phương pháp tính toán lựa chọn dây dẫn

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Tính công suất phụ tải:tính dòng điện làm việc max Xác định kích cỡ dây dẫn: chon tiết diện dây dẫn ,chọn loại cách điện,chọn dân dân theo nhiệt đô, môi trường, cách lắp đặt, Tính toán độ sụt áp:ở điều kiện bt,khởi động động cơ Tính toán dòng ngắn mạch: Phía nguồn, dòn ngắn mạch lớn nhất Lựa chọn thiết bị bảo vệ: chọn dòng cắt,khả năng, bảo vệ ghép tầng,kiểm tra tính chọn lọc

CH N DÂY D N

10/10/2015

1 Công su t ph t i t ng đ i th p (vài kW đ n vài MW)

2 Chi u dài đ ng dây d n đi n ng n ( vài mét đ n d i vài

5 M ng đi n phơn ph i do nhi u ph t i m c tr c ti p không

qua máy bi n áp nên yêu c u v ch t l ng đi n áp r t ch t

ch , m t khác kh n ng đi u ch nh đi n áp trong m ng phơn ph i c ng h n ch so v i m ng truy n t i.

6 Khi thi t k m ng phơn ph i trung th th ng c n c vƠo

m c t n th t đi n áp cho phép đ ch n ti t di n dơy.

10/10/2015

- C h n y u t hi u ch nh theo đi u ki n môi tr ng

- Xác đ nh ti t di n dây d n , tra dây d n theo dòng cho phép

ch n ti t

di n cáp và đánh giá thi t b b o

Nhi t đ cho phép c a dây d n và cáp ng m ( cp) là nhi t đ l n

nh t mà khi làm vi c nhi t đ này , dây d n và cáp v n còn gi

đ c đúng đ c tính nhi t và c c a nó

• i v i dây tr n : cp  70 0C

cp d a trên đ c tính c a m i n i _ đây là ch ti p xúc kém nh t khi có dòng đi qua ,s gây nên hi n t ng phát nóng nhi u nh t _ Khi nhi t đ t ng quá giá tr cho phép , ch ti p xúc s b oxy hóa

m nh làm t ng đi n tr ti p xúc và ngày càng nóng lên cho t i khi

đ ng dây không làm vi c đ c n a

6.2.1 Nhi t đ cho phép c a dơy d n vƠ cáp ng m (cp)

6.2 Ch n dơy d n trong l i đi n h th

10/10/2015

• Cáp ng m có v b c kim lo i b ng chì ho c nhôm , cách đi n b ng

gi y t m d u , khi b nóng lên v t li u cách đi n này s dãn n và khi ngu i đi thì co l i nhi u h n v b c chì Do đó s hình thành kho ng

tr ng không khí gi a cách đi n và v b c , d i tác d ng c a đi n

tr ng , không khí đơy s b ion hóa đ m nh và gây nên hi n t ng

ch c th ng cáp

cp = 500C – 80 0C

6.2 1 Nhi t đ cho phép c a dây d n và cáp ng m (cp)

• Dây có b c cách đi n : b ph n ch u nhi t kém nh t là l p cách

đi n b c quanh dây d n nh cao su , PVC… Tính cách đi n c a dây

ch đ c đ m b o khi nhi t đ c a lõi dây không v t quá cpc a v t

li u cách đi n đó cp c a dây có b c ph thu c v t li u cách đi n

c a nó

Cách đi n b ng cao su , PVC có cp = 600C  80 0C ; cách đi n b ng

s i amiang , s i th y tinh cp = 1000C  120 0C

10/10/2015

)

T /

t e

1 )(

Khi có dòng đi n ch y qua , dây d n s nóng lên , s bi n thiên

nhi t đ trong dây d n theo th i gian đ c bi u di n b ng hàm s

: đ chênh nhi t đ c a dây d n so v i môi tr ng chung quanh ( 0 C).

 : nhi t đ c a dây d n sau khi có dòng đi n ch y qua t giây ( 0 C)

0 : nhi t đ môi tr ng chung quanh ( 0 C)

max : nhi t đ gi i h n l n

nh t đ i v i dây d n ( 0 C)

T : h ng s th i gian phát nóng c a dây d n (s).

I=const ch y qua , dây d n b đ t nóng , nhi t l ng phát ra chia làm 2 ph n :

m t ph n làm nóng dây d n , ph n còn l i t a ra môi tr ng chung quanh

 Nhi t l ng t a ra môi tr ng theo 3 đ ng : b c x , đ i l u và truy n d n

Vì h s truy n d n không khí r t th p nên ch xét đ n hi n t ng đ i l u và

b c x

 giai đo n đ u , dòng đi n làm cho nhi t đ dây d n t ng tuy n tính theo

đ ng th ng , do hi n t ng đ i l u và b c x , m t ph n nhi t l ng t a ra môi tr ng chung quanh

 Khi đ t đ n tr ng thái cân b ng nhi t , nhi t đ c a dây d n b ng v i nhi t

đ môi tr ng chung quanh , nhi t l ng phát sinh s t a h t ra môi tr ng chung quanh, dây d n đ t nhi t đ xác l p

 Dây d n đ t nhi t đ xác l p khi t = (3  4)T

I=const

6.2.2 Hi n t ng phát nóng c a dây d n

10/10/2015

6.2.3 Dòng đi n cho phép c a dây d n và cáp

Dòng đi n cho phép ( Icp ) là dòng đi n ch y qua dây d n lâu dài làm cho dây nóng lên t i nhi t đ không v t quá nhi t đ cho phép

 Dòng đi n I ch y qua dây d n có đi n tr r trong m t đ n v th i gian s phát sinh nhi t l ng

K 1 : h s qui đ i công su t đi n ra nhi t

 : đi n tr su t c a dây d n ; l : chi u dài dây ; F : ti t di n dây (mm 2 )

 L ng nhi t t a ra môi tr ng chung quanh

K 2 : h s t a nhi t ( W/cm 2 đ C ) là nhi t l ng t a ra trong 1giây t 1cm2 b

m t dây d n khi đ chênh nhi t gi a dây d n và môi tr ng là 1 0 C ;

S = .d.l : di n tích b m t t n nhi t (cm 2 ) , d : đ ng kính dây d n (cm)

0 : nhi t đ dây d n và c a môi tr ng chung quanh

H s truy n nhi t c a dây d n ph thu c vào :

•nhi t đ ban đ u c a dây d n

•t c đ chuy n đ ng c a không khí g n dây d n

S ) (

K

Q  2  0

F

l I K r

I K

Q  1 2  1 2

10/10/2015

tr ng thái cân b ng nhi t , nhi t l ng

phát ra trong m t đ n v th i gian b ng nhi t

l ng t a ra môi tr ng chung quanh

6.2.3 Dòng đi n cho phép c a dây d n và cáp

S ) (

K F

l I K r

I K

Q  1 2  1 2  2  0

; l

.

S ) (

F K

I 3  0



1

2 3

K

K

l

S ) (

F K

l d

10/10/2015

)S '

-F(

K '

I cp  3 cp 0

1

2 cp

cp 2

1 0

cp

0 cp

cp

cp

I '

I )

' (

) -

( '

cp 2

cp 1

2 2

cp

1 cp

I

= I

= I

3 Dây cùng lo i nh ng có đ ng kính khác nhau

2 3

1

2 1

cp 3

1

3 2 1

cp 2

cp 2

2

1 1

2 cp

1 cp

d

d I

d

d I

I S

F

S F I

d

4

d S

F

2





Dòng cho phép s t ng khi đ ng kính dây t ng hay ti t di n dây t ng

5 M t đ dòng đi n cho phép theo đi u ki n phát nóng

d

1 d

d

d F

I

2 / 3

-M t đ dòng cho phép s gi m khi ti t di n dây t ng ,dây càng to thì m t

đ dòng cho phép càng th p10/10/2015

1 Theo đi u ki n phát nóng : dây d n đ c l a ch n theo dòng đi n tính toán

c a t i sao cho nhi t đ dây d n không l n h n nhi t cho phép c a dây d n

v i m i giá tr dòng đi n t i ch đ dài h n

Giá tr Icp tra đ c th ng ng v i đi u ki n th nghi m n i s n xu t , ví

d nhi t đ 0 , dây ch m t s i … C n qui đ i dòng cho phép theo đi u

ki n t n nhi t c th n i l p đ t nh theo nhi t đ môi tr ng , ph ng pháp l p đ t , s dây đi song song …

Icp - dòng đi n cho phép c a dơy d n (A) _tra theo catalog.

I lvmax - dòng đi n l n nh t ch y trong dơy d n (A)

Khc - h s hi u ch nh, ph thu c vƠo cách l p đ t ,s m ch đi k .

max lv

cp I

I 

hc

max lv

cp max

lv hc

cp

' cp

k

I I

I k

I

6.2.4 Ch n dây d n và cáp h th theo đi u ki n phát nóng và và ph i

h p v i thi t b b o v

10/10/2015

Dây 1 lõi và nhi u lõi

- d i l p n p đúc, có th l y ra đ c

ho c không, b m t đ l p v a ho c

n p b ng.

- d i sàn nhà ho c sau tr n gi -trong rãnh, ho c ván lát chân t ng

B

-khung treo có b m t ti p xúc v i

t ng ho c tr n -trên nh ng khay cáp không đ c l C

i v i cáp không chôn trong đ t, h s K đ c tr ng cho đi u ki n

Hê sô K2 th hi n nh h ng c a s l ng dây đ t k nhau

Hai m ch đ t k nhau khi kho ng cách L gi a 2 dây nh h n 2 l n đ ng kính

trên máng đ ng 1 0,88 0,82 0,77 0,75 0,73 0,73 0,72 0,72 0,72

Hàng đ n trên thang cáp,

công xom 1 0,87 0.82 0,8 0,8 0,79 0,79 0,78 0,78 0,78

Nhi t đ môi tr ng Cao su (ch t Cách đi n

d o) PVC butyl polyethylene (XLPE), cao su có

ethylene propylene (EPR) 10

15 20 25

1,29 1,22 1,15 1,07

1,22 1,17 1,12 1,07

1,15 1,12 1,08 1,04 30

35 40 45

1,00 0,93 0,82 0,71

1,00 0,93 0,87 0,79

1,00 0,96 0,91 0,87 50

55 60 65 70 75 80

0,58 - - - -

0,71 0,61 0,50 - - - -

0,82 0,76 0,71 0,65 0,58 - -

H s K3 th hi n nh h ng c a nhi t đ t ng ng

v i d ng cách đi n

Cáp 3 pha 3 lõi XLPE đ t trên khay

Mã ch cái theo ph ng pháp đi dây

là E.

K1 = 1, K2 = 0,75, K3 = 0,91 K= K1 x K2 x K3 = 1 x 0,75 x 0,91

= 0,68

Ch n dây d n XLPE này khi I lvmax =25A

Ví d ch n dây không chôn d i đ t

Ti t di n dây s đ c tìm nh sau: c t PR3 ng v i mã ch cái E và

giá tr g n nh t và l n h n 36,8A :

 Ch n dây đ ng v i ti t di n 4mm 2 , I cp =42A

 Dây nhôm s là 6mm 2 có I cp = 43A

A 8 ,

36 68

, 0

25 I

K

I I

I K

I

cpdd

hc

max lv cpdd

max lv hc

Cách đi n và s dây Cao su ho c PVC Butyl ho c XLPE ho c EPR Mã

ch

cái

ch cái

15,5 21 28 36

17,5 24 32 41

18,5 25 34 43

19,5 27 36 48

22 30 40 51

23 31 42 54

24 33 45 58

26 36 49 63

1,5 2,5 4 6

Ti t

di n

c t ngang dây

đ ng (mm 2 )

10 16 25 35

50 68 89 110

57 76 96 119

60 80 101 126

63 85 112 138

70 94 119 147

75 100 127 158

80 107 138 169

86 115 149 185

161 200

10 16 25 35

16,5 22 28 39

18,5 25 32 44

19,5 26 33 46

21 28 36 49

23 31 39 54

25 33 43 59

26 35 45 62

28 38 49 67

2,5 4 6 10

Ti t

di n

c t ngang dây nhôm (mm 2 )

16 25 35 50

53 70 86 104

59 73 90 110

61 78 96 117

66 83 103 125

73 90 112 136

79 98 122 149

84 101 126 154

91 108 135 164

121 150 184

16 25 35 50

b.Xác đ nh c dây cho dây chôn d i đ t

15 20 25

1,10 1,05 1,00 0,95

1,07 1,04 1,00 0,96 30

35 40 45

0,89 0,84 0,77 0,71

0,93 0,89 0,85 0,8 50

55 60

0,63 0,55 0,45

0,76 0,71 0,65

Ví d

Dây 1 pha, 220V đ t v i 4 dây khác trong ng ng m Nhi t

đ đ t 200C Dây b c PVC và c p cho t i chi u sáng 5kW

K4 =0,8 ;K5 = 0,6 ;K6 = 1,0 ;K7 = 1,0

K = K4 x K5 x K6 x K7= 0,48

A 73 ,

22 220

5000

Ilv max  

A 35 ,

47 48

, 0

73 , 22 K

I I

hc

max lv

Ti t di n dây d n

 c t PVC, 2 dây, dòng 54A thích ng v i dây đ ng 4 mm 2

 N u dùng dây nhôm, t I cpdd ch n ti t di n 10mm 2 v i dòng cho phép lâu dài là 68A.

Cách đi n và s dây Cao su ho c PVC Bytyl ho c XLPE, ho c EPR

26 34 44 56

32 42 54 67

31 41 53 66

37 48 63 80 10

16 25 35

74 96 123 147

90 116 148 178

87 113 144 174

104 136 173 208 50

70 95 120

174 216 256 290

211 261 308 351

206 254 301 343

247 304 360 410

57 74 94 114

68 88 114 137

67 87 111 134

80 104 133 160 50

70 95 120

134 167 197 224

161 200 237 270

160 197 234 266

188 233 275 314

3 Ki m tra đi u ki n s t áp

 Ch n dơy theo đi u ki n phát nóng ch a xét đ n t n th t đi n áp trên

a Ti t di n dây trung tính (S N ) ph thu c vƠo :

- d ng c a s đ n i đ t, TT, TN,.v.v;

- ph ng pháp b o v ch ng ch m đi n gián ti p

b M ch m t pha có S pha  16mm 2 (Cu) ho c 25mm 2 (Al) : S N =S pha

c H th ng 3 pha S pha  16mm 2 (Cu) ho c 25mm 2 (Al) : Ch n S N

+ b ng v i dơy pha ho c

+ nh h n v i đi u ki n : a) dòng ch y trong dơy trung tính trong đi u ki n lƠm vi c bình th ng nh

h n giá tr cho phép I cpdd nh h ng c a hƠi b c 3 c n đ t bi t chú ý

b) công su t t i 1 pha nh h n 10% so v i t i 3 pha cơn b ng, ho c

c) dơy trung tính có b o v ch ng ng n m ch.

6.2.5 Dây trung tính

6.3 Ch n dơy d n trong m ng trung th

6.3.1 Ch n dơy theo cùng ti t di n vƠ th a đi u ki n s t áp cho phép

1 ng dơy có m t ph t i

' '

dm dm

dm

U

U U

QX U

PR U

QX

PR

T n th t đi n áp trên đ ng dơy b ng tr s cho phép Ucp

Ucp = U’ + U’’ ; Ch n x0  0,33  0,43 /km

dm

0 dm

'

U

l Qx U

0 dm

'

cp

FU

Pl U

l Pr U

PR

cp

dm U U

Pl

F 



 lƠ đi n tr su t c a kim lo i : Al = 31,5 .mm2/km; Cu = 18,8 .mm2/km P(kW); l(km); Uđm(kV); F(mm2)

) V (

i dm

0 '

l

Q U

x

n

1 i

i dm

0 '

U U

l

P U

r U

i dm

' cp

l

P U

10/10/2015 28

1 L y x0 = 0,4 /km , tính U’’ , Ucp

2.

3.

4 Ch n dây nhôm A-70

M ng đi n 3 pha 35 kV , hãy xác đ nh ti t di n dây d n cho m ng đi n n u toàn

b m ng đi n dùng dây nhôm Cho t n th t đi n áp cho phép U cp % = 6%

 3 2 2 10 8 3 2 10 5 2 10 3  940 V 35

4 ,

0

U '    3   3  3 

V 1160 940

3 10 2 5

10 2 3

8 10 2 3

4 35 1160

5 ,

10/10/2015 29

 0 , 45 j 0 , 355  3 1 , 35 j 1 , 065 Z

775 ,

1 j 25

, 2 5

355 ,

0 j 45

, 0 Z

84 , 2 j 6

, 3 8

355 ,

0 j 45

, 0 Z

1 1 1

%

U

100

35

65 , 1 2 775

, 1 4 84

, 2 7 35

1 2 25

, 2 5 6

, 3

Ki m tra t n th t đi n áp trên toƠn b đ ng dơy

Ch n dây A-70 lƠ ch p nh n đ c

10/10/2015 30

'

U

i i

dm

i

sin i

3 U

3 U

p



m m

dm

m

cos I

3 U

• Tr ng h p cho ph t i dòng đi n thay

v i ii và cos i là dòng đi n và h s công su t c a ph t i i

ho c thay

v i Im và cos m là dòng đi n và h s công su t c a đo n m

10/10/2015 31

6.3.2 Xác đ nh ti t di n dơy d n theo m t đ dòng đi n không

đ i vƠ th a đi u ki n s t áp cho phép

1 i v i m ng đi n cung c p cho ph t i tiêu th có th i gian s d ng công su t c c đ i Tmax l n thì thành ph n t n th t đi n n ng chi m ti

tr ng l n trong hàm chi phí tính toán.

2 Trong tr ng h p này, ti t di n t i u c a m ng đi n đ c l a ch n theo tiêu chu n t n th t đi n áp không v t quá tr s cho phép , k t

h p v i đi u ki n t n th t đi n n ng trong m ng là ít nh t.

3 V i m t l ng kim lo i mƠu c a dơy d n cho tr c, t n th t đi n n ng trong m ng đi n s nh nh t khi m t đ dòng đi n trên các đo n

đ ng dơy không đ i.

4 Có th ch ng minh đi u nƠy b ng cách l y đ o hƠm riêng c a t n th t công su t m t pha theo ti t di n dơy d n vƠ cho b ng không

' cp

' cp

cos I

r cos

I r cos

I r 3 U

U U

2 2

2 1

1 1

1 '

F

I cos

l F

I cos

l F

I 3 U

cos l

cos l

cos l

3

U j







3 2

1 , cos , cos cos là h s công su t trên t ng đo n đ ng dây,

 là đi n tr su t; l i lƠ chi u dƠi các đo n đ ng dây

3 3

2 2

1 1

' cp

( j

I F

; j

I F

; j



 li cos i

6 Ch n dây tiêu chu n và ki m tra s t áp th c t

7 Tr ng h p m ng đi n có phân nhánh, tính theo đ ng đi b t đ u

t ngu n r qua nhánh nào có t ng l n nh t

và tính m t đ dòng theo đ ng b t đ u t ngu n r qua nhánh nào có t ng

8 Khi tính m t đ dòng j c n so sánh v i jkt Ch n j(A/mm2) min

N u j < jkt thì ch n ti t di n dây theo m t đ dòng j

N u j > jkt thì ch n ti t di n dây theo m t đ jkt

l n nh t

10/10/2015 34

6.3.2 Xác đ nh ti t di n dơy d n theo m t đ dòng đi n không đ i vƠ th a đi u

ki n s t áp cho phép

M ng đi n 10 kV cung c p cho ba xí nghi p b ng đ ng dây trên không, dây d n

b ng nhôm, công su t kVA c a ph t i và chi u dài đ ng dây cho trên hình, t t

c ph t i có h s công su t b ng 0,8.

Th i gian s d ng công su t l n nh t T max = 4500 gi /n m.

Hãy xác đ nh ti t di n dây d n n u t n th t đi n áp cho phép là 6%.

23km

4km

31000+j750kVA

600+j450kVA

800+j600kVAHình 7.3

Ví d

%.

6 U

U U

' cp

cos l

cos l

3

U j





6 , 31 3

10/10/2015 36

2

3 3

3

2 3

1 dm

1 1

1

mm 53

,

54 8

, 0 10 06 , 1 3

10 8 , 0 j

I F

mm 59

, 163 10

8 , 0 10 06 , 1 3

6 , 0 8

, 0 1

cos

U j 3

P j

I F

2 2

8 , 0 10 06 , 1 3

600 cos

U j 3

P j

10/10/2015 37

6.3.3 Xác đ nh ti t di n dơy d n theo chi phí kim lo i mƠu ít nh t vƠ đi u ki n s t

áp cho phép

Khi m ng đi n có T max nh , ví d m ng đi n nông nghi p thành ph n v n

đ u t cho dây d n chi m t tr ng l n h n thành ph n t n th t đi n n ng trong hàm chi phí tính toán.

i v i m ng đi n này ti t di n đ c ch n sao cho phí t n v kim lo i màu

là ít nh t.

i n

1 i

i '

cp dm

k

U

10/10/2015 38

M ng đi n 10 kV cung c p cho hai t i, chi u dài đ ng dây và công su t cho trên hình, t n th t đi n áp cho phép b ng 6% Hãy l a ch n ti t di n dây d n theo chi phí kim lo i màu ít nh t, dây nhôm, kho ng cách D = 1m.

600 U

);

V ( 600

10000 100

6 U

V 179 5

162 4

880

162 10

36 , 0 U

' cp cp

10

1670 5

10

493 5

,

31

Ch n dây AC-95 cho đo n A-1 ; dây AC-50 cho đo n 1-2

10/10/2015 39

6.3.4 Ch n ti t di n đ ng dơy trên không vƠ cáp ng m theo đi u ki n

kinh t

r I

3 8760

K

r I

3

A

c

V n đ u t c a đ ng dơy g m hai ph n:

• Ph n ti l v i ti t di n F c a dơy liên quan đ n phí t n dơy d n.

• Ph n g n nh không ph thu c vƠo ti t di n nh chi phí th m dò,

s cách đi n, c t đi n

V n đ u t cho m t đ n v chi u dƠi đ ng dơy :

M = aF + b trong đó a,b lƠ các h ng s

T n th t đi n n ng trên m t đ n v chi u dƠi trong m t n m :

r 0 đi n tr m t đ n v chi u dƠi dơy d n

3 c b

F a a

a

I 3 a

a

a dF

2

2 max tc

F

tc vh

0 max

A

( c

3

a a

a F

I

0

tc vh

kt

max kt

3 c b

F a a

a

Z  vh  tc   0 max 2

10/10/2015 41

Tên dơy d n Th i gian s d ng công su t c c

đ i, Tmax (gi /n m) 1000-3000 3000-5000 >5000

2,5 1,4

2,0 1,2

B ng s li u m t đ dòng đi n kinh t theo Tmax vƠ lo i dây d n

M ng đi n 110 kV cung c p cho hai t i b ng 2 đ ng dây song song , chi u dài

đ ng dây và công su t cho trên hình Hãy l a ch n ti t di n dây d n theo m t

đ dòng kinh t cho phép , bi t dây nhôm lõi thép tr n , Tmax = 4000h/n m

196 8

, 0 110

3 2

35

25 10

Ilv max bt _ A1  3  

A 81 ,

114 8

, 0 110

3 2

35 10

Ilv max bt _ 12  3 