngun n cỏc ph ti, bao gm cỏc ng dõy truyn ti, phõn phi Cú nhiu tiờu chớ ỏnh giỏ li in, nhng c bn cú 4 tiờu chớ sau: - m bo cung cp in cho cỏc nhu cu ph ti, m bo cht lng. - Cung cp in liờn tc v an ton. - Gim tn tht trong truyn ti, phõn phi, gim giỏ thnh xõy dng. - Hn ch n mc thp nht nh hng ca li in i vi mụi trng sinh thỏi, cnh quan. Hin nay nc ta phn ln ng dõy truyn ti in l ng dõy trờn khụng. Vic thit k ng dõy ti in trờn khụng l s phi hp ca nhiu loi cu kin, vt liu: dõy dn, cỏch in, ct, múng Vic tớnh toỏn trong lỳc thit k ng dõy s nh hng trc tip n iu kin vn hnh sau ny ca h thng in v cỏc mt: bo m liờn tc cung cp in, an ton cho ngi, cho cỏc ngnh cụng nghip khỏc nh giao thụng vn ti, bu in, quc phũng ng dõy c vn hnh an ton, cht lng in nng tt cn phi m bo y cỏc yu t nh: kh nng chuyờn ti cụng sut ca ng dõy, kh nng chu lc ca ct, khong cỏch an ton ca dõy dn, khong cỏch gia cỏc pha m bo Trong cỏc yu t trờn dõy dn úng mt vai trũ ht sc quan trng, nú quyt nh n kh nng mang ti ca ng dõy v kt cu xõy dng cho ng dõy. Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 3 Vì vây, luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam” sẽ phần nào giải quyết được các yếu tố trên. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Đề tài nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: dây dẫn nhôm lõi composite, nêu lên được sự ưu việt của nó trong thiết kế đường dây tải điện trên không về các mặt: tăng khả năng tải điện của đường dây, giảm độ võng và tăng khoảng cách của khoảng cột so với việc dùng dây nhôm lõi thép thông thường. 3. Đối tượng và phạm vi của đề tài Đề tài này nghiên cứu đưa dây dẫn nhôm lõi composite vào việc thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam. Đề tài có thể áp dụng trực tiếp vào các công trình thực tế . Luận văn bao gồm phần lý thuyết về cơ lý đường dây và tính toán cụ thể về cơ lý đường dây cho một công trình thực tế. 4. Ý nghĩa khoa học của đề tài Hiện nay hầu hết các công trình đường dây tải điện trên không ở Việt Nam sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép. Khả năng truyền tải công suất của dây nhôm lõi thép không nhiều nhưng trọng lượng bản thân lại lớn do đó rất tốn kém về kết cấu xây dựng, không kinh tế khi xây dựng một đường dây tải điện với công suất chuyên tải lớn. Là một kỹ sư thiết kế đường dây tải điện còn trẻ, với mục đích tập hợp các tài liệu về công nghệ chế tạo dây dẫn và cơ lý đường dây của các thế hệ đi trước cũng như với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, tác giả luận văn rất mong luận văn sẽ đóng góp vào việc phát triển hệ thống lưới điện ở Việt Nam. 5. Kết cấu của đề tài Häc viªn: §ç §øc T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 4 Tên đề tài: “Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam”. Luận văn được lập bao gồm 5 chương chia rõ làm hai phần: Lý thuyết và thực hành. Nội dung của các chương thể hiện rõ ràng, dễ xem. Nội dung cụ thể của luận văn như sau: Chương 1: Tổng quan về thiết kế đường dây tải điện trên không và cơ sở lý thuyết của cơ lý đường dây. Chương 2: Giới thiệu về dây dẫn công nghệ mới – dây dẫn nhôm lõi composite. Chương 3: Phương pháp tímh và chương trình tính toán Chương 4: Áp dụng lý thuyết tính toán cho đường dây 110kV hai mạch Bắc Ninh - Đông Anh cải tạo thay dây dẫn. Chương 5: Kết quả và kết luận. Häc viªn: §ç §øc T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 5 CHNG 1 TNG QUAN THIT K NG DY TI IN TRấN KHễNG V C S Lí THUYT CA C Lí NG DY 1.1. TNG QUAN THIT K NG DY TI IN TRấN KHễNG. 1.1.1. Cỏc yờu cu cn cú i vi thit k ng dõy trờn khụng thit k c mt cụng trỡnh ng dõy trờn khụng, m bo c ng dõy vn hnh an ton, ngi thit k phi thit k ng dõy m bo c y cỏc yu t sau: 1. La chn dõy dn m bo kh nng mang ti ca ng dõy. 2. m bo kh nng chu lc ca dõy dn: Dõy dn phi c cng dõy m bo c ng sut lc cho phộp trong cỏc ch c bit ca ng dõy nh: + Ch bóo: giú ln, ti trng ngoi tỏc ng dõy dn ln. + Ch lnh: nhit thp, dõy dn co li, ng sut lc trong dõy dn ln. + Ch nhit trung bỡnh: ch vn hnh thng xuyờn ca dõy dn, ng sut trong dõy dn phi m bo nh hn ng sut cho phộp ca ch ny. 3. m bo kh nng chu lc ca ct: ct phi chu c tỏc dng ca cỏc lc nh lc cng ca dõy dn, lc tỏc dng ca giú vo dõy v ct. 4. m bo khong cỏch an ton theo quy phm t ng dõy n t hoc cỏc phng tin qua li trong mi ch , c th hn l ch nhit núng nht. Tớnh toỏn khong cỏch an ton phi ỳng theo quy phm m bo c tớnh k thut kinh t ca cụng trỡnh. Nu khong cỏch an ton ln thỡ s phi nõng chiu cao ca ct, gõy tn kộm v kinh t. Nu khong cỏch ny nh gõy ra mt an ton cho ngi v phng tin trong quỏ trỡnh võn hnh ng dõy. Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 6 5. m bo khong cỏch pha trờn ng dõy sao cho m bo cỏc yờu cu v k thut kinh t. Nu khong cỏch pha ln s gõy tn kộm v kinh t do phi tng chiu di x, nu khong cỏch pha nh s khụng t c yờu cu v an ton. Vic tớnh toỏn khong cỏch pha ph thuc vo 2 yu t: in ỏp ca ng dõy v vừng ca dõy dn. 1.1.2. Cỏc bc tin hnh thit k ng dõy Thit k ng dõy bao gm cỏc bc sau: - Thu thp y s liu v ph ti in hin ti, cú d bỏo nhu cu ph ti trong tng lai. Tớnh toỏn ch li in khu vc la chn tit din dõy dn v loi dõy dn cho phự hp. - Kho sỏt tuyn ng dõy: th hin tuyn ng dõy lờn mt bng v mt ct dc. Mt bng v mt ct thng c th hin theo mt t l nht nh cho phự hp vi cụng vic thit k, quỏ trỡnh thi cụng v thun tin lu tr h s trong quỏ trỡnh vn hnh ng dõy. - La chn dõy chng sột - La chn cỏch in v ph kin cho phự hp. - Chn s ct ca tuyn ng dõy. - Tớnh toỏn chn ct, chn múng: chn ct sao cho lc tiờu chun ch to ca ct ú phi m bo c cỏc lc tỏc dng lờn ct. - Tớnh toỏn khong cỏch pha ph thuc vo in ỏp ng dõy v vừng, cụng sut v an ton c hc. - a cỏc v trớ ct, chiu cao ct v vừng ca dõy dn lờn mt ct dc. - Búc tỏch khi lng ca ng dõy bao gm ct, múng, x, dõy dn ra khi lng a vo tớnh toỏn vn u t ca cụng trỡnh. Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 7 1.1.3. Cỏc vn cn lu ý trong thit k ng dõy ti in trờn khụng. 1. Chn dõy dn. - Vt liu dõy dn trc tiờn phi cú tớnh dn in cao, iu kin lm vic ca ng dõy trờn khụng cng yờu cu i vi dõy cú bn c hc cao, trng lng nh. - Tr s ng sut trong dõy dn ph thuc vo tr s lc kộo bờn ngoi. Lc ny ph thuc vo ti trng c hc tỏc dng lờn dõy k c trng lng bn thõn dõy v ph thuc vo nhit . - ng sut trong dõy dn c tớnh toỏn tuõn theo phng trỡnh trng thỏi ca dõy dn. ng sut ph thuc vo chiu di khong ct v ch ca ng dõy ti thi im tớnh toỏn. C th nh sau: - Mi mt khng nộo (gm mt hay nhiu khong ct) khỏc nhau s cú mt ng sut khỏc nhau. - ng sut ca dõy dn khỏc nhau trong ch giú bóo, ch nhit lnh v ch nhit trung bỡnh. Tuy nhiờn theo ch to ca dõy dn, mi mt loi dõy dn cú mt lc gii hn v tit din mt ct riờng ca chỳng. Chớnh hai thụng s ny s quyt nh ng sut ti a trong tng ch , nu vt quỏ ng sut ny dõy dn s gp nguy him trong tng ch vn hnh ca ng dõy. 2. vừng ca dõy dn. vừng l khong cỏch gia im thp nht ca dõy dn so vi ng ni hai im treo dõy. õy l mt thụng s rt quan trng ca ng dõy. T giỏ tr ca vừng ó bit, ta cú th tớnh toỏn bit c: + Khong cỏch t im thp nht ca dõy dn (nu bit c chiu cao ca hai im dõy dn) n t. Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 8 + Nu cha bit c chiu cao ca hai im treo dõy, t vừng ó bit cng thờm cao an ton trong quy phm ta s tớnh c chiu cao ct cn thit m bo an on cho con ngi v ng dõy. + Kim tra khong cỏch pha gia cỏc pha ca dõy dn theo cụng thc f.5,0 U 110 1D ++= õy: + D l khong cỏch pha (m) + f: vừng ca dõy dn (m) + U: in ỏp ca ng dõy (kV) (Cụng thc tớnh khong cỏch pha c ly theo quy phm trang b in 11 - TCN 19: 1984) Bit c khong cỏch pha, ta s tớnh c chiu di ca x, cng nh cỏc khong cỏch treo s cho phự hp. vừng f trong cụng thc tớnh khong cỏch pha trờn cú liờn quan n khong ct theo cụng thc sau: f = .8 l.g 2 (C th c trỡnh by trong chng 2 ca Lun vn). õy: l giỏ tr ca ng sut dõy dn l: Khong cỏch gia hai im treo dõy Do vy õy tớnh toỏn c chớnh xỏc vừng, ta ng thi cng phi tớnh c giỏ tr ca ng sut dõy dn . 1.1.4. Kt lun Nh vy trong quỏ trỡnh thit k ng dõy trờn khụng ta phi thit k dõy dn in treo trờn ct vi cỏc yờu cu: truyn ti cụng sut ln, an ton v cú vừng c th trờn cỏc khong ct, cỏc ng sut trong dõy dn khụng c vt quỏ cỏc ng sut gii hn ca chỳng. Mc ớch ca lun vn cao hc vi ti: Nghiờn cu ỏp dng dõy dn nhụm lừi composite trong thit k ng dõy ti in trờn khụng Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 9 ở Việt Nam” nhằm nâng cao khả năng tải điện của đường dây, vận hành có độ tin cậy cao. 1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LÝ ĐƯỜNG DÂY. 1.2.1. Thông số vật lý và thông số tính toán của dây dẫn. 1.2.1.1. Thông số cơ bản cho tính toán đường dây trên không - Tiết diện dây dẫn: S [mm 2 ] - Đường kính của dây dẫn: d [m] - Khối lượng đơn vị của dây dẫn: P [kg/m] hay [daN/m] - Lực đứt dây hay giới hạn bền của dây dẫn: T đ [daN] - Mô đun đàn hồi của dây dẫn: E [kg/mm 2 ] - Hệ số nở dài của dây dẫn: α (1/ 0 C) - Á p lực gió tác động vào dây dẫn: Q (daN/m 2 ) + Giá trị của Q được tính theo tiêu chuẩn tải trọng và tác dụng TCVN 2737-1995. + Q = W 0 .k.γ (giá trị Q ở đây đã được tính để đảm bảo điều 1.6 của tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995). Ở đây: - W 0 là giá trị của áp lực gió lấytheo phân vùng ở phụ lục D và E của tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995. - k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực giói theo độ cao và dạng địa hình lấy theo bảng 2.1 (trích: tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995). + Độ cao ở đây được tính là độ cao của trọng tâm quy đổi của tất cả các dây (dây dẫn và dây chống sét) (theo điều II.5.17 đến II.5.21 quy phạm trang bị điện 11 TCN 19: 1984) được tính theo công thức: h qđ = h tb - . 3 2 f Häc viªn: §ç §øc T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 10 [...]... dõy dn (ng sut trong dõy dn) 1.2.6.1 Cỏc khỏi nim cn bit trong tớn toỏn lc tỏc ng lờn ct * Khong ct tớnh toỏn ltt l khong ct di nht gia hai ct k nhau m bo c cỏc iu kin sau: + Khong cỏch t im thp nht ca dõy dn trong trng thỏi nhit khụng khớ cao nht phi m bo c khong cỏch an ton trong quy phm trang b in + m bo khong cỏch pha an ton gia cỏc pha v t dõy dn n cỏc b phn ca ct + ng sut xy ra trong 3 trng thỏi:... 25 40 0 Qmax 0 0 0,1Qmax 20 (6,25) g1 g3 g1 g1 g5 1.2.2.2 Trng thỏi s c Mt dõy hoc 2 dõy b t kt hp vi nhit , tc giú Trong trng thỏi s c, ngoi tỏc ng nh trong ch bỡnh thng, dõy dn b kộo v mt phớa lm tng vừng ca dõy t trong khong ct bờn cnh, lm lch chui s Ct, x b kộo v b un Tớnh toỏn trong ch s c theo iu II.5.25 quy phm trang b in 11 TCN 19:1984 1.2.2.3 Trng thỏi khi thi cụng ng dõy Trng thỏi khi... giỏ tr ú thỡ giỏ tr ng sut ln hn giỏ tr cho phộp s xut hin Khong ct ti hn l giỏ tr ca mt khong ct liờn quan n 2 trng thỏi dõy dn trong phng trỡnh trng thỏi, m ti giỏ tr ú, ng sut ln hn giỏ tr cho phộp ca mt trong hai trng thỏi s xut hin, c th hn ti giỏ tr khong ct ny ng sut trong dõy dn s chuyn t giỏ tr an ton cho phộp sang ng sut ln hn cú th gõy nguy him cho ng dõy v ngc li Tng ng vi 3 trng thỏi in... phng trỡnh treo dõy Hỡnh 1.2 B trớ hai im treo dõy bng nhau Ta cú biu thc trong trng hp tng quỏt l: dy P g.S.x g.x = tg = = = dx T .S (1.10) õy tm thi gim i s phc tp ca bi toỏn giỏ tr c coi nh l mt s ó bit do giỏ tr ny s c tớnh c th ti mt giỏ tr khong ct c th trong chng trỡnh tớnh toỏn chng III ca lun vn dL = dx 2 + dy 2 (1.11) Trong ú: +P: Lc tỏc dng lờn dõy dn (tu trng hp cú th l P1, P3, P5) + g:... 2003-2005 33 Hỡnh 1.6 Khong ct trng lng * Khong ct i biu Khong ct i biu l khong ct i din cho mt khong nộo Khong ct i biu l 1b c tớnh nh sau: n 1db = 13 i 1 n 1 i (1.56) 1 Trong ú: n: S khong ct trong khong nộo 11, 12, 13.: Cỏc khong ct trong khong nộo T khong ct 1b ta cú phng trỡnh trng thỏi ca khong nộo nh sau: g 2 E.12 g 2 E.12 TT db TT = CS CS 2 db .E.(t TT t CS ) 2 24.TT 24.CS Gii phng trỡnh trng... trng lng dõy c dựng tớnh múng ct (Trong phm vi ca lun vn ny cha ct n) b) Tỏc dng ca giú vo ct v vo dõy Pgiú, ct = Q.Sc.k Pgiú, dõy = Cx.Cy.Q.d.1giú (Lc tỏc dng ca giú lờn 1 dõy) Trong ú: Cx H s khớ ng hc ca dõy Cy H s iu chnh theo cp ti trng tỏc ng Ss Din tớch ún giú ca ct k: H s tớnh n tớnh cht tỏc ng ca giú lờn tng loi ct, k cú giỏ tr nh bng sau: (Tớnh theo bng 6 trong tiờu chun ti trng v tỏc ng... TT 1 2 3 4 Chng loi ct H s k Ct thộp c lp (Khụng cú dõy nộo) 1,5 Ct cú dõy nộo 1,65 Ct hỡnh cng 1,6 Ct bờ tụng ct thộp 1 c) Lc tỏc dng ca lc cng bn thõn dõy dn (ng sut trong dõy dn) Tmax = max S Trong ú: max : ng sut cho phộp ln nht trong dõy dn S: Tit din ca dõy dn d, Lc tng hp tỏc dng lờn ct Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 35 Lc tỏc dng lờn ct gm cú: - Lc do giú tỏc ng v ct tỏc... phộp ln nht tb Nu bo m c ng sut trong 3 trng thỏi trờn s xut hin ng sut ln hn ng sut cho phộp Ta quy ng sut ca trng thỏi ny bng ng sut cho phộp ca trng thỏi ú Ta gi trng thỏi ny l trng thỏi th nht, trng thỏi c s + T trng thỏi c s ta s tớnh c ng sut ca hai trng thỏi cũn li theo ng sut cho phộp ca trng thỏi c s * T phng trỡnh trng thỏi ca dõy dn (1.24) ta thy ng sut trong dõy dn ph thuc vo khong ct... trng riờng ca dõy dn g1 = P/S, ỏp lc giú Q = 0 + Nhit mụi trng xung quanh: t0C = 400C 5 Trng thỏi quỏ in ỏp khớ quyn (trng thỏi giụng sột) + Ti trng tỏc ng lờn dõy dn trong trng thỏi quỏ in ỏp khớ quyn l ti trng tng hp ca dõy dn vi ti trng trong ch quỏ in ỏp khớ quyn Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 16 2 g1 + g 2 4 g5 = g4 = (1.4) C x C y (0,1.Q max ).d.10 3 (1.5) S + p lc giú Q = 0,1... trờn khụng 1 Trng thỏi nhit thp nht (lnh nht): + Ti trng tỏc ng lờn dõy trong trng thỏi nhit thp nht l ti trng riờng ca dõy dn g1 = P/S (1.1) Học viên: Đỗ Đức Tân Lớp cao học HTĐ 2003-2005 15 + Nhit mụi trng xung quanh: t0C = 50C + p lc giú: Q = 0 2 Trng thỏi bóo: Trng thỏi dõy dn chu ti trng ln nht + Ti trng tỏc ng lờn dõy trong trng thỏi bóo l ti trng tng hp ca giú v dõy: g3 = 2 g1 + g 2 2 g2 . với đề tài Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam sẽ phần nào giải quyết được các yếu tố trên. 2. Mục đích nghiên cứu của đề. nhằm nghiên cứu áp dụng dây dẫn công nghệ mới: dây dẫn nhôm lõi composite, nêu lên được sự ưu việt của nó trong thiết kế đường dây tải điện trên không về các mặt: tăng khả năng tải điện của đường. T©n Líp cao häc HT§ 2003-2005– 4 Tên đề tài: Nghiên cứu áp dụng dây dẫn nhôm lõi composite trong thiết kế đường dây tải điện trên không ở Việt Nam . Luận văn được lập bao gồm 5 chương chia