Giáo trình Mạng điện nông nghiệp

Lời nói đầu 
 Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n−ớc cần phải tiến hμnh 
điện khí hoá, cơ khí hoá vμ tự động hoá. Mạng điện nông nghiệp gắn liền với quá trình 
điện khí hoá nông thôn - lμ một mắt xích của công cuộc điện khí hoá toμn quốc, đáp 
ứng yêu cầu của phát triển sản xuất đem lại ánh sáng tinh thần cho nhân dân, rút ngăn 
khoảng cách giữa nông thôn vμ thμnh phố. 
 Để góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển mạng l−ới điện ở nông thôn, chúng 
tôi biên soạn cuốn " Mạng điện nông nghiệp". Nội dung cuốn sách dựa theo ch−ơng 
trình đã đ−ợc Bộ Giáo dục vμ Đμo tạo phê duyệt. Nó đ−ợc dùng lμm tμi liệu học tập 
cho sinh viên ngμnh Điện khí hoá nông nghiệp. Đồng thời có thể lμm tμi liệu tham 
khảo cho cán bộ kỹ thuật vμ kỹ s− chuyên ngμnh. 
 Cuốn sách gồm 10 ch−ơng; trình bμy khá đầy đủ vμ tỉ mỉ lý thuyết tính toán 
phần điện của mạng điện, những vấn đề có liên quan đến mạng điện ở chế độ xác 
lập; đặc biệt đi sâu tính toán mạng điện địa ph−ơng, cấp điện áp từ 35 kV trở xuống. 
Để đảm bảo độ bền cơ học của đ−ờng dây, cuốn sách trình bμy tính toán phần cơ 
khí dây dẫn, cột vμ móng. Đồng thời tóm tắt quá trình thiết kế mạng điện. ở cuối mỗi 
ch−ơng đều có các ví dụ mẫu minh hoạ cho lý thuyết để đọc giả tiện so sánh, vận 
dụng. Các số liệu tra cứu cho trong phần phụ lục. 
 Chúng tôi xin chân thμnh cảm ơn tập thể Bộ môn Cung cấp vμ Sử dụng điện, 
Khoa Cơ - Điện, Tr−ờng ĐHNNI Hμ Nội đã cho nhiều ý kiến đóng góp bổ ích. 
 Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng 
tôi mong đ−ợc tiếp thu những ý kiến đóng góp của độc giả vμ xin chân thμnh cảm ơn. 
 Địa chỉ liên hệ: 
Bộ môn Cung cấp và Sử dụng Điện 
Khoa Cơ - Điện, Tr−ờng ĐHNNI Hà Nội 
 Tác giả 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Ch−ơng 1 
Những khái niệm cơ bản về mạng điện 
Đ 1-1. Lịch sử phát triển của mạng điện 
 những năm 60 của thế kỷ XIX, máy phát điện ra đời ng−ời ta đã tìm cách đ−a dòng 
điện từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ. Tuy nhiên thành tựu mới nhất lúc bấy giờ chỉ là đ−a 
dòng điện một chiều điện áp 100 V đi xa vài trăm mét. Những năm 70 hình thành một số 
đ−ờng dây điện áp thấp. Những năm 80 của thế kỷ XIX, mạng điện mới thực sự trở thành 
một ngành khoa học kỹ thuật đ−ợc lý luận soi sáng. Năm 1880, nhà khoa học Nga Latrinốp 
nghiên cứu về vấn đề truyền tải điện năng đi xa đã chỉ ra rằng: Với khoảng cách càng xa, 
công suất truyền càng lớn thì có lợi nhất là nâng cao cấp điện áp truyền. Các n−ớc Pháp, 
Anh, Nga, Mỹ đều tích cực nghiên cứu nâng cao điện áp để vận chuyển điện năng đi xa 
hơn. 
 Năm 1882 ở Pháp có đ−ờng dây dòng điện một chiều điện áp 1,5 kV. Năm 1891 cùng 
với việc chế tạo máy phát điện, máy biến áp, động cơ dị bộ, điện áp đã đ−ợc nâng lên 15 
kV. Cuối thế kỷ XIX ở Pháp đã xây dựng đ−ờng dây 35 kV. Đầu thế kỷ XX mạng điện phát 
triển hết sức mạnh mẽ, công suất, điện áp và chiều dài đ−ờng dây tăng lên không ngừng. 
 Từ năm 1908 - 1910 xuất hiện đ−ờng dây 110 kV. Những năm 20 của thế kỷ XX điện 
áp nâng lên 220 kV. Trong những năm 50 đã khánh thành đ−ờng dây 500 kV. Hiện nay 
đ−ờng dây truyền tải dòng điện xoay chiều điện áp 750 kV và cao hơn, dòng điện một chiều 
điện áp 1500 kV đã đ−ợc xây dựng và thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới. 
 ở n−ớc ta d−ới thời Pháp thuộc, đầu thế kỷ thứ XX xây dựng đ−ợc một vài nhà máy 
điện nh− Yên Phụ - Hà Nội, Th−ợng Lý - Hải Phòng, Thủ Đức - Sài Gòn. Những năm 20 
điện áp truyền tải lớn nhất là 35 kV. 
 Từ năm 1965 miền Bắc n−ớc ta đã xây dựng đ−ờng dây 110 kV. Sau khi đất n−ớc 
thống nhất ta đã xây dựng và mở rộng hàng loạt nhà máy điện nh− Thác Bà công suất 108 
MW, Hoà Bình 1920 MW, Yaly 700 MW, thuỷ điện Trị An 400 MW, nhiệt điện Uông Bí 
300 MW, nhiệt điện Phả Lại I 400 MW, Phả lại II 600 MW, nhịêt điện chạy khí Phú Mỹ I 
900 MW, Phú Mỹ 2.1 và 2.2 gần 600 MW, ... Và đang dự kiến xât dựng hàng loạt các nhà 
máy thuỷ điện, nhiệt điện chạy than, chạy khí và nghiên cứu sử dụng các nguồn năng l−ợng 
mới để phát điện nh− năng l−ợng mặt trời, năng l−ợng gió, năng l−ợng thuỷ triều, năng 
l−ợng địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tửTừ năm 1978 n−ớc ta tiến hành xây dựng đ−ờng 
dây 220 kV chuyên tải điện từ Uông Bí về Hà Nội và các tỉnh miền Trung. Tuy nhiên hệ 
thống điện đó vẫn ch−a đáp ứng đ−ợc nhu cầu sử dụng điện cho cả n−ớc; đòi hỏi phải có 
đ−ờng dây điện áp cao hơn chuyên tải điện vào các tỉnh phía nam. Trong các năm 1992 - 
1993 ta tiến hành xây dựng đ−ờng dây siêu cao áp 500 kV. Năm 1994 đ−ờng dây 500 kV từ 
Hoà Bình vào Phú Lâm ( thành phố Hồ Chí Minh ) dài 1487 km đã đ−a vào vận hành. 
 Cùng với việc tăng công suất, chiều dài đ−ờng dây cao áp thì mạng điện hạ áp cũng phát 
triển rộng khắp ở các tỉnh đồng bằng, nông thôn. Đến nay một số tỉnh 100% số xã đã có 
điện nh− Hà Nội, Hải Phòng ( trừ hải đảo), thành phố Hồ Chí Minh, Thái Bình, Hải D−ơng, 
H−ng Yên, Bắc Ninh, Nam Định, Hà Nam, Tiền Giang...Các tỉnh miền Nam do nguồn năng 
l−ợng thiếu nên điện khí hoá nông thôn và mạng điện nông nghiệp phát triển chậm hơn nhất 
là các tỉnh vùng cao, vùng sâu, vùng xa. Tới nay cả n−ớc có trên 60%(*) số xã đã có điện. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Điện năng tiêu thụ tính theo đầu ng−ời trong một năm ở mức gần 300 kWh. Trong một vài 
năm tới cả n−ớc phấn đấu sẽ có 80% số xã có điện và sản l−ợng điện bình quân đầu ng−ời là 
400 kWh. 
 Đ 1-2. những khái niệm cơ bản về mạng điện 
 1. Những khái niệm cơ bản 
 Hệ thống dây dẫn, dây cáp, cột xà sứ, thiết bị nối... dùng để truyền tải điện năng gọi là 
đ−ờng dây tải điện. 
 Đ−ờng dây có điện áp Udm ≤ 1 kV gọi là đ−ờng dây điện áp thấp, đ−ờng dây có điện 
áp định mức lớn hơn 1 kV gọi là đ−ờng dây điện áp cao. 
 Mạng điện là tập hợp các đ−ờng dây trên không, dây cáp, các trạm biến áp và trạm 
đóng cắt điện ở các cấp điện áp khác nhau. 
 Hệ thống điện là tập hợp bao gồm các nguồn điện và các phụ tải điện nối liền với 
nhau bởi các trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện và đ−ờng dây tải điện ở các 
cấp điện áp định mức khác nhau. Nói cách khác, hệ thống điện bao gồm nguồn điện, mạng 
điện và phụ tải. Hệ thống điện là 1 bộ phận của hệ thống năng l−ợng, nó làm nhiệm vụ sản 
xuất, truyền tải và sử dụng điện năng. 
 Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện đ−ợc gọi là phần tử của hệ thống. Có những phần 
tử trực tiếp làm nhiện vụ sản xuất, biến đổi, chuyên tải và tiêu thụ điện nh− máy phát, 
đ−ờng dây, máy biến đổi dòng điện và điện ápCó những phần tử làm nhiệm vụ điều 
khiển, điều chỉnh và bảo vệ quá trình sản xuất và phân phối điện năng nh− tự động điều 
chỉnh kích từ, bảo vệ rơ le, máy cắt điện. 
 Mỗi phần tử của hệ thống đ−ợc đặc tr−ng bởi các thông số, các thông số này xác định 
bởi các tính chất vật lý, sơ đồ nối các phần tử và các điều kiện giản −ớc tính toán khác. Nói 
chung thông số của các phần tử có giá trị phụ thuộc vào quá trình công tác của hệ thống 
song trong nhiều tr−ờng hợp có thể xem các thông số đó là bất biến. Các thông số của các 
phần tử trong hệ thống điện đ−ợc gọi là thông số hệ thống điện nh−: tổng trở, tổng dẫn, hệ 
số biến áp ... 
 Tập hợp các quá trình tồn tại trong hệ thống điện và xác định trạng thái làm việc của 
nó trong một thời điểm hoặc một khoảng thời gian nào đó gọi là chế độ của hệ thống điện. 
Nó đ−ợc đặc tr−ng bởi các chỉ tiêu định l−ợng về trạng thái làm việc của nó. Các chỉ tiêu đó 
là công suất, điện áp, dòng điện, góc lệch pha giữa dòng và áp, hao tổn công suất. Các chỉ 
tiêu này đ−ợc gọi là thông số chế độ, nó chỉ xuất hiện khi hệ thống điện làm việc và biến 
đổi không ngừng theo thời gian, tuân theo quy luật ngẫu nhiên và có mối liên hệ qua lại với 
các thông số phần tử. 
 Hệ thống điện có 2 chế độ làm việc là chế độ xác lập và chế độ quá độ. 
 Chế độ xác lập là chế độ có các thông số chế độ không đổi theo thời gian, nó có chế 
độ xác lập bình th−ờng và chế độ xác lập sau sự cố. Chế độ xác lập bình th−ờng là chế độ 
làm việc th−ờng xuyên của hệ thống nên yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, chất l−ợng điện 
và các chỉ tiêu kinh tế. Đối với chế độ xác lập sau sự cố thì các yêu cầu trên đ−ợc giảm đi 
nh−ng không đ−ợc kéo dài. Chế độ quá độ có các thông số biến đổi mạnh theo thời gian 
nh− ngắn mạch, dao động công suất của máy phát nên không có lợi, phải nhanh chóng 
đ−a về chế độ xác lập. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 2. Phân loại mạng điện và thụ điện 
 Căn cứ vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ng−ời ta phân mạng điện thành các loại nh− 
sau: 
 + Theo loại dòng điện có 
 Mạng dòng điện một chiều, 
 Mạng điện xoay chiều một pha tần số từ 50 - 60 Hz, 
 Mạng điện xoay chiều 3 pha tần số từ 50 - 60 Hz. 
 + Theo điện áp 
 Mạng cao áp có Udm > 1 kV 
 Mạng hạ áp có Udm ≤ 1 kV. 
 Hiện nay, trên thế giới ng−ời ta phân loại theo cấp điện áp nh− sau: 
Đ−ờng dây hạ áp (LV - Low voltage) Udm < 1 kV 
Đ−ờng dây trung áp (MV - Medium voltage) 1 kV≤ Udm < 66 kV 
Đ−ờng dây cao áp (HV - High voltage) 66 kV≤ Udm ≤ 220 kV 
Đ−ờng dây siêu cao áp (EHV -Extra high voltage) 330 kV≤ Udm ≤ 750 kV 
Đ−ờng dây cực cao áp (UHV -Ultra high voltage) Udm ≥ 800 kV 
 + Theo số dây dẫn có mạng một chiều và một pha 2 dây dẫn, mạng xoay chiều 3 pha 
3 dây, mạng xoay chiều 3 pha 4 dây và 5 dây. 
 + Theo hình dáng có mạng điện hở và mạng điện kín. 
 Mạng hở là mạng có nguồn cung cấp từ một phía, 
 Mạng kín là mạng mà mỗi phụ tải có khả năng nhận năng l−ợng từ hai phía. 
 + Theo cấu trúc có mạng điện bên trong và mạng điện bên ngoài, nó đ−ợc xây dựng 
trong nhà và ngoài nhà. Mạng bên ngoài đ−ợc xây dựng bằng dây trần và dây bọc gọi là 
đ−ờng dây trên không (ĐDK) và thực hiện bằng cáp gọi là mạng cáp. 
 + Theo nhiệm vụ ng−ời ta phân ra làm 2 loại: 
 Đ−ờng dây cung cấp (truyền tải) có điện áp định mức Udm ≥ 220 kV dùng để truyền 
tải công suất lớn với khảng cách hàng trăm km cho một khu vực rộng lớn. 
 Đ−ờng dây phân phối có điện áp định mức Udm ≤ 110 kV dùng để phân phối điện tới 
các địa ph−ơng với khảng cách vài chục km và trong một phạm vi nhỏ hơn. 
 + Phân loại theo vùng cung cấp: 
Mạng khu vực là mạng cung cấp điện năng cho một khu vực rộng lớn, điện áp th−ờng 
từ 110 - 220 kV trở lên và các đ−ờng dây có chiều dài lớn. 
Mạng địa ph−ơng truyền tải năng l−ợng đến các hộ tiêu thụ trong phạm vi nhỏ hơn, 
th−ờng có điện áp từ 110 kV trở xuống, chiều dài đ−ờng dây ngắn. 
 + Điện áp định mức của mạng điện ( ký hiệu là Udm ). 
 Mỗi mạng điện đặc tr−ng bởi một điện áp đã đ−ợc tiêu chuẩn hoá, nó đảm bảo cho thiết 
bị làm việc bình th−ờng và kinh tế nhất gọi là điện áp định mức. Điện áp định mức có ghi 
trên lý lịch và trên nhãn của máy điện và các thiết bị điện. Trong các thiết bị điện 3 pha, 
Udm là điện áp dây. Điện áp định mức của mạng điện và của thụ điện phải bằng nhau. Do 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
phụ tải luôn luôn thay đổi theo quy luật ngẫu nhiên, có hao tổn điện áp trong mạng điện 
nên điện áp trên các điểm của mạng điện th−ờng xuyên khác Udm . Ng−ời ta phải điều chỉnh 
điện áp của đầu ra thanh cái máy phát điện và các nấc điều chỉnh của máy biến áp th−ờng 
cao hơn điện áp định mức để bù vào phần hao tổn trên đ−ờng dây, sao cho độ lệch điện áp 
của thụ điện tại mọi điểm không v−ợt quá giới hạn cho phép. 
 Điện áp định mức của mạng điện và thiết bị điện đ−ợc tiêu chuẩn hoá gồm các giá trị 
nh−: 
 Udm : 0,22 kV; 0,38 kV; 6 kV; 10 kV; 15 kV; 22 kV; 35 kV; 110 kV; 150 kV; 220 
kV; 330 kV; 400 kV; 500 kV ... 
 Cấp điện áp tiêu chuẩn hoá cho phép giảm bớt một số cỡ máy và thiết bị điện, giảm 
bớt chi phí xây dựng mạng điện. 
 Hộ tiêu thụ điện là các thiết bị sử dụng điện riêng lẻ hoặc là tập hợp tất cả các thiết bị 
đó. Phụ tải điện là đại l−ợng đặc tr−ng cho công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện. Dựa 
vào yêu cầu cung cấp điện và tính chất quan trọng của hộ tiêu thụ ng−ời ta chia thụ điện 
thành 3 loại: 
 - Thụ điện loại I là những phụ tải quan trọng; ngừng cung cấp điện sẽ gây tai nạn 
nguy hiểm cho con ng−ời; làm tổn thất lớn đến nền kinh tế quốc dân làm h− hỏng hàng loạt 
sản phẩm, thiết bị; làm rối loạn quá trình sản xuất phức tạp (ví dụ nh− thông gió hầm lò, cấp 
điện cho phòng mổ, các lò luyện thép, mhà khách ngoại giao). 
 Thụ điện loại I phải đ−ợc cung cấp điện liên tục bằng 2 đ−ờng dây độc lập. Việc cung 
cấp điện chỉ đ−ợc gián đoạn trong thời gian đóng điện dự phòng bằng thiết bị tự động. 
 - Thụ điện loại II là phụ tải khi ngừng cung cấp điện sẽ làm sản xuất bị đình trệ; hàng 
loạt sản phẩm bị phế bỏ; vi phạm hoạt động bình th−ờng của nhân dân thành phố (ví dụ nh− 
các nhà máy công cụ, dây chuyền SX tự động, công trình thuỷ nông lớn, hệ thống điện 
thành phố thị xã,...) Thụ điện loại II đ−ợc phép gián đoạn trong thời gian cần thiết để 
đóng điện bằng tay chuyển sang nguồn dự phòng. 
 - Thụ điện loại III bao gồm tất cả các thụ điện còn lại. Thụ điện loại III cho phép 
ngừng cung cấp điện trong thời gian sửa chữa, khắc phục những h− hỏng xảy ra nh−ng phải 
khẩn tr−ơng, nhanh chóng. 
Đ 1-3. Những điểm đặc biệt về phân phối điện trong nông nghiệp 
 1. Những yêu cầu chung của mạng điện 
 Để đảm bảo cung cấp một l−ợng điện năng có chất l−ợng điện tốt và liên tục, yêu cầu 
đặt ra đối với mạng điện là: 
 - Đảm bảo độ bền cơ học của đ−ờng dây để mạng điện làm việc vững chắc và an toàn. 
 - Cung cấp điện th−ờng xuyên liên tục, nhất là các thụ điện loại I. 
 - Giới hạn vị trí h− hỏng để sửa chữa bằng các thiết bị bảo vệ có tính chất chọn lọc. 
 - Cung cấp một điện năng có chất l−ợng tốt. Độ lệch điện áp tại thụ điện nằm trong 
giới hạn cho phép. 
 - Bảo đảm điều kiện kinh tế: vốn đầu t− cơ bản và chi phí vận hành là ít nhất. 
 - Có khả năng phát triển trong t−ơng lai mà không cần cải tạo lại mạng điện. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 Để thoả mãn những yêu cầu trên, khi thiết kế, thi công mạng điện cần l−u ý nh− sau: 
 Tính toán mạng điện theo các chỉ tiêu kinh tế, chọn điện áp, vật liệu, tiết diện dây dẫn 
phù hợp; lựa chọn sơ đồ nối dây tối −u. Tính tiết diện dây theo hao tổn điện áp cho phép 
hoặc theo điều kiện kinh tế, kiểm tra độ lệch tại thụ điện nằm trong giới hạn cho phép. 
Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện đốt nóng. Tính toán cơ khí đ−ờng dây bảo đảm độ bền cơ 
học của dây dẫn, cột và móng. Ngoài ra còn chú ý tới các biện pháp điều chỉnh điện áp. 
 2. Những điểm đặc biệt về phân phối điện năng trong nông nghiệp 
 Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho các thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so 
với mạng điện thành phố. Điểm nổi bật là, đ−ờng dây kéo dài, phân tán, công suất truyền tải 
t−ơng đối nhỏ, phần lớn thụ điện làm việc có tính chất thời vụ, đồ thị tải không bằng phẳng 
và cực đại vào một số giờ cao điểm, chênh lệch giữa phụ tải cực đại và cực tiểu lớn nên thời 
gian máy biến áp làm việc non tải kéo dài. Kết quả là giá thành của mạng điện nông nghiệp 
tính theo công suất truyền tải rất cao. Qua tính toán ng−ời ta thấy rằng, giá thành mạng điện 
kể cả các trạm biến áp chiếm tới 2/3 tổng giá thành những thiết bị điện trong đó chi phí về 
vật liệu và dây dẫn chiếm tới 95% giá thành mạng điện. Vì vậy, khi thiết kế mạng điện phải 
giảm tới mức thấp nhất chi phí vật liệu và kim loại làm dây dẫn. 
 Các t ... - là diện tích phần bê tông của cột; 
 σ'n - là ứng suất tr−ớc khi nén của thép; 
 rc - là bán kính trung bình của tiết diện cột. 
 rc = 0,5 ( rt + rng ) ( 9-24 ) 
 rt, rng - là bán kính trong và ngoài của cột ly tâm. 
 Đ 9-4. Mômen chống xoắn của cột bê tông cốt thép 
 Khi có sự cố đứt dây xuất hiện mômen xoắn do tải trọng ngoài gây ra, tác dụng lên cột. Để đảm 
bảo an toàn, mômen chống xoắn do thép dọc và thép đai của cột sinh ra phải không nhỏ hơn mômen 
xoắn tính toán của tải trọng cơ giới. 
 1. Mômen chống xoắn của cột mắt vuông và mắt chéo 
 Các kích th−ớc của cột cho trên hình 9-3. 
 Các thanh thép dọc liên kết với nhau bằng các đai. Khi đó, mômen chống xoắn của thép dọc cột 
bê tông cốt thép là: 
Hình 9-3. Cốt thép của cột mắt vuông 
 bd
 Fa
 c cd Fd
 b ld
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 137
 Mcx = 
d
daKatb
v
FFRmm ∑2 ( 9-25 ) 
 Mômen chống xoắn của thép đai là: 
 Mcx = 
d
ddKatb
l
FSRmm2
 ( 9-26 ) 
 trong đó: 
 Fd - là diện tích ngang một sợi thép đai ( cm
2 ); 
 vd - là chu vi thép đai bao quanh thép dọc. 
 Vd = 2(bd
 + cd ). 
 Sd - là diện tích thép đai bao quanh thép dọc. 
 Sd = bd cd. 
 bd, cd - là khoảng cách giữa các thép dọc cho trên hình 9-3. 
 Fa∑ - là tổng diện tích các thép dọc. 
 Fa∑ = n.πd2/4 ( cm2 ) ( 9-27 ) 
 n - là số thanh thép dọc; 
 d - là đ−ờng kính của thanh thép dọc; 
 ld - là khoảng cách giữa các đai ( cm ). 
 Cả thép dọc và thép đai phải thoả mãn độ bền theo điều kiện: 
 Mxtt ≤ Mcx. 
 2. Mômen chống xoắn của cột li tâm 
 Mômen chống xoắn do thép dọc sinh ra là: 
 Mcx = 2mbmtRKa Fa∑ F
v
d
d
 ( 9-28 ) 
 ở đây: vd - là chu vi thép đai xác định theo công thức: 
 vd = πDd 
 Dd - là đ−ờng kính vòng đai cho trên hình 9-2. 
 Mô men chống xoắn của thép đai là: 
 Mcx = 2 mb mt RKa Sd 
d
d
l
F ( 9-29 ) 
 Sd - là diện tích vòng đai quanh thép dọc xác định theo công thức: 
 Sd = πDd2/4. 
 2. Các l−u ý khi tính toán độ bền cột 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 138 
 Khi tính toán cột, nếu cột không đảm bảo điều kiện bền thì 
 - Sử dụng loại cột khác có độ bền cao hơn 
 - Sử dụng cột đôi, néo cột hoặc kết hợp các biện pháp cho các vị trí chịu lực và mô men lớn. 
 - Khi sử dụng néo ta tính lực tác động lên đầu cột 
 PTT = h
M tt , lực dây néo phải chịu kéo TTT = PTT - PCP 
 Trong đó PCP là lực cho phép trên đầu cột 
 Lực tác động theo ph−ơng néo TN = αcos
TTT , 
 α là góc néo so với mặt đất. 
 Nếu dùng 2 dây néo hợp với nhau một góc β thì 
 Lực tác động lên mỗi dây néo 
 T1 = T2 = T = 
2
cos.2 β
nT 
 Từ lực kéo T1 và T2 tính chọn tiết diện dây néo 
 và kiểm tra móng néo. 
 Dây néo th−ờng dùng thép CT3 , số liệu sức bền kéo đ−ợc 
tra trong bảng 
Đ 9-5. Tính móng cột chống lún 
 Tính toán móng cột là nghiên cứu các biện pháp giữ chặt cột vào đất sao cho cột làm việc ổn 
định và an toàn trong quá trình vận hành đ−ờng dây. 
 Phần cột chôn sâu vào đất không phụ thuộc vào dạng kết cấu gọi chung là móng, phần đất 
nhận áp lực từ móng gọi là nền. Nền sử dụng đất ở trạng thái tự nhiên gọi là nền tự nhiên, nền đã gia 
cố bằng các biện pháp nào đó gọi là nền nhân tạo. 
 Khoảng cách từ đáy móng đến bề mặt đất gọi là độ chôn sâu của móng, trị số này th−ờng 
đ−ợc xác định theo tính toán. Tính nền móng cột phải căn cứ vào các điều kiện địa chất, khí hậu thuỷ 
văn của khu vực mà đ−ờng dây đi qua. Điều đó làm cho khó tính toán chính xác khi đ−ờng dây dài, 
đi qua nhiều vùng có điều kiện địa chất khác nhau. 
 Khi tính toán móng cần lấy hệ số an toàn quy định cho từng loại cột ứng với chế độ làm việc 
khác nhau. 
 Móng chống lún là móng chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng ( cột trung gian ) hoặc vừa 
tải trọng thẳng đứng vừa nằm ngang ( cột góc, cột cuối, ... ). 
 ở đây ta chỉ tính toán chống lún cho móng cột bê tông không cấp, có tăng thêm chiều sâu để 
giảm nhẹ móng. Vì móng có cấp phức tạp nên trong thực tế ít dùng. 
TN 
α 
TTT 
PTT 
β TN 
T1 
T2 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 139
Hình 9-4. Sơ đồ tính toán móng chống lún 
a- sơ đồ tải trọng; 
b- sơ đồ tính toán. 
 Độ bền vững của móng xác định bởi sức bền của 
đất d−ới đáy móng, trên mặt móng và xung quanh móng. 
Sơ đồ tải trọng và sức kháng của nền cho trên hình 9-4. 
Ký hiệu trên sơ đồ: 
 ∑N - là tổng tải trọng thẳng đứng ; 
 Px - là tải trọng nằm ngang; 
 Hk - là chiều cao của cột (phần trên mặt đất ); 
 Hd - là chiều sâu chôn cột.; 
 dm, rm, hm - là chiều dài, rộng, cao của móng; 
 x - là vị trí trục trung hoà; 
 σdmax - là ứng lực cực đại phía d−ới móng; 
 σtmax - là ứng lực cực đại phía trên đáy móng. 
 Bỏ qua sự liên kết của đất xung quanh móng. Tải trọng trực tiếp của móng là ∑N và Px. ứng 
lực cực đại phía d−ới của móng là: 
 σdmax = 
])
2
()
2
[(
3
)(
)
2
(
3
0
3
0
00
0
x
d
Kx
dr
xzN
x
d
m
l
mm
m
−++
++ ∑ ( 9-30 ) 
 ứng lực cực đại phía trên của móng là: 
 σtmax = 
])
2
()
2
[(
3
)(
)
2
(
3
0
3
0
00
0
xdKxdr
xzN
xdK
m
l
mm
m
l
−++
+− ∑ ( 9-31 ) 
 trong đó: 
 Kl - là tỷ số đ−ợc liên kết phía trên và phía d−ới của đất đế móng: Kl = c2/c1, với c1, c2 - là lực 
liên kết phía d−ới và phía trên của đất. 
 Để đơn giản tính toán và trong giới hạn cho phép, coi c1 = c2; Kl =1, khi đó ta có: 
 x0 = z
dm
2
12
1
 ( 9-32 ) 
 ∑N
 Px
 Hk
x x x x x x
 hm Hd
 rm
 dm
 σTmax
 x0
 σDmax
a)
b)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 140 
 σdmax = )61(
mmm d
z
rd
N +∑ ( 9-33 ) 
 z - t−ơng đ−ơng với đòn bẩy của tải trọng, có giá trị là: 
 z = ∑
∑
∑ = N
HP
N
M Kxutt ( m) ( 9-34 ) 
 Trong thực tế, tải trọng dài hạn Px chỉ có tại các cột đầu, cuối, hãm hay cột góc. Nó đ−ợc cân 
bằng bởi sức căng của dây néo, khi đó z = 0. Đồng thời tổng hợp lực của sức căng dây T và dây néo 
TN là GN có ph−ơng là tải trọng thẳng đứng ( xem hình 9-8 ) và có giá trị là: 
 GN = 0,5.T.TN.sinβ 
 β - là góc giữa dây néo và mặt phẳng nằm ngang. 
 Tổng tải trọng thẳng đứng là: 
 ∑N = Gc + Gm + GN. 
 Gc, Gm - là trọng l−ợng của cột và móng. 
 ứng suất cực đại của móng là: 
 σdmax = 
mm rd
N∑
 ( kN/m2 ). ( 9-35 ) 
 Điều kiện ổn định của móng chống lún là: 
 σdmax < γd Hd ( 9-36 ) 
 σtmax < ATC ( 9-37 ) 
 trong đó: 
 γd - là trọng l−ợng riêng của đất ( kN/m3 ); 
 ATC - là sức bền tiêu chuẩn của đất hay áp lực cho phép của đất cho trong phụ lục ( kN/m
2 ). 
Đ 9-6. Tính toán móng cột chống lật 
 1. Cột chôn sâu không móng 
 Móng chống lật là móng chống lại mômen lật do lực ngang của tải trọng ngoài gây ra. Cột 
chôn sâu không móng là dùng các loại đất pha theo tỷ lệ nhất định rồi đầm kỹ theo một quy trình 
nghiêm ngặt xung quanh chân cột tạo thành móng. 
 Điều kiện ổn định của cột chôn sâu không móng là: 
 αμ
1
mkbcHd
2 ≥ nmPg ( 9-38 ) 
 α - là tỷ lệ giữa chiều cao cột ( Hk ) và chiều sâu chôn cột ( Hd ); 
 μ - là hệ số phụ thuộc vào α ; 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 141
1
αμ đ−ợc cho trong phụ lục; 
 mk - là thông số phụ thuộc vào trọng l−ợng riêng và góc lở của đất, cho trong phụ lục hoặc 
đ−ợc tính toán nh− sau: 
 mk = γdtg2(450 + )()
2 3m
kNϕ ( 9-39 ) 
 trong đó: 
 ϕ - là góc ma sát trong của đất; 
 bc - là bề rộng tính toán của cột; 
 Với cột vuông, mặt khoẻ là b thì: bc = Kdb; 
 Cột tròn, đ−ờng kính trung bình phần chân cột là dTB thì: bc = KddTB; 
 Kd - là hệ số cản của đất cho trong phụ lục; 
 nm - là hệ số an toàn của móng; 
 Cột trung gian: nm = 1,5; cột góc, néo: nm = 2; cột v−ợt: nm = 2,5; 
 Pg - là tổng các lực ngang hay tổng áp lực của gió lên cột và lên dây. ( kN ). 
 2. Móng cột chôn sâu có ngáng ( hình 9-5 ) 
 Để tăng mômen chống lật cho cột ng−ời ta dùng thanh ngáng bắt vào chân cột. Chiều sâu đặt 
ngáng từ 1/2 đến 1/3 chiều sâu chôn cột. 
 Khi có tải trọng ngang là Pg, để bảo đảm an toàn thì chiều dài thanh ngáng là: 
 lng = 0
2
)1(
)21(
d
tgrhm
PnE
ngngK
gmS ++
+−
ϕ
θ
 ( 9-40 ) 
 trong đó: 
 E - là sức kháng của đất có giá trị là: 
 E = 0,5mkbcHd. ( 9-41 ) 
 θS - là hệ số tính tới độ chôn sâu của ngáng tính theo biểu thức: 
 θS2( 1,33 θS - )(667,0)
2
Kng
d
gm
d
ng
d
ng Hh
EH
Pn
H
h
H
h +−−= ( 9-42 ) 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 142 
Hình 9-5. 
Móng cột chôn sâu có đặt một thanh ngáng 
 Ký hiệu trên hình vẽ: 
 lng, rng - là bề dài và bề rộng của ngáng; 
 hng - là độ chôn sâu của ngáng; 
 d0 - là đ−ờng kính hay bề rộng của cột chỗ đặt thanh 
ngáng; 
 Pg - là lực ngang tác dụng lên cột và dây; 
 Hk, Hd - là chiều cao phần cột trên mặt đất và d−ới 
mặt đất. 
 3. Móng bêtông không cấp ( hình 9-6 ) 
 Để chống lún cho cột ng−ời ta dùng móng bêtông 
không cấp. Ký hiệu các kích th−ớc và tải trọng nh− trên hình 
9-6. 
 Điều kiện móng không bị lật là: 
1
1
F
( F2.EK + F3.G ) ≥ nm.Pg ( 9-43 ) 
 F1 - là hệ số ảnh h−ởng của chiều sâu chôn cột và 
loại đất: 
 F1 = 1,5[ 5,0])1( 2 +++ ϕtgH
H
H
H
d
K
d
K ( 9-44 ) 
 F2, F3 - là hệ số phản kháng của móng xác định theo 
công thức: 
 F2 = ( 1 + tg
2ϕ )(1 + 1,5 )ϕtg
h
d
m
m ( 9-45 ) 
 F3 = [( 1 + tg
2ϕ ) )]ϕtg
h
d
m
m + ( 9-46 ) 
 EK - là sức kháng của đất có giá trị là: 
 Ek = 5,0[)( ϕθθ tg
KHr cdm
+ γd Hd + C ( 1+ θ
2 )] ( 9-47 ) 
 trong đó: 
 Kc - là hệ số cản phụ thuộc vào loại đất và kích th−ớc cột cho trong phụ lục; 
 C - là lực dính kết của đất có trong phụ lục; 
 Pg
 HK
 hng
 d0 Hd
 lng
 Pg
 Hk
x x x x x x
 hm Hd
 rm
 dm 
Hình 9-6. Móng bê tông không cấp
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 143
 θ - là hệ số liên kết cho trong phụ lục; 
 G - là tổng trọng l−ợng của cột và bê tông 
 G = Gc + Gm = Gc + γbdmrmhm. ( 9-48 ) 
 nm - là hệ số an toàn của móng; 
 Pg - là tổng tải trọng của gió lên cột và lên dây. 
Đ 9-7. Tính toán móng néo 
 Móng néo hay móng chống nhổ dùng để căng dây néo ở các cột đầu, cuối, góc hay cột tháp. 
Móng néo là móng chống lại lực nhổ có ph−ơng từ d−ới lên theo chiều dây néo. Tính toán móng néo 
là dùng các biện pháp giữ chặt móng trong đất để nó không bị bật lên. Ph−ơng của dây néo làm 
thành với mặt phẳng nằm ngang một góc β gọi là góc nhổ. 
 1. Khi góc nhổ β < 750 
 Sơ đồ tính toán của móng néo d−ới tác dụng của lực nhổ TN cho trên hình 9-7. 
Ký hiệu: 
 hn - là chiều cao; 
 bn - là chiều rộng; 
 ψ0 - là góc giữa móng néo và khối đất bị 
bật lên. 
 Độ bền vững của móng xác định 
bởi trọng l−ợng khối bê tông, lực liên kết 
giữa móng và đât, sức bền thụ động của đất. 
 Móng làm việc ổn định khi trọng l−ợng móng, áp lực 
của móng với đất thắng đ−ợc lực nhổ do sức căng của dây néo: 
 0,5 γb hn2 bn λ > nmTN ( 9-49 ) 
 trong đó: 
 λ - là sức bền thụ động của đất: 
 λ = λg ( 1- ξ2 η2 ) + )1(3
2 2ψξ−Ω
n
n
b
h
 ( 9-50 ) 
 λg - là hệ số góc có giá trị là: 
 λg = 2
2
)sin(cos
)(cos
ϕββ
βϕ
−
+
oos
 ( 9-51 ) 
 ξ - là hệ số phụ thuộc vào β và kích th−ớc móng néo cho trong phụ lục ứng với τ = 1,25
n
n
h
b
 TN
 TN
 β β
 ψ0 ψ0
 hn
 bn Hình 9-7. Móng néo 
 a- góc nhổ β < 750 
 b- góc nhổ 750 < β < 900 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 144 
 η, Ω, Ψ - là hệ số phụ thuộc vào β và ϕ cho trong phụ lục. 
 2. Khi góc nhổ 750 < β < 900 
 Móng làm việc ổn định khi trọng l−ợng móng với khối đất bị bật lên và lực liên kết giữa 
móng với đât thắng đ−ợc lực nhổ TN : 
 γbVb + γd Vd + C0Sxq ≥ nmTN ( 9-52 ) 
 ở đây: 
 Vb - là thể tích bê tông: Vb = anbnhn; 
 Vd - là thể tích của đất : 
 Vd = ( an + bn ϕψ tghtgh nn 20 )3
4
 ( 9-53 ) 
 Sxq - là diện tích tiếp xúc giữa móng và đất. 
 Sxq = 2( an + bn ) hn ( 9-54 ) 
 C0 - là lực liên kết của đất cho trong bảng 9-4. 
 ψ0 - là góc ảnh h−ởng của lục nhổ, cho trong bảng sau: 
Bảng 9-4. Giá trị của γd, Ψ0 và C0 dùng để tính móng néo 
Các thông số ứng với trọng l−ợng của đất γd ( kN/m3 ) Loại đất 
15,2 16,7 
 γd tgψ0 C0 γd tgψ0 C0 
Cát 
Sét 
15,2 
15,2 
0,54 
0,44 
0,5C 
0,4C 
16,7 
16,7 
0,84 
0,64 
0,8C 
0,6C 
Đ 9-8. Một số ví dụ tính toán cột vμ móng 
 Ví dụ 1 
 Một đ−ờng dây 35 kV dùng dây dẫn AC-70 đi qua vùng có tốc độ gió V = 30 m/s, chiều dài 
khoảng v−ợt l = 160 m. Chiều cao treo dây lần l−ợt là: 9,4; 8 và 8 m. Tiết diện nguy hiểm tại mặt cắt 
sát đất và đỉnh cột là: a2 x b2 = 40 x 30 cm; a1 x b1 = 15 x 15 cm. Hãy kiểm tra sức bến chống uốn 
của cột trung gian biết rằng cột có kích th−ớc: C0 = 36,5 cm; a0 = 3,5 cm. Diện tích cốt thép ở một 
mặt cột là 3 x 2,54 cm2. 
 Giải. 
 1. Tính áp lực của gió tác dụng lên dây dẫn và cột: 
 Pgd = Pgd = 
9 81
16
, αK . Cx . V2. d. l . sinϕ .10-3 = 9 81
16
,
0,75 .1,2.302.11,4.160.10-3 = 905,8 ( N ) 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 145
 Pgc = 
9 81
16
, αKCxV2S = 9 8116
,
0,75.1,5.302.2,11 = 1309,8 ( N ). 
 trong đó: diện tích của mặt cột là: S = 0,5(b1 + b2 ) HK = 0,5(0,3 + 0,15 )9,4 = 2,11 ( m
2 ). 
 2. Xác định mômen tính toán của ngoại lực: 
 Mgd = Pgdh1 + pgdh2 + Pgdh3 = 905,8 ( 9,4 + 8 + 8 ) = 23007,8 (Nm). 
 Mgc = Pgdht = 1309,8.4,17 = 5461,8 Nm 
 trong đó: h t = 
2
3
2 0,15 0,3
0,5 0,3
9 4
3
4 171 2
1 2
b b
b b
HK+
+ =
+
+ =
. ,
, ( m). 
 Mutt = 1,1 nd mu = 1,1.nd ( Mgd + Mgc ) = 1,1.1,2(23007,8 + 5461,8) = 37579,3 ( Nm ). 
 3. Xác định mômen chống uốn của cột: 
 Mu = mbmtRKaFa(C0 - a0) = 1,1.0,8.20600.3.2,54(36,5 - 3,5)10
-2 = 45584,6 ( Nm). 
 trong đó: RKa - tra trong bảng 9-2. 
 4. So sánh và kết luận. 
 Ta thấy Mutt = 37579,3 < Mcu = 45584,6. Vậy cột đảm bảo yêu cầu. 
Ví dụ 2 
 Một móng cột góc có kích th−ớc dm x rm x hm = 1,4 x 1,2 x 1 mét, chôn sâu 1,6 m. Vùng đất có 
trọng l−ợng riêng là γd = 18,6 kN/m3; c1 = c2. Trọng l−ợng và phụ kiện là Gc = 8 kN. Lực ngang do 
sức căng dây có giá trị là T = 2,42 kN cân bằng với dây néo. Góc dây néo là β = 450. 
 Hãy kiểm tra khả năng chống lún của móng. 
 Giải: 
 Sơ đồ tải trọng và tính toán móng cột cho trên 
hình 9-8 
 1. Tìm tổng tải trọng thẳng đứng. 
 Vì sức căng của dây néo TN cân bằng với sức 
căng T của dây nên tổng hợp lực của TN và T là GN 
tác dụng lên móng theo ph−ơng thẳng đứng và có 
giá trị là: 
 GN = 0,5 T.TN.sinβ 
 = 0,5.2,42.2,42.
2
2
= 2,05 ( kN ). 
 Gm = γb.dm.rm . hm 
 = 23,5.1,4.1,2 = 39,48 ( kN ) 
 ∑N = Gn + Gm + Gc 
 = 2,05 + 39,48 + 8 = 49,53 ( kN ) 
 2. Tìm ứng suất cực đại: 
T Gc
TN
 GN β
x x x x x x x x x
 hm Hd
 GM
 rm
 dm 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 146 
 σdmax = σmax = (∑N)/(dm.rm) 
 = 49,53/(1,4.1,2) = 29,48 ( kN ). 
 3. Tìm áp lực chống lún. 
 γd.Hd = 18,6.1,6 = 29,7 ( kN ). 
 4. So sánh và kết luận: 
 σmax = 29,48 < γdHd = 29,7. Vậy móng cột bảo đảm yêu cầu 
 Ví dụ 3 
 Kiểm tra khả năng chống lật của móng cột bê tông không cấp, kích th−ớc là: dm x rm x 
hm=1,2x1,2x1,4 m. Chiều sâu chôn cột là Hd = 1,4 m. Vùng đất có góc lở tự nhiên: ϕ = 350 ; C = 
7,85 kN/cm2. Biết HK = 9,4 m, tải trọng của cột và phụ kiện là Gc =8 kN, mômen lật tính toán là: M 
= 37579 Nm. Lực ngang do gió tác dụng lên cột và dây là Pg = 4027 N. Cho γb = 23,5; γd = 18,6 ( 
kN/m3 ). 
 Giải. 
 Điều kiện móng không bị lật là: 
1
1F
( F2EK + F3G ) ≥ nm.Pg. 
 1. Tính các hệ số F1, F2, F3 : 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -