Đang tải... (xem toàn văn)
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc cần phải tiến hành điện khí hoá, cơ khí hoá vàtự động hoá. Mạng điện nôngnghiệp gắn liền với quá trình điện khí hoá nông thôn làmột mắt xích của công cuộc điện khí hoá toàn quốc, đáp ứng yêu cầu của phát triển sản xuất đem lại ánh sáng tinh thần cho nhân dân, rút ngăn khoảng cách giữa nông thôn vàthành phố. Để góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển mạng lới điện ở nông thôn, chúng tôi biên soạn cuốn Mạng điện nông nghiệp. Nội dung cuốn sách dựa theo chơng trình đã đợc Bộ Giáo dục vàĐào tạo phê duyệt. Nó đợc dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành Điện khí hoá nông nghiệp. Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật vàkỹ schuyên ngành. Cuốn sách gồm 10 chơng; trình bày khá đầy đủ vàtỉ mỉ lý thuyết tính toán phần điện của mạng điện, những vấn đề cóliên quan đến mạng điện ở chế độ xác lập; đặc biệt đi sâu tính toán mạng điện địa phơng, cấp điện áp từ 35 kV trở xuống. Để đảm bảo độ bền cơ học của đờng dây, cuốn sách trình bày tính toán phần cơ khí dây dẫn, cột vàmóng. Đồng thời tóm tắt quá trình thiết kế mạng điện. ở cuối mỗi chơng đều có các ví dụ mẫu minh hoạ cho lýthuyết để đọc giả tiện so sánh, vận dụng. Các số liệu tra cứu cho trong phần phụ lục. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Bộ môn Cung cấp vàSử dụng điện, Khoa Cơ Điện, Trờng ĐHNNI HàNội đã cho nhiều ý kiến đóng góp bổ ích. Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi mong đợc tiếp thu những ý kiến đóng góp của độc giả vàxin chân thành cảm ơn. Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Cung cấp và Sử dụng Điện Khoa Cơ Điện, Trờng ĐHNNI Hà Nội Tác giả http:www.ebook.edu.vn Chơng 1 Những khái niệm cơ bản về mạng điện Đ 11. Lịch sử phát triển của mạng điện những năm 60 của thế kỷ XIX, máy phát điện ra đời ngời ta đã tìm cách đa dòng điện từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ. Tuy nhiên thành tựu mới nhất lúc bấy giờ chỉ là đa dòng điện một chiều điện áp 100 V đi xa vài trăm mét. Những năm 70 hình thành một số đờng dây điện áp thấp. Những năm 80 của thế kỷ XIX, mạng điện mới thực sự trở thành một ngành khoa học kỹ thuật đợc lý luận soi sáng. Năm 1880, nhà khoa học Nga Latrinốp nghiên cứu về vấn đề truyền tải điện năng đi xa đã chỉ ra rằng: Với khoảng cách càng xa, công suất truyền càng lớn thì có lợi nhất là nâng cao cấp điện áp truyền. Các nớc Pháp, Anh, Nga, Mỹ đều tích cực nghiên cứu nâng cao điện áp để vận chuyển điện năng đi xa hơn. Năm 1882 ở Pháp có đờng dây dòng điện một chiều điện áp 1,5 kV. Năm 1891 cùng với việc chế tạo máy phát điện, máy biến áp, động cơ dị bộ, điện áp đã đợc nâng lên 15 kV. Cuối thế kỷ XIX ở Pháp đã xây dựng đờng dây 35 kV. Đầu thế kỷ XX mạng điện phát triển hết sức mạnh mẽ, công suất, điện áp và chiều dài đờng dây tăng lên không ngừng.
Lời nói đầu Trong nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc cần phải tiến hnh điện khí hoá, khí hoá v tự động hoá Mạng điện nông nghiệp gắn liền với trình điện khí hoá nông thôn - l mắt xích công điện khí hoá ton quốc, đáp ứng yêu cầu phát triển sản xuất đem lại ánh sáng tinh thần cho nhân dân, rút ngăn khoảng cách nông thôn v thnh phố Để góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển mạng lới điện nông thôn, biên soạn " Mạng điện nông nghiệp" Nội dung sách dựa theo chơng trình đà đợc Bộ Giáo dục v Đo tạo phê duyệt Nó đợc dùng lm ti liệu học tập cho sinh viên ngnh Điện khí hoá nông nghiệp Đồng thời lm ti liệu tham khảo cho cán kỹ thuật v kỹ s chuyên ngnh Cuốn sách gồm 10 chơng; trình by đầy đủ v tỉ mỉ lý thuyết tính toán phần điện mạng điện, vấn đề có liên quan đến mạng điện chế độ xác lập; đặc biệt sâu tính toán mạng điện địa phơng, cấp điện áp từ 35 kV trở xuống Để đảm bảo độ bền học đờng dây, sách trình by tính toán phần khí dây dẫn, cột v móng Đồng thời tóm tắt trình thiết kế mạng điện cuối chơng có ví dụ mẫu minh hoạ cho lý thuyết để đọc giả tiện so s¸nh, vËn dơng C¸c sè liƯu tra cøu cho phần phụ lục Chúng xin chân thnh cảm ơn tập thể Bộ môn Cung cấp v Sử dụng điện, Khoa Cơ - Điện, Trờng ĐHNNI H Nội đà cho nhiều ý kiến đóng góp bổ ích Trong trình biên soạn chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng mong đợc tiếp thu ý kiến đóng góp độc giả v xin chân thnh cảm ơn Địa liên hệ: Bộ môn Cung cấp Sử dụng Điện Khoa Cơ - Điện, Trờng ĐHNNI Hà Nội Tác giả http://www.ebook.edu.vn Chơng Những khái niệm mạng điện Đ 1-1 Lịch sử phát triển mạng điện năm 60 kỷ XIX, máy phát điện đời ngời ta đà tìm cách đa dòng điện từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ Tuy nhiên thành tựu lúc đa dòng điện chiều điện áp 100 V xa vài trăm mét Những năm 70 hình thành số đờng dây điện áp thấp Những năm 80 kỷ XIX, mạng điện thực trở thành ngành khoa học kỹ thuật đợc lý luận soi sáng Năm 1880, nhà khoa học Nga Latrinốp nghiên cứu vấn đề truyền tải điện xa đà rằng: Với khoảng cách xa, công suất truyền lớn có lợi nâng cao cấp điện áp truyền Các nớc Pháp, Anh, Nga, Mỹ tích cực nghiên cứu nâng cao điện áp để vận chuyển điện xa Năm 1882 Pháp có đờng dây dòng điện chiều điện áp 1,5 kV Năm 1891 với việc chế tạo máy phát điện, máy biến áp, động dị bộ, điện áp đà đợc nâng lên 15 kV Cuối kỷ XIX Pháp đà xây dựng đờng dây 35 kV Đầu kỷ XX mạng điện phát triển mạnh mẽ, công suất, điện áp chiều dài đờng dây tăng lên không ngừng Từ năm 1908 - 1910 xuất đờng dây 110 kV Những năm 20 kỷ XX điện áp nâng lên 220 kV Trong năm 50 đà khánh thành đờng dây 500 kV Hiện đờng dây truyền tải dòng điện xoay chiều điện áp 750 kV cao hơn, dòng điện chiều điện áp 1500 kV đà đợc xây dựng thử nghiệm nhiều nơi giới nớc ta dới thời Pháp thuộc, đầu kỷ thứ XX xây dựng đợc vài nhà máy điện nh Yên Phụ - Hà Nội, Thợng Lý - Hải Phòng, Thủ Đức - Sài Gòn Những năm 20 điện áp truyền tải lớn 35 kV Từ năm 1965 miền Bắc nớc ta đà xây dựng đờng dây 110 kV Sau đất nớc thống ta đà xây dựng mở rộng hàng loạt nhà máy điện nh Thác Bà công suất 108 MW, Hoà Bình 1920 MW, Yaly 700 MW, thuỷ điện Trị An 400 MW, nhiệt điện Uông Bí 300 MW, nhiệt điện Phả Lại I 400 MW, Phả lại II 600 MW, nhịêt điện chạy khÝ Phó Mü I 900 MW, Phó Mü 2.1 vµ 2.2 gần 600 MW, Và dự kiến xât dựng hàng loạt nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện chạy than, chạy khí nghiên cứu sử dụng nguồn lợng để phát điện nh lợng mặt trời, lợng gió, lợng thuỷ triều, lợng địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tửTừ năm 1978 nớc ta tiến hành xây dựng đờng dây 220 kV chuyên tải điện từ Uông Bí Hà Nội tỉnh miền Trung Tuy nhiên hệ thống điện cha đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng điện cho nớc; đòi hỏi phải có đờng dây điện áp cao chuyên tải điện vào tỉnh phía nam Trong năm 1992 1993 ta tiến hành xây dựng đờng dây siêu cao áp 500 kV Năm 1994 đờng dây 500 kV từ Hoà Bình vào Phú Lâm ( thµnh Hå ChÝ Minh ) dµi 1487 km đà đa vào vận hành Cùng với việc tăng công suất, chiều dài đờng dây cao áp mạng điện hạ áp phát triển rộng khắp tỉnh đồng bằng, nông thôn Đến số tỉnh 100% số xà đà có điện nh Hà Nội, Hải Phòng ( trừ hải đảo), thành phố Hồ Chí Minh, Thái Bình, Hải Dơng, Hng Yên, Bắc Ninh, Nam Định, Hà Nam, Tiền Giang Các tỉnh miền Nam nguồn lợng thiếu nên điện khí hoá nông thôn mạng điện nông nghiệp phát triển chậm tỉnh vùng cao, vùng sâu, vùng xa Tới nớc có 60%(*) số xà đà có điện http://www.ebook.edu.vn Điện tiêu thụ tính theo đầu ngời năm mức gần 300 kWh Trong vài năm tới nớc phấn đấu có 80% số xà có điện sản lợng điện bình quân đầu ngời 400 kWh Đ 1-2 khái niệm mạng điện Những khái niệm Hệ thống dây dẫn, dây cáp, cột xà sứ, thiết bị nối dùng để truyền tải điện gọi đờng dây tải điện Đờng dây có điện áp Udm kV gọi đờng dây điện áp thấp, đờng dây có điện áp định mức lớn kV gọi đờng dây điện áp cao Mạng điện tập hợp đờng dây không, dây cáp, trạm biến áp trạm đóng cắt điện cấp điện áp khác Hệ thống điện tập hợp bao gồm nguồn điện phụ tải điện nối liền với trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện đờng dây tải điện cấp điện áp định mức khác Nói cách khác, hệ thống điện bao gồm nguồn điện, mạng điện phụ tải Hệ thống điện phận hệ thống lợng, làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải sử dụng điện Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện đợc gọi phần tử hệ thống Có phần tử trực tiếp làm nhiện vụ sản xuất, biến đổi, chuyên tải tiêu thụ điện nh máy phát, đờng dây, máy biến đổi dòng điện điện ápCó phần tử làm nhiệm vụ điều khiển, điều chỉnh bảo vệ trình sản xuất phân phối điện nh tự động điều chỉnh kích từ, bảo vệ rơ le, máy cắt điện Mỗi phần tử hệ thống đợc đặc trng thông số, thông số xác định tính chất vật lý, sơ đồ nối phần tử điều kiện giản ớc tính toán khác Nói chung thông số phần tử có giá trị phụ thuộc vào trình công tác hệ thống song nhiều trờng hợp xem thông số bất biến Các thông số phần tử hệ thống điện đợc gọi thông số hệ thống ®iƯn nh−: tỉng trë, tỉng dÉn, hƯ sè biÕn ¸p Tập hợp trình tồn hệ thống điện xác định trạng thái làm việc thời điểm khoảng thời gian gọi chế độ hệ thống điện Nó đợc đặc trng tiêu định lợng trạng thái làm việc Các tiêu công suất, điện áp, dòng điện, góc lệch pha dòng áp, hao tổn công suất Các tiêu đợc gọi thông số chế độ, xuất hệ thống điện làm việc biến đổi không ngừng theo thời gian, tuân theo quy luật ngẫu nhiên có mối liên hệ qua lại với thông số phần tử Hệ thống điện có chế độ làm việc chế độ xác lập chế độ độ Chế độ xác lập chế độ có thông số chế độ không ®ỉi theo thêi gian, nã cã chÕ ®é x¸c lËp bình thờng chế độ xác lập sau cố Chế độ xác lập bình thờng chế độ làm việc thờng xuyên hệ thống nên yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, chất lợng điện tiêu kinh tế Đối với chế độ xác lập sau cố yêu cầu đợc giảm nhng không đợc kéo dài Chế độ độ có thông số biến đổi mạnh theo thời gian nh ngắn mạch, dao động công suất máy phát nên lợi, phải nhanh chóng đa chế độ xác lập http://www.ebook.edu.vn Phân loại mạng điện thụ điện Căn vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ngời ta phân mạng điện thành loại nh sau: + Theo loại dòng điện có Mạng dòng điện chiều, Mạng điện xoay chiều pha tần số từ 50 - 60 Hz, Mạng điện xoay chiều pha tÇn sè tõ 50 - 60 Hz + Theo điện áp Mạng cao áp có Udm > kV Mạng hạ áp có Udm kV Hiện nay, giới ngời ta phân loại theo cấp điện áp nh sau: Đờng dây hạ áp (LV - Low voltage) Udm < kV Đờng dây trung áp (MV - Medium voltage) kV≤ Udm < 66 kV Đờng dây cao áp (HV - High voltage) 66 kV Udm 220 kV Đờng dây siêu cao áp (EHV -Extra high voltage) 330 kV≤ Udm ≤ 750 kV §−êng dây cực cao áp (UHV -Ultra high voltage) Udm 800 kV + Theo số dây dẫn có mạng chiều pha dây dẫn, mạng xoay chiều pha dây, mạng xoay chiều pha dây dây + Theo hình dáng có mạng điện hở mạng điện kín Mạng hở mạng có nguồn cung cấp từ phía, Mạng kín mạng mà phụ tải có khả nhận lợng từ hai phía + Theo cấu trúc có mạng điện bên mạng điện bên ngoài, đợc xây dựng nhà nhà Mạng bên đợc xây dựng dây trần dây bọc gọi đờng dây không (ĐDK) thực cáp gọi mạng cáp + Theo nhiệm vụ ngời ta phân làm loại: Đờng dây cung cấp (truyền tải) có điện áp định mức Udm 220 kV dùng để truyền tải công suất lớn với khảng cách hàng trăm km cho khu vực rộng lớn Đờng dây phân phối có điện áp định mức Udm 110 kV dùng để phân phối điện tới địa phơng với khảng cách vài chục km phạm vi nhỏ + Phân loại theo vùng cung cấp: Mạng khu vực mạng cung cấp điện cho khu vực rộng lớn, điện áp thờng từ 110 - 220 kV trở lên đờng dây có chiều dài lớn Mạng địa phơng truyền tải lợng đến hộ tiêu thụ phạm vi nhỏ hơn, thờng có điện áp từ 110 kV trở xuống, chiều dài đờng dây ngắn + Điện áp định mức mạng điện ( ký hiệu Udm ) Mỗi mạng điện đặc trng điện áp đà đợc tiêu chuẩn hoá, đảm bảo cho thiết bị làm việc bình thờng kinh tế gọi điện áp định mức Điện áp định mức có ghi lý lịch nhÃn máy điện thiết bị điện Trong thiết bị điện pha, Udm điện áp dây Điện áp định mức mạng điện thụ điện phải Do http://www.ebook.edu.vn phụ tải luôn thay đổi theo quy luật ngẫu nhiên, có hao tổn điện áp mạng điện nên điện áp điểm mạng điện thờng xuyên khác Udm Ngời ta phải điều chỉnh điện áp đầu máy phát điện nấc điều chỉnh máy biến áp thờng cao điện áp định mức để bù vào phần hao tổn đờng dây, cho độ lệch điện áp thụ điện điểm không vợt giới hạn cho phép Điện áp định mức mạng điện thiết bị điện đợc tiêu chuẩn hoá gồm giá trị nh: Udm : 0,22 kV; 0,38 kV; kV; 10 kV; 15 kV; 22 kV; 35 kV; 110 kV; 150 kV; 220 kV; 330 kV; 400 kV; 500 kV Cấp điện áp tiêu chuẩn hoá cho phép giảm bớt số cỡ máy thiết bị điện, giảm bớt chi phí xây dựng mạng điện Hộ tiêu thụ điện thiết bị sử dụng điện riêng lẻ tập hợp tất thiết bị Phụ tải điện đại lợng đặc trng cho công suất tiêu thụ hộ tiêu thụ điện Dựa vào yêu cầu cung cấp điện tính chÊt quan träng cđa tiªu thơ ng−êi ta chia thụ điện thành loại: - Thụ điện loại I phụ tải quan trọng; ngừng cung cấp điện gây tai nạn nguy hiểm cho ngời; làm tổn thất lớn đến kinh tế quốc dân làm h hỏng hàng loạt sản phẩm, thiết bị; làm rối loạn trình sản xuất phức tạp (ví dụ nh thông gió hầm lò, cấp điện cho phòng mổ, lò luyện thép, mhà khách ngoại giao) Thụ điện loại I phải đợc cung cấp điện liên tục đờng dây độc lập Việc cung cấp điện đợc gián đoạn thời gian đóng điện dự phòng thiết bị tự động - Thụ điện loại II phụ tải ngừng cung cấp điện làm sản xuất bị đình trệ; hàng loạt sản phẩm bị phế bỏ; vi phạm hoạt động bình thờng nhân dân thành phố (ví dụ nh nhà máy công cụ, dây chuyền SX tự động, công trình thuỷ nông lớn, hệ thống điện thành phố thị xÃ, ) Thụ điện loại II đợc phép gián đoạn thời gian cần thiÕt ®Ĩ ®ãng ®iƯn b»ng tay chun sang ngn dù phòng - Thụ điện loại III bao gồm tất thụ điện lại Thụ điện loại III cho phép ngừng cung cấp điện thời gian sửa chữa, khắc phục h hỏng xảy nhng phải khẩn trơng, nhanh chóng Đ 1-3 Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Những yêu cầu chung mạng điện Để đảm bảo cung cấp lợng điện có chất lợng điện tốt liên tục, yêu cầu đặt mạng điện là: - Đảm bảo độ bền học đờng dây để mạng điện làm việc vững an toàn - Cung cấp điện thờng xuyên liên tục, thụ điện loại I - Giới hạn vị trí h hỏng để sửa chữa thiết bị bảo vÖ cã tÝnh chÊt chän läc - Cung cÊp mét điện có chất lợng tốt Độ lệch điện áp thụ điện nằm giới hạn cho phép - Bảo đảm điều kiện kinh tế: vốn đầu t chi phí vận hành - Có khả phát triển tơng lai mà không cần cải tạo lại mạng điện http://www.ebook.edu.vn Để thoả mÃn yêu cầu trên, thiết kế, thi công mạng điện cần lu ý nh sau: Tính toán mạng điện theo tiêu kinh tế, chọn điện áp, vật liệu, tiết diện dây dẫn phù hợp; lựa chọn sơ ®å nèi d©y tèi −u TÝnh tiÕt diƯn d©y theo hao tổn điện áp cho phép theo điều kiện kinh tế, kiểm tra độ lệch thụ điện nằm giới hạn cho phép Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện đốt nóng Tính toán khí đờng dây bảo đảm độ bền học dây dẫn, cột móng Ngoài ý tới biện pháp điều chỉnh điện áp Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so với mạng điện thành phố Điểm bật là, đờng dây kéo dài, phân tán, công suất truyền tải tơng đối nhỏ, phần lớn thụ điện làm việc có tính chất thời vụ, đồ thị tải không phẳng cực đại vào số cao điểm, chênh lệch phụ tải cực đại cực tiểu lớn nên thời gian máy biến áp làm việc non tải kéo dài Kết giá thành mạng điện nông nghiệp tính theo công suất truyền tải cao Qua tính toán ngời ta thấy rằng, giá thành mạng điện kể trạm biến áp chiếm tới 2/3 tổng giá thành thiết bị điện chi phí vật liệu dây dẫn chiếm tới 95% giá thành mạng điện Vì vậy, thiết kế mạng điện phải giảm tới mức thấp chi phí vật liệu kim loại làm dây dẫn Các thụ điện nông nghiệp phần lớn thụ điện loại II loại III nên yêu cầu cung cấp điện không chặt chẽ nh thụ điện loại I nhiều trờng hợp không cần phải dùng đờng dây cấp điện dự phòng Để giảm giá thành mạng điện n«ng nghiƯp ng−êi ta cã thĨ sư dơng nhiỊu biƯn pháp khác nh nâng cao cấp điện áp định mức sử dụng từ mạng 220/127 V lên 380/220 V đa sâu điện áp cao vào trung tâm phụ tải nâng cao cấp điện áp vận hành từ - 10 kV lên 22 kV hay 35 kV, đa điện áp pha lới cao áp để cung cấp cho thụ điện nhỏ nằm phân tán, rải rác Sử dụng hợp lý kim loại làm dây dẫn cách thay vật liệu nhôm thép nhâm cho đồng, nâng cao hao tổn điện áp cho phép để giảm tiết diện dây dẫn cách lựa chọn điều chỉnh đầu phân áp hợp lý Ngoài để đạt hiệu kinh tế giảm giá thành truyền tải phân phối điện sử dụng loại kết cấu cột điện hợp lý, sử dụng đất làm dây dẫn cách chọn hệ thống điện hai pha đất, pha đất, rút ngắn thời gian thi công giới Đ 1-4 Kết cấu dây dẫn Dây dẫn đờng dây không Đờng dây không thờng dùng kim loại không bọc cách điện ( dây trần ), ngày thành phố, thị trấn sử dụng dây bọc dây vặn xoắn để đảm bảo an toàn chống hao tổn kinh doanh Dây bọc sử dụng dễ bi phá huỷ điều kiện thời tiết môi trờng, làm tăng tải trọng đờng dây, tăng giá thành dây dẫn giảm khả toả nhiệt môi trờng Dây dẫn cho đờng dây bao gồm loại sợi hay nhiều sợi Dây dẫn sợi thờng có tiết diện không lớn ( F 10 mm2 ) Dây dẫn nhiều sợi chế tạo với tiÕt diƯn lín F ≥ 16 mm2 trë lªn VỊ cấu tạo, dây dẫn đờng dây bao gồm Dây dẫn sợi làm kim loại, http://www.ebook.edu.vn Dây dẫn nhiều sợi làm kim loại, Dây dẫn nhiều sợi làm kim loại, Dây dẫn lỡng kim, Dây dẫn rỗng Dây dẫn nhiều sợi đợc chế tạo bao gồm sợi giữa, xung quanh quấn nhiều sợi xoắn với theo nhiều lớp Thờng lớp nhiều lớp sợi lớp xoắn lại theo chiều ngợc để dây dẫn không tự xổ có dạng tròn Tuỳ theo vật liệu cách chế tạo dây mà có mà hiệu khác Mà hiệu dây dẫn gồm chữ vật liệu làm dây dẫn số tiết diện ( mm2) đờng kính ( mm ) Ví dụ: A - dây nhôm; AC - thép nhôm; M - đồng; C - thép, ACO - dây thép nhôm có lõi thép giảm nhẹ; ACY - dây thép nhôm có lõi thép tăng cờng Tiết diện dây dẫn đợc tiêu chuẩn hoá gồm giá trị nh sau: 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 90; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 700 (mm2) Những số ghi mà hiệu dây dÉn rÊt gÇn víi tỉng tiÕt diƯn thùc cđa tÊt sợi dây riêng rẽ Trong tính toán ta lấy đờng kính đờng kính tính toán dây dẫn nh phụ lục - Dây đồng (M): vật liệu dẫn điện tốt Dây đồng trần đợc chế tạo nh sau: nhiệt luyện, ngời ta có sợ đồng đờng kính từ - 10 mm, đa vào kéo trạng thái nguội ®Õn ®−êng kÝnh ®¹t 2,5 - mm ta đợc dây đồng cứng dùng làm dây dẫn ĐDK, ký hiệu MT Dây đồng cứng có điện trở suất nhiệt độ 200C = 18,2 mm2/km sức cản đứt tức thời Fcd = 382 N/mm2 Dây đồng cứng đem đốt nóng làm lạnh từ từ (ủ) ta đợc đồng mềm, ký hiệu MM thờng dùng làm lõi cáp Dây đồng mềm có = 17,5 mm2/km Fcd = 196 N/mm2 Dây dẫn đồng chịu đựng tốt ảnh hởng khí đa số phản ứng hoá học xảy không khí Khi làm việc, bề mặt dây dẫn tạo lớp oxít dày bảo vệ cho lớp bên không bị phá huỷ tiếp không cần sử dụng biện pháp chống ăn mòn Về độ bền cơ, thua dây thép hợp kim đồng Tuy nhiên dây đồng đắt nên bị hạn chế sử dụng, thờng dùng có khoảng vợt lớn điều kiện môi trờng có hàm lợng muối hay hoá chất mà vật liệu khác không sử dụng đợc - Dây nhôm (A): Đờng dây không thờng sử dụng nhôm kéo cứng không bọc cách điện Điện trở suất dây nhôm = 29,5mm2/km sức cản ®øt tøc thêi Fcd = 147 - 157 N/mm2 D©y nhôm dẫn điện đồng khoảng 1,6 lần Tuy nhiên nhẹ, giá thành hạ nên đợc sử dụng rộng rÃi làm dây dẫn ĐDK Dới tác động khí quyển, nhôm bị o xy hoá tạo thành lớp vỏ bảo vệ giống nh dây đồng, lớp bị phá huỷ số chất hoá học Vì độ bền học nên đợc chế tạo thành nhiều sợi tiết diện từ 16 mm2 trở lên đờng dây nhôm lắp đặt có độ võng lớn nên sử dụng khoảng vợt ngắn ( l < 150 m ), điện áp thấp ( U < 35 kV ) Để tăng độ bền học, dây nhôm có pha thêm măng gan Silic ( 1,2% ) gọi dây Andre (A); Nó cã Fcd = 243 -294 N/mm2 http://www.ebook.edu.vn - D©y thÐp nhôm ( AC ) để tăng độ bền học cho dây dẫn thực đợc khoảng vợt lớn ngời ta chế tạo dây dẫn làm hai kim loại (dây phức hợp( Thông dụng dây thép nhôm đợc làm từ nhôm thép Nó dây nhiều sợi, lớp sợi thép tráng kẽm có độ bền học cao, bên lớp nhôm để dẫn điện Nó có độ bền học cao dây nhôm, dùng cho khoảng vợt lớn điện áp cao ( Điện áp từ 35 kV trở lên ) Dây thép nhôm đợc chế tạo loại - Dây AC có tỷ số tiết diện nhôm thép lµ 5,5 - 6, tiÕt diƯn tõ 10 - 400 mm2 - Dây ACO thép nhôm có lõi thép giảm nhẹ, có tỷ số tiết diện nhôm thép 7,5 - 8, tiết diện chế tạo từ 150 - 700 mm2 - Dây ACY thép nhôm có lõi thép tăng cờng, , có tỷ số tiết diện nhôm thép 4,5 có tiết diện từ 120 - 400 mm2 Dây dẫn đợc dùng khoảng vợt lớn cần tăng cờng khả chịu lực dây, chiều dài khoảng vợt có tới hàng ngàn mét - Dây thép: gồm loại sợi ( ký hiệu CO ) nhiều sợi ( C ), số kèm theo đờng kính dây thép Dây nhiều sợi có ký hiệu MC dây thép có đồng, số kèm theo tiết diện ( mm2 ) Vì dây thép dẫn điện kém, sử dụng không hợp lý nên dần đợc thay dây A AC - Dây dẫn rỗng: để tăng đờng kính dây tránh tợng vầng quang điện, giảm tổn thất điện nhng không tăng chi phí vật liệu làm dây dẫn ngời ta chế tạo dây dẫn rỗng Nó có loại: loại gồm sợi dây đồng vặn xoắn lớp theo chiều ngợc rỗng giữa; loại khác gồm đồng ghép lại với theo chiều xoắn Loại chế tạo phức tạp, đấu nối khó khăn đắt nên không dùng làm dây dẫn đờng dây, số dùng làm trạm biến áp từ 330 kV trở lên Dây cáp điện lực Những cấu trúc dây dẫn đợc cách điện riêng biệt đợc bảo vệ lớp vỏ bọc gọi dây cáp Dây cáp đặt trực tiếp đất, nớc không khí Cấu trúc cáp phụ thuộc vào cấp điện áp, loại dòng điện phơng thức lắp đặt ảnh hởng lớn điện áp Theo điện áp ngời ta chia cáp thành loại nh− sau: c¸p tõ 10 kV trë xuèng ( cã từ - lõi ); cáp lõi điện áp 20 35 kV; cáp lõi điện áp 110 220 kV - Cáp điện lực điện áp U ≤ 10 kV: Lâi c¸p sư dơng vËt liƯu sợi đồng hay nhôm đợc ủ sơ Mỗi lõi có lớp vỏ bọc cách điện riêng gọi cách điện pha Vật liệu làm cách điện pha thờng giấy tẩm hoá chất đặc biệt hay số lớp cao su, kết cấu tuỳ thuộc vào điện áp định mức cáp Các pha đợc vặn xoắn với chèn nêm giấy ngâm tẩm để tạo cho vỏ cáp có dạng tròn Tiếp theo, tính từ vỏ cáp gồm lớp sau: - Đai cách điện giấy tẩm thành phần đặc biệt hay lớp cao su - Vỏ chì hay nhôm bảo vệ cho đai - Lớp giấy cáp sợi tẩm dùng để bảo vệ cho vỏ chì hay nhôm không bị phá huỷ a xít kiềm - Cuốn giải thép (băng thép) phẳng hay tròn - Bọc sợi gai tẩm dùng để chống gỉ cho giải thép - Vỏ bảo vệ chì, nhôm hay nhựa tổng hợp Vỏ chi chế tạo cách kéo sợi vỏ nhôm hàn lạnh, chúng kín nên đặt trực tiếp môi trờng đát, nớc không khí Cáp vỏ chì co độ dẻo lớn nhng đắt ảnh hởng tới môi trờng nên đợc dùng, đa số vỏ nhôm Vỏ nhôm có u điểm nhẹ, sức bền cắt lớn nên bị rạn nứt đất bị lún sụt Đối với mạng điện hạ áp, cáp có cách điện chất bảo vệ nhựa tổng hợp, Polyclovinin, hay polyêtylen ( ví dụ ABB; AB ) Tiết diện dây cáp th−êng tõ 2,5 - 185 mm2; c¸p cã thĨ cã từ đến lõi Ký hiệu cáp có chữ vật liệu, cách điện vỏ bọc Ví dụ: cáp Liên Xô cũ: chữ A lõi nhôm; chữ A lõi đồng; vỏ ký hiệu C chì; A nhôm; B polyclovinin; pôlyêtylen ; P cao su Vỏ bảo vệ có chữ b thép; chữ không bọc bảo vệ - Cáp điện lùc 20 vµ 35 kV: Khi sè lâi b»ng cấu trúc cáp 20 kV 35 kV giống nh với cáp 10 kV nhng cách điện đợc tăng cờng hơn, có lõi tiết diện lên đến 240 mm2 Thờng thờng cáp 20 kV 35 kV đợc chế tạo với lớp vỏ bảo vệ riêng cho tõng lâi, viƯc chÕ t¹o nh− vËy sÏ t¹o điện trờng hớng tâm có cờng độ phân bố bề mặt lõi lớp cách điện đồng thời chống ngắn mạch pha Các pha đợc đặt vỏ bọc Muốn nối cáp ngời ta hàn ruột, bọc cách điện đặt hộp hay vỏ bảo vệ đổ bitum hay êpôxi - Cáp điện lực 110 220 kV: Đợc chế tạo khác với cáp có điện áp từ 35 kV trở xuống, gồm loại: cáp nạp dầu nạp khí Cáp đầy dầu: Lõi cáp ống kim loại rỗng chứa đầy dầu có áp suất từ đến at Để trì áp suất dầu giới hạn có tải thay đổi ngời ta dùng thùng điều hoà áp suất Ngoài lớp cách điện giấy tẩm dầu, lõi cáp có lớp bảo vệ nh: băng tráng kẽm chì, băng đồng đợc phủ lớp chống rỉ, lớp vỏ bọc thép có bảo vệ chống rỉ Cáp đầy khí: cáp đợc cách điện giấy vỏ bảo vệ riêng biệt đặt ống thép chứa đầy khí trơ, áp suất từ 10 -15 at Mặt ống thép có lót cách điện giấy tẩm dầu Chúng có phận đặc biệt để trì áp suất khí tải thay đổi nồi hai đầu đờng dây Các loại cáp lớp bảo vệ lõi đợc tăng cờng hơn, Dây dẫn có bọc cách điện Những mạng điện đợc xây dựng nhà, công xởng, nhà máy xí nghiệp gọi mạng điện bên trong, thờng dùng dây dẫn có bọc cách điện, cáp hay dẫn với phơng pháp lắp đặt khác Dây bọc có lõi đồng hay nhôm, cách điện cao su, polyclovinin hay polyêtylen Đối với dây dẫn loại nhiều lõi lõi đợc cách điện riêng biệt vỏ bọc Ký hiệu dây bọc có chữ cách điện số tiết diện dây dẫn Việt Nam gọi chung dây bọc nhựa cao su ( Ví dụ PVC ) Còn Liên Xô cũ nhập loại nh : P dây đồng cách điện cao su lõi đặt ống sợi dệt tẩm dầu AP dây nhôm cách điện nh AP dây đồng lõi cách điện cao su B dây đồng lõi cách điện polyclovinin Dây bọc có cách đặt đặt kín đặt hở - Đặt hở dùng cho điện áp U 220 V Dây dẫn tờng trần cách đặt ống ghen nhựa, thuỷ tinh, móc sắt bắt chặt vào trần tờng vít bắt puli sứ Đối với nơi ẩm ớt, có hoá chất, dễ xảy hoả hoạn dây bọc phải dùng loại có vỏ bảo vệ chì hay thép nh P hay CP - Đặt kín dùng nơi khô điện áp 500 V Khi đặt dây kín tiết diện dây phải lớn 1,5 mm2 dây đồng lớn 2,5 mm2 với dây nhôm Dây đặt kín lồng ống nhựa tổng hợp, ống cao su, thuỷ tinh hay kim loại trát kín vữa Khi đặt theo gỗ ống phải đợc lót cách điện nh amiăng Mỗi ống đặt từ đến dây nhng không đầy 2/3 diện tích ống Chơng Tính toán dây dẫn v cáp theo đốt nóng Đ 2-1 Điện trở dây dẫn v cáp Điện trở tác dụng Khi có dòng điện chiều qua dây dẫn, dòng điện phân bố đặn toàn bề mặt tiết diện dây Điện trở Ôm míc km chiều dài dây dẫn nhiệt độ tiêu chuẩn ( = 20 C ) xác định theo công thức: R0 = ρ F = 1000 γF (Ω/km) ( 2-1 ) ρ - điện trở suất ( mm2/km ) F - tiết diện dây dẫn ( mm2 ) - điện dẫn xuất ( m/mm2 ) Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ khác tiêu chuẩn điện trở xác định theo công thøc: Rt = R0 [ + α ( θ - 20 ) ] ( Ω/km) ( 2-2 ) α - hệ số nhiệt điện trở, với đồng nh«m α = 0,004 ( C ) TiÕt diƯn nguy hiĨm cđa cét chÞu lùc n mặt cắt sát đất tiết diện nguy hiểm chịu xoắn vị trí bắt xà Ta tiến hành tính toán mô men ngoại lực vị trí Mô men uốn cột - Mômen uốn áp lực gió tác dụng lên dây dẫn khoảng vợt mặt cắt sát đất là: Mgd = Pgd.h = 0,613 αK Cx k V2 d l h 10-3 ( Nm ) ( 9-8 ) h - chiều cao treo dây ( từ mặt đất đến chỗ buộc sứ ) Khi đờng dây có dây: MgdΣ = Pgd.(h1 + h2 +h3) - M«men uèn ¸p lùc giã lªn cét: Mgc = Pgc.ht = 0,613.αK Cx V2 S ht 10-3 ( Nm) ( 9-9 ) ht - chiều cao trọng tâm điểm đặt áp lực gió lên cộtứo với mặt đất đợc xác định theo công thức: ht = H K 2b1 + b2 b1 + b2 ( 9-10 ) - Mômen uốn sức căng dây: Mcd = T.h ( Nm ) ( 9-11 ) NÕu cã d©y dÉn: McdΣ = T.(h1 + h2 +h3) Tr−êng hỵp cã dây chống sét phải kể đến mô men áp lực gió tác động lên dây chống sét Mgcs = Pgcs.hcs mô men sức căng dây chống sét Mcdcs = Tcs.hcs Mômen uốn tải trọng xây lắp lấy 10% mô men tổng cộng tác dụng lên cột Đối với cột trung gian: Mô men n tỉng céng ®èi víi cét trung gian MuΣ = (MgdΣ + Mgc).n1 ( 9-12 ) M«men uèn tÝnh toán có kể thêm 10% mô men xây lắp là: Mutt = 1,1.n1 (MgdΣ + Mgc) (Nm) ( 9-13 ) : n1 - hệ số dự trữ, lÊy n1 = 1,2 §èi víi cét gãc: NÕu l < lth max min, ta cần tính Mutt ứng với hai trờng hợp: - Khi v = 0; max mô men uốn cực đại sức căng dây Mgd, Mgc không Mutt = 1,1 n2.McdΣ ( 9-14a ) - Khi cã b·o vmax, t¶i trọng lên cột gồm gió lên dây, lên cột sức căng dây TB Mutt = 1,1 ( n1.(Mgd +Mgc) + n2 McdTBΣ ) 132 ( 9-14b ) http://www.ebook.edu.vn McdTB đợc xác định nhờ giải phơng trình trạng thái tìm nhiệt độ 250 C Nếu l > lth max TB Mutt = 1,1 ( n1.(MgdΣ +Mgc) + n2 McdΣ ) ( 9-14c ) Khi tính cho cột góc cần tính đến góc lệch hứơng gió tuyến dây (sin), n2 = 1,3 n1 n2 hệ số dự trữ (quá tải) chế độ bình thờng cố Đối với cột đầu cuối tuyến: Nếu l < lth σmax θmin, ta cÇn tÝnh Mutt øng víi hai trờng hợp: - Khi v = 0; max mô men uốn cực đại sức căng dây Mgd, Mgc b»ng kh«ng Mutt = 1,1 n2.McdΣ ( 9-15a ) - Khi có bÃo vmax, tải trọng lên cột gồm gió lên cột sức căng dây TB Mutt = 1,1 ( n1Mgc + n2 McdTBΣ ) ( 9-15b ) McdTB đợc xác định nhờ giải phơng trình trạng thái tìm nhiệt độ 250 C, bỏ qua Mgd trờng hợp nguy hiểm cột gió thổi dọc tuyến dây Mgd = Nếu l > lth max TB Mutt = 1,1 ( n1 Mgc + n2 McdΣ ) ( 9-15c ) Điều kiện để cột không bị uốn là: Mutt Muc ( 9-16) Mcu - mômen chống uốn cột Mô men xoắn cột Ta cần kiểm tra mô men xoắn cột đờng dây trung áp lới hạ áp có dây dẫn (1 tầng dây) dây dẫn (2 tầng dây) nên bị đứt dây dẫn không gây nên mô men xoắn lớn cho cột - Mômen xoắn tác dụng lên cột đứt d©y dÉn Mxc = Tsc X ( Nm) ( 9-17 ) đó: X - chiều dài hữu hiƯu cđa xµ ( m ); Tsc - lµ lùc căng dây có cố đứt dây phía Điều kiện bền chống xoắn: Mxtt = n2Mxc Mcx ( 9-18 ) đó: Mxtt - mômen xoắn tính toán; Mcx - mômen chống xoắn cột n2 = 1,3 http://www.ebook.edu.vn 133 Đ 9-3 Mô men chống uốn cột bê tông cốt thép Cột bê tông cốt thép thờng gặp nớc ta chủ yếu dùng loại cột mắt vuông, mắt chéo hay cột ly tâm Sau giới thiệu công thức tính toán, kiểm tra mômen chống uốn chống xoắn cột Mômen chống uốn cột mắt vuông b b a0 a0 c a c0 x H×nh 9-1 TiÕt diƯn ngang cột bê tông c0 a- tiết diện đặc; b- tiết diện rỗng Cột chế tạo sẵn cần tính toán kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm mặt cắt sát đất, chỗ bắt xà từ mặt đặc chuyển sang mặt rỗng, ký hiệu kích thớc mặt cắt cột vuông nh hình 9-1 - Đối với cột tiết diện đặc mômen chống uốn cột lµ: Mcu = mb [mtRKa Fa ( c0 - a0 ) - bxRub ( x - a 0) ( Nm ) ( 9-19 ) đó: mb - hệ số điều kiện chế tạo bê tông; mb - 1,1 bê tông đúc nhà máy; Mb = bê tông đúc chỗ; mt - hệ số điều kiện chế tạo thép; mt = 0,8 thép nhà máy sản xuất; mt = 0,7 loại thép khá; Fa - diện tích cốt thép mặt cột ( cm2 ); a0, c0 - khoảng cách từ mặt cột đến lõi thép; b - lµ chiỊu dµi tiÕt diƯn ngang ( cm ); x - vị trí trục trung hoà Để bê tông phủ đủ độ dày lên thép tạo ứng suÊt lín ng−êi ta lÊy x = 0,55 c0 RKa, Rub - sức bền tính toán kéo thép uốn bê tông cho bảng 9-2 9-3 134 http://www.ebook.edu.vn Bảng 9-2 Sức bền tính toán thép ( N/ cm2 ) Loại thép ứng suất ( N/cm2) Trạng thái CT3 CT5 252C Kéo RKa 20600 23500 33400 NÐn Rna 20600 23500 33400 C¾t 16500 16500 26700 øng st Rca B¶ng 9-3 Søc bỊn tính toán bê tông ( N/cm2 ) Trạng thái ứng suất Mác bê tông N/cm2 , ( kG/cm2) 981,(100) 1470,(150) 1960,(200) 2940,(300) 3920,(400) 4900,(500) 5900,(600) uèn Rub 540 785 981 1420 2060 2450 2750 KÐo RKb 44 57 70,5 103 122 137 147 NÐn Rnb 431 638 785 1280 1670 1960 2260 + Đối với cột tiết diện rỗng, mômen chống uốn cột là: Mcu = mbmtRKaFa ( c0 - a0) ( 9-20 ) Khi cÇn thiÕt kÕ cét míi, dùa vµo ( 9-19 ) vµ ( 9-20 ) ta tÝnh Fa, chän ®−êng kÝnh quy chuÈn, tìm tiết diện kiểm tra lại Chẳng hạn từ ( 9-20 ) cã: Fa = M utt mb mt R Ka (c − a ) ( 9-21 ) Từ Fa dựa vào tiết diện đờng kính quy chuẩn ta tìm đợc số thép dọc ®−êng kÝnh cđa nã M« men chèng n cđa cột ly tâm Sơ đồ mặt cắt tải trọng cột ly tâm cho hình 9-2 rng Rub Fb rt Hình 9-2 Mặt cắt cột ly tâm RKa Fa Dd ld Khi thÐp däc kh«ng cã øng suất trớc mômen chống uốn cột là: http://www.ebook.edu.vn 135 Mcu = mb π ( Rub Fb + 2mt R Ka Fa )rc sin π mt R Ka Fa Rub Fb + 2mt R Ka Fa ( 9-22 ) §èi víi thÐp cã øng st tr−íc m«men chèng n lµ: Mcu = mb π [Rub Fb + mt Fa (R' Ka +σ ' n )].rc sin π mt R' Ka Fa Rub Fb + Fa (R' Ka +σ ' n ) ( 9-23) ®ã: RKa' - søc bỊn tÝnh to¸n cđa thÐp cã øng st tr−íc; Fa - diện tích cốt thép mặt cột; Fb - diện tích phần bê tông cột; 'n - lµ øng st tr−íc nÐn cđa thÐp; rc - bán kính trung bình tiết diện cột rc = 0,5 ( rt + rng ) ( 9-24 ) rt, rng - bán kính cột ly tâm Đ 9-4 Mômen chống xoắn cột bê tông cốt thép Khi có cố đứt dây xuất mômen xoắn tải trọng gây ra, tác dụng lên cột Để đảm bảo an toàn, mômen chống xoắn thép dọc thép đai cột sinh phải không nhỏ mômen xoắn tính toán tải trọng giới Mômen chống xoắn cột mắt vuông mắt chéo Các kích thớc cột cho hình 9-3 Các thép dọc liên kết với đai Khi đó, mômen chống xoắn thép dọc cột bê tông cốt thép là: bd Fa c cd Fd b ld Hình 9-3 Cốt thép cột mắt vuông 136 http://www.ebook.edu.vn Mcx = 2mb mt R Ka Fa ∑ Fd ( 9-25 ) vd Mômen chống xoắn thép đai là: Mcx = 2mb mt R Ka S d Fd ld ( 9-26 ) đó: Fd - diện tích ngang sợi thép đai ( cm2 ); vd - chu vi thÐp ®ai bao quanh thÐp däc Vd = 2(bd + cd ) Sd - diện tích thép đai bao quanh thÐp däc Sd = bd cd bd, cd - khoảng cách thép dọc cho hình 9-3 Fa - tổng diện tích thép däc Fa∑ = n.πd2/4 ( cm2 ) ( 9-27 ) n - lµ sè thÐp däc; d - lµ đờng kính thép dọc; ld - khoảng cách đai ( cm ) Cả thép dọc thép đai phải thoả mÃn độ bền theo điều kiện: Mxtt Mcx Mômen chống xoắn cột li tâm Mômen chống xoắn thép dọc sinh lµ: Mcx = 2mbmtRKa Fa∑ Fd ( 9-28 ) vd đây: vd - chu vi thép đai xác định theo công thức: vd = Dd Dd - đờng kính vòng đai cho hình 9-2 Mô men chống xoắn thép đai là: Mcx = mb mt RKa Sd Fd ld ( 9-29 ) Sd - diện tích vòng đai quanh thép dọc xác định theo công thức: Sd = Dd2/4 Các lu ý tính toán độ bền cột http://www.ebook.edu.vn 137 Khi tính toán cột, cột không đảm bảo điều kiện bền - Sử dụng loại cột khác có độ bền cao - Sử dụng cột đôi, néo cột kết hợp biện pháp cho vị trí chịu lực mô men lớn - Khi sử dụng néo ta tính lực tác động lên đầu cột TTT M tt PTT = , lực dây néo phải chịu kéo TTT = PTT - PCP α PTT h Trong ®ã PCP lực cho phép đầu cột T Lực tác động theo phơng néo TN = TT , cos TN góc néo so với mặt đất Nếu dùng dây néo hợp với góc Lực tác động lên dây néo T1 = T2 = T = Tn cos β T1 TN Tõ lùc kÐo T1 vµ T2 tÝnh chän tiết diện dây néo kiểm tra móng néo Dây nÐo th−êng dïng thÐp CT3 , sè liƯu søc bỊn kéo đợc tra bảng T2 Đ 9-5 Tính móng cột chống lún Tính toán móng cột nghiên cứu biện pháp giữ chặt cột vào đất cho cột làm việc ổn định an toàn trình vận hành đờng dây Phần cột chôn sâu vào đất không phụ thuộc vào dạng kết cấu gọi chung móng, phần đất nhận áp lực từ móng gọi Nền sử dụng đất trạng thái tự nhiên gọi tự nhiên, đà gia cố biện pháp gọi nhân tạo Khoảng cách từ đáy móng đến bề mặt đất gọi độ chôn sâu móng, trị số thờng đợc xác định theo tính toán Tính móng cột phải vào điều kiện địa chất, khí hậu thuỷ văn khu vực mà đờng dây qua Điều làm cho khó tính toán xác đờng dây dài, qua nhiều vùng có điều kiện địa chất khác Khi tính toán móng cần lấy hệ số an toàn quy định cho loại cột ứng với chế độ làm việc khác Móng chống lún móng chịu tác dụng tải trọng thẳng đứng ( cột trung gian ) vừa tải trọng thẳng đứng vừa nằm ngang ( cột góc, cột cuối, ) ta tính toán chống lún cho móng cột bê tông không cấp, có tăng thêm chiều sâu để giảm nhẹ móng Vì móng có cấp phức tạp nên thực tế dùng 138 http://www.ebook.edu.vn N Px Hình 9-4 Sơ đồ tính toán móng chống lún a- sơ đồ tải trọng; b- sơ đồ tính toán Hk a) Độ bền vững móng xác định sức bền đất dới đáy móng, mặt móng xung quanh móng Sơ đồ tải trọng sức kháng cho hình 9-4 Ký hiệu sơ đồ: N - tổng tải trọng thẳng đứng ; Px - tải trọng n»m ngang; xxx xxx Hd hm rm Hk - lµ chiều cao cột (phần mặt đất ); Hd - chiều sâu chôn cột.; dm, rm, hm - lµ chiỊu dµi, réng, cao cđa mãng; x - lµ vị trí trục trung hoà; dm Tmax x0 b) dmax - ứng lực cực đại phía dới móng; Dmax tmax - ứng lực cực đại phía đáy móng Bỏ qua liên kết đất xung quanh móng Tải trọng trực tiếp móng N Px ứng lực cực đại phía dới móng là: σdmax = ( dm ∑ N ( z + x0 ) + x0 ) rm d m d [( + x0 ) + K l ( m − x0 ) ] 2 ( 9-30 ) ứng lực cực đại phía móng là: σtmax = K l ( dm ∑ N ( z + x0 ) − x0 ) rm d m d [( + x0 ) + K l ( m − x0 ) ] 2 ( 9-31 ) đó: Kl - tỷ số đợc liên kết phía phía dới đất ®Õ mãng: Kl = c2/c1, víi c1, c2 - lµ lực liên kết phía dới phía đất Để đơn giản tính toán giới hạn cho phÐp, coi c1 = c2; Kl =1, ®ã ta cã: x0 = d m2 12 z ( 9-32 ) http://www.ebook.edu.vn 139 σdmax = ∑ N (1 + d m rm z ) dm ( 9-33 ) z - tơng đơng với đòn bẩy tải trọng, có giá trị là: z= M utt = N P H ∑N x K ( m) ( 9-34 ) Trong thùc tế, tải trọng dài hạn Px có cột đầu, cuối, hÃm hay cột góc Nó đợc cân sức căng dây néo, z = Đồng thời tổng hợp lực sức căng dây T dây néo TN GN có phơng tải trọng thẳng đứng ( xem hình 9-8 ) có giá trị là: GN = 0,5.T.TN.sin - góc dây néo mặt phẳng nằm ngang Tổng tải trọng thẳng đứng là: N = Gc + Gm + GN Gc, Gm - trọng lợng cột móng ứng suất cực đại móng lµ: σdmax = ∑N d m rm ( kN/m2 ) ( 9-35 ) Điều kiện ổn định móng chống lón lµ: σdmax < γd Hd ( 9-36 ) σtmax < ATC ( 9-37 ) đó: d - trọng lợng riêng đất ( kN/m3 ); ATC - sức bền tiêu chuẩn đất hay áp lực cho phÐp cđa ®Êt cho phơ lơc ( kN/m2 ) Đ 9-6 Tính toán móng cột chống lật Cột chôn sâu không móng Móng chống lật móng chống lại mômen lật lực ngang tải trọng gây Cột chôn sâu không móng dùng loại đất pha theo tỷ lệ định đầm kỹ theo quy trình nghiêm ngặt xung quanh chân cột tạo thành móng Điều kiện ổn định cột chôn sâu không móng là: mkbcHd2 nmPg ( 9-38 ) - tỷ lệ chiều cao cột ( Hk ) chiều sâu chôn cét ( Hd ); μ - lµ hƯ sè phơ thuộc vào ; 140 http://www.ebook.edu.vn đợc cho phụ lục; mk - thông số phụ thuộc vào trọng lợng riêng góc lở đất, cho phụ lục đợc tính toán nh sau: mk = γdtg2(450 + ϕ ) ( kN3 ) ( 9-39 ) m đó: - góc ma sát đất; bc - bề rộng tính toán cột; Với cột vuông, mặt khoẻ b thì: bc = Kdb; Cột tròn, đờng kính trung bình phần chân cột dTB thì: bc = KddTB; Kd - hệ số cản đất cho phụ lơc; nm - lµ hƯ sè an toµn cđa mãng; Cét trung gian: nm = 1,5; cét gãc, nÐo: nm = 2; cột vợt: nm = 2,5; Pg - tỉng c¸c lùc ngang hay tỉng ¸p lùc cđa giã lên cột lên dây ( kN ) Móng cột chôn sâu có ngáng ( hình 9-5 ) Để tăng mômen chống lật cho cột ngời ta dùng ngáng bắt vào chân cột Chiều sâu đặt ngáng từ 1/2 đến 1/3 chiều sâu chôn cột Khi có tải trọng ngang Pg, để bảo đảm an toàn chiều dài ngáng là: lng = E (1 2θ S2 ) + n m Pg m K hng rng (1 + tgϕ ) + d0 ( 9-40 ) đó: E - sức kháng đất có giá trị là: E = 0,5mkbcHd ( 9-41 ) S - hệ số tính tới độ chôn sâu ng¸ng tÝnh theo biĨu thøc: θS2( 1,33 θS - 2hng Hd ) = 0,667 − hng Hd − n m Pg EH d (hng + H K ) ( 9-42 ) http://www.ebook.edu.vn 141 Hình 9-5 Móng cột chôn sâu có đặt ngáng Pg Ký hiệu hình vẽ: lng, rng - lµ bỊ dµi vµ bỊ réng cđa ngáng; HK hng - độ chôn sâu ngáng; d0 - đờng kính hay bề rộng cột chỗ đặt ngáng; Pg - lực ngang tác dụng lên cột dây; hng Hk, Hd - chiều cao phần cột mặt đất dới mặt đất d0 Hd Móng bêtông không cấp ( hình 9-6 ) lng §Ĩ chèng lón cho cét ng−êi ta dùng móng bêtông không cấp Ký hiệu kích thớc tải trọng nh hình 9-6 Điều kiện móng không bị lật là: ( F2.EK + F3.G ) ≥ nm.Pg F1 Pg ( 9-43 ) F1 - lµ hệ số ảnh hởng chiều sâu chôn cột loại đất: F1 = 1,5[ HK H + ( K + 1)tgϕ ] + 0,5 Hd Hd Hk ( 9-44 ) F2, F3 - hệ số phản kháng móng xác định theo công thức: d F2 = ( + tg2ϕ )(1 + 1,5 m tgϕ ) hm F3 = [( + tg2ϕ ) xxx ( 9-45 ) dm + tgϕ )] hm EK - lµ sức kháng đất có giá trị là: r H K Ek = m d c [0,5 γd Hd + C ( 1+ θ2 )] θ (θ + tgϕ ) ( 9-46 ) xxx Hd hm rm dm ( 9-47 ) đó: Hình 9-6 Móng bê tông không cấp Kc - hệ số cản phụ thuộc vào loại ®Êt vµ kÝch th−íc cét cho phơ lơc; C - lực dính kết đất có phụ lục; 142 http://www.ebook.edu.vn - hệ số liên kết cho phụ lục; G - tổng trọng lợng cột bê tông G = Gc + Gm = Gc + γbdmrmhm ( 9-48 ) nm - lµ hƯ sè an toµn cđa mãng; Pg - lµ tỉng tải trọng gió lên cột lên dây Đ 9-7 TÝnh to¸n mãng nÐo Mãng nÐo hay mãng chèng nhổ dùng để căng dây néo cột đầu, cuối, góc hay cột tháp Móng néo móng chống lại lực nhổ có phơng từ dới lên theo chiều dây néo Tính toán móng néo dùng biện pháp giữ chặt móng đất để không bị bật lên Phơng dây néo làm thành với mặt phẳng nằm ngang góc gọi góc nhổ Khi góc nhổ < 750 Sơ đồ tính to¸n cđa mãng nÐo d−íi t¸c dơng cđa lùc TN cho hình 9-7 TN TN Ký hiƯu: ψ0 hn - lµ chiỊu cao; bn - lµ chiều rộng; - góc móng néo khối đất bị bật lên Độ bền vững móng xác định trọng lợng khối bê tông, lực liên kết móng đât, sức bền thụ động đất hn bn Móng làm việc ổn định trọng lợng móng, áp lực Hình 9-7 Móng néo a- gãc nhæ β < 750 b- gãc nhæ 750 < < 900 móng với đất thắng đợc lực nhổ sức căng dây néo: 0,5 b hn2 bn > nmTN đó: - sức bỊn thơ ®éng cđa ®Êt: hn λ = λg ( 1- ξ2 η2 ) + Ω(1 − ξ 2ψ ) bn λg λg = ( 9-49 ) ( 9-50 ) hệ số góc có giá trị là: cos (ϕ + β ) cos β (oosβ − sin ϕ ) ( 9-51 ) ξ - lµ hƯ sè phơ thc vµo β vµ kÝch th−íc mãng nÐo cho phơ lơc øng víi τ = 1,25 bn hn http://www.ebook.edu.vn 143 η, Ω, Ψ - lµ hƯ sè phơ thc vµo β vµ ϕ cho phơ lơc Khi gãc 750 < β < 900 Móng làm việc ổn định trọng lợng móng với khối đất bị bật lên lực liên kết móng với đât thắng đợc lực nhổ TN : bVb + γd Vd + C0Sxq ≥ nmTN ( 9-52 ) đây: Vb - thể tích bê tông: Vb = anbnhn; Vd - thể tích đất : Vd = ( an + bn hn tgψ )hn2 tgϕ Sxq - lµ diƯn tÝch tiÕp xóc móng đất Sxq = 2( an + bn ) hn C0 - lực liên kết đất cho b¶ng 9-4 ( 9-53 ) ( 9-54 ) - góc ảnh hởng lục nhổ, cho bảng sau: Bảng 9-4 Giá trị d, C0 dùng để tính móng néo Các thông số ứng với trọng lợng đất d ( kN/m3 ) Loại đất 15,2 16,7 d tg0 C0 d tg0 C0 C¸t 15,2 0,54 0,5C 16,7 0,84 0,8C SÐt 15,2 0,44 0,4C 16,7 0,64 0,6C § 9-8 Mét sè vÝ dơ tính toán cột v móng Ví dụ Một đờng dây 35 kV dùng dây dẫn AC-70 qua vùng có tốc độ gió V = 30 m/s, chiều dài khoảng vợt l = 160 m Chiều cao treo dây lần lợt là: 9,4; m Tiết diện nguy hiểm mặt cắt sát đất đỉnh cột lµ: a2 x b2 = 40 x 30 cm; a1 x b1 = 15 x 15 cm H·y kiÓm tra søc bÕn chèng uèn cña cét trung gian biÕt r»ng cét cã kÝch th−íc: C0 = 36,5 cm; a0 = 3,5 cm DiƯn tÝch cèt thÐp ë mét mỈt cét x 2,54 cm2 Giải Tính áp lực gió tác dụng lên dây dẫn cột: Pgd = Pgd = 144 9,81 16 αK Cx V2 d l sinϕ 10-3 = 9,81 16 0,75 1,2.302.11,4.160.10-3 = 905,8 ( N ) http://www.ebook.edu.vn Pgc = ,81 16 αKCxV2S = ,81 16 0,75.1,5.302.2,11 = 1309,8 ( N ) đó: diện tích mặt cột lµ: S = 0,5(b1 + b2 ) HK = 0,5(0,3 + 0,15 )9,4 = 2,11 ( m2 ) X¸c định mômen tính toán ngoại lực: Mgd = Pgdh1 + pgdh2 + Pgdh3 = 905,8 ( 9,4 + + ) = 23007,8 (Nm) Mgc = Pgdht = 1309,8.4,17 = 5461,8 Nm ®ã: h t = b1 + b H K b1 + b = 2.0,15 + 0,3 ,4 0,5 + 0,3 = 4,17 ( m) Mutt = 1,1 nd mu = 1,1.nd ( Mgd + Mgc ) = 1,1.1,2(23007,8 + 5461,8) = 37579,3 ( Nm ) Xác định mômen chèng uèn cña cét: Mu = mbmtRKaFa(C0 - a0) = 1,1.0,8.20600.3.2,54(36,5 - 3,5)10-2 = 45584,6 ( Nm) ®ã: RKa - tra bảng 9-2 So sánh kết luËn Ta thÊy Mutt = 37579,3 < Mcu = 45584,6 Vậy cột đảm bảo yêu cầu Ví dụ Một mãng cét gãc cã kÝch th−íc dm x rm x hm = 1,4 x 1,2 x mét, chôn sâu 1,6 m Vùng đất có trọng lợng riêng d = 18,6 kN/m3; c1 = c2 Trọng lợng phụ kiƯn lµ Gc = kN Lùc ngang søc căng dây có giá trị T = 2,42 kN cân với dây néo Góc dây néo = 450 HÃy kiểm tra khả chống lún móng Giải: Sơ đồ tải trọng tính toán móng cột cho hình 9-8 Tìm tổng tải trọng thẳng đứng Vì sức căng dây néo TN cân với sức căng T dây nên tổng hợp lực TN T GN tác dụng lên móng theo phơng thẳng đứng có giá trị là: GN = 0,5 T.TN.sin β = 0,5.2,42.2,42 2 T Gc TN GN = 2,05 ( kN ) xxx Gm = γb.dm.rm hm = 23,5.1,4.1,2 = 39,48 ( kN ) hm ∑N = Gn + Gm + Gc = 2,05 + 39,48 + = 49,53 ( kN ) Tìm ứng suất cực đại: rm xxxxxx Hd GM dm http://www.ebook.edu.vn 145 σdmax = σmax = (∑N)/(dm.rm) = 49,53/(1,4.1,2) = 29,48 ( kN ) Tìm áp lực chèng lón γd.Hd = 18,6.1,6 = 29,7 ( kN ) So sánh kết luận: max = 29,48 < dHd = 29,7 Vậy móng cột bảo đảm yêu cầu Ví dụ Kiểm tra khả chống lật móng cột bê tông không cấp, kích thớc là: dm x rm x hm=1,2x1,2x1,4 m Chiều sâu chôn cột Hd = 1,4 m Vïng ®Êt cã gãc lë tù nhiªn: ϕ = 350 ; C = 7,85 kN/cm2 BiÕt HK = 9,4 m, tải trọng cột phụ kiện Gc =8 kN, mômen lật tính toán là: M = 37579 Nm Lùc ngang giã t¸c dơng lên cột dây Pg = 4027 N Cho γb = 23,5; γd = 18,6 ( kN/m3 ) Gi¶i Điều kiện móng không bị lật là: F1 ( F2EK + F3G ) ≥ nm.Pg TÝnh c¸c hƯ sè F1, F2, F3 : 146 http://www.ebook.edu.vn ... tới biện pháp điều chỉnh điện áp Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so với mạng điện thành phố Điểm bật là,... http://www.ebook.edu.vn Phân loại mạng điện thụ điện Căn vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ngời ta phân mạng điện thành loại nh sau: + Theo loại dòng điện có Mạng dòng điện chiều, Mạng điện xoay chiều pha... dây dẫn có mạng chiều pha dây dẫn, mạng xoay chiều pha dây, mạng xoay chiều pha dây dây + Theo hình dáng có mạng điện hở mạng điện kín Mạng hở mạng có nguồn cung cấp từ phía, Mạng kín mạng mà phụ