Cấu trúc đường dây trên không trung áp
1) Khái quát về hệ thống các cấp điện áp hiện hành của Việt nam
Lưới điện của Việt nam có các cấp điện áp sau:
+ Hạ áp: Điện áp 0,4kV(hay còn gọi là mạng 380/220V)
+ Trung áp: 6, 10, 15, 22, 35 và 66kV
+ Cao áp: 110, 220kV
+ Siêu cao áp: 500kV
Trong đó, ở các tỉnh phía Bắc VN: có cấp trung áp 6, 10, 22, 35kV. Các tỉnh phía Nam VN: có cấp trung áp 6, 15, 35 & 66kV. Cấp điện áp 6kV chỉ có ở nội thành các thành phố cổ từ thời thuộc Pháp để lại, sau đó hầu hết đã được chuyển đổi thành cấp 10, 15kV.
Theo quy hoạch lâu dài của Ngành Điện lực thì tất cả các cấp điện áp trung áp 6, 10, 15 và 35kV hiện tại sẽ dần được cải tạo chuyển sang một cấp điện áp 22kV thống nhất trong toàn quốc.
2) Khái quát về hệ thống lưới điện
Cấu trúc của lưới điện bao gồm các phần sau:
+ Hệ thống các nhà máy phát điện(Nhiệt điện, Thủy điện, Điện gió, Điện mặt trời...)
+ Hệ thống đường dây truyền tải điện(Đường dây 110, 220, 500kV)
+ Hệ thống các trạm biến áp khu vực 110, 220, 500kV
+ Hệ thống đường dây phân phối trung áp 10, 15, 22, 35kV
+ Hệ thống các trạm biến áp trung gian 35, 66/10/15kV(Loại trạm này đang dần được xóa bỏ)
+ Hệ thống các trạm biến áp phân phối 10, 15, 22, 35/0,4kV
3) Cấu trúc đường dây trên không trung áp & phạm vi áp dụng
a) Cấu trúc đường dây trên không (ĐDK)
Đường dây trên không(viết tắt là ĐDK), theo "Quy phạm trang bị điện" nó được định nghĩa như sau:
"ĐDK là công trình để truyền tải và phân phối điện năng, bố trí ngoài trời, dây dẫn mắc trên vật cách điện và phụ kiện, đặt trên cột hoặc trên kết cấu của công trình khác (cầu, đập v.v.). ĐDK được tính từ điểm mắc dây của ĐDK lên xà cột cổng hoặc kết cấu khác của trạm điện
Đường dây trên không là một trong các hạng mục của hệ thống truyền tải và phân phối điện năng".
Đường dây trên không trung áp là đường dây truyền tải điện ở cấp điện áp 6kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV hoặc 66kV.
Cấu trúc cơ bản của đường dây trên không bao gồm các phần cơ bản sau:
+ Cột(trụ) điện:
Ứng với mỗi vị trí cột khác nhau trên tuyến dây sẽ có các loại cột làm việc theo chức năng khác nhau như: Cột đỡ thẳng; Cột đầu tuyến, cột cuối tuyến; Cột góc trung gian; Cột néo góc; Cột néo trung gian: Cột néo hãm; Cột vượt; v.v...
Cột thường dùng trong lưới điện trung áp thường là cột bê tông ly tâm, có chiều cao từ 10m-:-20m(Ký hiệu: LT10, LT12, LT14, LT16, LT18, LT20), mỗi loại cột có lực đầu cột tiêu chuẩn khác nhau để lựa chọn khi tính cơ lý đường dây. Một số trường hợp đặc biệt dùng cột thép.
Các cột bố trí trên tuyến dây trung áp với khoảng cách cột(khoảng cột) từ vài ba chục mét đến vài ba trăm mét tùy theo cấu trúc cụ thể của tuyến dây và theo địa hình mặt bằng cụ thể của tuyến dây. Tuy nhiên khoảng cột thông dụng nhất trong thực tế dao động trên dưới 100m.
Các cột bố trí trên tuyến dây trung áp với khoảng cách cột(khoảng cột) từ vài ba chục mét đến vài ba trăm mét tùy theo cấu trúc cụ thể của tuyến dây và theo địa hình mặt bằng cụ thể của tuyến dây. Tuy nhiên khoảng cột thông dụng nhất trong thực tế dao động trên dưới 100m.
Việc lựa chọn loại cột nào, số lượng cột, kiểu lắp ghép cột như thế nào cho phù hợp cho từng vị trí trên tuyến dây phải dựa trên cơ sở tính toán cơ lý đường dây. Nội dung này có thể xem thêm tại chuyên mục Tư vấn thiết kế...
+ Xà điện: Là cấu kiện gia công cơ khí lắp vào cột điện, dùng để lắp cách điện, lắp dây dẫn. Tùy theo kết cấu của tuyến dây thiết kế mà có các loại xà tương ứng với mỗi vị trí cột trên tuyến. Ứng với vị trí cột nào thì có loại xà tương ứng: như vị trí cột đỡ thẳng có xà đỡ, vị trí cột vượt có xà vượt, vị trí cột néo có xà néo v... Tùy thuộc đặc điểm hành lang tuyến dây có thể sử dụng các kiểu xà khác nhau: Xà cân, xà lệch, xà 3fa nằm ngang, xà 3fa tam giác hay xà 3fa thẳng đứng v.v... Xà được chế tạo từ sắt hình(CT3) các loại sắt góc, sắt tròn, sắt dẹt, sắt U, sắt I v.v... và được mạ kẽm nhúng nóng theo TCVN.
Chiều dài mỗi thanh xà chính được quyết định bởi khoảng cách Fa-Fa(khoảng cách dây dẫn giữa các Fa khác nhau), khoảng cách Fa-Đất... theo "Quy phạm trang bị điện". Một số bản vẽ xà tham khảo xem theo địa chỉ ghi ở cuối trang.
+ Dây dẫn: Có thể sử dụng nhiều chủng loại dây dẫn khác nhau: Dây cáp nhôm lõi thép(AC, ACO...), dây cáp đồng trần(M) hoặc dây bọc cách điện(tuy nhiên, phổ biến nhất là dùng dây AC), và với các loại tiết diện khác nhau: 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300mm2 v.v...
Việc tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phụ thuộc nhiều yếu tố: Ngoài các điều kiện về kỹ thuật như dòng điện cho phép, tổn thất điện áp cho phép, điều kiện môi trường khí hậu ... trong thực tế còn phải đề cập đến những yếu tố khác như quy hoạch lưới điện khu vực, hướng phát triển của các hộ phụ tải mà nó cung cấp hay theo ý tưởng của các chủ đầu tư v.v...Việc tính toán chi tiết để chọn dây dẫn tham khảo trong chuyên mục tư vấn thiết kế.
Việc tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phụ thuộc nhiều yếu tố: Ngoài các điều kiện về kỹ thuật như dòng điện cho phép, tổn thất điện áp cho phép, điều kiện môi trường khí hậu ... trong thực tế còn phải đề cập đến những yếu tố khác như quy hoạch lưới điện khu vực, hướng phát triển của các hộ phụ tải mà nó cung cấp hay theo ý tưởng của các chủ đầu tư v.v...Việc tính toán chi tiết để chọn dây dẫn tham khảo trong chuyên mục tư vấn thiết kế.
Dây dẫn lắp trên cột có thể có các cách bố trí khác nhau tùy theo đặc điểm hành lang tuyến hoặc theo các vị trí cột cụ thể. Dây dẫn bố trí kiểu 3 fa nằm ngang, 3 fa thẳng đứng hoặc 3 fa tam giác. Khoảng cách các dây dẫn(khoảng cách Fa-Fa) phụ thuộc vào độ võng của dây dẫn trong khoảng cột và đươc quy định rõ bằng công thức tính trong "Quy phạm trang bị điện"(Tham khảo "Quy phạm trang bị điện" theo đường link ghi dưới bài viết).
+ Cách điện: Sử dụng cách điện có cấp điện áp phù hợp với cấp điện áp đường dây. Cách điện thường có hai kiểu: cách điện đứng và cách điện treo(chuỗi). Vật liệu chế tạo cách điện có thể bằng gốm, thủy tinh, polymer v.v...
Cách điện lắp trên xà điện có thể lắp đơn hoặc lắp kép theo cách phụ thuộc vào kiểu và loại xà điện, vị trí cột trên tuyến...
Có các cách lắp cách điện trên các kiểu xà như các bản vẽ tại đây.
Có các cách lắp cách điện trên các kiểu xà như các bản vẽ tại đây.
+ Móng cột: Thường được đổ bằng bê tông khối hoặc bê tông cốt thép, mác bê tông #100, #150, #200 v.v... Móng có thể được đúc tại chỗ hoặc đúc sẵn...
Móng cột đường dây trung áp thường được đúc kiểu móng khối không cấp hoặc có cấp và thường có hai phần: Phần bê tông lót móng và phần bê tông móng. Bê tông lót móng thường đổ mác #50-:-#100, bê tông móng thường đổ mác #150-:-#200(Quy định về cấp phối bê tông tham khảo theo theo đường link ghi dưới bài viết).
Kích thước, khối lượng móng được tính toán và lựa chọn cho từng vị trí cột dựa trên cơ sở tính toán cơ lý đường dây, phải đảm bảo khả năng chống lật của móng trong mọi điều kiện làm việc của móng. Một số bản vẽ móng tham khảo tại địa chỉ ghi cuối trang.
+ Tiếp đất:
Theo quy định hiện hành của Ngành Điện: tại tất cả các vị trí cột trên tuyến dây trung áp đều phải lắp tiếp đất cột. Đây là loại tiếp đất an toàn nhằm tiếp đất tất cả các cấu kiện bằng kim loại lắp đặt trên cột, kể cả cột.
Cấu tạo bộ tiếp đất gồm 3 bộ phận hoặc chi tiết chính: "Bộ phận tiếp đất"(gồm cọc tiếp đất và thanh tiếp đất); "Dây nối lên cột"(nối từ bộ phận tiếp đất lên khỏi mặt đất) và "Dây nối trên cột"(dây nối các xà, giá đỡ, cấu kiện trên cột với nhau và với dây nối lên cột. Tham khảo bản vẽ bộ tiếp đất đường dây tại địa chỉ ghi cuối trang.
Điện trở tiếp đất yêu cầu của bộ tiếp đất thường từ 10ôm-:-50ôm, tùy thuộc vào điện trở suất của đất ở vị trí lắp tiếp đất. Điều này được quy định trong mục II.5.71 của "Quy phạm trang bị điện".
+ Tiếp đất:
Theo quy định hiện hành của Ngành Điện: tại tất cả các vị trí cột trên tuyến dây trung áp đều phải lắp tiếp đất cột. Đây là loại tiếp đất an toàn nhằm tiếp đất tất cả các cấu kiện bằng kim loại lắp đặt trên cột, kể cả cột.
Cấu tạo bộ tiếp đất gồm 3 bộ phận hoặc chi tiết chính: "Bộ phận tiếp đất"(gồm cọc tiếp đất và thanh tiếp đất); "Dây nối lên cột"(nối từ bộ phận tiếp đất lên khỏi mặt đất) và "Dây nối trên cột"(dây nối các xà, giá đỡ, cấu kiện trên cột với nhau và với dây nối lên cột. Tham khảo bản vẽ bộ tiếp đất đường dây tại địa chỉ ghi cuối trang.
Điện trở tiếp đất yêu cầu của bộ tiếp đất thường từ 10ôm-:-50ôm, tùy thuộc vào điện trở suất của đất ở vị trí lắp tiếp đất. Điều này được quy định trong mục II.5.71 của "Quy phạm trang bị điện".
+ Néo cột:
Néo cột cũng là một loại cấu kiện thuộc đường dây trên không, nhằm hỗ trợ khả năng kháng lật của móng cột, hỗ trợ khả năng chịu uốn của cột.
Néo cột cũng là một loại cấu kiện thuộc đường dây trên không, nhằm hỗ trợ khả năng kháng lật của móng cột, hỗ trợ khả năng chịu uốn của cột.
Néo được bố trí tại các vị trí cột quan trọng như cột vượt, cột néo góc, néo hãm mà ở đó cột và móng không đủ khả năng chịu tải trọng tác động hoàn toàn, cần được néo hỗ trợ hay chỉ để tăng cường độ an toàn cho cột.
+ Thiết bị, cấu kiện khác:
Ngoài ra, trên đường dây có thể lắp thêm các thiết bị đóng cắt như cầu dao cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt Recloser; Lắp các thiết bị bảo vệ như chống sét van, dây chống sét; Lắp thiết bị đo đếm điện năng, kèm theo là các xà, giá đỡ v.v... tùy theo yêu cầu cấu trúc lưới điện cụ thể.
Dọc theo tuyến dây trục chính có chiều dài tuyến lớn thường lắp thêm các bộ "Cầu dao phân đoạn", mục đích chia tuyến dây thành nhiều đoạn tuyến để tăng khả năng linh hoạt trong quản lý, sửa chữa, vận hành lưới điện.
Đầu các nhánh rẽ thường cũng được lắp các "Cầu dao nhánh". Chức năng cầu dao nhánh tương tự như các cầu dao phân đoạn và có thể dùng CD cách ly, CD phụ tải hoặc Recloser...
Các nhánh rẽ có thể là đường dây trên không hoặc đường cáp ngầm. Trong trường hợp này, tại đầu nhánh ngoài lắp CD nhánh thường lắp thêm chống sét van, cầu chì...
Ngoài ra, trên đường dây có thể lắp thêm các thiết bị đóng cắt như cầu dao cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt Recloser; Lắp các thiết bị bảo vệ như chống sét van, dây chống sét; Lắp thiết bị đo đếm điện năng, kèm theo là các xà, giá đỡ v.v... tùy theo yêu cầu cấu trúc lưới điện cụ thể.
Dọc theo tuyến dây trục chính có chiều dài tuyến lớn thường lắp thêm các bộ "Cầu dao phân đoạn", mục đích chia tuyến dây thành nhiều đoạn tuyến để tăng khả năng linh hoạt trong quản lý, sửa chữa, vận hành lưới điện.
Đầu các nhánh rẽ thường cũng được lắp các "Cầu dao nhánh". Chức năng cầu dao nhánh tương tự như các cầu dao phân đoạn và có thể dùng CD cách ly, CD phụ tải hoặc Recloser...
Các nhánh rẽ có thể là đường dây trên không hoặc đường cáp ngầm. Trong trường hợp này, tại đầu nhánh ngoài lắp CD nhánh thường lắp thêm chống sét van, cầu chì...
b) Phạm vi áp dụng của đường dây trên không trung áp
Đường dây trên không được khuyến khích, ưu tiên sử dụng trong điều kiện mặt bằng tuyến dây thông thoáng, có phạm vi hành lang an toàn phù hợp với quy phạm trang bị điện như khu vực đồng ruộng, làng quê thưa dân, vùng đồi núi...
Trong điều kiện hành lang tuyến dây chật hẹp(như trong các khu đô thị, hè phố, khu đông dân cư, gần chợ, trường học...) có thể sử dụng dây dẫn bọc cách điện để giảm khoảng cách hành lang an toàn của tuyến dây phù hợp với quy phạm trang bị điện.
Mặt khác, cũng tùy theo điều kiện hành lang tuyến dây mà chọn cách bố trí dây dẫn cho phù hợp(3fa năm ngang, 3fa thẳng đứng, 3fa tam giác hoặc xà cân, xà lệch v.v...). Xem các mẫu xà trong chuyên mục Tư vấn thiết kế...
d) Các trang xem, tham khảo:
+ Quy phạm trang bị điên
+ Thông số các loại vật liệu điện
+ Thông số các loại Thiết bị điện
+ Bản vẽ móng cột trung áp
+ Bản vẽ xà trung áp
+ Bản vẽ néo, móng néo, tiếp đất cột
+ Quy phạm trang bị điên
+ Thông số các loại vật liệu điện
+ Thông số các loại Thiết bị điện
+ Bản vẽ xà trung áp
+ Bản vẽ néo, móng néo, tiếp đất cột
***