Vật liệu của đường dây trên không

1. Dây dẫn điện

Vật liệu thường dùng để chế tạo dây dẫn điện là đồng, nhôm, thép… Khi điện áp cao trên 1000V và tần số cao trên 1000Hz, trên đường dây tải điện sẽ xuất hiện hiệu ứng bề mặt, dòng điện đi qua dây dẫn sẽ phân bố ra mặt ngoài của dây dẫn. Trong ruột của dây dẫn không có dòng điện nên lõi thép chỉ đóng vai trò tăng cường lực cơ giới đường dây. Đấy là lý do tại sao lưới điện cao áp lại cho phép dùng dây nhôm lõi thép để làm dây dẫn điện. Trong lưới điện hạ thế 0,4kV tần số công nghiệp f= 50Hz hiệu ứng bề mặt rất nhỏ do đó lõi thép của dây nhôm AC cũng dẫn điện. Vì lõi thép có điện trở suất lớn ρ = 0,130Ωmm2/m nên nếu dung dây nhôm lõi thép làm dây dẫn trong lưới điện 0,4kV sẽ gây tổn thất điện năng lớn trên đường dây.

2. Cột điện

Nhiệm vụ: Dùng để lắp các thiết bị đường dây và nâng cao khoảng cách của đường dây so với đất. Cột điện được làm bằng bê tông cốt thép hoặc các thanh thép mạ ghép nối với nhau. Độ cao của cột được quy định theo cấp điện áp và các khoảng vượt tiêu chuẩn đảm bảo cho người và các phương tiện giao thông đi lại bên dưới đường dây được an toàn. Ở cấp điện áp trung áp thường hay dùng cột bê tông ly tâm 10m, 16m.

Phân loại

Phân loại cột điện theo công dụng:

∗ Cột trung gian được dùng phổ biến nhất, nó chiếm từ 80% đến 90% số lượng cột trên tuyến dây. Trong điều kiện bình thường thì không có lực tác dụng dọc tuyến tác dụng lên cột vì hầu như các khoảng cột trung gian là đều nhau. Cột chịu tác dụng lực do trọng lượng dây, xà, sứ và bản thân cột gây ra theo chiều thẳng đứng. Ngoài ra cột còn chịu lực tác dụng của gió đi ngang qua thân cột.

∗ Cột néo dùng để giữ chặt dây dẫn ở những chỗ đặc biệt quan trọng như ở đầu, cuối đường dây hoặc ở những điểm giao nhau của đường dây với những công trình giao thông đường sắt, đường bộ quan trọng. Cột néo có cấu tạo bền vững nên thường được dùng làm điểm tựa để kéo dây. Lực cơ giới tác dụng lên cột néo cũng tương tự như ở cột trung gian. Cột néo thường hay dùng sứ đứng hoặc sứ chuỗi néo. Tại vị trí cột néo số lượng sứ thường được tăng cường để tăng cường khả năng lực cho dây dẫn khi bắt vào sứ. Khi dùng các chuỗi sứ néo, đường dây sẽ được liên hệ với nhau bằng dây lèo cho cùng một pha.

∗ Cột hãm cuối thường được đặt ở cạnh trạm biến áp có tác dụng triệt tiêu lực tác dụng vào trạm biến áp. Cột cuối còn có tác dụng làm việc độc lập giữa đường dây với trạm biến áp, cho phép hoàn thành việc xây dựng đường dây trước khi xây dựng trạm biến áp.

∗ Cột góc còn gọi là cột chuyển hướng. Cường độ lực cơ giới tác dụng vào cột phụ thuộc vào góc chuyển hướng. Khi đường dây tại cột có góc chuyển hướng lớn cần phải làm thêm néo, phương đặt néo phải trùng với phương của lực tổng hợp tác dụng vào cột.

∗ Cột đặc biệt gồm có

– Cột hoán vị pha mục đích làm cho tổng trở của các pha đều nhau.

– Cột vượt đặt ở các vị trí khi cần vượt sông hoặc vượt núi cao.

Phân loại cột điện theo vật liệu chế tạo cột:

∗ Cột gỗ đơn giản, rẻ tiền, các điện tốt nhưng dễ mục, thời gian xử dụng chỉ được 3 đến 5 năm.

∗ Cột bê tông lõi thép được dùng phổ biến trên lưới điện, có độ bền và tuổi thọ cao khả năng chịu lực tốt. Nhược điểm là cột có trọng lượng lớn nên rất khó khan khi vận chuyển và thi công.

∗ Cột sắt thường dùng cho các đường dây có điện áp ≥ 35kV. Tốn kim loại, đắt tiền và phải định kỳ bảo dưỡng, sơn chống rỉ.

Yêu cầu kỹ thuật của cột điện

∗ Cột phải bảo đảm chiều cao theo thiết kế cho từng tuyến dây.

∗ Cột phải bảo đảm độ bền cơ giới tác dụng lên cột như trọng lượng bản than cột, dây dẫn và các phụ kiện khác khi vận hành bình thường hoặc cả khi có gió bão…

Móng cột điện

Móng cột điện làm bằng bê tông là hỗn hợp của các vật liệu: Cát, sỏi, đá dăm, gạch vỡ, xi măng, nước sạch không có hoá chất ăn mòn. Móng cột được đúc tại chỗ hoặc đúc tại nhà máy theo thiết kế.

Xem thêm:
Nối đất trong hệ thống điện

Hệ thống nối đất trong mạng điện hạ áp
Hệ thống nối đất trong mạng điện trung áp
Cách thực hiện mạch nối đất trong mạng điện trung áp

3. Dây néo

Dây néo làm nhiệm vụ tạo ra lực ngược chiều và cân bằng với lực cơ giới đường dây đảm bảo cho cột điện đứng vững tại các vị trí đặt néo. Thường đặt néo tại vị trí cột cuối, cột đầu, cột chuyển hướng. Dây néo có một đầu bắt vào cột và một đầu bắt vào móng néo, móng néo chôn dưới mặt đât 2m. Dây néo được làm bằng cáp thép ký hiệu là TK. Thí dụ: TK- 35- 8

∗ Giải thích: 35 là tiết diện. 8 là đường kính dây dẫn

– Chiều dài dây néo từ 10,2m đến 23,4m.

– Tiết diện dây néo từ 35 mm đến 50mm2.

– Đường kính dây néo từ 8 mm đến 21mm.

Mỗi dây néo có lắp nối tại khớp nối bằng 1 sứ phân cách còn gọi là sứ quả bang mục đích là để ngăn không cho dòng điện rò đi qua dây néo. Dây néo không làm thay nhiệm vụ của dây tiếp địa. Mỗi dây néo có lắp một cái tăng đơ để điều chỉnh lực căng, tăng đơ được chế tạo bằng thép có hai móc bằng thép tốt tiện ren trái chiều.

Điều chỉnh độ dài của néo bằng 8 cái kẹp cáp làm bằng thép mạ. Dây néo phải được chống rỉ bằng lớp mỡ công nghiệp bôi phủ kín mặt ngoài.

∗ Quy định:

– Kẹp cáp được chế tạo theo tiêu chuẩn 11 TCVN- 14- 85.

– Bu lông được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN – 86- 63.

– Đai ốc được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN – 110- 63.

– Tăng đơ có khối lượng 3,26kg được làm bằng thép đúc.

– Ê cu tăng đơ phải vặn hết độ chối, mỗi trục tăng đơ phải có 2 ê cu.

– Đầu thừa của dây néo phải được quấn vào dây néo chính và cố định bằng 2 ghíp.

∗ Dây néo không được phép đứt trên 20%. Nếu đứt 10% thì phải được nối lại bằng cách táp bên ngoài.

∗ Nếu đứt có số sợi là 10% đến 20% thì phải nối lại bằng măng sông và máy ép.

4. Móng néo

∗ Móng néo làm nhiệm vụ chịu lực néo thường có cấu tạo hình tấm bản được chôn sâu cách mặt đất 2m có chiều nghiêng 300 so với mặt đất theo chiều néo.

∗ Dây néo được móc vào móng néo có góc nghiêng 600 so với mặt đất.

∗ Móng néo được đúc bằng bê tông mác M200 đá 1×2 khối lượng 0,05m3.

∗ Thép chế tạo móng néo dùng loại AI có độ cứng Ra = 2100kg/cm2, dùng que hàn E42 hoặc tương đương.

∗ Móng néo có hai loại:

– Loại 1: Ký hiệu là MN 12-4 – 1200x 400x 120

– Loại 2: Ký hiệu là MN 15- 5- 1200x 400x 112

∗ Hai loại móng néo trên có hình dáng bên ngoài giống nhau, nhưng có kết cấu cốt thép khác nhau.

– Loại MN 12-4 Dùng cho loại dây néo TK35.

dùng 8 thanh thép Φ6A1, 4 thanh thép Φ12A1.

– Loại MN 15-5 Dùng cho loại dây néo TK 50.

dùng 11 thanh thép Φ6A1, 6 thanh thép Φ12A1.

∗ Khi chôn móng néo xuống đất, đất phải được lèn chặt để đảm bảo khả năng chịu lực néo tối đa.

∗ Không được đặt móng néo vào nơi có mạch nước ngầm hoặc lòng ao, hồ, mương, suối nước.

5. Xà đường dây

Xà ngang của đường dây làm nhiệm vụ đỡ dây, đỡ sứ, néo sứ. Xà đường dây có khả năng chịu được lực kéo căng dây bảo đảm được khoảng cách giữa các dây dẫn đang lắp trên xà.

Phân loại:

Phân loại theo tính chất làm việc:

∗ Xà đỡ: Xà đỡ có tác dụng đỡ sứ và dây dẫn, chịu lực nhỏ thường dùng cho các vị trí cột trung gian.

∗ Xà néo: Chịu lực cơ giới tốt không bị uốn cong khi dây bị đứt, có tác dụng néo dây, đỡ sứ. Thường dùng cho các vị trí cột néo thẳng, néo góc, néo đầu, néo cuối.

∗ Xà vượt: Thường có cánh xà rộng chịu lực tốt không bị uốn cong khi dây bị đứt, dùng cho các vị trí cột vượt sông, vượt đường sắt, vượt đường quốc lộ và các công trình khác.

∗ Xà đặc biệt: Là xà nánh, xà hoán vị đường dây…

Phân loại theo vật liệu:

∗ Xà gỗ: Rẻ tiền, nhẹ nhàng, tăng được độ cách điện đường dây nhưng tính chịu lực kém, có tuổi thọ kém, ở Việt nam ít dùng.

∗ Xà sắt: Được dùng phổ biến vì chịu lực tốt, tuổi thọ cao, vận chuyển dễ dàng, giá thành cao.

∗ Xà bê tông cốt thép: Được dùng ở đường dây cao áp vì chịu lực tốt, tuổi thọ cao, vận chuyển cồng kềnh, rẻ tiền.

Yêu cầu kỹ thuật:

∗ Xà phải có khả năng chịu lực tốt không bị uốn cong khi có sự cố đứt dây. Cấu tạo chắc chắn, dễ lắp đặt.

∗ Chiều dài cánh xà và khoảng cách lỗ đặt sứ phải phù hợp với cấp điện áp và vị trí đặt xà. Đảm bảo khoảng cách pha theo quy định của từng cấp điện áp.

Xem thêm:
Quy tắc đánh số thiết bị trong hệ thống điện

Phân tích sơ đồ thanh góp hiện hữu ở các trạm
Sơ đồ hệ thống một thanh góp không phân đoạn
Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn
Sơ đồ hệ thống hai thanh góp
Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng

6. Sứ cách điện đường dây

Sứ cách điện trên đường dây gồm có: Sứ cầu dao đường dây, sứ chuỗi cách điện bằng thuỷ tinh, sứ chống sét, sứ cầu chì tự rơi, sứ kim, Sứ chuỗi polyme.

Đặc tính chung:

Sứ cứng, giòn, chịu nhiệt độ cao, ít thấm nước, thấm khí,chịu được tác dụng của không khí và dung môi hoá chất. Chịu điện áp cao từ 10 ÷ 30V/mm, ρ = 1014 ÷ 1015Ωcm, sứ cách điện bằng polyme có đặc tính cách điện cao.

Trọng lượng riêng ≤ 1/10 trọng lượng riêng loại sứ cách điện thuỷ tinh hoặc sứ gốm.

Yêu cầu kỹ thuật của sứ

– Chịu được phá hoại do điện và cơ do điện và gió bão gây ra

– Chịu được lực cơ học cưỡng bức.

– Chịu được sự tác dụng xâú của môi trường nơi đặt sứ nhiệt độ cao, nóng ẩm, bụi than…

– Không gây ra phóng điện bề mặt khi không khí khô ráo hoặc bị ẩm ướt.

– Chịu được điện áp đánh thủng cho phép.

– Chịu được quá điện áp khi có sét đánh và đường dây hoặc khi có quá điện áp nội bộ trong quá trình thao tác máy cắt. Hiện tượng vầng quang xảy ra trên các sứ chuỗi là do điện trường phân bố không đều dọc theo chuỗi sứ. Tại các bát sứ gần phía dây dẫn mang điện sẽ chịu điện áp cao hơn nên rất dễ bị phóng điện bề mặt ngay cả khi chịu điện áp làm việc.