Tiêu chuẩn dây dẫn điện quốc tế

Phần này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ứng suất trên dây dẫn phải luôn nhỏ hơn ứng suất cho phép trong mọi điều kiện vận hành, bao gồm cả trạng thái lạnh nhất, bão và nhiệt độ trung bình năm. Điều này đảm bảo an toàn và độ bền của đường dây truyền tải. Việc vượt quá giới hạn ứng suất cho phép có thể dẫn đến các sự cố nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến hoạt động cung cấp điện. Do đó, việc tính toán chính xác ứng suất là một phần thiết yếu trong quá trình thiết kế và vận hành đường dây.

Hai khái niệm quan trọng liên quan đến khoảng cách giữa các cột điện được định nghĩa rõ ràng: Khoảng cột tính toán (Ltt) là khoảng cách dài nhất giữa hai cột kề nhau, được xác định dựa trên các điều kiện đảm bảo khoảng cách an toàn đến mặt đất cho dây dẫn ở trạng thái nóng nhất, tuân thủ theo quy phạm. Khoảng cột trọng lượng (LTLTC) lại tập trung vào chiều dài đoạn dây hai bên cột chịu tác động trọng lượng. Công thức LTLTC = 1.25LTT cho thấy mối quan hệ giữa hai đại lượng này, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tính toán tải trọng lên cột điện để đảm bảo sự ổn định và an toàn của kết cấu.

Văn bản mô tả hai loại sứ cách điện chính: sứ đứng, thường được sử dụng cho các đường dây điện áp dưới 35kV. Kinh nghiệm vận hành tại Việt Nam cho thấy cần lưu ý đến việc sử dụng sứ nhập khẩu chưa được nhiệt đới hóa, đặc biệt trong điều kiện khí hậu ẩm ướt để tránh rò điện và sự cố đường dây. Loại sứ thứ hai là sứ treo, hay còn gọi là sứ chuỗi, được cấu tạo từ nhiều bát sứ nối tiếp nhau. Sứ treo được sử dụng rộng rãi cho các đường dây có điện áp trên 35kV, rất tiện lợi vì có thể điều chỉnh số lượng bát sứ tùy theo điện áp vận hành của đường dây. Sự lựa chọn giữa hai loại sứ này phụ thuộc vào điện áp vận hành và điều kiện môi trường.

Phần này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đảm bảo khoảng cách an toàn trong thiết kế đường dây truyền tải. Khoảng cách thẳng đứng tối thiểu giữa dây dẫn và mặt đất được quy định rõ ràng, đảm bảo an toàn trong điều kiện hoạt động bình thường. Ngoài ra, khoảng cách ngang giữa dây dẫn và các công trình lân cận (nhà cửa,...) cũng được đề cập, nhằm tạo hành lang bảo vệ an toàn. Đối với các đường dây có điện áp 35kV trở lên sử dụng cách điện treo, khoảng cách giữa các dây dẫn trong cùng một mặt phẳng ngang được tính toán theo công thức cụ thể. Tương tự, với đường dây điện áp 35kV sử dụng cách điện đứng và điện áp đến 22kV dùng loại cách điện bất kỳ, khoảng cách giữa các dây dẫn cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Khoảng cách thẳng đứng giữa dây chống sét và dây dẫn cũng được quy định để bảo vệ đường dây khi xảy ra quá điện áp khí quyển. Các thông số môi trường như độ ô nhiễm không khí, độ mặn cũng được xem xét khi lựa chọn sứ cách điện và vật liệu dây dẫn để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động lâu dài.

Để đảm bảo hiệu quả vận hành và giảm thiểu tổn thất do hiện tượng vầng quang, đặc biệt ở độ cao đến 1000m so với mực nước biển, việc lựa chọn tiết diện dây dẫn tối thiểu là rất quan trọng. Đối với dây dẫn không phân pha, tiết diện tối thiểu cần được tính toán cẩn thận để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Điều này có liên quan trực tiếp đến tổn thất năng lượng và hiệu suất truyền tải điện. Do đó, việc xác định chính xác tiết diện tối thiểu là một yếu tố quyết định trong quá trình thiết kế đường dây truyền tải, đảm bảo sự hoạt động bền vững và kinh tế.

Tải trọng gió là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ứng suất và độ võng của dây dẫn. Văn bản giả thiết gió thổi ngang vuông góc với dây dẫn, gây ra áp lực lên dây. Áp lực gió trên 1m dây dẫn (Pv) được tính toán theo công thức cụ thể, phụ thuộc vào diện tích chắn gió (Fv) và áp suất gió (qv). Diện tích chắn gió Fv được tính dựa trên đường kính dây (d), trong khi áp suất gió qv lại phụ thuộc vào tốc độ gió (v) và được điều chỉnh theo độ cao so với mặt đất (dưới 15m). Việc tính toán chính xác tải trọng gió là cần thiết để đảm bảo an toàn và độ bền của đường dây truyền tải, đặc biệt trong điều kiện gió mạnh.

Phần này tập trung vào tính toán ứng suất trên dây dẫn AC (Aluminum Conductor Steel-Reinforced), loại dây dẫn phổ biến trong đường dây truyền tải. Do cấu tạo gồm hai thành phần nhôm và thép, việc tính toán ứng suất phức tạp hơn so với dây dẫn đơn chất. Khi nhiệt độ thay đổi, sự giãn nở khác nhau giữa nhôm và thép tạo ra lực tương tác bên trong dây. Nhôm giãn nở nhiều hơn thép, nhưng do hai chất liệu được gắn chặt nên chúng có cùng mức co giãn, dẫn đến ứng suất phụ do nhiệt độ. Ứng suất thực tế trên mỗi phần của dây là tổng hợp của ứng suất do tải trọng cơ học và ứng suất phụ do nhiệt độ. Việc xác định chính xác các thông số chung cho cả phần nhôm và thép là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.

Văn bản đề cập đến hiện tượng rung dây dẫn trong khoảng cột, gây ra bởi thành phần dọc của áp lực gió. Nếu tần số xung lực do gió gần bằng tần số dao động riêng của dây, dây sẽ rung mạnh và liên tục. Để khắc phục hiện tượng này, biện pháp chống rung bằng tạ chống rung được đề xuất. Tạ chống rung, gồm hai đối trọng, được nối với nhau bằng cán thép và treo lên dây dẫn bằng kẹp chuyên dụng. Khi dây rung, ma sát giữa các sợi cáp treo hai đối trọng sẽ triệt tiêu năng lượng dao động, giảm thiểu hiện tượng rung. Khoảng cách đặt tạ chống rung được tính toán dựa trên công thức cụ thể, nhằm tối ưu hiệu quả chống rung và đảm bảo an toàn cho đường dây.

Phần này giới thiệu phương trình trạng thái của dây dẫn, mô tả mối quan hệ giữa các thông số chính: ứng suất (ζ), độ võng (f), chiều dài dây (L), và tỷ tải (g) dưới một điều kiện cụ thể (nhiệt độ, tốc độ gió...). Khi điều kiện làm việc thay đổi, các thông số này cũng thay đổi theo. Người thiết kế phải tính toán và lựa chọn sao cho các thông số này luôn nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành của đường dây. Phương trình trạng thái đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán và dự đoán hành vi của dây dẫn trong điều kiện vận hành thực tế.

Để đơn giản hóa quá trình tính toán, mô hình dây võng lý tưởng được sử dụng. Mô hình này giả thiết dây không bị kéo căng, trọng lượng dây phân bố đều, và lực kéo tại mọi điểm trên dây tác động theo phương tiếp tuyến. Dựa trên mô hình này, công thức tính toán ứng suất tại các điểm trên dây được đưa ra. Ứng suất tại điểm treo dây lớn hơn ứng suất tại điểm thấp nhất. Tuy nhiên, đối với các đường dây có khoảng vượt trung bình, sự chênh lệch này rất nhỏ (khoảng 0.3%) và có thể bỏ qua. Nhưng với khoảng vượt lớn (trên 700m), cần sử dụng công thức chính xác hơn để tính toán ứng suất.