Lêi nãi ®Çu Trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc cÇn ph¶i tiÕn hμnh ®iÖn khÝ ho¸, c¬ khÝ ho¸ vμ tù ®éng ho¸ M¹ng ®iÖn n«ng nghiÖp g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n lμ mét[.]
Lời nói đầu Trong nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc cần phải tiến hnh điện khí hoá, khí hoá v tự động hoá Mạng điện nông nghiệp gắn liền với trình điện khí hoá nông thôn - l mắt xích công điện khí hoá ton quốc, đáp ứng yêu cầu phát triển sản xuất đem lại ánh sáng tinh thần cho nhân dân, rút ngăn khoảng cách nông thôn v thnh phố Để góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển mạng lới điện nông thôn, biên soạn " Mạng điện nông nghiệp" Nội dung sách dựa theo chơng trình đà đợc Bộ Giáo dục v Đo tạo phê duyệt Nó đợc dùng lm ti liệu học tập cho sinh viên ngnh Điện khí hoá nông nghiệp Đồng thời lm ti liệu tham khảo cho cán kỹ thuật v kỹ s chuyên ngnh Cuốn sách gồm 10 chơng; trình by đầy đủ v tỉ mỉ lý thuyết tính toán phần điện mạng điện, vấn đề có liên quan đến mạng điện chế độ xác lập; đặc biệt sâu tính toán mạng điện địa phơng, cấp điện áp từ 35 kV trở xuống Để đảm bảo độ bền học đờng dây, sách trình by tính toán phần khí dây dẫn, cột v móng Đồng thời tóm tắt trình thiết kế mạng điện cuối chơng có ví dụ mẫu minh hoạ cho lý thuyết để đọc giả tiện so s¸nh, vËn dơng C¸c sè liƯu tra cøu cho phần phụ lục Chúng xin chân thnh cảm ơn tập thể Bộ môn Cung cấp v Sử dụng điện, Khoa Cơ - Điện, Trờng ĐHNNI H Nội đà cho nhiều ý kiến đóng góp bổ ích Trong trình biên soạn chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng mong đợc tiếp thu ý kiến đóng góp độc giả v xin chân thnh cảm ơn Địa liên hệ: Bộ môn Cung cấp Sử dụng Điện Khoa Cơ - Điện, Trờng ĐHNNI Hà Nội Tác giả http://www.ebook.edu.vn Chơng Những khái niệm mạng điện Đ 1-1 Lịch sử phát triển mạng điện năm 60 kỷ XIX, máy phát điện đời ngời ta đà tìm cách đa dòng điện từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ Tuy nhiên thành tựu lúc đa dòng điện chiều điện áp 100 V xa vài trăm mét Những năm 70 hình thành số đờng dây điện áp thấp Những năm 80 kỷ XIX, mạng điện thực trở thành ngành khoa học kỹ thuật đợc lý luận soi sáng Năm 1880, nhà khoa học Nga Latrinốp nghiên cứu vấn đề truyền tải điện xa đà rằng: Với khoảng cách xa, công suất truyền lớn có lợi nâng cao cấp điện áp truyền Các nớc Pháp, Anh, Nga, Mỹ tích cực nghiên cứu nâng cao điện áp để vận chuyển điện xa Năm 1882 Pháp có đờng dây dòng điện chiều điện áp 1,5 kV Năm 1891 với việc chế tạo máy phát điện, máy biến áp, động dị bộ, điện áp đà đợc nâng lên 15 kV Cuối kỷ XIX Pháp đà xây dựng đờng dây 35 kV Đầu kỷ XX mạng điện phát triển mạnh mẽ, công suất, điện áp chiều dài đờng dây tăng lên không ngừng Từ năm 1908 - 1910 xuất đờng dây 110 kV Những năm 20 kỷ XX điện áp nâng lên 220 kV Trong năm 50 đà khánh thành đờng dây 500 kV Hiện đờng dây truyền tải dòng điện xoay chiều điện áp 750 kV cao hơn, dòng điện chiều điện áp 1500 kV đà đợc xây dựng thử nghiệm nhiều nơi giới nớc ta dới thời Pháp thuộc, đầu kỷ thứ XX xây dựng đợc vài nhà máy điện nh Yên Phụ - Hà Nội, Thợng Lý - Hải Phòng, Thủ Đức - Sài Gòn Những năm 20 điện áp truyền tải lớn 35 kV Từ năm 1965 miền Bắc nớc ta đà xây dựng đờng dây 110 kV Sau đất nớc thống ta đà xây dựng 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 khÝ Phó Mü I 900 MW, Phó Mü 2.1 vµ 2.2 gần 600 MW, Và dự kiến xât dựng hàng loạt nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện chạy than, chạy khí nghiên cứu sử dụng nguồn lợng để phát điện nh lợng mặt trời, lợng gió, lợng thuỷ triều, lợng địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tửTừ năm 1978 nớc ta tiến hành xây dựng đờng dây 220 kV chuyên tải điện từ Uông Bí Hà Nội tỉnh miền Trung Tuy nhiên hệ thống điện cha đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng điện cho nớc; đòi hỏi phải có đờng dây điện áp cao chuyên tải điện vào tỉnh phía nam Trong năm 1992 1993 ta tiến hành xây dựng đờng dây siêu cao áp 500 kV Năm 1994 đờng dây 500 kV từ Hoà Bình vào Phú Lâm ( thµnh Hå ChÝ Minh ) dµi 1487 km đà đa vào vận hành Cùng với việc tăng công suất, chiều dài đờng dây cao áp mạng điện hạ áp phát triển rộng khắp tỉnh đồng bằng, nông thôn Đến số tỉnh 100% số xà đà có điện nh Hà Nội, Hải Phòng ( trừ hải đảo), thành phố Hồ Chí Minh, Thái Bình, Hải Dơng, Hng Yên, Bắc Ninh, Nam Định, Hà Nam, Tiền Giang Các tỉnh miền Nam nguồn lợng thiếu nên điện khí hoá nông thôn mạng điện nông nghiệp phát triển chậm tỉnh vùng cao, vùng sâu, vùng xa Tới nớc có 60%(*) số xà đà có điện http://www.ebook.edu.vn Điện tiêu thụ tính theo đầu ngời năm mức gần 300 kWh Trong vài năm tới nớc phấn đấu có 80% số xà có điện sản lợng điện bình quân đầu ngời 400 kWh Đ 1-2 khái niệm mạng điện Những khái niệm Hệ thống dây dẫn, dây cáp, cột xà sứ, thiết bị nối dùng để truyền tải điện gọi đờng dây tải điện Đờng dây có điện áp Udm kV gọi đờng dây điện áp thấp, đờng dây có điện áp định mức lớn kV gọi đờng dây điện áp cao Mạng điện tập hợp đờng dây không, dây cáp, trạm biến áp trạm đóng cắt điện cấp điện áp khác Hệ thống điện tập hợp bao gồm nguồn điện phụ tải điện nối liền với trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện đờng dây tải điện cấp điện áp định mức khác Nói cách khác, hệ thống điện bao gồm nguồn điện, mạng điện phụ tải Hệ thống điện phận hệ thống lợng, làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải sử dụng điện Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện đợc gọi phần tử hệ thống Có phần tử trực tiếp làm nhiện vụ sản xuất, biến đổi, chuyên tải tiêu thụ điện nh máy phát, đờng dây, máy biến đổi dòng điện điện ápCó phần tử làm nhiệm vụ điều khiển, điều chỉnh bảo vệ trình sản xuất phân phối điện nh tự động điều chỉnh kích từ, bảo vệ rơ le, máy cắt điện Mỗi phần tử hệ thống đợc đặc trng thông số, thông số xác định tính chất vật lý, sơ đồ nối phần tử điều kiện giản ớc tính toán khác Nói chung thông số phần tử có giá trị phụ thuộc vào trình công tác hệ thống song nhiều trờng hợp xem thông số bất biến Các thông số phần tử hệ thống điện đợc gọi thông số hệ thống ®iƯn nh−: tỉng trë, tỉng dÉn, hƯ sè biÕn ¸p Tập hợp trình tồn hệ thống điện xác định trạng thái làm việc thời điểm khoảng thời gian gọi chế độ hệ thống điện Nó đợc đặc trng tiêu định lợng trạng thái làm việc Các tiêu công suất, điện áp, dòng điện, góc lệch pha dòng áp, hao tổn công suất Các tiêu đợc gọi thông số chế độ, xuất hệ thống điện làm việc biến đổi không ngừng theo thời gian, tuân theo quy luật ngẫu nhiên có mối liên hệ qua lại với thông số phần tử Hệ thống điện có chế độ làm việc chế độ xác lập chế độ độ Chế độ xác lập chế độ có thông số chế độ không ®ỉi theo thêi gian, nã cã chÕ ®é x¸c lËp bình thờng chế độ xác lập sau cố Chế độ xác lập bình thờng chế độ làm việc thờng xuyên hệ thống nên yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, chất lợng điện tiêu kinh tế Đối với chế độ xác lập sau cố yêu cầu đợc giảm nhng không đợc kéo dài Chế độ độ có thông số biến đổi mạnh theo thời gian nh ngắn mạch, dao động công suất máy phát nên lợi, phải nhanh chóng đa chế độ xác lập http://www.ebook.edu.vn Phân loại mạng điện thụ điện Căn vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ngời ta phân mạng điện thành loại nh sau: + Theo loại dòng điện có Mạng dòng điện chiều, Mạng điện xoay chiều pha tần số từ 50 - 60 Hz, Mạng điện xoay chiều pha tÇn sè tõ 50 - 60 Hz + Theo điện áp Mạng cao áp có Udm > kV Mạng hạ áp có Udm kV Hiện nay, giới ngời ta phân loại theo cấp điện áp nh sau: Đờng dây hạ áp (LV - Low voltage) Udm < kV Đờng dây trung áp (MV - Medium voltage) kV≤ Udm < 66 kV Đờng dây cao áp (HV - High voltage) 66 kV Udm 220 kV Đờng dây siêu cao áp (EHV -Extra high voltage) 330 kV≤ Udm ≤ 750 kV §−êng dây cực cao áp (UHV -Ultra high voltage) Udm 800 kV + Theo số dây dẫn có mạng chiều pha dây dẫn, mạng xoay chiều pha dây, mạng xoay chiều pha dây dây + Theo hình dáng có mạng điện hở mạng điện kín Mạng hở mạng có nguồn cung cấp từ phía, Mạng kín mạng mà phụ tải có khả nhận lợng từ hai phía + Theo cấu trúc có mạng điện bên mạng điện bên ngoài, đợc xây dựng nhà nhà Mạng bên đợc xây dựng dây trần dây bọc gọi đờng dây không (ĐDK) thực cáp gọi mạng cáp + Theo nhiệm vụ ngời ta phân làm loại: Đờng 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 khu vực rộng lớn Đờng dây phân phối có điện áp định mức Udm 110 kV dùng để phân phối điện tới địa phơng với khảng cách vài chục km phạm vi nhỏ + Phân loại theo vùng cung cấp: Mạng khu vực mạng cung cấp điện cho khu vực rộng lớn, điện áp thờng từ 110 - 220 kV trở lên đờng dây có chiều dài lớn Mạng địa phơng truyền tải lợng đến hộ tiêu thụ phạm vi nhỏ hơn, thờng có điện áp từ 110 kV trở xuống, chiều dài đờng dây ngắn + Điện áp định mức mạng điện ( ký hiệu Udm ) Mỗi mạng điện đặc trng điện áp đà đợc tiêu chuẩn hoá, đảm bảo cho thiết bị làm việc bình thờng kinh tế gọi điện áp định mức Điện áp định mức có ghi lý lịch nhÃn máy điện thiết bị điện Trong thiết bị điện pha, Udm điện áp dây Điện áp định mức mạng điện thụ điện phải Do http://www.ebook.edu.vn phụ tải luôn thay đổi theo quy luật ngẫu nhiên, có hao tổn điện áp mạng điện nên điện áp điểm mạng điện thờng xuyên khác Udm Ngời ta phải điều chỉnh điện áp đầu máy phát điện nấc điều chỉnh máy biến áp thờng cao điện áp định mức để bù vào phần hao tổn đờng dây, cho độ lệch điện áp thụ điện điểm không vợt giới hạn cho phép Điện áp định mức mạng điện thiết bị điện đợc tiêu chuẩn hoá gồm giá trị nh: Udm : 0,22 kV; 0,38 kV; 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 số cỡ máy thiết bị điện, giảm bớt chi phí xây dựng mạng điện Hộ tiêu thụ điện thiết bị sử dụng điện riêng lẻ tập hợp tất thiết bị Phụ tải điện đại lợng đặc trng cho công suất tiêu thụ hộ tiêu thụ điện Dựa vào yêu cầu cung cấp điện tính chÊt quan träng cđa tiªu thơ ng−êi ta chia thụ điện thành loại: - Thụ điện loại I phụ tải quan trọng; ngừng cung cấp điện gây tai nạn nguy hiểm cho ngời; làm tổn thất lớn đến kinh tế quốc dân làm h hỏng hàng loạt sản phẩm, thiết bị; làm rối loạn trình sản xuất phức tạp (ví dụ nh thông gió hầm lò, cấp điện cho phòng mổ, lò luyện thép, mhà khách ngoại giao) Thụ điện loại I phải đợc cung cấp điện liên tục đờng dây độc lập Việc cung cấp điện đợc gián đoạn thời gian đóng điện dự phòng thiết bị tự động - Thụ điện loại II phụ tải ngừng cung cấp điện làm sản xuất bị đình trệ; hàng loạt sản phẩm bị phế bỏ; vi phạm hoạt động bình thờng nhân dân thành phố (ví dụ nh 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 đợc phép gián đoạn thời gian cần thiÕt ®Ĩ ®ãng ®iƯn b»ng tay chun sang ngn dù phòng - Thụ điện loại III bao gồm tất thụ điện lại Thụ điện loại III cho phép ngừng cung cấp điện thời gian sửa chữa, khắc phục h hỏng xảy nhng phải khẩn trơng, nhanh chóng Đ 1-3 Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Những yêu cầu chung mạng điện Để đảm bảo cung cấp lợng điện có chất lợng điện tốt liên tục, yêu cầu đặt mạng điện là: - Đảm bảo độ bền học đờng dây để mạng điện làm việc vững an toàn - Cung cấp điện thờng xuyên liên tục, thụ điện loại I - Giới hạn vị trí h hỏng để sửa chữa thiết bị bảo vÖ cã tÝnh chÊt chän läc - Cung cÊp mét điện có chất lợng tốt Độ lệch điện áp thụ điện nằm giới hạn cho phép - Bảo đảm điều kiện kinh tế: vốn đầu t chi phí vận hành - Có khả phát triển tơng lai mà không cần cải tạo lại mạng điện http://www.ebook.edu.vn Để thoả mÃn yêu cầu trên, thiết kế, thi công mạng điện cần lu ý nh sau: Tính toán mạng điện theo tiêu kinh tế, chọn điện áp, vật liệu, tiết diện dây dẫn phù hợp; lựa chọn sơ ®å nèi d©y tèi −u TÝnh tiÕt diƯn d©y theo hao tổn điện áp cho phép theo điều kiện kinh tế, kiểm tra độ lệch thụ điện nằm giới hạn cho phép Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện đốt nóng Tính toán khí đờng dây bảo đảm độ bền học dây dẫn, cột móng Ngoài ý tới biện pháp điều chỉnh điện áp Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so với mạng điện thành phố Điểm bật là, đờng dây kéo dài, phân tán, công suất truyền tải tơng đối nhỏ, phần lớn thụ điện làm việc có tính chất thời vụ, đồ thị tải không phẳng cực đại vào số cao điểm, chênh lệch phụ tải cực đại cực tiểu lớn nên thời gian máy biến áp làm việc non tải kéo dài Kết giá thành mạng điện nông nghiệp tính theo công suất truyền tải cao Qua tính toán ngời ta thấy rằng, giá thành mạng điện kể trạm biến áp chiếm tới 2/3 tổng giá thành thiết bị điện chi phí vật liệu dây dẫn chiếm tới 95% giá thành mạng điện Vì vậy, thiết kế mạng điện phải giảm tới mức thấp chi phí vật liệu kim loại làm dây dẫn Các thụ điện nông nghiệp phần lớn thụ điện loại II loại III nên yêu cầu cung cấp điện không chặt chẽ nh thụ điện loại I nhiều trờng hợp không cần phải dùng đờng dây cấp điện dự phòng Để giảm giá thành mạng điện n«ng nghiƯp ng−êi ta cã thĨ sư dơng nhiỊu biƯn pháp khác nh nâng cao cấp điện áp định mức sử dụng từ mạng 220/127 V lên 380/220 V đa sâu điện áp cao vào trung tâm phụ tải nâng cao cấp điện áp vận hành từ - 10 kV lên 22 kV hay 35 kV, đa điện áp pha lới cao áp để cung cấp cho thụ điện nhỏ nằm phân tán, rải rác Sử dụng hợp lý kim loại làm dây dẫn cách thay vật liệu nhôm thép nhâm cho đồng, nâng cao hao tổn điện áp cho phép để giảm tiết diện dây dẫn cách lựa chọn điều chỉnh đầu phân áp hợp lý Ngoài để đạt hiệu kinh tế giảm giá thành truyền tải phân phối điện sử dụng loại kết cấu cột điện hợp lý, sử dụng đất làm dây dẫn cách chọn hệ thống điện hai pha đất, pha đất, rút ngắn thời gian thi công giới Đ 1-4 Kết cấu dây dẫn Dây dẫn đờng dây không Đờng dây không thờng dùng kim loại không bọc cách điện ( dây trần ), ngày thành phố, thị trấn sử dụng dây bọc dây vặn xoắn để đảm bảo an toàn chống hao tổn kinh doanh Dây bọc sử dụng dễ bi phá huỷ điều kiện thời tiết môi trờng, làm tăng tải trọng đờng dây, tăng giá thành dây dẫn giảm khả toả nhiệt môi trờng Dây dẫn cho đờng dây bao gồm loại sợi hay nhiều sợi Dây dẫn sợi thờng có tiết diện không lớn ( F 10 mm2 ) Dây dẫn nhiều sợi chế tạo với tiÕt diƯn lín F ≥ 16 mm2 trë lªn VỊ cấu tạo, dây dẫn đờng dây bao gồm Dây dẫn sợi làm kim loại, http://www.ebook.edu.vn Dây dẫn nhiều sợi làm kim loại, Dây dẫn nhiều sợi làm kim loại, Dây dẫn lỡng kim, Dây dẫn rỗng Dây dẫn nhiều sợi đợc chế tạo bao gồm sợi giữa, xung quanh quấn nhiều sợi xoắn với theo nhiều lớp Thờng lớp nhiều lớp sợi lớp xoắn lại theo chiều ngợc để dây dẫn không tự xổ có dạng tròn Tuỳ theo vật liệu cách chế tạo dây mà có mà hiệu khác Mà hiệu dây dẫn gồm chữ vật liệu làm dây dẫn số tiết diện ( mm2) đờng kính ( mm ) Ví dụ: A - dây nhôm; AC - thép nhôm; M - đồng; C - thép, ACO - dây thép nhôm có lõi thép giảm nhẹ; ACY - dây thép nhôm có lõi thép tăng cờng Tiết diện dây dẫn đợc tiêu chuẩn hoá gồm giá trị nh sau: 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 90; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 700 (mm2) Những số ghi mà hiệu dây dÉn rÊt gÇn víi tỉng tiÕt diƯn thùc cđa tÊt sợi dây riêng rẽ Trong tính toán ta lấy đờng kính đờng kính tính toán dây dẫn nh phụ lục - Dây đồng (M): vật liệu dẫn điện tốt Dây đồng trần đợc chế tạo nh sau: nhiệt luyện, ngời ta có sợ đồng đờng kính từ - 10 mm, đa vào kéo trạng thái nguội ®Õn ®−êng kÝnh ®¹t 2,5 - mm ta đợc dây đồng cứng dùng làm dây dẫn ĐDK, ký hiệu MT Dây đồng cứng có điện trở suất nhiệt độ 200C = 18,2 mm2/km sức cản đứt tức thời Fcd = 382 N/mm2 Dây đồng cứng đem đốt nóng làm lạnh từ từ (ủ) ta đợc đồng mềm, ký hiệu MM thờng dùng làm lõi cáp Dây đồng mềm có = 17,5 mm2/km Fcd = 196 N/mm2 Dây dẫn đồng chịu đựng tốt ảnh hởng khí đa số phản ứng hoá học xảy không khí Khi làm việc, bề mặt dây dẫn tạo lớp oxít dày bảo vệ cho lớp bên không bị phá huỷ tiếp không cần sử dụng biện pháp chống ăn mòn Về độ bền cơ, thua dây thép hợp kim đồng Tuy nhiên dây đồng đắt nên bị hạn chế sử dụng, thờng dùng có khoảng vợt lớn điều kiện môi trờng có hàm lợng muối hay hoá chất mà vật liệu khác không sử dụng đợc - Dây nhôm (A): Đờng dây không thờng sử dụng nhôm kéo cứng không bọc cách điện Điện trở suất dây nhôm = 29,5mm2/km sức cản ®øt tøc thêi Fcd = 147 - 157 N/mm2 D©y nhôm dẫn điện đồng khoảng 1,6 lần Tuy nhiên nhẹ, giá thành hạ nên đợc sử dụng rộng rÃi làm dây dẫn ĐDK Dới tác động khí quyển, nhôm bị o xy hoá tạo thành lớp vỏ bảo vệ giống nh dây đồng, lớp bị phá huỷ số chất hoá học Vì độ bền học nên đợc chế tạo thành nhiều sợi tiết diện từ 16 mm2 trở lên đờng dây nhôm lắp đặt có độ võng lớn nên sử dụng khoảng vợt ngắn ( l < 150 m ), điện áp thấp ( U < 35 kV ) Để tăng độ bền học, dây nhôm có pha thêm măng gan Silic ( 1,2% ) gọi dây Andre (A); Nó cã Fcd = 243 -294 N/mm2 http://www.ebook.edu.vn - D©y thÐp nhôm ( AC ) để tăng độ bền học cho dây dẫn thực đợc khoảng vợt lớn ngời ta chế tạo dây dẫn làm hai kim loại (dây phức hợp( Thông dụng dây thép nhôm đợc làm từ nhôm thép Nó dây nhiều sợi, lớp sợi thép tráng kẽm có độ bền học cao, bên lớp nhôm để dẫn điện Nó có độ bền học cao dây nhôm, dùng cho khoảng vợt lớn điện áp cao ( Điện áp từ 35 kV trở lên ) Dây thép nhôm đợc chế tạo loại - Dây AC có tỷ số tiết diện nhôm thép lµ 5,5 - 6, tiÕt diƯn tõ 10 - 400 mm2 - Dây ACO thép nhôm có lõi thép giảm nhẹ, có tỷ số tiết diện nhôm thép 7,5 - 8, tiết diện chế tạo từ 150 - 700 mm2 - Dây ACY thép nhôm có lõi thép tăng cờng, , có tỷ số tiết diện nhôm thép 4,5 có tiết diện từ 120 - 400 mm2 Dây dẫn đợc dùng khoảng vợt lớn cần tăng cờng khả chịu lực dây, chiều dài khoảng vợt có tới hàng ngàn mét - Dây thép: gồm loại sợi ( ký hiệu CO ) nhiều sợi ( C ), số kèm theo đờng kính dây thép Dây nhiều sợi có ký hiệu MC dây thép có đồng, số kèm theo tiết diện ( mm2 ) Vì dây thép dẫn điện kém, sử dụng không hợp lý nên dần đợc thay dây A AC - Dây dẫn rỗng: để tăng đờng kính dây tránh tợng vầng quang điện, giảm tổn thất điện nhng không tăng chi phí vật liệu làm dây dẫn ngời ta chế tạo dây dẫn rỗng Nó có loại: loại gồm sợi dây đồng vặn xoắn lớp theo chiều ngợc rỗng giữa; loại khác gồm đồng ghép lại với theo chiều xoắn Loại chế tạo phức tạp, đấu nối khó khăn đắt nên không dùng làm dây dẫn đờng dây, số dùng làm trạm biến áp từ 330 kV trở lên Dây cáp điện lực Những cấu trúc dây dẫn đợc cách điện riêng biệt đợc bảo vệ lớp vỏ bọc gọi dây cáp Dây cáp đặt trực tiếp đất, nớc không khí Cấu trúc cáp phụ thuộc vào cấp điện áp, loại dòng điện phơng thức lắp đặt ảnh hởng lớn điện áp Theo điện áp ngời ta chia cáp thành loại nh− sau: c¸p tõ 10 kV trë xuèng ( cã từ - lõi ); cáp lõi điện áp 20 35 kV; cáp lõi điện áp 110 220 kV - Cáp điện lực điện áp U ≤ 10 kV: Lâi c¸p sư dơng vËt liƯu sợi đồng hay nhôm đợc ủ sơ Mỗi lõi có lớp vỏ bọc cách điện riêng gọi cách điện pha Vật liệu làm cách điện pha thờng giấy tẩm hoá chất đặc biệt hay số lớp cao su, kết cấu tuỳ thuộc vào điện áp định mức cáp Các pha đợc vặn xoắn với chèn nêm giấy ngâm tẩm để tạo cho vỏ cáp có dạng tròn Tiếp theo, tính từ vỏ cáp gồm lớp sau: - Đai cách điện giấy tẩm thành phần đặc biệt hay lớp cao su - Vỏ chì hay nhôm bảo vệ cho đai - Lớp giấy cáp sợi tẩm dùng để bảo vệ cho vỏ chì hay nhôm không bị phá huỷ a xít kiềm - Cuốn giải thép (băng thép) phẳng hay tròn - Bọc sợi gai tẩm dùng để chống gỉ cho giải thép - Vỏ bảo vệ chì, nhôm hay nhựa tổng hợp Vỏ chi chế tạo cách kéo sợi vỏ nhôm hàn lạnh, chúng kín nên đặt trực tiếp môi trờng đát, nớc không khí Cáp vỏ chì co độ dẻo lớn nhng đắt ảnh hởng tới môi trờng nên đợc dùng, đa số vỏ nhôm Vỏ nhôm có u điểm nhẹ, sức bền cắt lớn nên bị rạn nứt đất bị lún sụt Đối với mạng điện hạ áp, cáp có cách điện chất bảo vệ nhựa tổng hợp, Polyclovinin, hay polyêtylen ( ví dụ ABB; AB ) Tiết diện dây cáp thờng tõ 2,5 - 185 mm2; c¸p cã thĨ cã tõ đến lõi Ký hiệu cáp có chữ vật liệu, cách điện vỏ bọc Ví dụ: cáp Liên Xô cũ: chữ A lõi nhôm; chữ A lõi đồng; vỏ ký hiệu C chì; A nhôm; B polyclovinin; pôlyêtylen ; P cao su Vỏ bảo vệ có chữ b thép; chữ không bọc bảo vệ - Cáp điện lực 20 35 kV: Khi số lõi cấu trúc cáp 20 kV 35 kV giống nh với cáp 10 kV nhng cách điện đợc tăng cờng hơn, có lõi tiết diện lên đến 240 mm2 Thờng thờng cáp 20 kV 35 kV đợc chế tạo với lớp vỏ bảo vệ riêng cho tõng lâi, viƯc chÕ t¹o nh− vËy sÏ t¹o điện trờng hớng tâm có cờng độ phân bố bề mặt lõi lớp cách điện đồng thời chống ngắn mạch pha Các pha đợc đặt vỏ bọc Muốn nối cáp ngời ta hàn ruột, bọc cách điện đặt hộp hay vỏ bảo vệ đổ bitum hay êpôxi - Cáp điện lực 110 220 kV: Đợc chế tạo khác với cáp có điện áp từ 35 kV trở xuống, gồm loại: cáp nạp dầu nạp khí Cáp đầy dầu: Lõi cáp ống kim loại rỗng chứa đầy dầu có áp suất từ đến at Để trì áp suất dầu giới hạn có tải thay đổi ngời ta dùng thùng điều hoà áp suất Ngoài lớp cách điện giấy tẩm dầu, lõi cáp có lớp bảo vệ nh: băng tráng kẽm chì, băng đồng đợc phủ lớp chống rỉ, lớp vỏ bọc thép có bảo vệ chống rỉ Cáp đầy khí: cáp đợc cách điện giấy vỏ bảo vệ riêng biệt đặt ống thép chứa đầy khí trơ, áp suất từ 10 -15 at Mặt ống thép có lót cách điện giấy tẩm dầu Chúng có phận đặc biệt để trì áp suất khí tải thay đổi nồi hai đầu đờng dây Các loại cáp lớp bảo vệ lõi đợc tăng cờng hơn, Dây dẫn có bọc cách điện Những mạng điện đợc xây dựng nhà, công xởng, nhà máy xí nghiệp gọi mạng điện bên trong, thờng dùng dây dẫn có bọc cách điện, cáp hay dẫn với phơng pháp lắp đặt khác Dây bọc có lõi đồng hay nhôm, cách điện cao su, polyclovinin hay polyêtylen Đối với dây dẫn loại nhiều lõi lõi đợc cách điện riêng biệt vỏ bọc Ký hiệu dây bọc có chữ cách điện sè chØ tiÕt diƯn d©y dÉn ë ViƯt Nam gọi chung dây bọc nhựa cao su ( Ví dụ PVC ) Còn Liên Xô cũ nhập loại nh : P dây đồng cách điện cao su lõi đặt ống sợi dệt tẩm dầu AP dây nhôm cách điện nh AP dây đồng lõi cách điện cao su B dây đồng lõi cách điện polyclovinin Dây bọc có cách đặt đặt kín đặt hở - Đặt hở dùng cho điện áp U 220 V Dây dẫn tờng trần cách đặt ống ghen nhựa, thuỷ tinh, móc sắt bắt chặt vào trần tờng vít bắt puli sứ Đối với nơi ẩm ớt, có hoá chất, dễ xảy hoả hoạn dây bọc phải dùng loại có vỏ bảo vệ chì hay thép nh P hay CP - Đặt kín dùng nơi khô điện áp 500 V Khi đặt dây kín tiết diện dây phải lớn 1,5 mm2 dây đồng lớn 2,5 mm2 với dây nhôm Dây đặt kín cã thĨ lång èng nhùa tỉng hỵp, èng cao su, thuỷ tinh hay kim loại trát kín vữa Khi đặt theo gỗ ống phải đợc lót cách điện nh amiăng Mỗi ống đặt từ đến dây nhng không đầy 2/3 diện tích ống Chơng Tính toán dây dẫn v cáp theo đốt nóng Đ 2-1 Điện trở dây dẫn v cáp Điện trở tác dụng Khi có dòng điện chiều qua dây dẫn, dòng điện phân bố đặn toàn bề mặt tiết diện dây Điện trở Ôm míc km chiều dài dây dẫn nhiệt độ tiêu chuẩn ( = 20 C ) xác định theo công thức: R0 = F = 1000 γF (Ω/km) ( 2-1 ) ρ - lµ ®iƯn trë st ( Ωmm2/km ) F - lµ tiÕt diện dây dẫn ( mm2 ) - điện dẫn xuất ( m/mm2 ) Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ khác tiêu chuẩn điện trở xác định theo công thức: Rt = R0 [ + α ( θ - 20 ) ] ( Ω/km) ( 2-2 ) α - lµ hệ số nhiệt điện trở, với đồng nhôm = 0,004 ( C ) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ký hiƯu d©y bäc có chữ cách điện số tiết diện dây dẫn Việt Nam gọi chung dây bọc nhựa cao su ( Ví dụ PVC ) Còn Liên Xô cũ nhập loại nh : P dây đồng cách điện cao su lõi đặt ống sợi dệt tẩm dầu AP dây nhôm cách điện nh AP dây đồng lõi cách điện cao su B dây đồng lõi cách điện polyclovinin Dây bọc có cách đặt đặt kín đặt hở - Đặt hở dùng cho điện áp U 220 V Dây dẫn tờng trần cách đặt ống ghen nhựa, thuỷ tinh, móc sắt bắt chặt vào trần tờng vít bắt puli sứ Đối với nơi ẩm ớt, có hoá chất, dễ xảy hoả hoạn dây bọc phải dùng loại có vỏ bảo vệ chì hay thép nh P hay CP - Đặt kín dùng nơi khô điện áp 500 V Khi đặt dây kín tiết diện dây phải lớn 1,5 mm2 dây đồng lớn 2,5 mm2 với dây nhôm Dây đặt kín lồng èng nhùa tỉng hỵp, èng cao su, thủ tinh hay kim loại trát kín vữa Khi đặt theo gỗ ống phải đợc lót cách điện nh amiăng Mỗi ống đặt từ đến dây nhng không đầy 2/3 diện tích ống Chơng Tính toán dây dẫn v cáp theo đốt nóng Đ 2-1 Điện trở dây dẫn v cáp Điện trở tác dụng Khi có dòng điện chiều qua dây dẫn, dòng điện phân bố đặn toàn bề mặt tiết diện dây Điện trở Ôm míc km chiều dài dây dẫn nhiệt độ tiêu chuẩn ( = 20 C ) xác định theo c«ng thøc: R0 = ρ F = 1000 γF (/km) ( 2-1 ) - điện trở suất ( mm2/km ) F - tiết diện dây dẫn ( mm2 ) - điện dẫn xuất ( m/mm2 ) Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ khác tiêu chuẩn điện trở xác định theo công thức: Rt = R0 [ + α ( θ - 20 ) ] ( Ω/km) ( 2-2 ) α - lµ hƯ sè nhiƯt điện trở, với đồng nhôm = 0,004 ( C ) Đối với đờng dây không nhiệt độ cực đại cho phép = 700C điện trở dây dẫn tăng lên là: RK = + 0,004 ( 70 - 20 ) = 1,2 lần 20% Dây dẫn đạt đến nhiệt độ cực đại 700C xảy nhng khoảng thời gian ngắn năm Thực tế ngời ta thờng tính với nhiệt độ thờng gặp 35 - 450 C, nhiệt độ ta có: Đối với đồng M = 18,8 mm2/km; Đối với nhôm A = 31,5 mm2/km Đối với đồng M = 53 m/mm2; Đối với nhôm = 31,7 m/mm2 Đối với cáp đồng nhôm, làm việc nhiệt độ thờng tõ 40 - 500 C ®ã ®iƯn trë st điện dẫn suất cáp lấy nh với đờng dây không Điện trở dây dẫn với dòng điện chiều gọi điện trở Ôm mic, khác với điện trở dòng điện xoay chiều gọi điện trở tác dụng Điện trở tác dụng lớn điện trở Ôm mic có hiệu ứng hiệu ứng gần Hiệu ứng mặt từ tr−êng xoay chiỊu d©y dÉn g©y sù ph©n bố không dòng điện bề mặt dây Hiệu ứng gần ảnh hởng từ trờng dây dẫn đặt gần sinh Các hiệu ứng phụ thuộc vào tần số dòng xoay chiều, tần số f = 50 Hz dây dẫn làm kim loại màu chênh không đáng kể ( khoảng 1% ) nên tính toán ta lấy điện trở tác dụng điện trở Ôm míc Để tiện tính toán điện trở tác dụng đợc cho phụ lục, sai khác so với tính toán theo công thức từ -10 % dây dẫn bị vặn xoắn nên chiều dài thực lớn chiều dài đo từ -3 % tiết diện dây vặn xoắn lớn tổng tiết diện sợi dây nhỏ cấu tạo nên 2.Điện trở cảm kháng ( X ) mạng điện xoay chiỊu, xung quanh d©y dÉn cã tõ tr−êng biÕn thiên tạo độ tự cảm L, đồng thời dây dẫn đặt gần sinh hỗ cảm M Do ta phải xét đến điện trở cảm kháng X đờng dây Khi dây dẫn bố trí đỉnh tam giác đều, khoảng cách D mm cảm kháng pha km đờng dây pha có gía trị là: X0 = ( 4,6lg D + 0,5μ ).10− (Ω/km) r ( 2-3 ) = 2f - tần số góc D - khoảng cách dây dẫn ( mm ) r - bán kính dây dẫn ( mm) μ - lµ hƯ sè tõ thÈm cđa vËt liệu dây dẫn ( H/m ) tần số 50 Hz dây dẫn dùng kim loại màu, = ta cã: X0 = 0,144 lg D + 0,016 r (/km) ( 2-4 ) Khi dây dẫn bố trí không đối xứng: cảm kháng dây nh hỗ cảm không giống nên phụ tải pha nh nhng điện áp rơi pha khác (Z pha khác nhau) Ngời ta khắc phục cách hoán vị dây dẫn pha, sau khoảng dây l lại hoán vị lần, sau lần hoán vị dây cảm kháng pha nh Với đờng dây 110 kV - 220 kV th× th−êng l = 30 km tiến hành hoán vị dây pha A B C l l l Khi d©y dÉn bè trÝ bÊt kú, có hoán vị dây với khoảng cách pha D12, D23, D31 cảm kháng tính nh ( 2-4 ) nhng thay D DTB khoảng cách trung bình hình học dây dẫn pha: DTB = D12 D23 D31 ( 2-5 D23 D12 ) Nếu dây dẫn pha đặt cách D31 mặt phẳng, dây cách dây D thì: DTB = D = 1,26 D ( 2-6 ) Tr−êng hợp đờng dây có hai tuyến cột ảnh hởng tuyến thứ đến tuyến thứ hai không lớn (từ - 6%) tính toán bỏ qua Cảm kháng X0 đợc tính sẵn cho phụ lục Trong bảng ta thấy tiết diện dây khoảng cách dây dẫn thay đổi nhều trị số X0 thay đổ (trong khoảng 0,3 - 0,45 /km) Vì cần thiết, gần ta lấy giá trị trung bình X0 để tính toán Để giảm X0 tức giảm hao tổn công suất điện áp, ta phải tăng r giảm DTB Vì DTB phụ thuộc vào điện áp nên giảm mức độ định, gây ngắn mạch pha Hiệu tăng r dây dẫn, nhng tăng tiết diện dây gây lÃng phí vật liệu mà điện kháng giảm di không nhiều, ngời ta tìm cách phân nhỏ dây dẫn pha kinh nghiệm cho thấy: Phân làm dây phân nhỏ điện kháng X0 giảm 19%; Phân làm dây phân nhỏ điện kháng X0 giảm 28%; Phân làm dây phân nhỏ điện kháng X0 giảm 32,5%; Ta thấy phân làm dây có lợi nhất, tăng lên cấu trúc đờng dây phức tạp lên nhiều điện kháng lại giảm Trong thực tế, đờng dây điện áp 220 330 kV phân làm dây, 500 kV phân làm dây, 750 kV phân thành dây 1150 kV phân thành dây Điện kháng đờng dây sau phân nhỏ pha thành n dây, bán kính thực sợi dây phân nhỏ r, khoảng cách dây pha phân nhỏ a1,a2 an (th−êng tõ 300 - 600 mm) th× X0 xác định theo biểu thức: X0 = 0,144lg rđt = n r.aTB DTB 0,016 Ω + ( ) rtd n km n −1 ; aTB = n ( 2-7 ) ( 2-8 ) a1 a a n r®t - bán kính đẳng trị dây dẫn; aTB trị số trung bình dây dẫn phân nhỏ pha, a1, a2, an - khoảng cách pha phân nhỏ Thông thờng phân nhỏ dây dẫn đợc áp dụng đờng dây có điện áp từ 220 kV trở lên Điện kháng dây cáp nhỏ đáng kể so với ĐDK, tính cho mạng cáp thờng tra thông số r0 x0 theo số liệu đà cho sẵn nhà máy Tổng trở dây thép Dây thép có lớn biến thiên theo dòng ®iƯn nªn tỉng trë cđa nã cịng biÕn thiªn theo dòng điện Điện kháng dây thép gồm thành phần cảm kháng X0'' cảm kháng X0': X0 = X0''+ X0' = 0,144lg Ω D + 0,016 μ ( ) r km ( 2-9 ) X0' = 0,016 μ; X0'' = 0,144lg D r ( 2-10 ) Vì tổng trở dây thép khó tính theo biểu thức giải tích nên đợc xác định phơng pháp thực nghiệm cho phụ lục Muốn tra bảng tìm X0'' ta phải biết tiết diện dòng điện chạy qua dây dẫn Đ 2-2 Sự phát nóng dây trần dới tác dụng dòng điện Khi có dòng điện chạy qua, dây dẫn bị đốt nóng theo hiệu ứng Joule Nhiệt lợng phát có hai tác dụng: làm tăng nhiệt độ thân dây dẫn tản môi trờng xung quanh Gọi Q nhiệt lợng phát có dòng ®iƯn ®i qua d©y θ2 Q = Q1 + Q2 Trong Q1 nhiệt lợng dùng để đốt nóng dây dẫn, Q2 nhiệt lợng toả môi tr−êng xung quanh t Q2 trun tõ d©y dÉn môi trờng nhiều hay tuỳ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ dây dẫn môi trờng định Giả thiết sau khoảng thời gian t nhiệt độ dây dẫn tăng từ nhiệt độ môi trờng lên Lúc đầu đóng điện nhiệt lợng chủ yếu làm tăng nhiệt độ dây dẫn, nhiệt lợng toả môi trờng nhỏ (Q Q1) Giai đoạn tiếp theo, dây dẫn đạt tới nhiệt độ ổn định Khi có cân nhiệt: tất nhiệt lợng sinh truyền vào môi trờng xung quanh nhiệt độ dây dần ổn định không đổi (Q Q2), dòng điện điều kiện làm mát môi trờng không đổi Dòng điện qua dây dẫn lớn nhiệt lợng phát nhiều độ tăng nhiệt dây dẫn = - lớn Nhng loại dây dẫn chịu đựng đợc nhiệt độ định Nhiệt độ lớn làm dây dẫn bị hỏng dây dẫn cho phép dòng điện định qua Dòng điện lớn cho phép qua dây dẫn mà không bị nóng nhiệt độ quy định gọi dòng điện lâu dài cho phép ( Icp ) Muốn tăng dòng điện lâu dài cho phép phải giảm cải thiện điều kiện làm mát để tăng Đối với dây trần, có dòng điện chạy qua chúng bị phát nóng Nếu tất nhiệt lợng sinh dùng để đốt nóng nhiệt độ dây dẫn tăng lên không ngừng nhng có tản nhiệt môi trờng xung quanh nên sau thời gian có cân nhiệt: toàn nhiệt lợng sinh dây dẫn nhiệt lợng toả môi trờng Dây trần phát nóng mạnh chỗ mối nối thờng ép hai đầu dây lại với mặt tiếp xúc vặn xoắn nên dẫn điện không đợc tốt điện trở tiếp xúc lớn Dòng qua lớn điện trở tiếp xúc tăng, phát nóng nhiều sinh lớp oxy hoá phủ bề mặt dẫn đến phát nóng ngày mạnh Vì dây trần, ngời ta quy định nhiệt độ cho phép đảm bảo cho mối nối dây không bị phá huỷ 700C ứng với điều kiện nhiệt độ môi trờng, ngời ta xác định đợc dòng điện cho phép qua dây dẫn để thoả mÃn đợc điều kiện trên, dòng điện gọi dòng điện cho phép dây trần (ICP) Nhiệt độ môi trờng đợc lấy với điều kiện trung bình tháng nóng năm (ví dụ Việt Nam 350C, Liên Xô cũ 250C) Dây dẫn đặt không khí toả nhiệt môi trờng theo cách xạ đối lu truyền nhiƯt HƯ sè trun nhiƯt cđa kh«ng khÝ rÊt thÊp nên nhiệt lợng truyền vào môi trờng truyền dẫn nhiệt không lớn Mặt khác để đảm bảo độ bền cho dây ngời ta khống chế dòng qua dây không làm cho dây dẫn bị nóng nhiệt độ cho phép CP = 70 0C nên vai trò xạ nhỏ (tỷ lệ với l thõa bËc cđa nhiƯt ®é tut ®èi) Vai trò làm mát dây dẫn đối lu tức mang nhiệt dòng chảy không khí Nhiệt lợng dây dẫn toả môi trờng xung quang giây là: P = C.S.(2 - 1) ( W ) ( 2-11 ) Trong đó: C - hệ số truyền nhiệt, nhiệt lợng tản giây từ cm2 diện tích bề mặt dây dẫn hiệu số nhiệt độ dây dẫn môi trờng 10C ( W/ cm2độ); S - diện tích bề mặt tản nhiệt S = .d.l ( cm2 ); 1, - nhiệt độ dây dẫn môi trờng ( 0C ); = - gọi độ tăng nhiệt dây dẫn Nhiệt lợng phát từ dây dẫn giây có dòng điện I chạy qua là: P = I2Rθ2 ( W ) ( 2-12 ) Rθ2 - lµ ®iƯn trë cđa d©y dÉn ë nhiƯt ®é θ2 Khi có cân nhiệt, toàn nhiệt lợng dòng điện sinh cân với nhiệt lợng toả môi trờng, phơng trình cân nhiệt có dạng: C.S.(θ2 - θ1) = I2Rθ2 ( 2-13 ) Rót ra: CS (θ − θ ) Rθ I= Thay S = π.d.l; Rθ2 = I=K l ;d = γ F ( 2-14 ) 4F π vµ gộp hệ số thành hệ số chung K ta cã: F γ (θ − θ ) ( 2-15 ) Tõ biÓu thøc ( -15 ) ta tìm đợc dòng điện lâu dài cho phÐp cđa d©y dÉn øng víi mét tiÕt diƯn nhÊt định Vì tính toán trực tiếp công thức phức tạp nên ngời ta tính sẵn cho phụ lục Dòng điện lâu dài cho phép dây dẫn ICP cho bảng phụ lục ứng với tiết diện khác nhau, đợc thành lập theo điều kiện tiêu chuẩn nh sau: nhiệt độ cho phép dây dẫn = 700C; nhiệt độ không khí môi trờng lµ θ1 = 250C Mét sè chó ý: + Ta thấy dòng điện tỷ lệ với thay đổi theo hÖ thøc: I cp1 I cp = τ1 τ2 τ = θ − θ , nÕu τ thay đổi dòng điện Suy ra: Icp2 = Icp1 τ2 τ1 ( 2-16 ) VËy, nÕu nhiƯt ®é môi trờng 1' khác với nhiệt độ tiêu chuẩn 250C dòng điện cho phép dây dẫn điều kiện thực tế phải hiệu chỉnh theo hệ sè hiƯu chØnh nhiƯt ®é Kθ: 70 − θ 1' 70 − 25 Kθ = ( 2-17 ) §Ĩ tiƯn tính toán, K đợc tính sẵn cho phụ lục Khi dòng điện cho phép tính toán có giá trị là: ( 2-18 ) ICP = K.ICP + Vì S tỷ lệ thuận với đờng kính dây dẫn nên d thay đổi dòng điện cho phÐp cịng thay ®ỉi theo hƯ thøc: I cp1 I cp = d1 d2 suy ra: Icp2 = Icp1 d d1 ( 2-19 ) Mặt khác, tiết diện tăng tỷ lệ thuận với bình phơng d nên d tăng F tăng nhanh S Biểu thức cho ta xác định đợc dòng điện cho phép dây dẫn có đờng kính thay đổi, vật liệu dẫn điện có tiết diện dẫn điện biết dòng điện cho phép dây dẫn (dùng tính ICP dây ACO ACY biÕt cđa d©y AC) + Tõ ( 2-15 ) cho ta thấy dòng điện tỷ lệ với , hai dây dẫn có tiết diện, ứng với ta có dòng điện cho phép Icp1; dây thứ hai có dòng điện cho phép là: Icp2 = Icp1 γ = I cp1 ρ γ1 ( 2-20 ) Xác định dòng điện cho phép dây dẫn dùng để kiểm tra dây dẫn mạng kín bị cố mà không dùng để tính chọn tiết diện dây dẫn, Dây trần tÝnh chän tiÕt diƯn theo ®iỊu kiƯn hao tỉn ®iƯn áp cho phép theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế Căn vào tiết diện đà chọn, tra bảng phụ lục ta xác định giá trị Icp ứng với tiết diện điều kiện tiêu chuẩn phải thoả mÃn điều kiện sau để nhiệt độ không vợt 700C: ( 2-21 ) Itt ICP ICP - dòng điện lâu dài cho phép dây dÉn øng víi nhiƯt ®é chn cho phơ lơc Đ 2-3 Sự phát nóng dây bọc v cáp 1.Sự phát nóng dây có bọc cách điện Nhiệt độ cho phép dây bọc cáp xác định lớp cách điện bọc xung quanh dây dẫn nh vải, cao su, polyclovinin Khi dùng lâu dài, chất cách điện đợc đảm bảo nhiệt độ dây bọc không vợt 650C Đối với chất cách điện khác nh thuỷ tinh, amiăng nhiệt độ cho phép lên đến 100 - 1200C Nếu nhiệt độ tăng 650C làm cao su trở lên dòn nứt, polyclovinin bị mềm sức bền giảm xuống Điều kiện tản nhiệt dây bọc có khác so với dây trần có lớp cách điện, nhiệt lợng dòng điện sinh truyền môi trờng bên phải thắng đợc nhiệt trở lớp cách điện Trị số phụ thuộc vào tính chất lớp cách điện độ dày nó.Sự tản nhiệt từ bề mặt dây bọc môi trờng bên giống nh dây trần Phơng trình cân nhiệt gièng biÓu thøc ( - 13 ) nh−ng thay đổi hệ số truyền nhiệt C Dòng điện lâu dài cho phép dây bọc đợc tính sẵn cho phụ lục điều kiện tiêu chuẩn là: nhiệt độ cho phép dây bọc = 650C; nhiệt độ môi trờng = 250C Khi nhiệt độ môi trờng đặt dây bọc khác 250C dòng điện cho phép phải kể đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K, đợc cho phụ lục Khi dòng điện cho phép dây dẫn ứng với nhiệt độ thực tế đợc xác định theo công thức: Icp = K.[I]cp Phơng pháp đặt dây bọc ống có ảnh hởng đến điều kiện toả nhiệt tăng nhiệt độ môi trờng đặt dây, tức ảnh hởng đến dòng điện cho phép Do điều kiện làm mát xấu nên dòng điện cho phép dây bọc giảm Qua thực nghiệm thấy rằng: Đặt dây dẫn ống phụ tải giảm 17% Đặt dây dẫn ống phụ tải giảm 25% Đặt dây dẫn ống phụ tải giảm 33% Nếu ống đặt dây dẫn hay lõi bọc cách điện vỏ bọc chung điều kiện làm mát nữa, dòng điện cho phép giảm thêm 10% với dây lõi 15% dây lõi 2 Sự phát nóng dây cáp Thông thờng, dây cáp thờng dùng giấy tẩm dầu để cách điện, nhiệt độ cao giới hạn cho phép chất cách điện cáp bị phá hoại bị dòn, nứt gây phóng điện pha với đất Mặt khác, dòng điện qua dây cáp làm phát nóng d·n në HƯ sè d·n në cđa c¸c chÊt c¸ch điện vỏ bọc khác nên chúng giÃn nở khác Nếu dòng điện tăng cao, nhiệt độ lớn dòng điện giảm, chất cách điện vỏ bọc co lại khác nhiều tạo khoảng trống Từ trờng phân bố không đều, lớp vỏ cáp sinh phóng điện gây cố Vì loại cáp cấp ®iƯn ¸p kh¸c cã líp vá bäc kh¸c nhau, nhiệt độ cho phép khác dòng điện cho phép khác Cáp đợc đặt môi trờng khác nên điều kiện làm mát khác Sau ta xét làm việc cáp đặt môi trờng đất, nớc không khí a) Cáp đặt đất Khi đặt cáp đất, thờng chôn độ sâu 0,7 - m nên nhiệt độ đất nói chung ổn định, mát không khí Nhiệt truyền từ lõi cáp qua lớp vỏ vào đất đờng truyền dẫn nhiệt Định luật truyền nhiệt giống nh định luật ôm phơng trình cân nhiệt có dạng: nI2R = θ −θ0 ( 2-22 ) Rcd + Rvc + Rd đó: n - số lõi cáp; , - nhiệt độ lõi cáp nhiệt độ tiêu chuẩn đất; Rcd, Rvc, Rd - nhiệt trở lớp cách điện, vỏ cáp đất Thay điện trở R đơn vị chiều dài, gộp giá trị Rcd, Rvc, Rd thành hệ số Ck biến đổi ta nhận đợc: I = CK F (θ − θ ) ( 2-23 ) n Tõ quan hệ I F ta xác định đợc dòng điện lâu dài cho phép cáp Dòng điện lâu dài cho phép cáp đợc tính sẵn cho phụ lục ứng với điều kiện tiêu chuẩn nh sau: nhiệt độ đất nhiệt độ trung bình cực đại hàng năm đất tháng nóng nhất, lấy = 150C; cáp đặt đất độ sâu lớn 0,7 mét Nhiệt độ cho phép lõi cáp phụ thuộc vào điện ¸p nh− sau: §iƯn ¸p: (kV) ≤1 10 20 35 NhiƯt ®é cho phÐp ( θ0C ) 80 80 65 60 50 50 Khi nhiệt độ nơi đặt cáp khác nhiệt độ tiêu chuẩn bảng phụ lục đa vào hệ số điều chỉnh nhiệt độ K: Kθ = θ −θ0 θ − 15 ( 2-24 ) Nếu có nhiều cáp đặt chung hầm cáp điều kiện làm mát bị xấu đi, phụ thuộc vào khoảng cách cáp số lợng cáp Dòng điện lâu dài cho phép cáp bị giảm xuống tính toán cần đa thêm vào hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song Kn ( Kn đợc cho phụ lục ) Trờng hợp cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ số cáp dòng điện cho phép tơng ứng cáp xác định theo biểu thức: Icp = K.Kn.[I]cp ( 2-25 ) Khi biết dòng điện phụ tải ( Ipt ) muốn tìm tiết diện dây cáp, ta xác định dòng điện cho phép tính toán dây cáp đà kể đến sai khác nhiệt độ môi trờng đặt cáp số lợng cáp đặt song song lµ: Icp = I pt K θ K n ( 2-26 ) Từ dòng điện cho phép tính toán, chọn giá trị dòng điện gần cho bảng phụ lục ứng với loại cáp đảm bảo điều kiện: Icp [I]cp Nếu cáp không mang đầy tải cho phép tải thời gian định Ví dụ cáp mang 80% phụ tải cho phép tải 30% thời gian ngày đêm b) Cáp đặt không khí Cáp đặt không khí nhiệt lợng truyền môi trờng xung quanh đối lu dẫn nhiệt Vì phơng trình cân nhiệt giống nh dây trần Phụ tải lâu dài cho phép cáp đặt không khí cho phụ lục ứng với điều kiện tiêu chuẩn: nhiệt độ môi trờng = 250C nhiệt độ cho phép cáp nh Khi nhiệt độ khác 250C cần phải đa vào hệ số hiƯu chØnh nhiƯt ®é Kθ cho phơ lơc Đối với cáp đặt rÃnh tờng không cần đa vào hệ số hiệu chỉnh số cáp Kn c) Phụ tải lâu dài cho phép cáp đặt nớc Cáp đặt nớc, điều kiện làm mát tốt so với đặt đất không khí nớc dẫn nhiệt tốt Toả nhiệt từ cáp môi trờng nhờ truyền nhiệt đối lu chuyển dời lớp nớc nóng Vì cáp đặt nớc cho phép phụ tải lớn khoảng 30% so với cáp đặt đất Dựa vào phơng trình cân nhiệt, ngời ta rút dòng điện lâu dài cho phép cáp tính sẵn cho phụ lục, ứng với nhiệt độ chuẩn môi trờng là: = 150C Khi nhiệt độ môi trờng khác 150 C cần phải đa vào hệ số hiệu chỉnh K Cáp đặt nớc không cần hệ số hiệu số cáp Kn Đ 2-4 Bảo vệ dây dẫn v cáp cầu chảy mạng hạ áp Nếu lý dòng điện tăng lên đột ngột hay tải mà không cắt mạch điện chất cách điện bị h hỏng cháy dây dẫn Để đảm bảo an toàn cho mạng điện, ngăn ngừa cố, ngời ta dùng thiết bị tự động cắt mạng điện khỏi nguồn điện Thiết bị bảo vệ phổ biến đơn giản cầu chảy Đặc tính dây chảy Bộ phận chủ yếu cầu chảy dây chảy Nó đợc chế tạo kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nh: chì, nhôm, đồng, kẽm điều kiện làm việc bình thờng dây chảy nh đoạn dây dẫn Khi cố, dòng điện tăng lên đột ngột nhiệt độ tăng lên vợt giá trị nóng chảy dây chảy tự động đứt, tách mạng điện khỏi nguồn, bảo vệ an toàn cho thiết bị đờng dây Thân cầu chảy có dạng hình ống tròn, hình phiến hay hình hộp chữ nhật Trong cầu chảy chứa đầy môi trờng không cháy nh cát, thạch anh Dây chảy chia làm loại: Loại quán tính ( dung lợng nhiệt lớn ), chế tạo kim loại có điện trở suất nhỏ nh đồng, bạc, chì hợp kim Loại có quán tính lớn ( dung lợng nhiệt nhỏ ) chế tạo kim loại có điện trở suất lớn nh nhôm, kẽm hợp kim Dòng điện định mức dây chảy ( ký hiệu Idc ) dòng điện mà dây chảy làm việc lâu dài không bị chảy không nóng nhiệt độ quy định từ 60 - 700C Dòng điện dây chảy đợc chế tạo với thang tiªu chuÈn nh− sau: 6; 10;15; 20; 25; 35; 60; 80; 100; 125; 160; 200; 225; 260; 300; 350; 430; 500; 600; 700; 850 1000A Dây chảy đợc thử nghiệm thông số sau đây: Dòng điện thử nghiệm nhỏ ( Imin ) dòng điện chạy qua dây chảy thời gian từ -2 mà dây chảy không bị chảy Imin = ( 1,3 -1,5 )Idc Dòng điện thử nghiệm lớn ( Imax ) dòng điện qua dây chảy làm cho nã ch¶y Imax = ( 1,6 - 2,1 )Idc t (s ) Dòng điện qua dây chảy lớn Idc thời gian chảy nhanh Sự phụ thuộc thời gian chảy dòng điện qua dây chảy gọi đặc tính dây chảy có dạng nh hình 2-1 10 Hình 2-1 Đặc tính dây chảy 1- dây chảy có quán tính; Idc Imin 2,5 Idc I (A) 2- dây chảy quán tính Thực tế đặc tính dây chảy có tản mạn lớn Ví dụ dây chảy có Idc = 60 A sÏ ch¶y thêi gian tõ 0,006 - 0,1 s dòng điện chạy qua 1000 A Sự tản mạn đặc tính ... tới biện pháp điều chỉnh điện áp Những điểm đặc biệt phân phối điện nông nghiệp Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so với mạng điện thành phố Điểm bật là,... http://www.ebook.edu.vn Phân loại mạng điện thụ điện Căn vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ngời ta phân mạng điện thành loại nh sau: + Theo loại dòng điện có Mạng dòng điện chiều, Mạng điện xoay chiều pha... dây dẫn có mạng chiều pha dây dẫn, mạng xoay chiều pha dây, mạng xoay chiều pha dây dây + Theo hình dáng có mạng điện hở mạng điện kín Mạng hở mạng có nguồn cung cấp từ phía, Mạng kín mạng mà phụ