Giáo trình Mạng điện nông nghiệp - Chương 8: Cơ khí dây dẫn đường dây trên không

 114 
Ch−ơng 8 
Cơ khí dây dẫn đ−ờng dây trên không 
Đ 8-1. Phân cấp đ−ờng dây vμ vùng khí hậu 
 Dây dẫn, dây chống sét của đ−ờng dây luôn chịu tác dụng của m−a, gió, nhiệt độ, trọng l−ợng 
và sức căng của dây. Vì vậy, ngoài việc tính toán về điện ta còn phải kiểm tra độ bền cơ học của nó 
d−ới tác động của nội lực và ngoại lực. Tính toán độ bền cơ học các phần tử của đ−ờng dây gọi là 
tính toán cơ khí đ−ờng dây trên không. Đây là một yếu tố cơ bản để đảm bảo việc cung cấp điện 
th−ờng xuyên, liên tục và an toàn cho con ng−ời. Nó rất cần cho công tác thiết kế, thi công và sử 
dụng mạng điện. 
 Điều kiện tính toán đ−ờng dây trên không phụ thuộc vào cấp đ−ờng dây, vào vùng khí hậu và 
các tình trạng làm việc của nó. Theo điện áp đ−ờng dây và loại hộ tiêu thụ điện ng−ời ta chia đ−ờng 
dây trên không thành 3 cấp nh− trong bảng 8-1. 
Bảng 8-1. Phân cấp đ−ờng dây trên không 
Cấp đ−ờng dây Điện áp định mức ( kV ) Loại hộ tiêu thụ điện 
I >35 
35 
Bất cứ loại nào 
Loại I và loại II 
II 35 
≥ 1 - 20 
Loại III 
Bất cứ loại nào 
III <1 Bất cứ loại nào 
 Để đảm bảo độ bền cơ học, khi tính toán đ−ờng dây trên không phải dự trữ một hệ số an toàn 
nhất định ( th−ờng n = 2 - 2,5 ). 
 [σ]cp = n
ghσ 
 Nơi không dân c−: Dây nhiều sợi n = 2; dây một sợi n = 2,5. 
 Nơi có dân c− và các khoảng v−ợt quan trọng: Thép nhôm n = 2; dây nhôm tiết diện > 120 
mm2 thì n = 2 (dây nhôm tiết diện ≤ 120 mm2 thì n = 2,5); Dây đồng tiết diện > 70 mm2 thì n = 2 
(dây nhôm tiết diện ≤70 mm2 thì n = 2,5) 
 Đồng thời căn cứ vào điện áp, vật liệu làm dây dẫn và tính chất vùng dân c− ng−ời ta quy định 
tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn và dây chống sét nh− trong bảng 8-2. 
 Vùng đông dân c− là các thành phố, thị trấn, các xí nghiệp, nhà máy, bến tàu thuyền, bến cảng, 
nhà ga, công viên, tr−ờng học, chợ, bãi tắm, làng xóm trong hiện tại và t−ơng lai quy hoạch 5 năm 
tới đã dự kiến. 
 Vùng không dân c− là vùng không có nhà cửa, mặc dù vẫn có ng−ời và các ph−ơng tiện máy 
móc cơ giới nông lâm nghiệp qua lại. Các v−ờn cây, khu vực có nhà cửa th−a thớt nằm rải rác. 
 khoảng v−ợt quan trọng là nơi các đ−ờng dây giao chéo, song song nhau, v−ợt đ−ờng sắt, 
đ−ờng quốc lộ, đ−ờng dây thông tin, v−ợt sông hồ. 
 115
Bảng 8-2. Tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn và dây chống sét 
Điện áp ( kV) Vùng dân c− Mã hiệu và tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn 
< 1 
≥ 1 - 35 
110 
150 
220 
Không dân c− 
Có dân c− 
Không dân c− 
Có dân c− 
Bất kỳ 
Bất kỳ 
Bất kỳ 
A16, AC10, ΠMC. 
A25, AC 25 
A 25, AC 16 
A35, AC25, ΠC25, ΠMC25. 
AC70 
AC120 
AC240 
 Khi tính toán và lựa chọn kết cấu đ−ờng dây trên không, phải căn cứ vào vùng khí hậu mà 
đ−ờng dây đi qua. Điều kiện khí hậu đ−ợc quan sát, theo dõi một cách kỹ l−ỡng trong một thời gian 
dài và ở tình trạng bất lợi nhất (đối với đ−ờng dây có U ≤. 35 kV trong vòng 5 năm, đ−ờng dây 110 - 
220 kV trong vòng 10 năm, đ−ờng dây ≥ 330 kV thời gian từ 15 năm trở lên). Điều kiện khí hậu bất 
lợi cần thu thập là tốc độ gió cực đai vmax, nhiệt độ cực tiểu θmin, nhiệt độ không khí cực đại θmax. 
 Căn cứ vào nhiệt độ và tốc độ gió khác nhau ứng với điều kiện khí hậu th−ờng xuyên xảy ra, 
n−ớc ta tạm thời phân làm 4 vùng khí hậu nh− đã cho trong bảng 8-3. 
 Bảng 8-3. Phân vùng khí hậu 
Điều kiện tính toán Vùng khí hậu 
 I II III IV 
- Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất: 
 Nhiệt độ 0C (θmin). 
 Tốc độ gió t−ơng ứng ( m/s ). 
- Lúc nhiệt độ không khí cao nhất: 
 Nhiệt độ 0C (θmax ). 
 Tốc độ gió t−ơng ứng ( m/s ). 
- Lúc gió lớn nhất: 
 Nhiệt độ 0C (θTB ). 
 Tốc độ gió t−ơng ứng ( m/s ). 
5 
0 
40 
0 
25 
40 
5 
0 
40 
0 
25 
35 
5 
0 
40 
0 
25 
30 
5 
0 
40 
0 
25 
25 
 Chú ý: 
 Tốc độ gió cho ở bảng 8-3 áp dụng đối với đ−ờng dây có chiều cao từ 30 m trở xuống. 
 Nếu chiếu cao từ 30 - < 50 m thì tốc độ gió tăng lên 1,15 lần. 
 Nếu chiều cao từ 50 - < 70 m thì tốc độ gió tăng lên 1,25 lần. 
 Nếu chiều cao từ 70 - 100 m thì tốc độ gió tăng lên 1,4 lần. 
 Nếu đ−ờng dây đi qua khu vực thành phố, khu dân c− có chiều cao nhà cửa, công trình công 
cộng v−ợt quá 1/3 chiều cao cột điện thì cho phép giảm tốc độ gió trong bảng đi 16%. Khi tính toán 
cho khu vực có điều kiện khí hậu qua điều tra khác với các thông số cho trong bảng thì lấy số liệu 
thực tế thu thập tại địa ph−ơng để tính toán. 
 116 
 Trong khi chờ nhà n−ớc có văn bản chính thức về phân vùng khí hậu, ta áp dụng quy định tạm 
thời, sơ bộ phân vùng khí hậu nh− sau: 
 - Vùng I: là vùng ven biển đồng bằng bắc bộ, các hải đảo ... 
 - Vùng II: là vùng cách bờ biển Bắc Bộ từ 40 - 80 km, vùng ven biển miền trung và miền nam. 
 - Vùng III: là vùng trung du tây nguyên và cách bờ biển trên 80 km. 
 - Vùng IV: là vùng núi cao, vùng xa ... 
Đ 8.2. Tải trọng cơ giới tác dụng lên dây dẫn 
 1. Trọng l−ợng bản thân dây dẫn 
 Dây dẫn và dây chống sét chịu tác dụng th−ờng xuyên của tải trọng bên ngoài là gió và sự biến 
đổi của nhiệt độ, làm cho sức căng và độ võng của nó luôn luôn thay đổi. Để biểu diễn tải trọng của 
dây dẫn trong tính toán ta dùng khái niệm tỷ tải (tải trọng riêng). Tỷ tải là phụ tải cơ giới tác dụng 
lên chiều dài 1 mét dây dẫn có tiết diện là 1 mm2. Đơn vị tỷ tải là N/m.mm2. 
 Đối với dây dẫn một sợi, tỷ tải do trọng l−ợng bản thân có giá trị là: 
 g1 = ).
(10..81,9 2
3
mmm
N
F
G −
 ( 8-1 ) 
 trong đó: G - là khối l−ợng 1 km cho trong bảng tra cứu ( Kg/km ); 
 F - là tiết diện thực của dây dẫn ( mm2 ); 
 Nếu cho biết trọng l−ợng riêng của dây dẫn δ thì: 
 g1 = δ.10-3 ( 2.mmm
N
) 
 Đối với dây dẫn nhiều sợi, tỷ tải tăng thêm do chiều dài thực của mỗi sợi dây khác với chiều 
dài đo đ−ợc từ 2 - 3% (th−ờng lấy bằng 1,025): 
 g1 = ( 1,02 - 1,03 ) 
310−
F
G
( 2.mmm
N
) ( 8-2 ) 
 Dây phức hợp làm bằng hai vật liệu, ví dụ dây thép nhôm (AC) thì tỷ tải là: 
 g1 =( 1,02 - 1,03 ). ).
(10 2
3
mmm
N
FF
FF
FeA
FeFeAA −
+
+ δδ
 ( 8-3) 
 δA, δFe - là trọng l−ợng riêng của nhôm và thép ( N/dm3); 
 FA, FFe - là tiết diện phần nhôm và phần thép ( mm
2 ); 
 F = FA + FFe - là tiết diện của dây phức hợp AC ( mm
2 ). 
 2. Tải trọng do áp lực gió lên dây 
 áp lực gió lên dây dẫn và dây chống sét tính toán theo biểu thức: 
 P = αKCxQFC sinϕ ( 8-4) 
 trong đó: 
 αK - là hệ số phân bố không đều của gió trong khoảng cột, lấy giá trị nh− trong bảng 8-4; 
 Cx - là hệ số khí động học của không khí phụ thuộc vào bề mặt cản gió và đ−ờng kính dây; 
 Với đ−ờng kính dây dẫn d < 20 mm, Cx = 1,1; 
 117
 Đ−ờng kính dây dẫn d ≥ 20 mm, Cx = 1,2. 
 Q - là áp lực gió lên dây, xác định theo động năng của gió; 
 Q = v2/16 (N/m2) ( 8-5 ) 
 FC - là bề mặt cản gió ( m
2) ; 
 ϕ - là góc giữa h−ớng gió và tuyến dây (trong tính toán lấy giá trị cực đại sinϕ = 1 ). 
Bảng 8-4. Hệ số phân bố không đều của gió 
 Tốc độ gió ( m/s) 20 25 30 ≥ 35 
αK 1 0,85 0,75 0,7 
 áp lực của gió lên 1 mét chiều dài dây dẫn là: 
 P = k )/(10
16
....81,9 32 mNvdCxK −α ( 8-6 ) 
 Trong đó k là hệ số tính tới chiều dài khoảng v−ợt 
Chiều dài khoảng v−ợt l (m) ≤ 50 100 150 ≥ 250 
k 1,2 1,1 1,05 1 
 Tỷ tải của gió là: 
 g2 = )./(10.16
....81,9 23
2
mmmN
F
vdCk
F
P xK −= α ( 8-7 ) 
 Tỷ tải tổng hợp của dây dẫn là: 
 2g
rrr += 13 gg 
 g3 = ).
( 2
2
2
2
1 mmm
Ngg + ( 8-8 ) 
 Tỷ tải của dây dẫn có thể đ−ợc tính sẵn cho trong các bảng phụ lục. 
Đ 8-3. Sức căng vμ độ võng của dây 
 Khi một sợi dây mềm đ−ợc buộc chặt ở 2 đầu thì ph−ơng trình của chúng có dạng dây xích nh− 
đã xét trong toán học. Sau đây ta xét ph−ơng trình của dây dẫn và cáp đ−ợc cột chặt ở 2 đầu. Giả sử 
một dây dẫn đ−ợc giữ chặt ở 2 điểm A và B có cùng một độ cao ( hình 8-1 ) 
 l/2 x
 A B
 f x y/2 T1
 1 y
 0 y
 T0 PY
L/2
Hình 8-1. 
Đ−ờng cong độ 
võng của dây dẫn
 118 
 Ta xét điều kiện cân bằng của dây dẫn trên đoạn 0 - 1 nào đó kể từ gốc toạ độ là điểm thấp 
nhất 0. 
 Gọi L - là chiều dài thực của dây dẫn ( đoạn cong A0B ). 
 l - là khoảng v−ợt của dây dẫn ( đoạn AB ) 
 f - là độ võng của dây. 
 Giả sử trọng l−ợng và áp lực gió phân bố đều trên chiều dài đ−ờng dây. 
 p ( N/m) - là tải trọng trên 1 mét chiều dài dây dẫn. 
 Điểm cuối của đoạn dây xét ( điểm 1 ) có toạ độ là: ( x, y). Tại điểm 1 và điểm 0 sức căng dây 
là T1 và T. Trọng tâm tải trọng là p.y đặt cách trục x một đoạn là y/2. 
 Khi dây cân bằng, ph−ơng trình mômen đối với điểm 1 có dạng: 
 T.x - p.y.y/2 = 0 
 suy ra: T.x = p.y.y/2 ( 8-9 ) 
 Chia cả 2 vế của ( 8-9 ) cho tiết diện F của dây dẫn ta đ−ợc: 
22
..
2y
F
py
F
ypx
F
T == ( 8- 10 ) 
 ký hiệu: 
 σ = 
F
T
 ( 8-11 ) 
 g = 
F
p
 ( 8-12 ) 
 σ - gọi là ứng suất vật liệu làm dây dẫn ( N/mm2 ); 
 g - gọi là tỷ tải của dây dẫn ( N/m.mm2). 
 Ph−ơng trình mô men có dạng: 
 σ.x = g. y2
2
 hay y2 = x
g
σ2
 ( 8-13 ) 
 suy ra: x = 2
2
ygσ ( 8-14 ) 
 Đây là ph−ơng trình Parapon mà không phải dây xích vì dây dẫn đ−ợc cố định chặt ở 2 đầu. 
 Trục toạ độ ký hiệu nh− hình 8-1 trùng với các điều kiện sau: 
 x = f ; y = 
2
l
; y2 = 
4
2l
 ( 8-15 ) 
 Thay ( 8-12 ) và ( 8-11 ) ta đ−ợc 
 g = σ
σ
8
8 2
2
glf
l
f =→ ( 8-16 ) 
f
gl
F
T
8
2
==σ ( 8-17 ) 
 Theo giải tích ta tìm đ−ợc độ dài cung Parapôn từ gốc tạo độ 0 đến điểm 1 có tọa độ x, y là: 
 119
 S01 = y [1 + 
2)(
3
2
y
x
] ( 8-18 ) 
 Khi x = f; y = l/2 thay giá trị x2 = 
4
;]
8
[
2
22
2 lygl =σ vào ( 8-18 ) độ dài S01 có giá trị là 
L
2
 khi đó: 
L
2
 = ]
24
4.
3
21[
2
42
σ
lgl + ( 8-19 ) 
 Thay thế và rút gọn ta đ−ợc : 
 L = l [ 1 + ]
24
.
2
22
σ
lg
 ( 8-20 ) 
 Ph−ơng trình ( 8-20 ) gọi là ph−ơng trình đ−ờng đàn hồi của dây dẫn. 
 Thay ( 8-17 ) vào ( 8-20 ) ta tìm đ−ợc: 
 L = l( 1+ )
3
8 2
l
f
 ( 8-21 ) 
 Công thức ( 8-17 ) và ( 8-21 ) là những dạng cơ bản để tính ứng suất, độ võng và chiều dài dây 
dẫn. 
Đ 8-4. ứng suất vμ độ võng của dây trong điều kiện khí hậu khác nhau 
 Khi nhiệt độ và tải trọng của dây dẫn thay đổi thì ứng suất và độ võng của nó cũng thay đổi 
nghĩa là trạng thái của dây dẫn thay đổi theo điều kiện khí hậu khác nhau. 
 Giả sử ở trạng thái thứ I dây dẫn có nhiệt độ: θI; tỷ tải gI; ứng suất vật liệu σI và chiều dài dây 
là LI. 
 ở trạng thái thứ II, dây dẫn có nhiệt độ là : θII( θII > θI); tỷ tải gII; ứng suất vật liệu σII và chiều 
dài dây là LII. 
 Vì nhiệt độ tăng lên, ở trạng thái tự do chiều dài dây dẫn bị giãn nở và tăng đến giá trị L: 
 L’ = LI[ 1+ α(θII - θI )] ( 8-22 ) 
 trong đó: α - là hệ số dãn dài nhiệt độ của dây ( 1/ 0C). 
 Do chiều dài tăng lên, nên độ võng của dây cũng tăng từ fI đến fII : 
 fII = 
II
II
II
II
II
f
lghaylg
88
22
=σσ ( 8-23 ) 
 Mặt khác d−ới tác dụng của lực đàn hồi thì ứng suất bị giảm đi và dây dẫn bị ngắn đi một 
đoạn, chiều dài của dây dẫn lúc này có giá trị là: 
 LII = L’[1- β(σI - σII)] = L’[1+ β(σII - σI)] ( 8-24 ) 
 β = 1/E là hệ số dãn dài đàn hồi ( mm2/N); 
 E - là mô đun đàn hồi của dây dẫn ( N/mm2). 
 Thay giá trị L’ từ ( 8-22 ) vào ( 8-24 ) và biến đổi ta đ−ợc: 
 LII = LI[ 1+ α(θII - θI )]. [1+ β(σII - σI)] 
 LII = LI[ 1 + α(θII - θI) + β(σII - σI) + αβ(θII - θI)(σII - σI)] ( 8-25 ) 
 120 
 Vì α, β là những vô cùng bé bậc cao cho nên tích số αβ có thể bỏ qua. Khi đó ta có: 
 LII = LI[ 1 + α(θII - θI) - β(σI - σII) ] ( 8-26 ) 
 Với LII = l [ 1 + ]
24
.
2
22
II
II lg
σ ; LI = l [ 1 + ]24
.
2
22
I
I lg
σ 
 thay giá trị LII và LI từ trên vào ( 8-26 ): 
 l [ 1 + ]
24
.
2
22
II
II lg
σ = l [ 1 + ]24
.
2
22
I
I lg
σ . [ 1 + α(θII - θI) + β(σII - σI) ] 
 l [ 1 + ]
24
.
2
22
II
II lg
σ = l [ 1 + ]24
.
2
22
I
I lg
σ + l[ α(θII - θI) + β(σII - σI) ] vì l ≅ LII nên 
 Thay vào và biến đổi, rút gọn ta đ−ợc 2
22
24
.
II
II lg
σ = IIIIIII
I lg θθβ
ασσσ −+−+ ()(24
.
2
22
) 
 hay viết d−ới dạng: 
 σII - 2
22
24
.
II
II lg
βσ = σI - 2
22
24
.
I
I lg
βσ - )( III θθβ
α − ( 8-27 ) 
 Ph−ơng trình (8-27) là công thức cơ bản để tính toán dây dẫn gọi là ph−ơng trình trạng thái 
của dây dẫn. Khi biết trạng thái thứ I có ứng suất σI ta có thể xác định đ−ợc σII ứng với trạng thái thứ 
II và ng−ợc lại. Từ ứng suất và tải trọng riêng tính đ−ợc độ võng của dây: 
 fII =
II
II lg
σ8
. 2
 (8-28 ) 
 Công thức ( 8-28 ) có dạng bậc 3 đối với σII. Để dễ dàng giải theo ph−ơng pháp dò hay bằng 
ph−ơng pháp gần đúng, ta đ−a về dạng: 
 σII - 2
II
B
σ = A (A và B là các hệ số) ( 8-29 ) 
Đ 8-5. ứng suất cực đại vμ khoảng v−ợt giới hạn của dây dẫn 
 ứng suất của dây dẫn đạt giá trị lớn nhất khi tải trọng lớn nhất ( tốc độ gió cực đại ) hoặc khi 
nhiệt độ thấp nhất ( θmin ). Vì tải trọng lớn nhất th−ờng không đồng thời xuất hiện với nhiệt độ thấp 
nhất nên cần phải xét xem với điều kiện nào thì dây dẫn có ứng suất lớn nhất. Muốn vậy ta dựa vào 
ph−ơng trình trạng thái: 
 σII - 2
22
24
.
II
II lg
βσ = σI - 2
22
24
.
I
I lg
βσ - )( III θθβ
α − ( 8-27 ) 
 Chia 2 vế ph−ơng trình ( 8-27 ) cho l2 và lấy giới hạn khi l → ∞ ta đ−ợc: 
 2
2
24 II
IIg
βσ = 2
2
24 I
Ig
βσ hay 2
2
2
2
I
II
I
II
g
g
σ
σ= ( 8-30 ) 
 121
 Ph−ơng trình ( 8-30 ) cho thấy, khi khoảng v−ợt rất lớn thì ứng suất của dây dẫn chỉ phụ thuộc 
vào tải trọng cơ giới mà không phụ thuộc vào nhiệt độ. Nghiã là khi khoảng v−ợt rất lớn thì ứng suất 
cực đại ( σmax ) xuất hiện ở trong dây dẫn khi tốc độ gió đạt giá trị cực đại ( Vmax). 
 Với khoảng v−ợt bé, cho l → 0 ph−ơng trình trạng thái ( 8-27 ) còn lại: 
 σII = σI - )( III θθβ
α − ( 8-31 ) 
 Ph−ơng trình ( 8-31 ) cho thấy, với khoảng v−ợt nhỏ thì ứng suất dây dẫn chỉ phụ thuộc vào 
nhiệt độ và đặt giá trị lớn nhất khi nhiệt độ cực tiểu ( θmin). 
 Khoảng v−ợt mà khi đó ứng suất lớn nhất xuất hiện đồng thời trong cả 2 điều kiện Vmax và θmin 
gọi là khoảng v−ợt tới hạn ( ký hiệu lth ). 
 Để tìm lth ta cho σI và σII cùng đạt giá trị σmax và lấy bằng ứng suất cho phép của vật liệu: σmax = 
[σ]cp. 
 Gọi trạng thái I ứng với θI = θmin; gI = g1 ( V = 0 ). 
 Trạng thái II ứng với Vmax và gII = g3; θII = θTB. 
 Thay số liệu nh− trên vào ( 8-27 ) ,ph−ơng trình trạng thái có dạng: 
 [σ]cp - 2
22
3
][24
.
cp
thlg
σβ = [σ]cp - 2
22
1
][24
.
cp
thlg
σβ - )( minθθβ
α −TB ( 8-32 ) 
 2
22
3
][24
.
cp
thlg
σβ = 2
22
1
][24
.
cp
thlg
σβ + )( minθθβ
α −TB hay )(][24
).(
min2
22
1
2
3 θθασ −=
−
TB
cp
thlgg 
 Giải ra: 
 lth = [σ]cp 2
1
2
3
min )(24
gg
TB
−
−θθα ( 8-33 ) 
 ở điều kiện chuẩn VN, θmin = 50C; θTB = 250C, khoảng v−ợt tới hạn là: 
 lth = [σ]cp ασα
2
2
1
2
3
][22)525(24
ggg
cp=−
− ( 8-34 ) 
 Xác định khoảng v−ợt tới hạn lth và so sánh nó với khoảng v−ợt thực tế ( l ) ta có thể biết đ−ợc 
ứng suất cực đại xảy ra khi nào. Nh− vậy về cơ bản ph−ơng trình trạng thái có 2 dạng sau: 
 Khi l > lth; σmax xuất hiện khi Vmax thì ph−ơng trình trạng thái có dạng: 
 σII - 2
22
24
.
II
II lg
βσ = [σ]cp - 2
22
3
][24
.
cp
lg
σβ - )( max TBθθβ
α − ( 8-35 ) 
 Khi l< lth ; σmax xuất hiện khi θmin ta có: 
 σII - 2
22
24
.
II
II lg
βσ = [σ]cp - 2
22
1
][24
.
cp
lg
σβ - )( minmax θθβ
α − ( 8-36 ) 
 Cho θ biến thiên từ 5 - 40 0C sẽ tìm đ−ợc ứng suất và độ võng t−ơng ứng. Độ võng lớn nhất 
(fmax) ở nhiệt độ θ = 400C và không có gió. Khi l = lth thì có thể dùng một trong hai ph−ơng trình để 
tính toán. 
 122 
 Căn cứ v ... ) thì ng−ợc lại: thép 
bị nén, nhôm bị kéo. Trong một trạng thái nhất định, dây luôn ở thế cân bằng, hai lực cân bằng lẫn 
nhau. Sức căng xuất hiện trong phần nhôm và phần thép do nhiệt độ gây ra ở nhiệt độ khảo sát θ 
(quy −ớc lực kéo có dấu +, nén dấu -)là: 
 TA = - ( αA - αAC )(θ0 - θ )EAFA ( 8-46 ) 
 TFe = ( αFe - αAC )(θ0 - θ )EFeFFe ( 8-47) 
 Cân bằng ( 8-46 ) và ( 8-47 ) rút ra: 
 124 
 αAC =
AFe
AAFeFe
EE
EE
λ
λαα
+
+
 ( 8-48 ) 
 3. Khoảng v−ợt tới hạn của dây phức hợp 
 ứng suất trong dây phức hợp do 2 thành phần là ứng suất cơ ( tải trọng cơ giới ) và ứng suất 
nhiệt ( chênh lệch nhiệt độ ) gây ra. Tổng của 2 ứng suất không v−ợt quá ứng suất cho phép của dây: 
 σC + σnh ≤ [σ]cp. 
 Khi chia 2 vế của ( 8-46 ) và ( 8-47 ) cho FA và FFe ta đ−ợc ứng suất nhiệt của nhôm và thép 
(khi đó không cần chú ý đến chiều của lực): 
 σnhA = TA/FA = ( αA - αAC ) ( θ0 - θ )EA ( 8-49 ) 
 σnhFe = TFe/FFe = (αFe - αAC) ( θ0 - θ ) EFe ( 8-50) 
 Khi l = lth thì xuất hiện ứng suất cực đại. Lấy ứng suất toàn phần (σmax) bằng ứng suất cho phép 
của vật liệu, ta có: 
 σCA = [σA]cp - σnhA. ( 8-51 ) 
 σCFe = [σFe]cp - σnhFe. ( 8-52 ) 
 Thay giá trị của ( 8-49 ) vào ( 8-51 ) và ( 8-50 ) vào ( 8-52 ) đ−ợc ứng suất cho phép do tải 
trọng cơ giới tác động: 
 σCA = [σA]cp - ( αA - αAC ) ( θ0 - θ )EA ( 8-53 ) 
 σCFe = [σFe]cp - ( αFe - αAC ) ( θ0 - θ ) EFe ( 8-54 ) 
 [σA]cp và [σFe]cp - là ứng suất cho phép của nhôm và thép ( N/mm2). 
 Thay ( 8-53 ) và ( 8-54 ) vào ( 8-40 ) ta đ−ợc: 
 σgt = σCA
FeAC
CFe
AAC EE βσβ
11 = ( 8-55 ) 
 Khi bị tác động cơ giới, phần nhôm sẽ bị phá huỷ tr−ớc phần thép. Vì vậy ta dùng ứng suất cho 
phép của nhôm là [σA]cp để tính toán. ứng suất giả t−ởng cho phép khi tải trọng cơ giới tác động của 
dây phức hợp. Xét trạng thái I khi nhiệt độ θmin ký hiệu là σgtI và tải trọng g1, trạng thái II khi Vmax ký 
hiệu là σgtII và nhiệt độ θTB, tải trọng g3 có giá trị lần l−ợt là: 
 σgtI = {[σA]cp - ( αA - αAC)(θ0-θmin) EA} E
E
AC
A
 ( 8-56 ) 
 σgtII = {[σA]cp - ( αA - αAC)(θ0-θTB) EA} E
E
AC
A
 ( 8-57 ) 
 Thay σgtI và σgtII vào ph−ơng trình trạng thái ứng với l = lth ta rút ra khoảng v−ợt tới hạn của 
đ−ờng dây là: 
 lth = 
2
2
2
2
min
2424
)(
gtIAC
I
gtIIAC
II
TB
AC
AC
gtIgtII
gg
σβσβ
θθβ
ασσ
−
−+−
 ( 8-58 ) 
 Vì khi chịu tác dụng của lực cơ giới nhôm bị phá huỷ tr−ớc thép, cho nên ta lấy độ bền theo 
nhôm. Thay (8-56( và (8-57) vào ph−ơng trình (8-58) thì khoảng v−ợt tới hạn có dạng: 
 125
 lth = 
22
min
)()(
)(24
gtI
I
gtII
II
TBA
gg
σσ
θθα
−
−
 ( 8-59 ) 
8.7. Sứ cách điện vμ thiết bị phụ của đ−ờng dây 
 1. Sứ cách điện 
 Sứ cách điện có nhiệm vụ cách điện cho dây dẫn với các phần tử khác của đ−ờng dây và giữ cố 
định dây dẫn với đ−ờng dây. Sứ cách điện chế tạo bằng vật liệu là sứ và thuỷ tinh. Ngày nay công 
nghiệp hiện đại đang tìm cách chế tạo sứ bằng các vật liệu đặc biệt để tăng c−ờng khả năng cách 
điện và giảm bớt trọng l−ợng, kích th−ớc của sứ. 
 Tuỳ theo điện áp mà ng−ời ta sử dụng và phân loại sứ nh− sứ có điện áp d−ới 1 kV ( sứ hạ áp ), 
sứ có điện áp từ 1 - 35 kV và sứ từ 35 kV trở lên. Ngoài ra tuỳ theo cách đặt mà sứ chia thành sứ 
đứng và sứ treo. 
 a. Sứ cách điện đứng 
 Sứ đứng dùng cho điện áp từ 35 kV trở xuống, nó đ−ợc chia làm 2 loại: Sứ có điện áp d−ới 1 
kV và sứ có điện áp từ 1 - 35 kV. 
 + Sứ đ−ờng dây hạ áp, điện áp d−ới 1000 V. 
 - Sứ do Việt Nam sản xuất có nhãn hiệu H104, H103, H102, H101, A20, A30 ... 
 - Sứ nhập từ Liên Xô (cũ) t−ơng ứng có : TΦ4, TΦ3, TΦ2, TΦ1. 
 Loại sứ nhỏ nhất là H104 và TΦ4 dùng cho dây dẫn có tiết diện từ 10 - 16 mm2. 
 Sứ H103 và TΦ3 dùng cho dây dẫn tiết diện từ 25 - 35 mm2. 
 Sứ H102 và TΦ2 dùng cho dây dẫn tiết diện từ 50 - 70 mm2. 
 Còn sứ H101 và TΦ1 dùng cho dây dẫn tiết diện từ 95 mm2 trở lên. 
 Các loại sứ trên và sứ A20 dùng cho cột trung gian. 
 Đối với sứ A30 và sứ A K Liên Xô ( cũ) dùng cho các cột đầu, cuối, néo và góc rẽ. 
 + Sứ dùng cho đ−ờng dây điện áp từ 1-35 kV. 
 Sứ do Việt Nam sản xuất có các chữ và con số kèm theo chỉ điện áp ký hiệu là VHD6, 
VHD10, VHD35. Sứ do Liên Xô cũ sản xuất: Đối với cột trung gian dùng loại UIC, các cột đầu, 
cuối, hãm dùng loại III 
 b.Sứ cách điện treo 
 Sứ treo dùng cho điện áp từ 35 kV trở lên. Sứ treo gồm có các bát sứ gắn với nhau bằng vữa 
đặc biệt, trên là chụp bằng kim loại có lỗ đặt chốt nối với bát sứ trên cùng. Các sứ treo nối tiếp nhau 
thành chuỗi sứ. Nếu chuỗi sứ chỉ giữ chặt dây dẫn thì gọi là chuỗi sứ treo, Nếu chuỗi sứ căng dọc 
theo dây dẫn gọi là sứ kéo. Sứ kéo dùng cho các cột đầu, cuối, hãm hay cột v−ợt. 
 Ngày nay ng−ời ta thay dần các chuỗi sứ do Liên Xô (cũ) sản xuất bằng các loại sứ thuỷ tinh 
của Italia và các n−ớc t− bản, ví dụ đ−ờng dây 10 kV đến 35 kV dùng một bát sứ, đ−ờng dây 110 kV 
dùng 3 bát sứ, ... đ−ờng dây 500 kV hiện nay chỉ dùng 16 bát sứ. 
 Số bát sứ dùng trong một chuỗi sứ phụ thuộc vào điện áp của đ−ờng dây cho trong bảng sau. 
 126 
Bảng 8.5. Số bát sứ cách điện trong chuỗi sứ do Liên Xô (Cũ) sản xuất 
Số bát sứ và thông số theo điện áp kV 
Đặc điểm chuỗi sứ 
35 110 220 
Số sứ 
Chiều dài (m) 
Trọng l−ợng (kG) 
3 
0,9 
25 
7 
1,5 
50 
13 
2,7 
95 
Theo " quy trình trang bị điện" đối với đ−ờng dây điện áp từ 35 - 110 kV số bát sứ của chuỗi sứ kéo 
nhiều hơn sứ treo một chiếc. Ngoài ra những nơi dễ xảy ra nguy hiểm nh− khu vực, lò hơi ..., ng−ời 
ta còn dùng còn loại sứ tăng c−ờng hay loại sứ treo nhiều tầng. 
 Để tăng c−ờng sự cách điện hay giảm sự phóng điện của dây dẫn đối với sứ, ng−ời ta th−ờng 
chế tạo thành 2 hay nhiều tầng ( có các áo sứ khác nhau ) gọi là bát sứ. Các tầng đ−ợc gắn với nhau 
bằng vữa chịu lực cao; Nh− vậy khi chế tạo sẽ đơn giản hơn, đảm bảo chất l−ợng và tính kỹ thuật. 
Các loại sứ đứng điện áp cao th−ờng gia công các b−ớc ren chính xác dùng để bắt ty sứ. Sự giãn nở 
về nhiệt của sứ nhỏ hơn nhiều so với thép làm ty sứ, vì vậy để tránh giãn nở làm vỡ sứ, ng−ời ta phải 
quấn quanh của ty sứ một lớp vải hoặc giây gai. Nhờ tính đàn hồi này, ứng lực tác dụng lên sứ giảm 
đi. 
 Thông số cơ bản của sứ đứng gồm có:UH, tải trọng phá hoại, kích th−ớc (đ−ờng kính, chiều cao 
sứ) Ngoài ra có thể cho thêm đ−ờng kính cân ren bắt ty sứ, dòng ổn định nhiệt.Khi chọn sứ ng−òi ta 
chọn theoUH và kiểm tra theo tải trọng phá hoại lớn nhất tác dụng lên đầu sứ. Thông th−ờng chọn sứ 
đúng điện áp định mức thì lực cho phép trên đầu sứ, tải trọng phá hoại lớn nhất và dòng ổn định nhiệt 
cũng bảo đảm. 
 Dây dẫn đ−ợc cố định vào sứ bằng cách dùng dây buộc hay ghíp nối nếu là cột trung gian thì 
dây dẫn buộc vào khe sứ hay đỉnh sứ bằng các sợi dây kim loại mềm cùng vật liệu với dây dẫn. Nếu 
là cột đầu, cuối thì dùng sứ kép ( sứ đúng ) bắt trên xà kép, và dùng sứ kéo (sứ treo) đối với cột v−ợt. 
ở các vị trí cột v−ợt nếu dùng sứ đứng thì dùng loại sứ kép bắt chặt dây dẫn theo hình cánh cung hay 
hình quả trám, nếu sứ treo thì dây dẫn đ−ợc nối với nhau bằng dây lèo. 
 2. Các loại xà 
 Xà th−ờng đ−ợc chế tạo bằng thép góc chữ L. Đôi khi ở đ−ờng dây cao áp ng−ời ta còn dùng 
xà bằng bê tông cốt thép. Đ−ờng dây cao áp (6-10-35 kV ) dùng các loại xà có dạng hình tam giác cụt 
hoặc hình chữ nhất ( thanh xà) 
 + Xà cao áp: xà cao áp th−ờng có các ký hiệu nh− sau: 
X1 là xà đơn 3 sứ đứng dùng để đỡ dây dẫn trên cột trung gian. 
X2A là xà kép 6 sứ dùng để cố định dây dẫn ở các vị trí đầu cuối, néo. 
X2B là xà kép 4 sứ dùng để rẽ nhánh, chuyển h−ớng dây hay ở các vị trí cột góc. 
X3 là xà đơn 6 sứ dùng để đỡ dây dẫn trên các cột v−ợt. 
Các loại xà có ký hiệu từ X4 trở đi dùng cho các vị trí cột xuất tuyến và đỡ dây đến, xà đỡ dây 
xuống, xà đỡ cầu dao ... ở các trạm biến áp hay phân đoạn. 
+ Xà hạ thế 
 127
Xà hạ thế chủ yếu dùng cho đ−ờng dây 3 pha 4 dây. Theo chức năng và công dụng ng−ời ta chia 
ra các loại xà nh− xà đơn, xà kép, xà có 4 lỗ hay 2 lỗ, xà bắt cột đơn hay cột kép ... 
Tuỳ theo từng địa ph−ơng xà hạ thế có thể có các ký hiệu nh− sau: 
XD4S là xà đơn 4 sứ . 
XK4S là xà kép 4 sứ ... 
Để biểu thị đầy đủ chức năng và công dụng của các loại xà nhằm tiêu chuẩn hoá khi chế tạo 
ng−ời ta còn dùng các ký hiệu nh−: 413HKD; 421KKD; 413KDK ... trong đó: 
Con số thứ nhất chỉ số lỗ bắt sứ. 
Con số thứ hai chỉ số tầng bắt xà. 
Con số thứ 3 chỉ loại xà đơn hay xà kép: số 1 là xà đơn; số 3 là xà kép. 
Chữ cái thứ nhất chỉ kiểu cột mắt vuông, mắt chéo hay ly tâm. 
Chữ cái thứ hai chỉ cột đơn (D) hay cột kép (K) 
Chữ cái thứ ba chỉ xà bắt mặt đơn (D) hay mặt kép (K) 
Tuỳ theo loại xà đơn hay xà kép mà xà đ−ợc bắt chặt vào cột bằng 2 bu lông với thanh ốp xà hoặc 
4 bu lông. Đối với xà cao áp còn dùng ốp chân sứ . Sứ đ−ợc bắt vào xà bằng các ty sứ. Đối với đ−ờng 
dây hạ áp, ty sứ chỉ có ren ở phần chân còn đầu đ−ợc cắm vào sứ bằng xi măng mác cao. Ty sứ ở 
đ−ờng dây điện áp cao cả 2 đầu đều có ren để vặn vào sứ và bắt vào xà. 
3. Néo cột 
ở những vị trí quan trọng nh− cột đầu, cột cuối, cột góc ... cần phải có néo đề phòng gẫy cột khi 
thi công đ−ờng dây và khi làm việc bình th−ờng. 
Néo cột gồm các chi tiết nh− sau: côlyê và bu lông bắt vào cột, dây néo, mỏ giữ néo, tăng đơ và 
giằng néo. Cần chú ý là, khi thi công đ−ờng dây phải bắt néo tr−ớc khi kéo dây. 
4. Các thiết bị khác 
+ Các loại kẹp nối dây và giữ dây dẫn: gồm có các loại ghíp để nối dây dùng sứ đứng nh− ghíp 2 
bu lông, ghíp 3 bu lông, ghíp xử lý dùng để nối 2 dây dẫn bằng 2 kim loại khác nhau nh− đồng nhôm 
...Các loại kẹp dùng cho sứ treo nh− kẹp chắc, kẹp tr−ợt, kẹp dao động ... Đối với cáp điện áp cao 
ng−ời ta nối bằng phễu cáp. 
+ Các loại khác: đ−ờng dây trên không còn dùng các loại thiết bị khác nh−: cơ cấu phân đoạn, tạ 
chống rung, kháng điện ... Ngoài ra còn bố trí các cọc tiếp địa tại các cột đầu cuối, rẽ nhánh chỗ 
đông ng−ời qua lại đối với đ−ờng dây hạ áp. Còn đ−ờng dây cao áp thì cứ một đến 2 cột cần dùng 
một cọc tiếp địa. 
5. Một số quy định khi thiết kế đ−ờng dây 
Khoảng cách tối thiểu giữa các pha và các bộ phận cột 
Khoảng cách cách điện nhỏ nhất cho phép (cm) 
TT Điều kiện tính toán 
≤ 10kV 22 kV 35 kV 110 kV 220 kV 500 kV
I Quá điện áp khí quyển (sứ đứng) 
Quá điện áp khí quyển (sứ treo) 
15/20 
20/20 
25/45 
35/45 
35/50 
40/50 
110/135 
180/250
320/400
II Quá điện áp nội bộ 10/22 15/35 30/44 80/100 160/200 300/420
 128 
Chú ý: - tử số là khoảng cách tối thiểu giữa dây dẫn và các bộ phận cột. 
 - mẫu số là khoảng cách điện tối thiểu giữa pha - pha. 
Khoảng cách giữa các đ−ờng dây đi chung một cột (m) 
Điện áp định mức < 1 kV ≤ 22 kV 35 kV 110 kV 220 kV 
< 1 kV 1,2 2 
≤ 22kV Sứ đứng 
Sứ treo 
 2 
2 
3 
3 
3,5 
4 
5 
6 
35 kV Sứ đứng 
Sứ treo 
 2,5 
3 
3,5 
4 
5 
6 
110 kV 4 
220 kV 6 
Khoảng cách an toàn đến các vật thể ở gần (m) 
TT Điện áp (kV) Đến 22 35 110 220 500 
1 Đến mặt đất th−a dân 
Đến mặt đất đông dân 
Nơi khó qua lại 
6 
7 
7 
8 
10 
14 
8 
2 Đến ngọn cây 2 2 3 4 6 
3 Đến nhà, công trình 2 3 4 6 10 
4 Đến mặt n−ớc cao nhất không có thuyền 
Đến mặt n−ớc cao nhất có thuyền 
2,5 
5,5 
3 
6 
4 
7 
5 
8 
5 Đến đỉnh cột buồm 1,5 2 3 4 
Khoảng cách giao chéo và đi gần (m) 
TT Điện áp (kV) 10 22 35 110 220 500 
1 K/c giữa 2 đ−ờng dây giao nhau 2 2,5 3 4 4,5 5,5-8 
2 K/c giữa 2 đ−ờng dây đi gần nhau 4,5 4 5 7 
3 K/c đến anten phát thanh sóng trung, dài 150 200 200 
4 K/c từ đ−ờng dây đến đ−ờng sắt 3 3 6 8 12 
5 K/c giữa đ−ờng dây với đ−ờng điện yếu 2 3 4 5 
 129
Khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất (m) 
TT Khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất < 1 1-20 35-110 150 220 
1 Qua khu vực không dân c− 5 6 6 6,5 7 
2 Qua khu vực dân c−, khu CN 6 7 7 7,5 8 
3 V−ợt đ−ờng sắt 7,5 7,5 7,5 8 8.5 
4 V−ợt đ−ờng ô tô chở hàng 6 7 7 7,5 8 
 8-8. Một số ví dụ tính toán cơ khí dây dẫn 
 Ví dụ 1 
 Một đ−ờng dây điện áp 10 kV dùng dây dẫn A-70 đi qua vùng khí hậu II ( V = 35m/s ). Chiều 
dài khoảng v−ợt là 80 m. Tìm sức căng và độ võng cực đại của dây dẫn. 
 Giải. 
 a. Tra bảng và tính các tải trọng riêng: 
 g1 = 1,025 )./(10.4,2770
10.191.81,9025,110
.81,9 2333 mmmN
F
mG −−− == 
 g2 = ).
(10.4,96
70.16
10.35.7,10.2,1.7,0.81,9
16
1081,9
2
3
3232
mmm
N
F
dvCxK −−
−
==α 
 g3 = 
3222
2
2
1 10.4,964,27
−+=+ gg = 100,2.10-3 (N/m.mm2) 
 b. Tìm khoảng v−ợt tới hạn và xác định trạng thái ứng suất cực đại: 
 lth = )(9,6110.2310.2,100
8,58.22][22 6
3
2
m
g
cpA == −−α
σ
 Vì l = 80 m > lth, nên σmax khi vmax và nhiệt độ trung bình θTB = 250C; độ võng cực đại khi nhiệt 
độ cực đại θmax = 400C. 
 c. Giải ph−ơng trình trạng thái, tìm σ và f. 
 Thay các giá trị vào ph−ơng trình trạng thái ta có: 
 σII - 2
22
1
24
.
II
lg
βσ = [σA]cp - 2
22
3
][24
.
cpA
lg
σβ - )( max TBθθβ
α − 
 σII - )2540(10.2,16
10.23
8,58.10.2,16.24
80.10.2,1008,58
.10.2,16.24
80.10.4,27
6
6
26
262
26
262
−−−= −
−
−
−
−
−
IIσ
 σII - =2
2
12358
σ 58,8 - 47,8 - 21,3 = -10,3. 
 Giải ra: σII = 20,15 (N/mm2). 
 T = σIIF = 20,15.70 = 1410 (N) 
 130 
 fmax = 08,115,20.8
80.10.4,27
8
232
1 ==
−
II
lg
σ (m) 
Ví dụ 2 
 Một đ−ờng dây cao áp dùng dây dẫn AC-120 đi qua vùng khí hậu I ( v = 40 m/s ). Chiều dài 
khoảng v−ợt là l = 65 m. Tìm sức căng và độ võng cực đại của dây. 
 Giải. 
 a. Tra bảng và xác định các tải trọng riêng. 
 g1 = 1,025 )../(10.2,41120
10.492.81,9025,110
.81,9 2333 mmmN
F
mG −−− == 
 g2 = ).
(10.167
120.16
10.40.2,15.2,1.7,0.81,9
16
1081,9
2
3
3232
mmm
N
F
dvCxK −−
−
==α 
 g3 = 
3222
2
2
1 10.1672,41
−+=+ gg = 172.10-3 (N/m.mm2) 
 b. Xác định ứng suất nhiệt và cơ khi nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ trung bình: 
 αAC = 33
3636
10.6,61.23,510.196
10.6,61.10.23.23,510.19610.12
+
+=+
+ −−
AFe
AAFeFe
EE
EE
λ
λαα
 = 18,8.10-6 (1/0C) 
 trong đó: 
 λ = FA/FFe = 15/22 = 5,23. 
 βAC = )/(10.1210.6,61.23,510.196
23,511 26
33 NmmEE AFe
−=+
+=+
+
λ
λ
 ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ cực tiểu là: 
 σnhA = ( αA - αAC ) ( θ0 - θmin )EA = ( 23 - 18,8 ).10-6 ( 15 - 5 ).61,6.103 = 2,58 ( N/mm2 ). 
 ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ trung bình là: 
 σnhA = ( αA - αAC ) ( θ0 - θmin )EA = ( 23 - 18,8 ).10-6 ( 15 - 25 ).61,6.103 = -2,58 ( N/mm2 ). 
 ứng với θmin có: σCAI = [σAC]cp - σnhA = 78,5 - 2,58 = 75,92 ( N/mm2 ). 
 ứng với θTB có: σCAII = [σAC]cp - σnhA = 78,5 + 2,58 = 81,08 ( N/mm2 ). 
 c. Tìm ứng suất giả t−ởng, khoảng v−ợt tới hạn và xác định trạng thái ứng suất: 
 σgtI = σCAI )(5,102
10.6,61.10.12
192,751 236 mm
N
EAAC
== −β 
 σgtII = σCAII )(5,109
10.6,61.10.12
108,811 236 mm
N
EAAC
== −β 
 lth = )(5,69
)
5,102
2,41(10.)
5,109
172(
)525(10.23.24
)()(
)(24
262
6
2123
min m
gg
gtIgtII
TBA =
−
−=
−
−
−
−
σσ
θθα
 Khoảng v−ợt thực tế l = 65 m < lth; σmax khi θmin ứng suất cực đại ứng với σgtI . 
 d. Giải ph−ơng trình trạng thái tìm σ và f. 
 131
 σII - 2
22
1
24
.
IIAC
lg
σβ = σgtI - 2
22
3
24
.
gtIAC
lg
σβ - )( minmax θθβ
α −
AC
AC 
 σII - )540(10.12
10.8,18
5,102.10.12.24
65.10.2,415,102
.10.12.24
65.10.2,41
6
6
26
26
26
26
−−−= −
−
−
−
−
−
IIσ
 σII - 3,458,5437,25,1026,249012 =−−=
IIσ
 Giải ra σII = 53,9 (N/mm2); T = σ.F = 53,9.120 = 6468 (N). 
 Độ võng lớn nhất: 
 fmax = )(4,09,53.8
65.10.2,41
8
232
1 m
lg
II
==
−
σ .