CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN

II CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN Điện thế: Ký hiệu: U, Đơn vị tính: Volt (ký hiệu: V) - Chung quanh vật thể mang điện có phạm vi tác dụng điện lực gọi điện trường Để khả dự trữ lượng điểm điện trường người ta dùng khái niệm điện thế.Muốn xác định độ lớn điện thế, cần phải chọn điểm làm chuẩn để so sánh, thông thường người ta chọn đất, coi điện đất - Để đặc trưng cho chênh lệch lượng điện cao điện thấp, người ta dùng khái niệm hiệu điện (còn gọi điện áp), ký hiệu U, đơn vị tính Vôn (V).Thường nguồn điện máy phát điện, ắc-quy, pin cung cấp.Muốn sản sinh dòng điện liên tục mạch điện nguồn điện phải trì điện áp định * Tổn thất điện áp đường dây kí hiệu: ∆U, đơn vị tính: Volt (V) kV - Tổn thất điện áp đường dây phần điện áp rơi (sụt áp) đường dây điện (lưới điện) trình điện áp từ đầu nguồn đến cuối nguồn Tổn thất điện áp đường dây hiệu số điện áp đầu cuối nguồn cấp điện áp ∆U = Uđầu nguồn – Ucuối nguồn Trong đó: - ∆U: tổn thất điện áp đường dây - Uđầu nguồn: Điện áp đặt đầu nguồn (đầu nguồn A) - Ucuối nguồn: Điện áp cuối nguồn (cuối nguồn B) Trong trình ca: GDV thường gặp trường hợp khách hàng phản ánh điện áp thấp, điện áp yếu thường xuyên khu vực hộ gia đình khách hàng Vậy, nguyên nhân dẫn đến điện áp thấp: - Nhà khách hàng xa điểm đấu đầu nguồn (hay nói cách khác: đường dây truyền từ TBA đến nhà khách hàng xa nên điện áp rơi (tổn thất điện áp) lớn, dẫn đến điện áp đến nhà khách hàng thấp) - Do tiết diện dây dẫn nhỏ - Do dò điện đường dây - Do điện áp đầu nguồn thấp Và lý khác a) Quy định cấp điện áp lưới điện: - Lưới điện hạ áp lưới điện có cấp điện áp danh định 1000V - Lưới điện trung áp lưới điện có cấp điện áp danh định từ 1000V đến 35KV - Lưới điện cao áp lưới điện có cấp điện áp danh định từ 35KV đến 220KV & 500 KV b) Các cấp điện áp ký hiệu cấp: Đối với thiết bị hay đường dây thường có tối thiểu chữ số nhằm ký hiệu cấp điện áp, chức thiết bị nguồn xuất phát từ đâu Vậy ký hiệu hiểu nào? Ta định nghĩa lộ đường dây có ký hiệu ABC – E X.Y - Số A: Tương ứng cấp điện áp đường dây (kV) - Số thứ hai B: Ký hiệu chức đường đây, thiết bị - Số thứ ba C: Ký hiệu số thứ tự lộ đường đây, thiết bị - Ký hiệu E: ký hiệu viết tắt Trạm biến áp 110 kV - Ký hiệu X.Y: ký hiệu tên Trạm biến áp 110 kV Cụ thể: - Số A: Tương ứng cấp điện áp đường dây (kV) + Cấp điện áp 500KV (ký hiệu 5) ; + Cấp điện áp 220KV (ký hiệu 2) ; + Cấp điện áp 110KV (ký hiệu 1); + Cấp điện áp 35KV + Cấp điện áp 22KV + Cấp điện áp 10KV (ký hiệu 3) ; (ký hiệu 4); (ký hiệu 9) + Cấp điện áp 6KV Khái niệm dòng điện (ký hiệu 6); Kí hiệu: I , Đơn vị tính: Ampe (ký hiệu: A); - Trong vật dẫn điện, điện tử tự (elektron) i-on chuyển động hướng định, vật dẫn đặt điện trường i-on dương chuyển động theo chiều điện trường i-on âm elektron chuyển động ngược chiều điện trường tạo nên dòng điện tích gọi dòng điện Định nghĩa: Dòng điện dòng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng lực điện trường Chiều dòng điện: Người ta quy ước chiều chuyển động điện tích (+) mạch chiều từ cực (+) đến cực (-) nguồn Mật độ dòng điện: tỷ số dòng điện tiết diện dây dẫn ký hiệu J J = I / S (A/mm2) Trong S tiết diện dây dẫn Khái niệm công suất Trong mạch điện xoay chiều có thành phần công suất sau: * Công suất hữu công: Ký hiệu P = U.I.cosφ (đơn vị tính Woat; ký hiệu: W) P gọi công suất tác dụng, đặc trưng cho biến đổi lượng điện thành dạng lượng khác như: nhiệt (bếp điện), quang (bóng đèn), (quạt, động cơ) Theo thực tế: người ta thường tính toán định mức cosφ = 0,85; U = 220V Như vậy, dễ nhận thấy: A dòng điện tiêu thụ hết khoảng 200 W P thực tế thường gọi công suất tiêu thụ * Công suất vô công: Ký hiệu Q = U.I.sinφ (đơn vị tính VAR kVAR) Q gọi công suất phản kháng, đặc trưng cho trao đổi lượng điện với từ trường cuộn dây (điện kháng) lượng điện với điện trường tụ điện (điện dung) * Công suất toàn phần: Ký hiệu S = U I (đơn vị tính: VA kVA) S gọi công suất biểu kiến, đặc trưng cho khả chứa công suất (dung lượng) thiết bị (VD: MBA có dung lượng 180 kVA) Quan hệ P, Q S biểu thị tam giác vuông, gọi tam giác công suất: * Hệ số công suất (cosφ): Có ý nghĩa lớn sản xuất, truyền tải cung cấp điện Mỗi thiết bị điện yêu cầu công suất hữu công xác định Nếu góc φ tiến tới Q tiến tới lúc P tiến tới S, hiệu kinh tế cao Nếu góc φ lớn có nghĩa có Q Q lớn làm gánh nặng cho lưới điện máy phát điện, gây tổn hao lượng vô ích Vì I=P/U.cosφ, cosφ nhỏ đi, để đảm bảo P không đổi I phải lớn lên, có nghĩa phải dùng dây dẫn lớn, vốn đầu tư tăng, tổn thất điện tăng (không kinh tế) Nếu phụ tải thiết bị có cuộn dây MBA động mà chạy non tải không tải công suất vô công Q lớn (không tốt).Vì người ta tìm cách nâng cao hệ số cosφ cách chạy máy đầy tải phải lắp đặt tụ bù • Trong mạch điện chiều, không tồn cosφ, nên có công suất tác dụng: P = U.I P = I.R2 Điện Kí hiệu: A, đơn vị tính: woat (ký hiệu: Wh) Điện năng lượng cung cấp dòng điện.Cụ thể, công học thực điện trường lên điện tích di chuyển Năng lượng sinh dòng điện đơn vị đo thời gian công suất điện Công thức tính điện năng: A = P x T Trong đó: - P: công suất tiêu thụ (Công suất hữu công hay công suất tác dụng) phụ tải - T: thời gian dòng điện chạy qua phụ tải Thông thường người ta tính theo kwh Ví dụ: Tháng gia đình khách hàng dùng hết 100 kwh kwh đời sống thực tế hay gọi tắt thuật ngữ “Số điện” • Tổn thất công suất: kí hiệu: ∆S, đơn vị tính: VA kVA (Ṡ) ∆S = ∆P + j∆Q Trong đó: - ∆P: tổn thất công suất tác dụng, phát nhiệt điện trở đường dây (∆P = I.R2; I dòng điện chạy đường dây; R điện trở đoạn đường dây) - ∆Q: tổn thất công phản kháng, từ hóa đường dây (gần không ảnh hưởng đến tổn thất điện năng) Thực tế: ∆S ͌ ∆P * Tổn thất điện năng: kí hiệu: ∆A, đơn vị tính: Woat (wh) Tổn thất điện phần điện bị tiêu hao trình truyền tải điện từ nguồn điện tới thiết bị sử dụng điện (phụ tải) ∆A = ∆P * T Trong đó: - ∆P: tổn thất công suất tác dụng đường dây thiết bị điện - T: thời gian truyền tải điện Hiện nay, mục tiêu tổn thất điện mục tiêu ngành điện Đơn phép tính sau: Ví dụ: Công ty ĐL A năm 2015 đạt tỷ kwh điện thương phẩm Tỷ lệ tổn thất điện lưới điện Công ty là: 8% Như vậy, tổn thất điện = 80 triệu kwh Nhân với đơn giá bình quân 1.800 đ/kwh Tổng số tiền là: 144 tỷ đồng • Các nguyên nhân tổn thất điện năng: - Tổn thất kỹ thuật: Tổn thất đường dây, tổn thất máy biến áp công tác quản lý vận hành… - Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào chế quản lý, nghiệp vụ quản lý, quy trình quản lý hành lý với nhóm trộm cắp điện, không toán chậm toán hóa đơn tiền điện, sai sót thống kê phân loại, áp giá điện tính hóa đơn khách hàng… Điện trở Kí hiệu: R , Đơn vị tính: Ôm (ký hiệu: Ω) - Điện trở đại lượng vật lý đặc trưng cho cản trở dòng điện vật mang điện Điện trở phi tuyến - Điện trở phi tuyến điện trở có giá trị thay đổi theo điện áp đặt lên Điện áp bình thường (điện áp định mức) R lớn Điện áp tăng cao R giảm Điện trở phi tuyến có đặc tính VA đường cong - Công dụng: Chế tạo chống sét Điện cảm Kí hiệu: L, đơn vị tính: H (Henry) - Điện cảm L đại lượng đặc trưng cho trình trao đổi tích lũy lượng từ trường cuộn dây Điện dung Kí hiệu: C, kí hiệu: FI (Flara) MFI - Điện dung đại lượng đặc trưng cho tượng tích lũy lượng điện trường (phóng tích điện năng) tụ điện Tổng trở Kí hiệu: Z, đơn vị tính: Ω - Tổng trở đại lượng vật lý đặc trưng cho mạch điện xoay chiều, thể mối quan hệ điện áp đặt lên mạch dòng điện chay qua mạch (sự cản trở dòng điện xoay chiều) Z=U:i Trong đó: - U: Hiệu điện xoay chiều đặt lên mạch (V) - i: Dòng điện xoay chiều chạy mạch (A) 10 Một số loại dây tương ứng, thông dụng Cáp Duplex ruột đồng, cách điện PVC (Duplex Du-CV) Cáp Duplex Du-CV có ruột dẫn đồng, ruột dẫn sợi đồng đặc sợi đồng xoắn lại với nhau, ruột dẫn bọc cách điện PVC sau xoắn với Cấp điện áp cáp 450/750V 0,6/1kV Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX) Cáp Duplex Du-CX có ruột dẫn đồng, ruột dẫn sợi đồng đặc sợi đồng xoắn lại với nhau, ruột dẫn bọc cách điện XLPE màu đen sau xoắn với nhau, hai lõi có gân để phân biệt pha Cấp điện áp cáp 0,6/1kV ü Đoạn dây từ đầu nhà vào công tơ (đoạn cáp điện sau công tơ) Đoạn dây dây nối từ đầu cuối đoạn dây trời (được nói mục 3.1) đến điện kế (đồng hồ đo điện tiêu thụ) Thông thường đoạn dây nằm nửa dọc theo tường, nửa nhà (vì thông thường điện kế đặt nhà) Đoạn dây đề nghị sử dụng loại dây/cáp sau đây: - Cáp công tơ ruột đồng, cách điện PVC (ĐK-CVV) Cáp Điện kế ruột đồng cách điện PVC gọi cáp Muller ruột đồng cách điện PVC, cáp có nhiều ruột dẫn, ruột dẫn sợi đồng đặc sợi xoắn lại với nhau, ruột dẫn bọc cách điện vật liệu PVC, lớp bọc lót PVC, lớp băng nhôm (để chống trộm điện) lớp vỏ bọc PVC bảo vệ bên ngoài, cấp điện áp cáp 450/750V 0,6/1kV - Cáp công tơ ruột đồng, cách điện XLPE : Cáp Điện kế ruột đồng cách điện XLPE gọi cáp Muller ruột đồng cách điện XLPE, cáp có nhiều ruột dẫn, ruột dẫn sợi đồng đặc sợi xoắn lại với nhau, ruột dẫn bọc cách điện vật liệu XLPE màu trắng-trong (màu tự nhiên), hai lõi có băng màu sọc màu để phân biệt pha, lớp bọc lót PVC, lớp băng nhôm (để chống trộm điện) lớp vỏ bọc PVC bảo vệ bên ngoài, cấp điện áp cáp 0,6/1kV - Dây đơn cứng (VC) Dây đơn cứng (VC) dây có ruột dẫn sợi đồng, bọc cách điện PVC Cấp điện áp dây 600V Ngoài ra, có Dây đơn cứng không chì (LF-VC), không tác hại cho người môi trường cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC), phù hợp quy định RoHS (Restriction of Hazardous Substances) châu Âu - Dây đơn mềm (VCm) Dây đơn mềm (VCm) dây có ruột dẫn gồm nhiều sợi đồng xoắn với nhau, bọc cách điện vật liệu PVC Cấp điện áp dây 250V Ngoài ra, có Dây đơn mềm không chì (LF-VCm), không tác hại cho người môi trường cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC) - Dây đôi mềm dẹt (VCmd) Dây đôi mềm dẹt (VCmd) dây có ruột dẫn, ruột dẫn gồm nhiều sợi đồng xoắn lại với nhau, ruột dẫn bọc cách điện PVC phần cách điện ruột dẫn dính với tạo dây dẹt có ruột dẫn cách điện song song với Cấp điện áp dây 250V Ngoài ra, có Dây đôi mềm dẹt không chì (LF-VCmd), không tác hại cho người môi trường cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC) - Dây điện ruột đồng, cách điện PVC (CV) Dây điện ruột đồng, cách điện PVC (CV) dây có ruột dẫn gồm (hoặc 19) sợi đồng xoắn đồng tâm, bọc lớp cách điện PVC Cấp điện áp dây 450/750V 0,6/1kV Ngoài ra, có Dây điện lực ruột đồng, cách điện PVC không chì (LF-CV), không tác hại cho người môi trường cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC) ü Công suất chịu tải loại dây cáp điện thường sử dụng cho nhà Mỗi cỡ dây/ cáp (tiết diện ruột dẫn) loại dây/cáp có mức chịu tải khác Đối với mục đích nhà ở, hướng dẫn đưa bảng mô tả công suất chịu tải loại dây/cáp Công suất chịu tải nêu bảng phù hợp với nhiệt độ môi trường đến 40 độ C xem xét đến vấn đề sụt áp nhằm đảm bảo chất lượng điện sinh hoạt cho nhà Công suất chịu tải cáp thông dụng Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Chiều dài đường dây Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Chiều dài đường dây mm2 ≤ 5,5 kW ≤ 30 m 10 mm2 ≤ 12,1 kW ≤ 45 m mm2 ≤ 6,8 kW ≤ 30 m 11 mm2 ≤ 12,9 kW ≤ 45 m mm2 ≤ 7,8 kW ≤ 35 m 14 mm2 ≤ 15,0 kW ≤ 50 m 5.5 mm2 ≤ 8,3 kW ≤ 35 m 16 mm2 ≤ 16,2 kW ≤ 50 m mm2 ≤ 8,7 kW ≤ 35 m 22 mm2 ≤ 20,0 kW ≤ 60 m mm2 ≤ 9,5 kW ≤ 40 m 25 mm2 ≤ 21,2 kW ≤ 60 m ≤ 40 m ≤ 26,2 kW ≤ 70 m mm ≤ 10,6 kW 35 mm Chiều dài đường dây đề nghị sử dụng bảng tính tóan theo độ sụt áp không 5% điều kiện đầy tải Đối với nguồn 1pha 2dây, 220V, sau chọn tiết diện ruột dẫn phù hợp với công suất chưa phù hợp với chiều dài đường dây mong muốn việc tăng tiết diện lên cấp (ví dụ tăng từ 3mm2 lên 4mm2) kiểm tra lại theo công thức (0,187 x P x L / S