Cung cấp điện Quyền Huy Ánh Chương 8

Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh CHƯƠNG CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 8.1 Khái niệm chung Dây dẫn cáp thành phần mạng cung cấp điện Vì vậy, việc lựa chọn dây dẫn cáp tiêu chuẩn kỹ thuật thoả mãn tiêu kinh tế góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tải phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn không cho ngành điện mà cho ngành kinh tế quốc dân Tùy theo loại mạng điện cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò đònh điều kiện kỹ thuật đóng vai trò quan trọng hay ngược lại Do đó, cần phải nắm vững chất phương pháp lựa chọn dây dẫn cáp để sử dụng chỗ có hiệu 8.2 Cáp dây dẫn mạng điện phân phối 8.2.1 Dây dẫn Cấu tạo Dây dẫn không mạng phân phối chủ yếu dây đồng, dây nhôm dây nhôm lõi thép Ngoài ra, sử dụng dây hợp kim nhôm Trong loại dây trên, dây nhôm sử dụng rộng rãi Chủng loại dây a Dây vặn xoắn Dây vặn xoắn hay gọi dây bện Dây vặn xoắn gồm nhiều sợi dây đơn vặn chéo với theo nhiều lớp Thông thường lớp nhiều lớp sợi (ví dụ: có sợi dây trung tâm, lớp thứ có sợi, lớp thứ hai có 12 sợi…) Mỗi lớp lại xoắn theo chiều ngược cho dây bện chặt khỏi bò bung + Dây đồng trần vặn xoắn (Bảng 8.1) Dây đồng trần vặn xoắn chế tạo từ sợi đồng cứng để làm dây dẫn điện trời Dây đồng trần vặn xoắn có độ bền học lớn, chòu ảnh hưởng môi trường Tuy đồng vật liệu dẫn điện tốt, đắt hiếm, nên ngày loại dây dùng trường hợp đặc biệt mạng điện tiếp xúc (tàu điện, xe điện…), mạng điện hầm lò, xí nghiệp mỏ… Đối với sản phẩm CADIVI, dây đồng trần kí hiệu chữ (C) chữ số để tiết diện đònh mức dây dẫn + Dây nhôm trần vặn xoắn (Bảng 8.2) Dây nhôm vặn xoắn gồm nhiều sợi nhôm đơn ghép lại Độä dẫn điện nhôm 65.5% so với đồng, nhôm nhẹ, giá thành rẻ, có nhiều nên thực tế thường dùng dây nhôm để dẫn điện Nhưng sức chòu kéo dây nhôm 40% so với dây đồng nên dây nhôm trần vặn xoắn thường dùng mạng điện phân phối với cấp điện áp tới 35 kV Đối với sản phẩm CADIVI, dây nhôm trần vặn xoắn ký hiệu (A) chữ số để tiết diện dây H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 114 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 8.1 DÂY ĐỒNG XOẮN Ruột dẫn: đồng cứng nhiều sợi xoắn Dùng cho đường dây truyền tải không Tiết diện danh đònh (mm2) Số sợi/đường kính sợi (N/mm) C11 C14 C16 C23 C25 C30 C35 C38 C50 C60 C70 C80 C95 C100 C120 C125 C150 C185 C200 C240 C250 C300 C325 7/1,4 7/1,6 7/1,7 7/2,0 7/2,13 7/2,30 7/2,52 7/2,6 7/3,0 7/3,3 19/2,13 19/2,30 19/2,52 19/2,6 19/2,8 19/2,9 19/3,15 37/2,52 37/2,6 37/2,84 37/2,9 37/3,15 37/3,35 Điện trở dây dẫn (  /km) 1,7065 1,3065 1,1573 0,8362 0,7336 0,6290 0,5238 0,4880 0,3880 0,3670 0,2723 0,2335 0,1944 0,1812 0,1580 0,1430 0,1244 0,1001 0,0952 0,0791 0,0722 0,0602 0,0565 Đường kính tổng (mm) Trọng lượng gần (kg/km) Cường độ tối đa (Amp) 4,20 4,80 5,10 6,06 6,39 6,90 7,53 7,80 9,00 9,90 10,65 11,50 12,55 13,00 14,00 14,50 15,75 17,57 18,20 19,88 20,30 22,05 23,45 95,9 125,0 142,0 197,9 224,0 261,7 311,0 334,4 430,0 537,0 602,0 702,0 850 898 1066 1140 1309 1624 1705 2159 2255 2707 2882 95 120 130 155 180 214 220 225 270 305 340 377 415 450 485 530 570 640 700 760 820 880 943 Bảng 8.2 Tiết diện danh đònh (mm2) Số sợi/đường kính sợi (N/mm) A16 A26 A35 A40 A50 A63 A70 A95 A100 A120 A125 A150 A185 A240 A300 7/1,7 7/2,13 7/2,52 7/2,7 7/3,0 7/3,39 7/3,55 7/4,1 19/2,59 19/2,8 19/2,89 19/3,15 19/3,50 19/4,00 19/3,15 DÂY NHÔM XOẮN Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi xoắn Dùng cho đường dây truyền tải không Đường kính Điện trở Trọng lượng tổng gần dây dẫn (mm) (kg/km) (  /km) 1,8007 5,10 43,0 1,1498 6,39 68,0 0,8347 7,50 94,0 0,7157 8,10 109,4 0,5784 9,00 135,0 0,4544 10,17 172,3 0,4131 10,65 189,0 0,3114 12,30 252,0 0,2877 12,95 274,9 0,2459 14,00 321,0 0,2301 14,45 343,6 0,1944 15,80 406,0 0,1574 17,50 502,0 0,1205 20,00 655,0 0,1000 22,10 794,0 Cường độ tối đa (Amp) 105 135 170 194 215 248 265 320 330 375 385 440 500 590 680 b Dây hợp kim nhôm lõi thép xoắn (Bảng 8.3) Để tăng khả độ bền học, độ dẫn điện cấp điện áp cao, thường dùng hợp kim nhôm lõi thép Dây hợp kim nhôm trần vặn xoắn dẫn điện dây nhôm chút H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 115 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh sức bền học lại tăng gần gấp đôi Loại dây dùng cho khoảng vượt tương đối lớn, với tất cấùp điện áp Hình 8.1 Cấu trúc dây nhôm trần vặn xoắn Đối với sản phẩm CADIVI, dây hợp kim nhôm lõi thép vặn xoắn ký hiệu (As) chữ số để tiết diện dây Bảng 8.3 Tiết diện danh đònh (mm2) As 25/4,2 As 35/6,2 As 40/6,7 As 50/8,0 As 70/11 As 95/16 As 120/27 As 150/24 As 150/34 As 185/24 As 185/29 As 185/43 As 240/39 As 300/46 Số sợi/đường kính sợi (N/mm) 6/2,30 6/2,80 6/2,91 6/3,20 6/3,80 6/4,50 30/2,20 26/2,70 30/2,50 24/3,15 26/2,98 30/2,80 26/3,40 26/3,80 DÂY NHÔM LÕI THÉP XOẮN Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi xoắn quanh lõi thép mạ kẽm làm tăng chòu lực căng Dùng cho đường dây truyền tải không Đường kính Thép Trọng lượng Cường độ tổng Số sợi/đk sợi gần tối đa (mm) (N/mm2) (kg/km) (Amp) 1/2,30 6,90 100,3 130 1/2,80 8,40 148,0 175 1/2,91 8,74 161,3 185 1/3,20 9,60 195,0 210 1/3,80 11,40 276,0 265 1/4,50 13,50 385,0 300 7/2,20 15,40 528,0 375 7/2,10 17,10 599,0 445 7/2,50 17,50 675,0 450 7/2,10 18,90 705,0 505 7/2,30 18,80 728,0 510 7/2,80 19,60 846,0 515 7/2,65 21,60 952,0 610 7/2,95 24,10 1186,0 690 8.2.2 Cáp mạng phân phối Cáp mạng phân phối chế tạo chắn, đặt đất hầm dành riêng cho cáp nên tránh va đập, tránh ảnh hưởng trực tiếp khí hậu  Cáp cấp điện áp U< 10 kV, thường chế tạo theo kiểu ba pha bọc chung vỏ chì  Cáp cấp điện áp U> 10 kV, thường chế tạo theo kiểu bọc riêng rẽ pha Cáp thường dùng lõi nhôm sợi nhiều sợi, sử dụng lõi đồng nơi đặc biệt dễ cháy nổ, hầm mỏ, nguy hiểm khí bụi Lõi cáp làm sợi nhiều sợi xoắn lại, sợi có dạng tròn, ô van, cung quạt, ép chặt không ép chặt H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 116 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Cáp nhiều ruột thường loại hay ruột Với cáp ruột, ruột trung tính thường có tiết diện bé a cáp lõi b cáp ba lõi Hình 8.2 Cấu tạo cáp Các ruột dẫn có bọc cách điện để bọc pha với bên bao lớp vỏ chì, nhôm, cao su nhựa tổng hợp để ngăn ngừa lớp vỏ bò ăn mòn bò hỏng, phía bên phủ lớp bảo vệ gồm:  Lớp bảo vệ tránh ăn mòn, thường bitum quét lên vỏ cáp lớp băng giấy tẩm sulfat, lại quét lớp bitum thứ hai  Lớp đệm phủ, để tránh cho vỏ cáp không bò hư đặt lớp bọc thép Nó gồm lớp dây đay tẩm giấy tẩm sulfat phủ lớp bitum  Lớp vỏ bọc thép bảo vệ cho vỏ không bò hỏng học làm thép dây thép mạ kẽm Cáp mạng phân phối có chủng loại sau: a Cáp điện lực trung áp Cáp vặn xoắn cáp bọc cách điện XPLE có lớp màng chắn bán dẫn, dùng để truyền tải điện cao áp, có nhiều loại từ  lõi Với ruột dẫn làm nhôm cứng nhiều sợi cán ép chặt Tiết diện ruột dẫn đến 1000mm2, thường sử dụng cấp điện áp từ  30kV Cáp điện lực trung áp có hay giáp kim loại bảo vệ, nhiệt độ làm việc dài hạn cáp 900C nhiệt độ cực đại cho phép xảy cố ngắn mạch lên đến 2500C khoảng thời gian không giây b Cáp vặn xoắn trung áp Cáp vặn xoắn trung áp loại cáp bọc cách điện XPLE, có sợi treo chòu lực Thường cáp có ruột dẫn pha xoắn lại thành chùm Tiết diện ruột dẫn nằm khoảng từ 35  185mm2 sử dụng nhiều mạng điện khu vực cấp điện áp từ 11  24kV, cho phép làm việc lâu dài nhiệt độ 900C 8.2.3 Phương pháp lựa chọn dây/cáp mạng phân phối cao áp Nguyên tắc chung chọn dây/cáp phải đảm bảo yêu cầu tiêu kinh tế kỹ thuật Tuy nhiên, thường hai tiêu mang tính đối lập vào đặc điểm mạng phân phối, truyền tải điện xem xét yếu tố ảnh hưởng khác mà việc chọn dây/cáp tiến hành sở kinh tế hay kỹ thuật Tuy nhiên, dù chọn dựa sở phải kiểm tra sở lại Các phương pháp chọn dây/cáp sở tiêu kinh tế bao gồm:  Phương pháp chọn dây/cáp theo mật độ dòng điện kinh tế  Phương pháp chọn dây/cáp theo khối lượng kim loại màu cực tiểu H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 117 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Các phương pháp chọn dây/cáp theo sở tiêu kỹ thuật bao gồm:  Phương pháp chọn dây/cáp theo dòng điện phát nóng  Phương pháp chọn dây/cáp theo điều kiện tổn thất điện áp Phương pháp xem xét đồng thời hai tiêu kinh tế kỹ thuật phương pháp mật độ dòng điện J không đổi Phương pháp mật độ dòng điện kinh tế Đối với đường dây truyền tải phân phối điện áp cao, truyền tải công suất lớn cự ly truyền tải tương đối xa nên vốn đầu tư, chi phí vận hành tổn thất công suất có ý nghóa đònh Ngoài ra, việc đảm bảo tổn thất điện áp phạm vi cho phép đạt nhờ biện pháp điều chỉnh điện áp thường dây/cáp mạng truyền tải phân phối chọn dựa sở đảm bảo chi phí tính toán năm thấp Việc tăng giá thành lượng với tổn thất lượng lớn đòi hỏi phải xét vấn đề chọn cáp sở tối thiểu hoá tổng vốn đầu tư chi phí tổn hao thời gian phục vụ đường dây Tổng chi phí lắp đặt vận hành thời gian khai thác thể theo giá trò tại: CT = CI + CJ (8.1) Ở đây: CI chi phí đầu tư đường dây (đồng); CJ chi phí tương đương tổn thất suốt thời gian tuổi thọ đường dây (N năm) quy thời điểm lưới mua (giá trò tại) Thành phần CJ bao gồm chi phí cho lượng mát CY chi phí cho nguồn bổ sung tổn thất CZ CY = 3I 2max R..C (8.2) Ở đây: thời gian tổn thất công suất lớn (h), C0 giá 1Wh (đ), R điện trở đường dây(), Imax tải lớn năm (A) CZ = 3I 2max R.D (đ/năm) (8.3) Với: D giá đơn vò công suất (đ/năm) CJ  3I 2max R.C  D  (đ) Nếu quy thời điểm ban đầu tổng chi phí CJ xác đònh sau: Q (đ) CJ  3I 2max R.C  D  i 1 100 (8.4) (8.5) Ở đây: i mức lãi kép (không bao gồm hiệu ứng lạm phát); Q hệ số có tính đến tăng giá thành lượng N năm N Q   r k 1  k 1  rN 1 r (8.6) b  a    1   1   100   100   r i 1 100 (8.7) Ở đây: a hệ số tăng tải năm(%); b hệ số tăng giá thành lượng năm (không kể lạm phát) Thành phần CI xác đònh theo biểu thức: CI = K1L + K2LF H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn (8.8) 118 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Ở đây: K1 chi phí đầu tư , phần không phụ thuộc tiết diện dây (đ), K2 chi phí đầu tư , phần phụ thuộc tiết diện dây (đ) L Do điện trở R viết hàm F ( R   ) nên giải phương trình đạo hàm theo F F quan hệ (8.1) tìm tiết diện kinh tế: Fkt  1000 3I 2max .C  D .Q i   K 1    100  (8.9) Để đơn giản tính toán lựa chọn dây/cáp theo điều kiện kinh tế, thường vào mật độ dòng điện kinh tế (Jkt) Mật độ dòng điện kinh tế xác đònh sau: I J kt  lv max Fkt Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào vật loại dây cáp thời gian sử dụng công suất cực đại Có thể tham khảo Jkt Liên Xô (cũ) cho Bảng 8.4 Bảng 8.4 Tra mật độ Jkt Thời gian Tmax (giờ/năm) Loại dây dẫn 5000 Dây trần đồng 2,5 2,1 1,8 Dây trần nhôm 1,3 1,1 1,0 - Lõi đồng 3,0 2,5 2,0 - Lõi nhôm 1,6 1,4 1,2 Cáp đồng cách điện cao su 3,5 3,1 2,7 Cáp cách điện giấy dây dẫn bọc cao su: Sau tra bảng tìm Jkt, tiết diện kinh tế xác đònh theo biểu thức: I Fkt  lv max J kt (8.10) Ở đây: Fkt(mm2), Ilvmax(A), Jkt (A/mm2) Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc gần Fkt Sau đó, cần kiểm tra điều kiện kỹ thuật: độ tổn thất điện áp cho phép, dòng phát nóng cho phép,… Nếu điều kiện kỹ thuật bò vi phạm phải tăng tiết diện dây Xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện phí tổn kim loại màu Đối với mạng điện cung cấp cho phụ tải phân tán, công suất nhỏ thời gian sử dụng công suất cực đại thấp mà mạng điện nông nghiệp ví dụ chi phí đầu tư xây dựng chiếm tỷ trọng lớn chi phí tính toán năm Trong trường hợp này, việc chọn dây/cáp tiến hành sở cực tiểu hoá khối lượng kim loại màu Xét trường hợp đường dây cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.3) Tổn thất điện áp cho phép từ nguồn đến điểm cuối b Ucp Tùy chọn giá trò xo /km, tính U'' U': U' = Ucp  U'' Ở đây: U' thành phần tổn thất điện áp công suất tác dụng điện trở gây nên hai đoạn lưới oa ab H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 119 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh U' = U'oa + U'ab l1, r1 l2, r2 a P1+ jQ1 b P2 + jQ2 pa + jqa pb + jqb Hình 8.3 Sơ đồ mạng cung cấp điện Nếu biết U'oa U'ab tiết diện Foa Fab xác đònh theo biểu thức: P1 l Foa  .U đm U oa P2 l P2 l = ) .U đm U ab .U đm (U   U oa Fab = Khối lượng kim loại màu toàn đường dây ob: V = (Foa l1 + Fab l2) d V= 3d .U đm  P1 l1 P2 l 2   U   U  ab oa  = 3d .U đm  P1 l P2 l    U  U' U ab oa          Ở đây: d khối lượng riêng kim loại cấu tạo dây dẫn V =0 Điều kiện để V  Uoa 3d V  U oa .U đm  P1 l1 P2 l   U   U   U  oa oa   0   2 P1 l1 P2 l = U oa U  Uoa  P l P1 l = 22 U oa U  ab Thay U'oa = (8.11) Pi l i P2 l U'ab = vào biểu thức (8.11): .U đm Foa .U đm Fab P1 l1  P1 l   .U đm Foa     P1 l 2  P1 l   .U đm Foa    F oa F ab  P1 P2 Foa = P1 Fab P2 Vì vậy, điều kiện để khối lượng kim loại màu đường dây nhỏ là: H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 120 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Pi  const Fi Do: Pi l i P2 l + .U đm Foa .U đm Fab U' = U'oa + U'ab = Và: Foa = Nên: U'  P1 Fab P2 P1 l1 P1 Fab P2 .U đm  P2 l U đm Fab Từ đây, xác đònh tiết diện Fab: Fab = P2 .U đm U   P1 l1  P2 l  (8.12)  (8.13) Tương tự, tiết diện Foa xác đònh theo biểu thức: Foa = P1 .U đm U   P1 l1  P2 l Trường hợp tổng quát, tiết diện đoạn lưới thứ i xác đònh theo điều kiện phí tổn kim loại màu nhỏ là: Fi = n Pi Pi l i  .U đm U i 1 (8.14) Ở đây: Fi (mm2), Pi (kW), li (km),  (km/mm2), m (kV), U’(V) Dựa vào tiết diện tính toán, tra bảng tìm tiết diện tiêu chuẩn Cuối cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp phát nóng đường dây Chọn dây dẫn dây/ cáp theo tổn thất điện áp cho phép Chỉ tiêu chất lượng điện áp quan tâm đánh giá chất lượng cung cấp điện Chọn dây/cáp sở đảm bảo điện áp nút phụ tải cuối đường dây không thấp giá trò điện áp cho phép mục đích phương pháp chọn dây/cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Phương pháp thường áp dụng cho đường dây tải công suất nhỏ hạn chế biện pháp điều chỉnh điện áp mạng phân phối đô thò ví dụ Xét mạng cung cấp điện đơn giản (Hình 8.4): Tổng tổn thất điện áp: Nếu toàn đường dây chủng loại tiết diện: n U = r0  Pi l i i 1 U đm n Hay: U = r0  p i L i i 1 U đm U = H S ph m K thu t Tp HCM n  x0  Qili i 1 U đm (8.15) n  U đm x0  qiLi i 1 U đm n  = U' + U'' (8.16) (PiRi + QiXi) i 1 feee.hcmute.edu.vn 121 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh L2 L1 P1+jQ1 o P2+jQ2 a b l2 l1 pa+jqb pa+jqb Hình 8.4 Sơ đồ cung cấp điện Ở đây: U' thành phần tổn thất điện áp công suất tác dụng điện trở đường dây gây nên; U'' thành phần tổn thất điện áp công suất phản kháng điện kháng đường dây gây nên; x0, r0 điện trở điện kháng đơn vò chiều dài đường dây (/km); Pi, Qi công suất tác dụng phản kháng đoạn lưới thứ i; li chiều dài đoạn lưới thứ i; pi, qi công suất tác dụng phản kháng nút thứ i; Li khoảng cách từ nút thứ i đến nút nguồn Vì giá trò điện kháng xo thay đổi theo tiết diện dây lấy giá trò trung bình xo để tính U'': Giá trò x  0,35  0,42 / km đường dây không cao/trung áp Giá trò x  0,08 / km đường dây cáp Từ giá trò tổn thất điện áp cho phép Ucp tính từ nguồn đến phụ tải xa nhất, tính U' U' = Ucp  U'' n Do U’ = r0  Pi l i i 1 U đm ro = , tiết diện dây dẫn F xác đònh sau: .F n F= n  Pi l i i 1 .U đm U  hay F = p L i 1 i i (8.17) .U đm U  Ở đây: F(mm2); Pi , pi(kW); Li, li (km),  (km/mm2), m (kV), U’(V) Căn vào giá trò tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần Tra giá trò ro xo ứng với tiết diện dây dẫn chọn, tính lại tổn thất điện áp U theo biểu thức (8.15) hay (8.16), so sánh với Ucp Nếu điều kiện tổn thất điện áp chưa thỏa phải tăng tiết diện dây dẫn lên cấp kiểm tra lại lần Xác đònh tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện không đổi Việc chọn tiết diện cho tuyến dây theo phương pháp tổn thất điện áp cho phép, cho trường hợp phụ tải tập trung, công suất truyền tải thời gian sử dụng công suất cực đại lớn mạng điện khu công nghiệp ví dụ, không hợp lý Khi này, để giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng đảm bảo điều kiện tổn thất điện áp nằm phạm vi cho phép cần sử dụng phương pháp chọn dây/cáp theo mật độ dòng điện không đổi Xét đường dây có hai phụ tải trình bày Hình 8.5: l1,F1 o a l2,F2 b I2 I1 p1 + jq1 p2 + jq2 Hình 8.5 Sơ đồ mạng cung cấp điện H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 122 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Từ Ucp = U' + U'', tùy chọn giá trò xo giới hạn cho phép, tính U'' theo biểu thức: U'' = x0  Qili U đm U' = Ucp  U'' = Mặt khác: P l i i .F.U đm  = 3I i l i cos  i .F Pi  3I i U đm cos  i Do đó: U' = U'oa + U'ab =  3I l1 cos  i .F1 +  3I l cos  .F2 Ở đây: cos1, cos2 hệ số công suất đoạn oa đoạn ab Mật độ dòng điện không đổi đònh nghóa là: I I J= = F1 F2 Do đó: U' = Từ đây: J (Jl1 cos1 + Jl2 cos2) l cos U  l cos  (8.18) Tổng quát, với mạng điện có n phụ tải mật độ dòng điện không đổi xác đònh sau: U  J (8.19) n  l i cos  i i 1 2 Ở đây: J(A/mm ); (km/mm ); U’(V); li (km), cosi chiều dài hệ số công suất đoạn thứ i Để chọn mật độ dòng điện J hợp lý điều kiện kỹ thuật kinh tế cần so sánh với mật độ dòng điện kinh tế Jkt Nếu J < Jkt , chọn J Nếu J > Jkt , chọn J=Jkt Tiết diện dây dẫn cần chọn xác đònh theo biểu thức: I I F1  F2  J J (8.20) Căn vào giá trò tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần kiểm tra lại tổn thất điện áp Nếu điều kiện tổn thất điện áp chưa thỏa phải tăng tiết diện dây dẫn lên cấp kiểm tra lại lần Lựa chọn tiết diện dây/cáp theo điều kiện phát nóng Chọn dây/cáp theo điều kiện dòng phát nóng cho phép đảm bảo độ bền, độ an toàn trình vận hành tuổi thọ dây/cáp Do thực tế, dây/cáp chọn lựa lắp đặt khác với điều kiện đònh mức nhà chế tạo dây/cáp quy đònh nên dòng phát nóng cho phép đònh mức cần phải quy đổi dòng phát nóng cho phép thực tế cách nhân với hệ số hiệu chỉnh K Hệ số K xác đònh sở H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 123 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Dòng điện làm việc cực đại: Ilv = S max 3U đm  1577 3.22  41,4A Do dây trần đặt không nhiệt độ 300C khác với nhiệt độ chuẩn 250C, tra Bảng 8.5 tìm hệ số hiệu chỉnh K = 0,95 I lv 41,4   43,6 < Icp = 135 A K 0,95 Như lựa chọn dây dẫn thoả yêu cầu phát nóng Bài toán Hai phụ tải a, b cung cấp điện xoay chiều ba pha đường dây không, điện áp đònh mức 22kV, dây dẫn nhôm, bố trí đỉnh tam giác có cạnh 1m Tổn thất điện áp cho phép Ucp% = 5,0% số liệu cho Hình 8.7, toàn đường dây dùng tiết diện, xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp, biết điện trở suất nhôm = 31,5  mm2/km km km a b (1000 + j1000) kVA (500 + j300) kVA Hình 8.7 Sơ đồ cung cấp điện Giải: Chọn x0= 0,38/km, tính U’’: x0  qiLi U’’ = U đm = 0,38(1300.4  300.9)  137V 22 Tổn thất điện áp cho phép toàn đường dây: 5,0.22 Ucp = 5,0% m   1,1kV  1100 V 100 U’ = Ucp  U’’ = 1100  137 = 963V Tiết diện dây dẫn đường dây chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: F= p L i i .U đm U  = 31.5 (1300 + 500 9) = 15,6mm2 22.963 Chọn dây nhôm xoắn A16 Dây ro=1,8007/km xo = 0,38/km có tiết diện tiêu chuẩn 16mm2, Icp=105A, Xác đònh tổn thất điện áp từ đến b: U  U  r0  p i L i  x  q i L i U đm 1,8007(1500.4  500.9)  0,38(1300.4  300.9) 22 U = 996V Kiểm tra theo điều kiện phát nóng P = pa + pb = 1500kW Q = qa + qb = 1300kVAr H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 126 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh P  Q = 1985kVA S= S Ilv = 3U đm  1985 3.22 = 52,1A Dây không với nhiệt độ môi trường 300C khác với nhiệt độ môi trường chuẩn 25oC, tra Bảng 8.5 tìm hệ số hiệu chỉnh K= 0,95 Điều kiện phát nóng cho phép là: I 52,1 Icp = lv   54,8 A < Icp = 105A K 0,95 Như vậy, dây dẫn chọn phù hợp Bài toán Một đường dây nhôm, điện áp 22kV cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.8) Dây dẫn đặt mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học pha Dtb = 3,5m Phụ tải tính kW kVar, cho biết tổn thất điện áp cho phép 5% Xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện phí tổn kim loại màu cực tiểu 12 km 12 km a (1500 +j1500)kVA b (600+j400)kVA Hình 8.8 Sơ đồ cung cấp điện Giải: Chọn xo = 0,4/km, tính U’’: x0 Qili U’’ = = U đm 0,4(1900.12  400.12)  502 V 22 Tổn thất điện áp cho phép: Ucp = 5% m = 5% 22000 = 1100V Do đó: U’ = Ucp  U’’= 1100  502 = 598V Tiết diện dây dẫn đoạn ab Fab = Fab = ( P2 .U đm U  600.10 31,5 22.598  P1 l1  P2 l  2100.10 12    600.10 12  49,5mm Chọn dây A50 có tham số: ro = 0,5784/km; xo = 0,33/km; Icp=215A Tiết diện dây dẫn đoạn oa: P1 2100 Fab  49,5  173,25mm P2 600 Foa = Tra bảng chọn dây A185 với tham số ro = 0,1574/km; xo = 0,3/km; Icp=500A Kiểm tra tổn thất điện áp từ nguồn đến điểm b: U =  P R   Q X i i i i U đm H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 127 Giáo trình cung cấp điện U = PGS.TS Quyền Huy Ánh 2100.0,1574  600.0,5784 12  1900.0,3  400.0,3312 22 22 = 753V Như vậy: U = 753V < Ucp = 1100 nên dây dẫn chọn đạt yêu cầu tổn thất điện áp Bài toán Một đường dây nhôm, điện áp 22kV cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.9) Dây dẫn đặt mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học pha Dtb = 3,5m Phụ tải tính kW kVA, cho biết tổn thất điện áp cho phép 5% Xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Giải: Dòng công suất dòng điện đoạn lưới oa: P1 = pa + pb = 3500kW Q1 = qa + qb = 2500kVAr 2 S1 = P1  Q = 4301kVA I1 = S1 3U đm 4301  3.22 3km = 113A km a (1500 +j1500)kVA b (2000 + j1000)kVA Hình 8.9 Sơ đồ cung cấp điện Tra Bảng 8.2 chọn dây nhôm xoắn A26 có Icp=135A Dòng công suất dòng điện đoạn lưới ab: S2 = I2 = P2  Q S2 3U đm  = 2236kVA 2236 3.22 = 58,7A Tra Bảng 8.2 chọn dây nhôm xoắn A16 có Icp=105A Kiểm tra tổn thất điện áp cho phép Dây A16 có r0 = 1,8007/km, x0 = 0,3/km; dây A26 có r0 = 1,1498/km; x0 = 0,34/km: Uoa  r0  Poa l oa  x  Q oa l oa  1,1498.3.3500  0,34.3.2500  664,67V 22 Uab  r0  Pab l ab  x  Q ab l ab  1,8007.2000.2  0,38.1000.2  362 V 22 U đm U đm U = Uoa + Uab = 664,67 + 362 = 1026,67V < Ucp Dây dẫn chọn đạt yêu cầu tổn thất điện áp 8.3 Cáp dây mạng hạ áp Cáp mạng hạ áp thường gặp cáp đồng nhôm bọc cách điện giấy tẩm dầu cao su H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 128 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Để tải điện xoay chiều pha, điện chiều thường sử dụng cáp 1, lõi, thường cáp lõi Cáp lõi dùng để tải điện xoay chiều pha, cấp cho động phụ tải pha đối xứng Cáp lõi cáp thường dùng nhiều để tải điện xoay chiều pha đến 1kV, cấp cho phụ tải pha không đối xứng tải động cần dây trung tính Lõi thứ cáp dùng làm dây trung tính có tiết diện nhỏ Dây dẫn hạ áp thường dùng dây dùng nhà, bọc cao su cách điện nhựa cách điện PVC Một số trường hợp dùng nhà dây trần dẫn phải đặt sứ cách điện 8.3.1 Chủng loại cáp dây dẫn (CADIVI) a Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC (Bảng 8.6) Đây loại cáp bọc cách điện XPLE, thường cáp có 2, ruột, ruột dẫn làm nhôm xoắn ép chặt lại Tiết diện danh đònh nằm khoảng từ 16  150mm2, dùng với cấp điện áp 0,6/1kV làm việc lâu dài nhiệt độ 900C Do cấu tạo xoắn chung thành chùm nên có nhiều chức ưu việt, an toàn sử dụng, bảo đảm mỹ quan thành phố thuận tiện lắp đặt sửa chữa Hãng CADIVI có khả cung cấp phụ kiện đường dây cáp vặn xoắn LV-ABC Bảng 8.6 Tiết diện danh đònh (mm2) LV-ABC 16 LV-ABC 25 LV-ABC 35 LV-ABC 50 LV-ABC 70 LV-ABC 95 LV-ABC 120 LV-ABC 150 Số ruột x số sợi /đường kính sợi (N/N/dia) x 7/1,73 x 7/2,17 x 7/2,56 x 7/2,99 x 19/2,17 x 19/2,56 x 19/2,85 x 19/3,25 DÂY VẶN XOẮN LV – ABC Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi cán ép chặt Cách điện: XLPE Dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp không Đường kính Đường kính tổng Lực kéo tối thiểu Cường độ tối đa cách điện tối đa (mm) (KN) (Amp) (mm) 7,9 9,2 10,3 11,8 13,6 15,9 17,5 18,9 19,1 22,2 24,9 28,7 32,8 38,4 42,2 45,6 8,8 14,0 19,6 28,0 39,2 53,2 67,2 84,4 78 105 125 150 185 225 260 285 b Dây cáp điện lực CV (Bảng 8.7) Cáp điện lực CV loại cáp bọc cách điện nhựa PVC, ruột dẫn làm đồng nhiều sợi xoắn chặt lại với Tiết diện danh đònh từ 11  400mm2 Cáp điện lực CV thường dùng cho mạng điện phân phối khu vực có điện áp 660V Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép 700C, nhiệt độ cực đại cho phép có cố 800C khoảng thời gian 24 giơ.ø c Dây cáp điện lực 2, 3, ruột CVV (Bảng 8.8) Đây cáp bọc cách điện nhựa PVC, gồm cáp 2, 3, lõi Ruột dẫn làm đồng nhiều sợi nhỏ xoắn chặt lại với Tiết diện danh đònh từ  50mm2 Cáp điện lực CVV thường dùng để cấp điện cho động điện pha pha Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép 700C, nhiệt độ cực đại cho phép có cố 800C khoảng thời gian 24 d Dây đơn sợi (nhiều sợi) VC (Bảng 8.9) Đây dây điện bọc cách điện nhựa PVC, ruột dẫn làm đồng môt sợi Tiết diện danh đònh từ  7mm2 Dây VC thường dùng việc thiết bò đường dẫn điện nhà Nhiệt độ làm việc dài hạn 700C gặp cố 800C khoảng thời gian 24 H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 129 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh 8.3.2 Phương pháp lựa chọn Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ cự ly truyền tải ngắn nên tiêu kinh tế đóng vai trò quan trọng mà không đóng vai trò đònh tiêu kỹ thuật Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm chọn dây/cáp bao gồm:  Nhiệt độ dây/cáp không vượt nhiệt độ cho phép qui đònh nhà chế tạo chế độ vận hành bình thường chế độ vận hành cố xuất ngắn mạch  Độ sụt áp không vượt độ sụt áp cho phép Bảng 8.7 Tiết diện danh đònh (mm2) 11 14 16 25 35 50 70 95 120 150 185 200 250 300 325 400 DÂY CÁP ĐIỆN LỰC CV Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn Cách điện: nhựa PVC Điện áp: 660V Dùng cho mạng điện phân phối khu vực Đường kính Đường kính Trọng lượng Cường độ dây dẫn tổng gần tối đa (mm) (mm) (kg/km) (Amp) 4,20 6,80 132 75 4,80 7,60 269 88 5,10 8,10 192 95 6,42 9,60 291 115 7,56 11,00 395 140 9,00 12,60 534 189 10,70 14,50 739 215 12,60 16,50 1008 260 14,00 18,20 1235 324 16,10 20,50 1593 334 17,64 22,30 1908 405 18,20 23,00 2034 440 20,70 25,50 2579 518 22,68 27,70 3081 570 23,40 28,60 3282 596 26,10 30,60 4041 660 Điện áp rơi cos=0,8 (V/A/km) 3,1 2,5 2,17 1,41 1,04 0,78 0,57 0,43 0,36 0,31 0,26 0,24 0,21 0,19 0,18 0,17 DÂY CÁP ĐIỆN LỰC 2, 3,4 RUỘT Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn Cách điện: nhựa PVC Điện áp: 660V Dùng cho động điện pha pha Đường kính Đường kính Trọng lượng Cường độ tối dây dẫn tổng gần đa (mm) (mm) (kg/km) (Amp) 1,80 3,4 10,5 24 2,40 4,0 11,5 34 3,00 5,0 13,4 44 3,60 6,0 15,5 55 4,20 6,8 17,1 66 6,00 9,2 21,8 102 7,80 11,4 26,4 141 9,00 12,6 29,0 164 1,80 3,4 11,0 20 2,40 4,2 12,2 27 3,00 5,0 14,5 35 3,60 6,0 15,5 44 4,80 7,6 20,1 62 6,00 9,2 23,4 82 7,80 11,4 28,5 113 9,00 13,6 31,2 132 Điện áp rơi cos=0,8 (V/A/km) 18,8 11,0 7,0 4,8 3,7 1,8 1,0 0,89 16,8 9,5 6,0 4,1 2,4 1,5 0,92 0,77 Số sợi/đường kính sợi (N/mm) 7/1,4 7/1,6 7/1,7 7/2,14 7/2,52 19/1,8 19/2,14 19/2,52 19/2,8 37/2,3 37/2,52 37/2,6 612,3 61/2,52 61/2,6 61/2,9 Bảng 8.8 Tiết diện danh đònh (mm2) CVV 2x2 2x3,5 2x5.5 2x8 2x11 2x22 2x38 2x50 3x2 3x3.5 3x5.5 3x8 3x14 3x22 3x38 3x50 Số sợi/đường kính sợi (N/mm) 7/0,6 7/0,8 7/1,0 7/1,2 7/1,4 7/2,0 7/2,6 19/1,8 7/0,6 7/0,8 7/1,0 7/1,2 7/1,6 7/2,0 7/2,6 19/1,8 H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 130 Giáo trình cung cấp điện 4x2 4x2.5 4x4 4x6 4x8 4x11 4x22 4x38 4x50 7/0,6 7/0,67 7/0,85 7/1,04 7/1,20 7/1,40 7/2,00 7/2,60 19/1,80 PGS.TS Quyền Huy Ánh 1,80 2,10 2,55 3,12 3,60 4,20 6,00 7,80 9,00 3,4 3,6 43,5 53,2 6,0 6,8 9,2 11,4 12,6 11,61 12,12 14,00 16,34 18,00 20,12 25,81 32,52 34,62 18,5 21 28 36 43 55 80 114 130 16,8 13,44 8,38 5,58 4,1 3,02 1,5 0,92 0,77 Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp sau: Dòng làm việc cực đại Dòng đònh mức CB hay cầu chì Icp dây mà thiết bò bảo vệ có khả bảo vệ Cầu chì Điều kiện lắp đặt CB Icp = 1,31 In In ≤ 10A Hệ số hiệu chỉnh K Icp = 1,21 In In > 10A Icp = In In ≤ 25A Icp = 1,1 In In > 25A Loại dây/cáp Dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt= Icp/K Tiết diện Dòng phát nóng đònh mức Icptt Tính sụt áp U Kiểm tra ổn đònh nhiệt xuất IcpđmIcptt U  Ucp N Tăng tiết diện dây Y F > Fnh N ngắn mạch Y Kết thúc Hình 8.10.Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 131 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 8.9 Tiết diện danh đònh (mm2) VC 1.0 VC 1.5 VC 2.0 VC 3.0 VC 5.0 VC 7.0 Đường kính dây dẫn (mm) 1.2 (7/0,45) 1.4 (7/0,53) 1.6 (7/0,60) 2.0 (7/0,75) 2.6 (7/1,00) 3.0 (7/1,13) DÂY ĐƠN SI (NHIỀU SI) VC Ruột dẫn: đồng sợi Cách điện: nhựa PVC Điện áp: 660V Dùng thiết trí đường dây dẫn nhà Đường kính Trọng lượng Cường độ Điện áp rơi tổng gần tối đa cos=0,8 (mm) (kg/km) (Amp) (V/A/km) 2,8 (3,0) 1,67 19 32,8 3,0 (3,2) 2,09 23 21,93 3,2 (3,4) 2,58 27 16,25 3,6 (3,9) 3,72 35 11,24 4,6 (5,0) 6,21 48 6,8 5,0 (5,4) 7,94 57 4,86 Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng Dây dẫn chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép đảm bảo cho cách điện dây dẫn không bò phá hỏng nhiệt độ dây dẫn đạt đến trò số nguy hiểm cho cách điện dâ Điều thực dòng điện phát nóng cho phép dây/cáp phải lớn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy dây dẫn a Xác đònh tiết diện dây/cáp không chôn đất Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép dây/cáp không chôn ngầm đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm hệ số thành phần:  Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng cách lắp đặt (Bảng 8.10)  Hệ số K2 xét đến số mạch dây/cáp hàng đơn (Bảng 8.11)  Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30oC (Bảng 8.12) K= K1.K2.K3 (8.22) Bảng 8.10 Hệ số K1 cho cách đặt dây khác Thứ tự B Cách dây Minh họa K1 Cáp đặt thẳng ống vật liệu Cách điện chòu nhiệt 0.7 Ống dây đặt vật liệu Cách điện chòu nhiệt 0.77 Cáp đa lõi 0.9 Hầm cáp mương cáp 0.95 C Cáp treo trần nhà 0.95 B,C,E,F Các trường hợp khác H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 132 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Ví dụ Mạng cáp gồm dây cáp pha, lõi bọc cách điện PVC đặt sát theo hàng khay lỗ, dòng chòu tải cáp 50A, nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt 350C Xác đònh tiết diện cáp Giải: Cáp đặt khay lỗ, tra Bảng 8.10 tìm hệ số K1 = Với mạch cáp khay cáp, tra Bảng 8.11 tìm hệ số K2 = 0,72 Nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt 350C khác với nhiệt độ tiêu chuẩn 300C, phải hiệu chỉnh lại dòng điện cho phép tra Bảng 8.12 tìm hệ số hiệu chỉnh K3 = 0,93 ứng với dạng cách điện PVC Bảng 8.11 Hệ số K2 theo số mạch cáp theo hàng đơn Hệ số K2 Mã chữ Số lượng mạch cáp đa lõi Cách đặt gần BC Lắp chôn tường Hàng đơn tường Nền nhà, khay C Cáp không đục lỗ Hàng đơn trần Hàng đơn nằm ngang Trên máng đứng E,F Hàng đơn thang cáp, Hoặc côngxom 12 16 0.8 0.7 0.65 0.6 0.57 0.54 0.52 0.5 0.45 0.41 0.38 0.85 0.79 0.75 0.73 0.72 0.72 0.71 0.7 0.7 0.95 0.81 0.72 0.68 0.66 0.64 0.63 0.62 0.61 0.61 0.61 0.61 0.7 20 0.7 0.88 0.82 0.77 0.75 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.87 0.82 0.8 0.8 0.79 0.79 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78 Khi số hàng cáp >1, K2 nhân với hệ số sau: hàng x0,8; hàng x0,73; hàng x0,7 Bảng 8.12 Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 300C Thứ Tự 10 11 Cách điện Nhiệt độ Môi trườg Cao su (chất dẻo) PVC Butyl polyethylen (XLPE) cao su có ethylene propylene(EPR) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1.29 1.22 1.15 1.07 0.93 0.82 0.71 0.58 1.22 1.17 1.12 1.07 0.93 0.87 0.79 0.71 0.61 0.5 1.15 1.12 1.08 1.04 0.96 0.91 0.87 0.82 0.76 0.71 Dòng điện phát nóng cho phép tính toán: I I cptt  lv max K Với: Ilv = 50 A ; K = K1.K2.K3 = 1.0,93.0,72 = 0,67 50 Icptt =  74A 0,67 H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 133 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Dựa vào giá trò Icptt, tra Bảng 8.7 chọn cáp CVV 3x22 với Icpđm có giá trò 82A có tiết diện 22mm2 b Xác đònh tiết diện dây/cáp chôn ngầm đất Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép dây/cáp chôn ngầm đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm hệ số thành phần:  Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng cách lắp đặt (Bảng 8.13)  Hệ số K5 xét đến số mạch dây/cáp hàng đơn (Bảng 8.14)  Hệ số K6 xét đến tính chất đất (Bảng 8.15)  Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20oC (Bảng 8.16) K= K4.K5.K6.K7 (8.23) Bảng 8.13 Hệ số K4 theo cách lắp đặt Thứ tự Cách lắp đặt Hệ số K4 Đặt ống đất numg, ống ngầm rãnh đúc 0.8 Trường hợp khác Bảng 8.14 Hệ số K5 theo cách lắp đặt cho số dây hàng Hệ số K5 Số mạch cáp nhiều lõi Đònh vò dây đặt kề 1 0.8 0.8 0.65 0.6 0.57 0.54 0.52 0.5 10 0.45 11 0.51 Chôn ngầm Khi số hàng cáp >1, K5 nhân với hệ số sau: hàng x0,8; hàng x0,73; 4, hàng x0,7 12 0.38 Bảng 8.15 Hệ số K6 theo tính chất đất Tính chất đất Rất ướt (bão hòa) Ướt m Khô Rất khô Thứ tư Hệ số K6 1.21 1.13 1.05 0.86 Bảng 8.16 Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất Thứ tự Nhiệt độ đất t0C 10 11 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 H S ph m K thu t Tp HCM PVC Cách điện XPLE, EPR (cao su Ethylene Propylen) 1.10 1.05 1.00 0.95 0.89 0.84 0.77 0.71 0.63 0.55 0.45 1.07 1.04 0.96 0.93 0.89 0.85 0.8 0.76 0.71 0.75 feee.hcmute.edu.vn 134 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Ví dụ Dây pha bọc cách điện PVC, đặt với dây khác ống, chôn ngầm đất, nhiệt độ đất nơi lắp đặt 250C, cấp cho tải có công suất 10kW, điện áp 230V Xác đònh tiết diện dây Giải: Dây đặt ống, tra Bảng 8.13 tìm hệ số K4 = 0,8 Do ảnh hưởng dây dẫn đặt kề nhau, tra Bảng 8.14 tìm hệ số K5 = 0,57 Do đất khô, tra Bảng 8.15 tìm hệ số K6 = Nhiệt độ đất nơi lắp đặt 250C, khác với nhiệt độ đất tiêu chuẩn 200C, tra Bảng 8.16 tìm hệ số K7 = 0,95 Hệ số hiệu chỉnh K theo điều kiện lắp đặt thực tế: K = K4.K5.K6.K7 = 0,8.0,57.1.0,95 = 0,43 Dòng điện làm việc dây dẫn: P 10000 I lv    54,3A U n cos  230.0,8 Dòng điện phát nóng tính toán: I cptt  I lv 43,4   100,9A K 0,43 Dựa vào giá trò Icptt, tra Bảng 8.8 chọn cáp CVV 2x22 với Icpđm có giá trò 102A có tiết diện 22mm2 Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bò bảo vệ Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt (CB) hay cầu chì để bảo vệ tải thiết bò tiêu thụ điện dây/cáp Do đó, việc chọn dây/cáp mạng hạ áp liên quan chặt chẽ với việc chọn thiết bò bảo vệ a Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB Khi tính toán dòng làm việc cực đại phụ tải IB, chọn CB có dòng đònh mức In thoả điều kiện: In  IB (8.24) Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp dây/cáp mà CB khả bảo vệ: Icp = In (8.25) Từ điều kiện lắp đặt thực tế dây/cáp tìm hệ số hiệu chỉnh K Từ đây, xác đònh dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt: I (8.26) I cptt  cp K Chọn loại dây/cáp tiết diện phù hợp có dòng phát nóng đònh mức (Icpđm) thoả điều kiện: I cpđm  I cptt (8.27) Sau đo,ù tính sụt áp ∆U kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép: U  U cp (8.28) Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên kiểm tra lại sụt áp Nếu thoả điều kiện sụt áp cho phép tiếp tục kiểm tra ổn đònh nhiệt xuất ngắn mạch: H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 135 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh (8.29) F  Fnh Nếu điều kiện ổn đònh nhiệt xuất ngắn mạch không thoả cần tăng tiết diện dây điều kiện ổn đònh nhiệt đảm bảo kết thúc trình chọn dây/cáp kết hợp với CB b Chọn dây dẫn kết hợp với chọn cầu chì Khi tính toán dòng làm việc cực đại phụ tải IB, chọn dòng tác động dây chảy cầu chì Idc thoả điều kiện: (8.30) I dc  I B Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp dây/cáp mà cầu chì có khả bảo vệ:  I cp  1,31I dc I dc  10A  I cp  1,21I dc 10A  I dc  25A  I cp  1,1I dc I dc  25A Các bước xác đònh hệ số hiệu chỉnh K, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng đònh mức Icpđm, chọn tiết diện dây/cáp, kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép điều kiện ổn đònh nhiệt xuất ngắn mạch tương tự Ví dụ Một đường dây không, sử dụng dây LV-ABC, cung cấp điện cho hai phụ tải a, b, điện áp 0,38kV Tổn thất điện áp cho phép Ucp%= 5% Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax phụ tải 3500 giờ/năm Các tham số lại ghi Hình 8.11 Hãy xác đònh tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn thiết bò bảo vệ 200m 400m a 30kVA, cos=0,7 b 20kVA, cos=0,8 Hình 8.11 Sơ đồ cung cấp điện Giải: Công suất phụ tải a: p a  S a cos  a  30.0,7  21kW q a  S a sin  a  30.0,714  21,4 kVAr Công suất phụ tải b: p b  S b cos  b  20.0,8  16 kW q b  S b sin  b  20.0,6  12 kVAr Tổng công suất phụ tải P  p a  p b  21  16  37kW Q  q a  q b  21,4  12  33,4 kVAr Soa  P  Q  37  33,4  50 kVA Dòng điện đoạn oa ab là: H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 136 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh I oa  I ab  Soa  3U đm S ab  3U đm 50  76A 3.0,38 20 3.0,38  30,4A Chọn cầu chì bảo vệ cho đoạn lưới oa: Chọn cầu chì có dòng tác động dây chảy Idc = 40A > Ioa=37,8A Chọn dòng phát nóng cho phép Icp dây/cáp mà cầu chì có khả bảo vệ: I cp  1,1I dc  1,1.76  83,6A Tra Bảng 8.5 tìm hệ số hiệu chỉnh K = 0,95 dòng phát nóng tính toán xác đònh theo biểu thức: I cp 83,6   88A I cptt  K 0,95 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép I cpđm  I cptt Tra Bảng 8.6, chọn dây LV-ABC 25 có Icpđm=105A Tng tự, chọn dây LV-ABC 16 có Icpđm=105A cho đoạn lưới ab Sau đó, cần kiểm tra tổn thất điện áp cho phép, không thoả phải tăng tiết diện Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn đònh nhiệt a Kiểm tra theo tổn thất điện áp Đối với mạng hạ áp, trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp quan trọng Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép Công thức xác đònh tổn thất điện áp đường dây/cáp trình bày Bảng 8.17: Bảng 8.17 Công thức xác đònh tổn thất điện áp MẠCH SỤT ÁP U U pha: pha/pha U  2I B ( r0 cos   x sin )L pha: pha/trung tính  U  I B ( r0 cos   x sin  ) L pha cân bằng: pha (có trung tính U% 100U U dm U  3I B ( r0 cos   x sin )L Ở đây: IB dòng làm việc lớn (A), r0 điện trở dây dẫn đơn vò chiều dài, (  / km), x0 cảm kháng dây dẫn đơn vò chiều dài (  / km), L chiều dài đường dây(km),  góc pha điện áp dòng điện dây, m điện áp dây đònh mức (V) r0 x0 xác đònh với lưu ý sau:  r0 bỏ qua tiết diện lớn 55mm2  r0 =  x0 bỏ qua cho dây dẫn có tiết diện nhỏ 50mm2  Nếu thông tin khác chọn x0 = 0,08  / km 22,5 ( mm / km ) 36 ( mm / km ) cho dâ y đồ n g r = cho dây nhôm F(mm ) F(mm ) H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 137 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Cos chọn sau:  Đối với phụ tải chiếu sáng cos  = 0,6÷1  Đối với phụ tải động + Khi khởi động cos  = 0,35 + Ở chế độ bình thường cos  = 0,8 Trong thực tế, để đơn giản tính toán tổn thất điện áp áp dụng biểu thức sau: U = Vd I.L (8.31) Ở đây: Vd điện áp rơi đơn vò chiều dài đường dây (V/A.km), I dòng điện phụ tải (A), L chiều dài dây (km) Khi nhà chế tạo dây/cáp cho trước giá trò Vđ xác đònh tiết diện dây dẫn đảm bảo tổn thất điện áp qua bảng tra Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép: U max%  Ucp % Ở đây:  Ucp% tổn thất điện áp cho phép (  5% 2.5 % tuỳ loại phụ tải),  Umax %là tổn thất điện áp lớn mạng Nếu mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh phải tìm điểm có tổn thất điện áp lớn Umax% để so sánh Ví dụ Một cáp CVV lõi đồng bọc cách điện PVC, cáp có chiều dài 500m, lắp đặt không, dòng điện tải 30A, điện áp nguồn cung cấp Un = 380V, tần số f = 50Hz, cho phép tổn thất điện áp đường dây dẫn 5% Hãy xác đònh tiết diện dây cáp Giải: Tổn thất điện áp cho phép: U = 5%.Un = 5.380 = 19V 100 Điện áp rơi đơn vò chiều dài đường dây thoả điều kiện tổn thất điện áp: 19 U = = 1,2V/A/km Vd = I.L 30.0.5 Tra Bảng 8.8, chọn dây cáp CVV 3x38, lõi đồng có tiết diện 38mm2, có Vdđm=0,92 IN=1500A I = cđ = t Vì vậy, dây dẫn chọn thoả điều kiện ổn đònh nhiệt cho phép xuất ngắn mạch H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 140 [...]... 19/1 ,8 7/0,6 7/0 ,8 7/1,0 7/1,2 7/1,6 7/2,0 7/2,6 19/1 ,8 H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 130 Giáo trình cung cấp điện 4x2 4x2.5 4x4 4x6 4x8 4x11 4x22 4x 38 4x50 7/0,6 7/0,67 7/0 ,85 7/1,04 7/1,20 7/1,40 7/2,00 7/2,60 19/1 ,80 PGS.TS Quyền Huy Ánh 1 ,80 2,10 2,55 3,12 3,60 4,20 6,00 7 ,80 9,00 3,4 3,6 43,5 53,2 6,0 6 ,8 9,2 11,4 12,6 11,61 12,12 14,00 16,34 18, 00 20,12 25 ,81 32,52 34,62 18, 5 21 28. .. 5 6 7 8 9 12 16 1 0 .8 0.7 0.65 0.6 0.57 0.54 0.52 0.5 0.45 0.41 0. 38 1 0 .85 0.79 0.75 0.73 0.72 0.72 0.71 0.7 0.7 0.95 0 .81 0.72 0. 68 0.66 0.64 0.63 0.62 0.61 0.61 0.61 0.61 0.7 20 0.7 1 0 .88 0 .82 0.77 0.75 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 1 0 .87 0 .82 0 .8 0 .8 0.79 0.79 0. 78 0. 78 0. 78 0. 78 0. 78 Khi số hàng cáp >1, K2 được nhân với hệ số sau: 2 hàng x0 ,8; 3 hàng x0,73; 4 hoặc 5 hàng x0,7 Bảng 8. 12 Hệ... 1,31 1, 08 1,17 1,20 1,10 1,22 1,12 1,25 1,04 1,13 1,15 1,05 1,17 1,06 1,20 1,00 1,09 1,11 1,00 1,12 1,00 1,13 0,96 1,04 1,05 0,95 1,06 0,94 1,07 0,92 1,00 1,00 0 ,89 1,00 0 ,88 1,00 0 ,83 0,95 0,94 0 ,84 0,94 0 ,82 0,93 0 ,83 0,90 0 ,88 0,77 0 ,87 0,75 0 ,85 0, 78 0 ,85 0 ,81 0,71 0,79 0,67 0,76 0,73 0 ,80 0,74 0,63 0,71 0,57 0,66 0, 68 0,74 0,67 0,55 0,61 0,4 0,54 I cpđm  I lv max K Điều kiện lựa chọn: (8. 21) Ở... Dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp trên không Đường kính Đường kính tổng Lực kéo tối thiểu Cường độ tối đa cách điện tối đa (mm) (KN) (Amp) (mm) 7,9 9,2 10,3 11 ,8 13,6 15,9 17,5 18, 9 19,1 22,2 24,9 28, 7 32 ,8 38, 4 42,2 45,6 8, 8 14,0 19,6 28, 0 39,2 53,2 67,2 84 ,4 78 105 125 150 185 225 260 285 b Dây cáp điện lực CV (Bảng 8. 7) Cáp điện lực CV là loại cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn... 189 10,70 14,50 739 215 12,60 16,50 10 08 260 14,00 18, 20 1235 324 16,10 20,50 1593 334 17,64 22,30 19 08 405 18, 20 23,00 2034 440 20,70 25,50 2579 5 18 22, 68 27,70 3 081 570 23,40 28, 60 3 282 596 26,10 30,60 4041 660 Điện áp rơi cos=0 ,8 (V/A/km) 3,1 2,5 2,17 1,41 1,04 0, 78 0,57 0,43 0,36 0,31 0,26 0,24 0,21 0,19 0, 18 0,17 DÂY CÁP ĐIỆN LỰC 2, 3,4 RUỘT Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn Cách điện: nhựa PVC Điện. .. rơi cos=0 ,8 (V/A/km) 18, 8 11,0 7,0 4 ,8 3,7 1 ,8 1,0 0 ,89 16 ,8 9,5 6,0 4,1 2,4 1,5 0,92 0,77 Số sợi/đường kính sợi (N/mm) 7/1,4 7/1,6 7/1,7 7/2,14 7/2,52 19/1 ,8 19/2,14 19/2,52 19/2 ,8 37/2,3 37/2,52 37/2,6 612,3 61/2,52 61/2,6 61/2,9 Bảng 8. 8 Tiết diện danh đònh (mm2) CVV 2x2 2x3,5 2x5.5 2x8 2x11 2x22 2x 38 2x50 3x2 3x3.5 3x5.5 3x8 3x14 3x22 3x 38 3x50 Số sợi/đường kính sợi (N/mm) 7/0,6 7/0 ,8 7/1,0 7/1,2... cầu về tổn thất điện áp 8. 3 Cáp và dây trong mạng hạ áp Cáp trong mạng hạ áp thường gặp là cáp đồng hoặc nhôm được bọc cách điện bằng giấy tẩm dầu hoặc cao su H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 1 28 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Để tải điện xoay chiều 1 pha, điện 1 chiều thường sử dụng cáp 1, 2 lõi, thường là cáp 2 lõi Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều 3 pha, cấp cho các động... Thứ tự Nhiệt độ của đất t0C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 H S ph m K thu t Tp HCM PVC Cách điện XPLE, EPR (cao su Ethylene Propylen) 1.10 1.05 1.00 0.95 0 .89 0 .84 0.77 0.71 0.63 0.55 0.45 1.07 1.04 1 0.96 0.93 0 .89 0 .85 0 .8 0.76 0.71 0.75 feee.hcmute.edu.vn 134 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Ví dụ 2 Dây 1 pha bọc cách điện PVC, đặt với 5 dây khác trong cùng một... thất điện áp từ nguồn 0 đến điểm b: U =  P R   Q X i i i i U đm H S ph m K thu t Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 127 Giáo trình cung cấp điện U = PGS.TS Quyền Huy Ánh 2100.0,1574  600.0,5 784 12  1900.0,3  400.0,3312 22 22 = 753V Như vậy: U = 753V < Ucp = 1100 nên dây dẫn đã chọn đạt yêu cầu về tổn thất điện áp 4 Bài toán 4 Một đường dây nhôm, điện áp 22kV cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8. 9)... trên không, dòng điện quá tải là 30A, điện áp nguồn cung cấp Un = 380 V, tần số f = 50Hz, cho phép tổn thất điện áp trên đường dây dẫn là 5% Hãy xác đònh tiết diện dây cáp trên Giải: Tổn thất điện áp cho phép: U = 5%.Un = 5. 380 = 19V 100 Điện áp rơi trên một đơn vò chiều dài đường dây thoả điều kiện tổn thất điện áp: 19 U = = 1,2V/A/km Vd = I.L 30.0.5 Tra Bảng 8. 8, chọn dây cáp CVV 3x 38, lõi đồng có