Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện. Vì thế, việc lựa chọn dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện mà còn cho cả nền kinh tế quốc dân.
Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.1 KHÁI NIỆM CHUNG 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.1 KHÁI NIỆM CHUNG Dây dẫn cáp thành phần mạng cung cấp điện Vì thế, việc lựa chọn dây dẫn cáp tiêu chuẩn kỹ thuật thỏa 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 kinh tế quốc dân Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.1 KHÁI NIỆM CHUNG Tùy theo loại mạng điện cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò định 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 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.1 Dây dẫn mạng phân phối 9.2.1.1 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 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.1 Dây dẫn mạng phân phối 9.2.1.2 Chủng loại dây ▪ Dây vặn xoắn (dây bện) - Dây đồng trần vặn xoắn - Dây nhôm trần vặn xoắn Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.1 Dây dẫn mạng phân phối 9.2.1.2 Chủng loại dây ▪ Dây hợp kim nhôm lõi thép xoắn Dùng cho khoảng vượt tương đối lớn, với tất cấp điện áp) Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.2 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 < 10kV, thường chế tạo theo kiểu ba pha bọc chung vỏ chì ▪ Cáp cấp điện áp U > 10kV, 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 mõ, nguy hiểm khí bụi) Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.2 Cáp mạng phân phối Lõi cáp làm sợi nhiều sợi xoắn lại, sợi có dạng tròn, ô van, cánh quạt, ép chặt không ép chặt Cáp nhiều ruột thường loại hay ruột Với cáp ruột, ruột trung tính thường có tiết diện nhỏ Các ruột dẫn có bọc cách điện để bọc pha với nhau, bên bao lớp vỏ chì, nhôm, cao su nhựa tổng hợp để ngăn ngừa lớp vỏ bị ăn mòn bị hỏng, phía bên phủ lớp vỏ bảo vệ Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9.2.2 Cáp mạng phân phối Cáp mạng phân phối có chủng loại: ▪ Cáp điện lực trung áp ▪ Cáp vặn xoắn trung áp 10 Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất Nhiệt độ đất [0C] Hệ số K7 Cách điện PVC XLPE, EPR 10 1,10 1,07 15 1,05 1,04 20 1 25 0,95 0,96 30 0,89 0,93 35 0,84 0,89 40 0,77 0,85 45 0,71 0,8 50 0,63 0,76 55 0,55 0,75 60 0,45 0,71 XLPE (Butyl polyethylen); EPR (Cao su ethylene propylene) 45 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.4 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt hạ áp CB hay cầu chì để bảo vệ tải thiết bị tiêu thụ điện dây dẫn, cáp Do đó, việc chọn dây dẫn, cáp mạng hạ áp liên quan chặt chẽ với việc chọn thiết bị bảo vệ 46 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.4 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ 9.3.4.1 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn CB 47 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn CB Khi tính toán dòng điện làm việc cực đại phụ tải IB , chọn CB có dòng điện định mức In thỏa điều kiện: In ≥ IB Từ đó, chọn dòng điện phát nóng cho phép Icp dây dẫn, cáp mà CB có khả bảo vệ: Icp = In Từ điều kiện lắp đặt thực tế dây dẫn, cáp tìm hệ số hiệu chỉnh K Từ đây, xác định dòng điện phát nóng cho phép tính toán Icptt Icptt ≥ Icp K Chọn loại dây dẫn, cáp tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức Icpđm thỏa điều kiện: Icpđm ≥ Icptt 48 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn CB Sau đó, tính sụt áp ΔU kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép: ΔU ≤ ΔUcp Nếu không thỏa điều kiện sụt áp cho phép, cần tăng tiết diện dây lên kiểm tra lại sụt áp Nếu thỏa điều kiện sụt áp cho phép tiếp tục kiểm tra ổn định nhiệt xuất ngắn mạch: F ≥ Fnh Nếu không thỏa điều kiện ổn định nhiệt xuất ngắn mạch cần tăng tiết diện dây điều kiện ổn định nhiệt đảm bảo kết thúc trình chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn CB 49 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.4 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ 9.3.4.2 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn cầu chì 50 Chọn dây dẫn, cáp kết hợp với chọn cầu chì Khi tính toán dòng điện làm việc cực đại phụ tải IB , chọn dòng tác động dây chảy cầu chì In thỏa điều kiện: Idc ≥ IB Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp dây dẫn, cáp mà cầu chì có khả bảo vệ: ▪ Icp = 1,3Idc Idc ≤ 10A ▪ Icp = 1,2Idc 10A < Idc ≤ 25A ▪ Icp = 1,1Idc Idc > 25A Các bước xác định hệ số hiệu chỉnh K, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng định mức Icpđm, chọn tiết diện dây dẫn, cáp, điều kiện sụt áp cho phép điều kiện ổn định nhiệt xuất dòng ngắn mạch tương tự trường hợp kết hợp chọn CB 51 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.1 Kiểm tra theo điều kiện 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 thế, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép 52 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.1 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp Công thức xác định tổn thất điện áp Mạch Sụt áp ΔU ΔU pha: pha/pha ΔU = 2IB (r0 cosφ + x0 sinφ) L pha: pha/trung tính ΔU = 2IB (r0 cosφ + x0 sinφ) L pha cân bằng: pha (có trung tính) ΔU = IB (r0 cosφ + x0 sinφ) L ΔU% 100ΔU Uđ𝑚 Với: IB [A] dòng làm việc lớn nhất; ro [Ω/km] điện trở đơn vị chiều dài dây dẫn; xo [Ω/km] điện kháng đơn vị chiều dài dây dẫn; L [km] chiều dài đường dây; φ góc lệch pha điện áp dòng điện dây; Uđm [V] điện áp dây định mức đường dây 53 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.1 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ro xo xác định với lưu ý: ▪ ro bỏ qua tiết diện > 55mm2 22,5Ω(mm2/km) 36Ω(mm2/km) ▪ ro(Cu) = ro(Al) = F(mm2) F(mm2) ▪ xo bỏ qua cho dây dẫn có tiết diện < 50mm2 ▪ Nếu thông tin, chọn xo = 0,08Ω/km 54 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.1 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp Cos φ chọn: ▪ Đối với chiếu sáng cosφ = 0,6 ÷ ▪ Đối với phụ tải động - Khi khởi động: cosφ = 0,35 - Ở chế độ bình thường: cosφ = 0,8 55 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.1 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép: ΔUmax% ≤ ΔUcp% Với: ΔUcp% tổn thất điện áp cho phép ( 5% 2,5% tùy loại phụ tải), ΔUmax% tổn thất điện áp lớn mạng Nếu mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh phải tìm điểm có tổn thất điện áp lớn ΔUmax% để so sánh 56 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.2 Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch Khi chưa mang tải, nhiệt độ dây dẫn, cáp nhiệt độ môi trường Khi ngắn mạch, nhiệt lượng dây dẫn, cáp sinh lớn tỏa vào lớp bọc cách điện Nếu thiết bị bảo vệ không cô lập cố kịp thời dẫn đến cách điện dây dẫn, cáp bị phá hủy 57 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.2 Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch Cần kiểm tra khả chịu nhiệt dây dẫn, cáp xuất ngắn mạch: I2Nt ≤ Kcđ.F2 Hay IN t F ≥ Kcđ Với: t [s] thời gian tồn dòng ngắn mạch; IN [A] dòng điện ngắn mạch; F [mm2] tiết diện dây dẫn, cáp; Kcđ [A2 s/mm4] hệ số đặc trưng cho loại cách điện 58 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9.3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP 9.3.5 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp ổn định nhiệt 9.3.5.2 Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch Nhiệt độ cho phép dây dẫn, cáp theo loại cách điện số Kcđ Nhiệt độ cực đại [0 C] Cách điện Hằng số Kcđ Chế độ xác lập Chế độ kết thúc ngắn mạch Đồng Nhôm PVC 70 160 115 76 Cao su tổng hợp 85 135 135 90 PR, XLPE 90 143 143 94 59 ... ruột 12 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9. 2.2 Cáp mạng phân phối Cáp ruột 13 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9. 2.2 Cáp. .. CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9. 2.2 Cáp mạng phân phối Cáp ruột 11 Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9. 2.2 Cáp mạng phân phối Cáp. . .Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 9. 2 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 9. 3 DÂY DẪN VÀ CÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP Chương 9: CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 9. 1 KHÁI NIỆM CHUNG Dây dẫn cáp