Đồ án Tính toán cung cấp điện cho khu cấp nước của Nhà máy xi măng

ị cao áp, một phòng hạ áp đặt các thiết bị hạ áp. Các thiết bị điện đều được đặt trong tủ có vỏ che chắn an toàn. Trạm kiểu kín có nhiều ưu điểm như: độ an toàn cao, tránh được rủi ro do thiên tai...., dễ vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng. Chọn tiết diện dây dẫn từ BATT về trạm biến áp của trạm bơm: Itt = IđmB = A Với dòng tính toán và khoảng cách tải điện ngắn (1900m) ta chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế (tức mật độ dòng điện Jkt). Fkt = (mm2) Với Tmax = 6000h, tra bảng 2.10 - TL2 ta có Jkt = 1 A/mm2 Vậy lấy tiết diện đường dây cao áp là 35mm2, chọn AC-35. Không phải kiểm tra lại điều kiện DUcp. Chọn dây dẫn là một khâu quan trọng trong việc thiết kế cung cấp điện. Chọn dây dẫn căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Đường dây dẫn điện từ trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp của trạm cấp nước dài 1900m, trong đó có 10cm cáp ngầm 1800m đường dây trên không, dây nhômlõi thép lọ đơn. Vì đường dây 6 KV cấp điện cho trạm biến áp của trạm cấp nước ngắn nên chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế. Ta chọn thời gian sử dụng Tmax = 6000h. 1. Mạng cao áp tải điện trên không dài 1800m: Với giá trị Tmax = 6000h dây nhôm lõi thép AC. Tra bảng 2.10 - TL2 ta có giá trị dòng điện kinh tế, Jkt = 1A/mm2. Dòng điện lớn nhất mà dây dẫn phải chịu: Imax = Itt = (A) Chọn dây nhôm lõi thép có tiết diện như sau: Fkt ³ (mm2) Chọn dây dẫn AC - 35 (PLV3 - TL2) có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 3-4: Thông số kỹ thuật AC-35 Tiết diện định mức của dây dẫn (mm Tiết diện tính toán dây dẫn (mm2) Đường kính tính toán (mm) Điện trở khi nhiệt độ 200 (W/km) Khối lượng tính toán của dây dẫn kg/km Phần nhôm dẫn diện của dây dẫn Lõi thép Dây dẫn Lói thép 35 36,9 6,2 8,4 2,8 0,85 150 Dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời của dây nhôm lõi thép AC - 35: I cho phép => Icp = 170 A (PLVI.1-TL2) Kiểm tra lại dây dẫn đã chọn theo điều kiện cho phép. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường, theo TL1 ta có:” DU = Ê DUcp (V) Trong đó: P, Q: công suất tác dụng, công suất phản kháng trên đường dây (kW, kVAR)> R, X: điện trở, điện kháng của dây dẫn (W) +Uđm: điện áp định mức của đường dây (kV) Với dây dẫn AC - 35, chọn khoảng cách trung bình hình học Dtb = 1m, đường kính dây dẫn là 8,4m (bảng 3-4), theo cách tính nội suy ra tính được điện kháng đường dây trên không: d = 8mm => x0 = 386.10-3 W/km. d = 9mm => x0 = 379.10-3 W/km. Theo công thức nội suy: với d = 8,4mm. x0 = = 0,383 W/km. Vậy AC - 35 có: r0 = 0,85 W/km x0 = 0,383 W/km Chiều dài đường dây trên không: l = 1800m = 1,8 (km) Điện trở của dây: R = r0.l = 0,85. 1,8 = 1,53 (W) Điện kháng của dây: X = x0.l = 0,383. 1,8 = 0,689 (W) Chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cho phép sai số không quá ± 5%, với phụ tải có yêu cầu chất lượng điện áp ổn định thì cho phép sai số không quá ±2,5%. Với phụ tải của trạm cấp nước của nhà máy xi măng, yêu cầu chất lượng điện áp không vượt quá 5%. Tổn thất điện áp cho phép của trạm cấp nước: DUcp = 5%. Uđm = 5%. 6.103 = 300 (V) Tổn thất điện áp: DU% = 5%. 6.103 = 300V Tổn thất điện áp trên đường dây được tính theo công thức 4 - 4. TL1: Công suất tiêu thụ: P = S. cosj; Trong đó: P - là công suất tiêu thụ S- là dung lượng MBA cosj là góc lệch của dòng điện và điện áp ị cosj = Thường cosj = 0,85 => 0,8 Nếu cosj = 1 là công suất lớn nhất trong mạch điện tiêu thụ. Với Ptt = Stt. cosj = 400 . 0,85 = 340 (kW) Qtt = Ptt. tgj = 340 . 0,62 = 210,8 (KVAR) (cosj = 0,85 => tgj = 0,62) => DU = (V) So sánh ta thấy: DU = 111 (V) < DUcp = 300 (V) Nhận xét: Khi làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây nhỏ hơn tổn thất cho phép, suy ra tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật . 2. Mạng cáp ngầm: Với Tmax = 6000h, chọn cáp đồng (B2.10-TL2), có trị số mật độ dòng điện kinh tế Jkt = 2,7 A/mm2. Dòng điện lớn nhất mà dây dẫn phải chịu là: Imax = Itt = (A) Chọn cáp đồng với tiết diện: Fkt ³ (mm2) Chọn cáp đồng 3 lõi (PLV. 16 - TL2) Fđm1 lõi = 16mm2 cách điện XLPE, đai thép; vỏ PVC do hãng FURAKAWA chế tạo, các thông số cho: Bảng 3 -5: Cáp đồng 3 lõi 6-10 KV cách điện XLPE. Fđm (1 lõi) mm2 Hình dạng Icp r0 X0 16 Vặn xoắn 105 1,47 0,17 Do cáp đồng chọn quá cấp nên không cần kiểm tra lại DU và Icp. Vi. Tính tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất trong máy biến áp của trạm cấp nước: 1. Tổn thất công suất trên đường dây a- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây xác định theo công thức: DPđd = (kW) Trong đó: R: điện trở dây dẫn (W) Uđd: điện áp định mức của đường dây (kV). S: công suất trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây (công thức 4.2 - TL1) : Thiết bị điện đào tạo: DQđd = .10-3 Trong đó: X: điện kháng của dây dẫn (W) Uđd: điện áp định mức của đường dây (KV) S: công suất trên đường dây. Đường dây điện từ trạm biến áp trung tâm 110/6 kV về trạm biên áp của trạm cấp nước, với đường dây AC-35 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 1,5 m, tra bảng và tính được điện trở điện kháng ở phần V. 1 là: R = 1,53 (W) ; X = 0,689 (W) Tổn thất tác dụng trên đường dây là: DPđd = = 6,8 (kW) Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây DQdd = = 3,062 (kVAR) Tổn thất công suất toàn phần trên đường dây DSđd = => DScs = = 7,46 (kVA) b. Với cáp ngầm tiết diện 16mm2, chiều dài 100m: Ta có: R = r0. l = 1,47. 0,1 = 0,147 (W) Tổn thất công suất tác dụng trên cáp là: DPcap = = 0,653 (kW) Ta có: X = 0,17. 0,1 = 0,017 (W) Tổn thất công suất phản kháng trên cáp: DQcap = = 0,076 (kVAR) Tổn thất công suất trên cả đường dây: DP = DPảd + DPcap = 6,8 + 0,653 = 7,453 (kW) Tổn thất công suất phản kháng trên cả đường dây: DQ = DQảd + DQcap = 3,062 + 0,076 = 3,138 (kVAR) Tổn thất công suất toàn phần trên cả đường dây: DS = = 8,08 (kVA) 2. Tổn thất công suất trong máy biến áp: Tổn thất công suấ trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất đồng). Thép từ Silic và đồng Cu. Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp: DPB = DP0 + DPN. ( (KW) Trong đó: DP0: Tổn thất công suất tác dụng của máy biến áp (KV) DPN: Tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp (KV) Spt: Phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) (KVA) Sđm: Dung lượng định mức của máy biến áp (KVA) Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp: DQB = DQ0 + DQN. ( (kVAR) Trong đó: DQ0: Tổn thất công suất phản kháng không tải của máy biến áp (kVAR) DQN: Tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp (KV) Các công thức DQ0, DQN không cho sẵn trong lý lịch máy nhưng được tính theo công thức: DQ0 = (kVAR) DQN = (kVAR) Trong đó: i%: Giá trị tương đối của dòng điện không tải UN%: Giá trị tương đối của điện áp ngắn mạch. Với Sđm Ê 1000 kVA thì i% = 5á 7 và UN% = 5,5 Trong trường hợp này ta chọn i% = 6; UN% = 5,5. Dựa vào bảng 4 - 1 (IV), ta tính được: Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp trạm cấp nước của nhà máy: DPB = 0,53 + 3,45 ( = 3,98 (KW) Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp trạm cấp nước của nhà máy: Với : DQ0 = (kVAR) DQN = (kVAR) => DQB = 24 + 22 ( (kVAR) VII. Tính tổn thất điện năng trên đường dây và tổn thất điện năng trên máy biến áp 1. Tổn thất điện năng trên đường dây: Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức 4 - 3. TL1: DA = DP. t (kWh) Trong đó: DP: Tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây (KW) t : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) t = f (Tmax, cosj) Tmax = 6000h và cosj = 0,85, theo phương pháp nội suy ta có: t = 4500h Vậy tổn thất điện năng hàng năm trên đường dây từ trạm biến áp trung tâm 110/6KV về trạm biến áp của trạm cấp nước: DAB = 6,8. 4500 = 30600 (kWh) 2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp: Tổn thất điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức: DAB = DP0.t + DPN. (. t (KWh) Trong đó: DP0: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp (kW) DPN: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp (kW) Spt: Phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) (kVA) Sđm: Dung lượng định mức của máy biến áp (kVA) t: Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp (h). Bình thường máy biến áp được đóng điện suốt 1 năm nên lấy t = 8760h. t : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) (công thức 5-2. TL1) Trong trường hợp có n máy biến áp làm việc song song trong một trạm thì tổn thất điện năng của các máy biến áp trong trạm đó là: DAB = n. DP0.t + DPN. (. t (KWh) Vậy tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp là: DAB = 2.0,53.8760 + (. 4500 = 170481 (KWh) Tổn thất hàng năm trên mạng cáp của trạm cấp nước là: DA = DẢd+ DAB= 30600 + 170481 = 476481 (kWh) Chương iV Tính cơ khí đường dây tải điện I. Tính toán dây dẫn 1. Mục đích tính toán Tính toán dây dẫn đường dây tải điện là xác định các đại lượng: độ võng, lực kéo của dây tác dụng lên cột Td. Các đại lượng này cần thiết để kiểm tra cột, xà, móng trong các trạng thái vận hành. Độ võng là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây dẫn trong khoảng cột đến điểm treo cao nhất của dây. Thông thường khoảng cách an toàn này được quy định theo từng loại dây dẫn và điện áp, nếu điện áp càng cao thì khoảng cách an toàn càng lớn, với đường dây có điện áp 6 kV, kéo dây dọc theo đường bộ thì khoảng cách an toàn tối thiểu là: h = 6m (bảng 4-9. TL1). 2. Tính toán độ võng và ứng suất của dây dẫn AC - 35 trong khoảng cột: Hệ số an toàn thường dùng được tính theo công thức: n = Trong đó: sgh - ứng suất giới hạn của dây dẫn (N/mm2) scp - ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn (N/mm2) Đối với đường dây tải điện trên không sử dụng dây nhôm lõi thép AC - 35 điện áp 6kV từ trạm biến áp trung tâm đến trạm biến áp của trạm cấp nước, ta có trị số an toàn theo quy đổi: n = 2 (Bảng 7 - 2 TL2) Dây dẫn chịu tải trọng chủ yếu sau đây: Tải trọng do trọng lượng bản thân dây dẫn Tải trọng do gió thổi lên dây dẫn trong khoảng cột. Tải trọng do giãn nở nhiệt. Trong quá trình tính toán thường dùng khái niệm tỉ tải. Tỷ tải là phụ cơ giới tác động lên độ dài 1 m dây có tiết diện 1mm2, đơn vị tỷ tải là N/m.mm2. a. Tỷ tải do trọng lượng bản thân dây dẫn: Tỷ tải do trọng lượng bản thân dây dẫn được tính theo công thức (TL2). g1 = (4-2) Trong đó: g0 = trọng lượng riêng của chất cấu tạo dây (N/mm2) Với dây xoắn cần chú ý tới chiều dài thực tế: g1 = (1,02 - 1,03). (N/m.mm2) Công thức trên dùng cho dây 1 chất (A, M, C) với phức tạp (AC), g1 được tính theo công thức: g1 = (1,02 - 1,03). (N/m.mm2) (4-4) Trong đó: gA, gFe - trọng lượng riêng của nhôm và thép. FA, FFe - tiết diện phần nhôm và thép. Tiết diện dây phức hợp: F = FA + FFe b. Tỷ tải do áp lực gió lên dây: Sức ép của gió lên 1m dây (TL2): P = (N/m) (4-5) Tỷ tải của gió: g2 = = (N/m.mm2) (4-6) Trong đó: a -hệ số biểu thị sự phân bố không đều của gió trên khoảng cột. v = 20 m/s a = 1 v = 25 m/s a = 0,85 v = 30 m/s a = 0,75 v = 40 m/s a = 0,7 C - hệ số động lực của không khí phụ thuộc bề mặt chịu gió. Với dây dẫn có d < 20mm C = 1,1 Với dây dẫn có d > 20 môi trường C = 1,2 g3 = (N/m.mm2) Dây AC - 35 vùng khí hậu III, theo PLVII 3.TL2 ta có: Bảng 4-1: Thông số tỷ tải của dây dẫn AC - 35. Mã hiệu dây Tải trọng của dây g1 (N/m.mm2) Tải trọng của dây lúc gió g1 (N/m.mm2) Tải trọng toàn bộ dây g3 N/m.mm2 AC - 35 32,2.10-3 134.10-3 138.10-3 Đặc tính cơ lý của dây dẫn AC - 35 (Bảng 4.8 - TL1) Bảng 4-1: Thông số tỷ tải của dây dẫn AC - 35. Vật liệu dây dẫn Trọng lượng riêng g0 (N/dm3) sgh (N/m.mm2) E (N/mm2) a (độ - 1) A 26,5 157 61,6.103 23.10-6 Fe 77 1175 196.103 12.10-6 Từ các thông số trong bảng 4 - 2, ta có: ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn: sAcp = (N/mm2) Hệ số dãn nở dài của dây phức hợp AC - 35 (TL2): sAC = (4-8) a- tỷ số tiết diện giữa phần nhôm và thép: a = (mm2) aA - hế số dãn nở của nhôm, aA = 23.106 (độ -1) aFe - hế số dãn nở của thép, aFe = 12.106 (độ -1) EA -mô đun đàn hồi của vật liệu nhôm, EA = 61,6.103 (N/mm2) EFe -mô đun đàn hồi của vật liệu thép, EFe = 196.103 (N/mm2) Thay vào biểu thức (4-8) ta có: aAC = 19,16.10-6 (độ -1) Mô đun của vật liệu dây phức hợp AC -35, được tính (TL2): EAC = (N/mm2) (4-9) EAC = 80,94.103 (N/mm2) b - Hệ số kéo dài đàn hồi của vật liệu làm dây; bAC - Hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC bAC = => bAC = = 12,35.10-3 ứng suất dây AC lúc bão (sACbão) và lúc nhiệt độ thấp (sAC0min) (TL2: sACqmin = [sAcp - (sA - sAC) (q0 - qmin) EA]. (4-11) sACbão = [sAcp - (sA - sAC) (q0 - qbão) EA]. (4-12) Trong đó: q0 - nhiệt độ môi trường chế tạo dây, lấy q = 150C. sACp - ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn, sACp = 78,5 (N/mm2) aAC - hệ số dãn nở của dây phức hợp AC - 35, aAC = 19,16.10-6 (1/0C) aA - hệ số dãn nở của nhôm, aA = 23.106 (1/0C) qbão - nhiệt độ môi trường lúc bão, ứng với vùng khí hậu III, lấy qbão = 250C (bảng 7.3 - TL2) qmin - nhiệt độ không khí lúc thấp nhất, ứng với vùng khí hậu III, lấy qmin = 50C (bảng 7.3 - TL2) EA - mô đun đàn hồi của vật liệu nhôm, EA = 61,6.103 (N/mm2) EAC - mô đun đàn hồi của vật làm dây phức hợp, EAC = 80,94 (N/mm2) Thay số vào biểu thức (4-11) và (4-12) ta được: sACqmin = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-5). 61,6.103]. (N/mm2) sACbão = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-25). 61,6.103]. (N/mm2) Khoảng vượt tới hạn của dây AC - 35 là (Công thức 7.9 - TL2): lth = (m) (4-13) Theo PLVII.3-TL2, vùng khí hậu III có các tỷ tải: g1 = 32,2.10-3 (N/m.mm2) g2 = 134.10-3 (N/m.mm2) g3 = 138.10-3 (N/m.mm2) lth = = 83,5 (m) Mục đích xác định lth để xem với một khoảng cột nào đó, ứng suất lớn nhất sẽ xuất hiện khi nào. Nếu l > lth thì smax xuất hiện khi bão Nếu l < lth thì smax xuất hiện khi qmin Vậy chọn chiều dài cột là l = 90m, vì l > lth thì ứng suất smax xuất hiện khi bão. smax = sACbão = 106,25 (N/mm2) d. Phương trình trạng thái: Độ võng lớn nhất xuất hiện khi nhiệt độ không khí cực đại qmax = 400C và tốc độ gió V = 0 m/s. Cần tìm ứng suất tương ứng qACmax bằng cách giải phương trình trạng thái (Công thức 7.11 - TL2): sACqmax - sACbão - ) (4-14) Thay số vào biểu thức trên ta được: sACqmax - 106,25 - (40-25) => s2 ACqmax (sACqmax - 36,84) = 28311,7 => s2 ACqmax = 48,725 (N/mm2) e. Độ võng Độ võng của dây là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây trong khoảng cột tới điểm treo cao của dây. Độ võng của dây AC được tính theo công thức 7.13 - PL2: f = - (4-15) Trong đó: l - chiều dài khoảng cột, l = 90m. g1 - tải trọng của dây dẫn AC-35 lúc nhiệt độ cao nhất qmax. sACqmax = 48, 725 (N/mm2) Nhận xét: Nếu ta chọn chiều dài khoảng cột ngắn thì độ võng của dây dẫn trong một khoảng cột cũng giảm đi và ngược lại nếu ta chọn tăng chiều dài khoảng cột thì độ võng trong khoảng cột cũng tăng theo, do có độ võng f nên chiều dài thực tế của dây dẫn sẽ lớn hơn chiều dài khoảng cột và chiều dài thực tế được tính theo công thức: lthực tế = l + (m) (4-16) lthực tế = 90 + (m) Vậy chiều dài dây dẫn tăng lên 0,34 (m) II. Tính toán cột: 1. Lựa chọn loại cột Trong đồ án tốt nghiệp này, đường dây cấp điện từ trạm biến áp trung tâm 110/6 KV về trạm biến áp của trạm cấp nước có chiều dài 1900m. Trong đó có 100m cáp ngầm và 1800m đường dây không, rải dọc đường bộ. Trên đường dây hệ thống cấp điện từ 35 KV trở xuống dùng hai loại cột bê tông cốt thép: cột li tâm (cột tròn) và cột vuông. Sơ bộ có thể lựa chọn loại cột cho các loại dây dẫn theo bảng sau: Bảng 4-3: Phạm vi sử dụng các loại cột Loại cột Trung áp, KV Hạ áp 0,4KV 22 ằ 35 6 ằ 10 Trục chính Xóm ngõ LT10, LT12 x x - - H8.5 - x x - Dự tính bố trí dây dẫn 3 pha trên cột đặt trên đỉnh tam giác đều, khoảng cách hình học giữa các pha phụ thuộc điện áp đường dây. Với đường dây 6KV khoảng cách hình học giữa các pha: Dtb = 1m. Vì vậy, ta chọn cột li tâm. Loại cột này được chế tạo tại nhà máy, nhờ các máy li tâm với cốt thép kéo trước hoặc không kéo trước. Loại này được chế tạo 2 cỡ cột 10m và 12m (LT10; LT12). Chiều cao của các cột tính toán sao cho đúng với quy định đã cho phép về khoảng cách an toàn: Hc ³ HM + H’ + l + f (4 -17) Trong đó: HM - chiều xao móng cột, HM = 0,15; Hc = 2m Hmin - độ cao an toàn tối thiểu tính từ nơi thấp nhất, Hmin = 6,1m f - độ võng của dây nơi thấp nhất, f = 0,67m l - chiều cao chuỗi sứ, l = 0,35m H’ - khoảng cách tối thiểu giữa các pha, H’ = 1m Thay số vào biểu thức (4 -17), ta được: Hc ³ 2 + 6,1 + 1 + 0,35 + 0,67 = 10,12 (m) Từ thông số đã tính ở trên ta sẽ chọn loại cột li tâm LT12. Tại các vị trí trung gian đặt 1 cột ly tâm LT12B; tại vị trí đầu tuyến và cuối tuyến đặt hai cột ly tâm LT12C, cột chôn sâu 2m. Cột mua tại Xí nghiệp bê tông Đông Anh có các thông số: Bảng 4-4: Thông số kỹ thuật của cột ly tâm LT12 của nhà máy bê tông Đông Anh. Loại Quy cách D1D2 - H, m Mác bê tông V,m3 M, Kg Lực đầu cột Pcp, kg LT12B 193/3 - 10000 400 0,44 1200 720 LT12C 190/300 - 10000 400 0,44 1200 900 Hình 4.1. Chiều cao cột đỡ dây dẫn 2. Chọn xà, sứ: a. Chọn xà: Các cột trung gian dùng xà đơn X1 vì xà cột trung gian chỉ đỡ dây. Các cột đầu cuối dùng xà kép X2, do phải chịu lực lớn hơn. Xà làm bằng thép góc L73 x 73 x 7, dài 2m. Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60 x 60 x 6 b. Chọn sứ: Tại tất cả các vị trí chọn dùng sứ đứng thủy tinh do Xí nghiệp thủy tinh cách điện Hải Phòng sản xuất. Bảng 4 - 5: Thông số của sứ cách điện. Ký hiệu Chiều cáo sứ (m) Điện áp định mức an toàn (kV) Trọng lượng (kg) Các phụ kiện Sứ đứng VHO - 10 0,35 10 5 Ty côn mạ kẽm thép CT5 -f22 3. Chọn móng cột: Móng cột đường dây trong các hệ thống cấp điện từ 35KV trở xuống thường dùng hai loại móng: móng chống lật (cho tất cả các vị trí cột) và móng chống nhỏ (cho dây néo). Để tiện thi công ta chọn dùng móng không cấp. Toàn tuyến có: móng cột trung gian, móng cột góc, móng cột cuối. Móng cột trên toàn tuyến được tổ bê tông và có chiều sâu so với mặt đất 2m. Với cột trung gian móng có kích thước: 1 x 1,2 x 2m. Với cột đầu cuối móng có kích thước: 1,2 x 1,4 x 2m Địa hình tuyến 6KV đi qua nằm trong vùng đồi núi, nên dùng cột kép ở cột đầu và cột cuối không cần làm dây néo cho cột, tất cả móng cột được đổ bê tông tại chỗ. 4. Sơ đồ tính toán cột: Lực uốn của cột phụ thuộc vào lực kéo của dây dẫn lên cột, áp lực gió tác dụng lên mặt cột, áp lực gió tác dụng lên dây dẫn và độ cao của cột. Bảng 4-6: Sơ đồ tính toán cột. 5. Kiểm tra khả năng chịu lực (uốn) của cột trung gian: Cột trung gian khi làm việc chịu lực gió bão tác động lên thân cột và tác động lên dây dẫn 3 pha AC-35 trong khoảng cột: Các tải trọng tác động lên cột: a) Lực gió tác động lên mặt cột: PC = (4-18) Trong đó: a - hệ số biểu thị sự phân bố không đều của gió trên khoảng cột. V = 25m/s a = 0,85 C- Hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió. Với cột tròn C = 0,7 F - tiết diện mặt cột chịu gió: F = (m2) Với: Quy cách D1/ D2 (theo bảng 4.4 - thông số kỹ thuật của cột LT12) HC: Chiều cao cột li tâm, HC = 12m HM: Chiều cao móng, HM = 2m b) Lực gió tác động lên dây: Pđ = g2. F.l = 134.10-3 . 35.90 = 422 (N) g2 - tải trọng của dây lúc gió, g2 = 134.10-3 (N/mm2) (bảng 4.1) F - tiết diện định mức của dây dẫn, F = 35 (mm2) l- chiều dài khoảng cột, l = 90 (m) c) Lực gió đặt vào cột ở độ cao 9m, 10m: Lực gió đặt vào cột ở độ cao 10m: H = (m) d) Tổng mô men tác động lên tiết diện sát mặt đất của cột: Mtt = n. MS = n. (Nm) (4-21) Trong đó: n- hệ số quá tải (tra bảng 7.8 - TL2), n = 1,2 MS - tổng mô men ngoại lực tác dụng lên cột, với cột trung gian. MS = MPd + MPc MPd: mô men do lực gió tác dụng lên dây dẫn gây ra. MPc: mô men do lực gió tác dụng lên cột gây ra. Các tải trọng thẳng đứng (trọng lượng cột, xà, xứ, dây, tải trọng xây lắp) bình thường không gây ra mô men chịu uốn với cột, nhưng nếu quá trình làm việc cột bị uốn cong thì các tải trọng này cũng gây ra một mô men uốn với cột. Trong trường hợp cần thiết kể đến mô men này, người ta lấy tăng trị số Mtt lên 10%. Do vậy: Mtt = n. [SMi + 10%SMi] (Nm) SMi = 2.Pdh1 + Pd.h + PC.H = 2.422.9 + 422.10 + 966.4,63 = 16289 (Nm) Mtt = 1,2. (16289 + 10%.16289) = 21500 (Nm) Quy đổi mô men tính toán về lực đầu cuối: Ptt = Ptt = 219,2 Kg < PCP = 720 Kg: cột làm việc an toàn. 6. Tính toán khả năng chịu uốn của cột đầu và cột cuối: Có hai khả năng làm việc nặng nề với cột đầu và cột cuối. Lực kéo dây lớn nhất, lúc này tải trọng đặt lên cột gồm lực gió và lực kéo của dây. a) Xét trường hợp lực kéo của dây lớn nhất: Cột đầu và cột cuối luôn bị kéo về một phía bởi lực kéo của dây: Td ằ sACqmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N) Với: FAC = 35 mm2 Mô men tính toán đặt lên cột sát mặt đất: Mtt = n. (2.T.h1 + 1. T.h) (Nm) Trong đó: n- hệ số quá tải Td - lực kéo của dây dẫn, Td = 3500 N h1, h - chiều cao ứng với từng vị trí h1 = 9m, h = 10m. Mtt = 1,3. (2.3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm) Lực quán tính quy về đầu cột: Ptt = Cột đầu và cột cuối cùng dùng 2 cột li tâm LT12C, có ứng lực đầu cột cho phép của mỗi cột là 900 Kg. Vậy ứng lực cho phép của hai cột cuối đã chọn: PCP = 2.900 = 1800 (Kg) Ta có: Ptt < PCP (Ptt = 1298.6 Kg; PCP = 1800 Kg). Nên cột đầu và cột cuối làm việc an toàn. b) Xét trường hợp gió bão lớn nhất: Lấy hướng gió nguy hiểm nhất, thổi dọc hướng dây (Pd =0) Lực gió tác dụng lên 2 cột: PC = 2. 966 = 1932 (N) Lực kéo của dây: Td = sACbão. FAC = 106,25. 35 = 3718,75 (N) Lúc bão: q = 250C; Với: sACbão = 106,25 (N/mm2) (công thức 4-12) Tổng mô men tính toán đặt lên tiết diện sát mặt đất: Mtt = n’. (Td.h+ 2. Td.h1) +n. PC. H (4-22) Trong đó: n’ - hệ số quá tải, tải trọng ngang do lực kéo của dây, n’ = 1,3 (bảng 4-8-TL2) h; h1 - chiều cao của cột tương ứng với từng vị trí của dây, h1 = 9m; h=10m H- độ cao lực gió đặt vào cột, H = 4,6m Pc - lực gió lên cột, Pc = 1932N Td- lực kéo của dây lúc bão, Td = 106,25. 35 = 3718, 75 (N) Thay số vào (4-22), ta được: Mtt = 1,3. (3718,75.10+2.3718,75.9)+1,2.1932.4,6 = 146027 (Nm) Lực tính toán quy đổi về đầu cột: Ptt = Ptt < PCP (với Ptt = 1488,6 Kg < PCP = 1800 Kg). Vậy cột đầu và cột cuối làm việc an toàn. 7. Tính toán kiểm tra cột góc: a. Xét trường hợp lực kéo dây lớn nhất: Dây tạo với trục mặt chịu lực của cột một góc 600 nên lực kéo dây đặt vào cột Td = T. Lực kéo của dây: Td ằ sACqmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N) Với: FAC = 35mm2 Mô men tính toán đặt lên cột sát mặt đất: Mtt = n. (2. T.h1+ 1.T.h ) (Nm) Trong đó: n’ - hệ số quá tải Td - lực kéo của dây dẫn, Td = 3500 (N) h1, h - chiều cao ứng với từng vị trí h1 = 9m, h = 10m. Mtt = 1,3. (2. 3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm) Lực quán tính quy đổi về đầu cột: Ptt = Ptt < PCP (với Ptt = 1298,6 Kg; PCP = 1800 Kg). Nên cột góc làm việc an toàn. b. Xét trường hợp gió bão lớn nhất: Lực gió tác dụng lên dây: Pd = g2. F. l. sin600 (N) (4-23) Pd = 134.10-3. 35. 90. = 365,5 (N) Mô men tính toán tổng: Mtt = n. (2. Pd.h1 + 1.Pd.h +Pc.H)+ n’. (2.Td.h1 + 1.Td.h) = 1,2. (2.365,5.9+1.365,5.10+1932.4,6)+ 1,3. (2.3718,75.9 + 3718,75.10) = 158308 (Nm) Lực quán tính quy đổi về đầu cột: Ptt = Vì Ptt < PCP (với Ptt = 1613,7 Kg; PCP = 1800 Kg). Nên cột góc làm việc an toàn. III. Tính toán kiểm tra móng cột: 1. Tính toán, kiểm tra khả năng chống lật của móng cột trung gian: Công thức kiểm tra móng ngắn (TL2) k. S Ê . (F2. En + F3. Q0) Với hệ số an toàn cho móng cột trung gian: k = 1,5 F1, F2, F3 - hệ số tính toán cho từng loại đất. H- độ cao trung bình đặt các lực ngang vào cột. Đã tính được lực gió tác động lên cột PC = 966N đặt ở độ cao 4,6m; lực gió tác dụng lên dây Pd = 422N đặt ở độ cao 9m và 10m. Vậy: H = F1 = 1,5. [ => F1 = 1,5. [ F2 = (1 + tg2j). (1 + 1,5. => F2 = (1 + 0.8392). (1 + 1,5. F3 = (1 + tg2j). => F3 = (1 + 0,8392). En = => En = Ta có: + q, q2, k0, C - tra bảng PL5.10 và PL5.11 - TL1: + q = 0,467; q2 = 0,218 (PL5.10 - TL1) k0 = 1,32; (PL5.10 - TL1) S - tổng lực ngang đặt lên cột. Tổng cục ngang tác dụng lên cột: S= Hmin. Pd + PC Trong đó: Hmin - độ cao an toàn tối thiểu tính từ nơi thấp nhất của dây dẫn, Hmin = 6,1m. Pd - Tải trọng của gió tác động lên dây dẫn, Pd = 422 (N) Pc - Tải trọng gió tác dụng lên cột, PC = 966 (N) Thay vào (4-25) ta được: S = 6,1. 422 + 966 = 3540,2 (N) = 3,54 (kN) Với móng cột 1 x 1,2 x 2m tra bảng với vùng đất sét pha cát ẩm tự nhiên, tính được các trị số F1, F2, F3, En . Q0 - tổng trọng lượng đặt lên nền kể cả trọng lượng móng Q0 = QC + Qm + Qd + Qx Trong đó: Trọng lượng cột: QC = 0,44.24,5 = 10,78 KN; Móng bê tông tỷ trọng 24,5 => Qm = 1.1,2.2.24,5 = 58,8 kN Trọng lượng dây trong khoảng cột: Qd = g1.l.3F = 32,2.10-3. 90.3. 35 = 304,29N = 0,304 kN Trọng lượng xà, sứ: Qx = 0,3 kN (nếu dùng 3 xà thì Qx= 0,5kN (TL2) Thay vào biểu thức (4-26),