kí hiệu: ∆U, đơn vị tính: Volt V hoặc kV - Tổn thất điện áp trên đường dây là phần điện áp rơi sụt áp trên đường dây điện lưới điện trong quá trình điện áp từ đầu nguồn đến cuối nguồn..
Trang 1II CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN
1 Điện thế:
Ký hiệu: U, Đơn vị tính: Volt (ký hiệu: V)
- Chung quanh vật thể mang điện có 1 phạm vi tác dụng của điện lực gọi là điện trường Để chỉ khả năng dự trữ năng lượng tại một điểm trong điện trường người
ta dùng khái niệm điện thế.Muốn xác định độ lớn của điện thế, cần phải chọn 1 điểm nào đó làm chuẩn để so sánh, thông thường người ta chọn đất, coi điện thế của đất bằng 0
- Để đặc trưng cho sự chênh lệch năng lượng giữa điện thế cao và điện thế thấp, người ta dùng khái niệm hiệu điện thế (còn gọi là điện áp), ký hiệu là U, đơn vị tính là Vôn (V).Thường nguồn điện do máy phát điện, ắc-quy, pin cung cấp.Muốn sản sinh ra dòng điện liên tục trong mạch điện thì nguồn điện phải được duy trì một
điện áp nhất định
* Tổn thất điện áp trên đường dây kí hiệu: ∆U, đơn vị tính: Volt (V) hoặc
kV
- Tổn thất điện áp trên đường dây là phần điện áp rơi (sụt áp) trên đường dây điện (lưới điện) trong quá trình điện áp từ đầu nguồn đến cuối nguồn Tổn thất điện
áp trên đường dây chính là hiệu số điện áp đầu và cuối nguồn trong cùng một cấp điện áp
∆U = U đầu nguồn – U cuối nguồn
Trong đó: - ∆U: là tổn thất điện áp trên đường dây
- U đầu nguồn: Điện áp đặt tại đầu nguồn (đầu nguồn là A)
- Ucuối nguồn: Điện áp cuối nguồn (cuối nguồn là B)
Trong quá trình đi ca: GDV sẽ thường gặp các trường hợp khách hàng phản ánh điện áp thấp, điện áp yếu thường xuyên ở khu vực hoặc hộ gia đình của khách hàng Vậy, nguyên nhân nào dẫn đến điện áp thấp:
Trang 2- Nhà khách hàng quá xa điểm đấu đầu nguồn (hay nói cách khác: đường dây truyền từ TBA đến nhà khách hàng quá 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 trên đường dây
- Do điện áp đầu nguồn thấp
Và do các lý do khác
a) Quy định về cấp điện áp của lưới điện:
- Lưới điện hạ áp là lưới điện có cấp điện áp danh định dưới 1000V
- Lưới điện trung áp là lưới điện có cấp điện áp danh định từ 1000V đến 35KV
- Lưới điện cao áp là lưới điện có cấp điện áp danh định từ 35KV đến 220KV
& 500 KV
b) Các cấp điện áp và ký hiệu các cấp:
Đối với mỗi thiết bị hay đường dây thường có tối thiểu là 3 chữ số nhằm ký
hiệu cấp điện áp, chức năng của thiết bị và nguồn xuất phát từ đâu
Vậy các ký hiệu đó được hiểu như thế nào?
Ta định nghĩa lộ đường dây có ký hiệu là ABC – E X.Y
- Số đầu tiên là A: Tương ứng cấp điện áp của đường dây (kV)
- Số thứ hai là B: Ký hiệu chức năng của đường đây, thiết bị
- Số thứ ba là C: Ký hiệu số thứ tự của lộ đường đây, thiết bị
- Ký hiệu E: là ký hiệu viết tắt của Trạm biến áp 110 kV
- Ký hiệu X.Y: là ký hiệu tên Trạm biến áp 110 kV
Cụ thể:
- Số đầu tiên là A: Tương ứng cấp điện áp của đường dây (kV)
+ Cấp điện áp 500KV (ký hiệu là 5) ;
+ Cấp điện áp 220KV (ký hiệu là 2) ;
+ Cấp điện áp 110KV (ký hiệu là 1);
+ Cấp điện áp 35KV (ký hiệu là 3) ;
+ Cấp điện áp 22KV (ký hiệu là 4);
+ Cấp điện áp 10KV (ký hiệu là 9)
+ Cấp điện áp 6KV (ký hiệu là 6);
2 Khái niệm về dòng điện
Trang 3Kí hiệu: I , Đơn vị tính: Ampe (ký hiệu: A);
- Trong vật dẫn điện, các điện tử tự do (elektron) và các i-on chuyển động không có hướng nhất định, nhưng khi vật dẫn được đặt trong điện trường thì các i-on dương chuyển động theo chiều của điện trường còn các i-on âm và elektron chuyển động ngược chiều điện trường tạo nên dòng điện tích gọi là dòng điện
Định nghĩa: Dòng điện là dòng các điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường
Chiều dòng điện: Người ta quy ước chiều chuyển động của các điện tích (+) trong mạch là chiều đi từ cực (+) đến cực (-) của nguồn
Mật độ dòng điện: là tỷ số giữa dòng điện và tiết diện của dây dẫn ký hiệu là
J J = I / S (A/mm2) Trong đó S là tiết diện dây dẫn
3 Khái niệm về công suất
Trong mạch điện xoay chiều có các thành phần công suất sau:
* Công suất hữu công: Ký hiệu là P = U.I.cosφ (đơn vị tính Woat; ký hiệu:
W)
P còn gọi là công suất tác dụng, đặc trưng cho sự biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác như: nhiệt năng (bếp điện), quang năng (bóng đèn),
cơ năng (quạt, động cơ)
Theo thực tế: người ta thường tính toán định mức cosφ = 0,85; U = 220V
Như vậy, có thể dễ nhận thấy: cứ 1 A dòng điện sẽ tiêu thụ hết khoảng 200 W
P trong thực tế thường được gọi là công suất tiêu thụ
* Công suất vô công: Ký hiệu là Q = U.I.sinφ (đơn vị tính VAR hoặc kVAR)
Q còn gọi là công suất phản kháng, đặc trưng cho sự trao đổi năng lượng điện với từ trường cuộn dây (điện kháng) hoặc giữa năng lượng điện với điện trường tụ điện (điện dung)
* Công suất toàn phần: Ký hiệu là S = U I (đơn vị tính: VA hoặc kVA)
S còn gọi là công suất biểu kiến, đặc trưng cho khả năng chứa công suất (dung lượng) của thiết bị (VD: MBA có dung lượng 180 kVA)
Quan hệ giữa P, Q và S được biểu thị bằng 1 tam giác vuông, gọi là tam giác công suất:
Trang 4* Hệ số công suất (cosφ): Có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất, truyền tải và cung
cấp điện Mỗi thiết bị điện yêu cầu một công suất hữu công xác định Nếu góc φ tiến tới 0 thì Q tiến tới 0 và lúc đó P tiến tới S, như vậy hiệu quả kinh tế cao Nếu góc φ lớn hơn 0 có nghĩa là có Q Q càng lớn càng làm gánh nặng cho lưới điện và máy phát điện, gây tổn hao năng lượng vô ích
Vì I=P/U.cosφ, nếu cosφ nhỏ đi, để đảm bảo P không đổi thì I sẽ phải lớn lên,
có nghĩa là phải dùng dây dẫn lớn, vốn đầu tư tăng, tổn thất điện năng tăng (không kinh tế) Nếu phụ tải là thiết bị có cuộn dây như MBA hoặc động cơ mà chạy non tải hoặc không tải thì công suất vô công Q sẽ rất lớn (không tốt).Vì vậy người ta luôn tìm cách nâng cao hệ số cosφ bằng cách chạy máy đầy tải hoặc phải lắp đặt tụ bù
• Trong mạch điện 1 chiều, không tồn tại cosφ, nên chỉ có công suất tác dụng:
P = U.I hoặc P = I.R 2
4 Điện năng
Kí hiệu: A, đơn vị tính: woat giờ (ký hiệu: Wh)
Điện năng là năng lượng cung cấp bởi dòng điện.Cụ thể, nó là công cơ học thực hiện bởi điện trường lên các điện tích di chuyển trong nó Năng lượng sinh
ra bởi dòng điện trong một đơn vị đo thời gian là công suất điện
Công thức tính điện năng: A = P x T
Trong đó:
- P: là công suất tiêu thụ (Công suất hữu công hay công suất tác dụng) của phụ tải
- T: là thời gian dòng điện chạy qua phụ tải
Thông thường người ta tính theo kwh
Ví dụ: Tháng này gia đình khách hàng dùng hết 100 kwh
kwh trong đời sống thực tế hay gọi tắt bằng thuật ngữ “Số điện”
• Tổn thất công suất: kí hiệu: ∆S, đơn vị tính: VA hoặc kVA (Ṡ)
Trang 5∆S = ∆P + j∆Q
Trong đó: - ∆P: là tổn thất công suất tác dụng, do phát nhiệt trên điện trở
đường dây (∆P = I.R 2; trong đó I là dòng điện chạy trên đường dây; R là điện trở của đoạn đường dây)
- ∆Q: là tổn thất công phản kháng, do từ hóa đường dây (gần như
không ảnh hưởng đến tổn thất điện năng)
Thực tế: ∆S ͌ ∆P
* Tổn thất điện năng: kí hiệu: ∆A, đơn vị tính: Woat giờ (wh)
Tổn thất điện năng là phần điện năng bị tiêu hao trong quá trình truyền tải điện năng từ nguồn điện tới thiết bị sử dụng điện (phụ tải)
∆A = ∆P * T
Trong đó: - ∆P: là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và thiết bị điện
- T: thời gian truyền tải điện năng
Hiện nay, mục tiêu tổn thất điện năng đang là mục tiêu chính của ngành điện Đơn thuần một phép tính như sau:
Ví dụ: Công ty ĐL A năm 2015 đạt 1 tỷ kwh điện thương phẩm
Tỷ lệ tổn thất điện năng trên lưới điện của Công ty này là: 8%
Như vậy, tổn thất điện năng = 80 triệu kwh
Nhân với đơn giá bình quân 1.800 đ/kwh
Tổng số tiền mất đi là: 144 tỷ đồng
• Các nguyên nhân tổn thất điện năng:
- Tổn thất kỹ thuật: Tổn thất trên đường dây, tổn thất của máy biến áp và công tác quản lý vận hành…
- Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, nghiệp vụ quản lý, quy trình quản lý hành lý với các nhóm như trộm cắp điện, không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện, sai sót trong thống kê phân loại, áp giá điện và tính hóa đơn khách hàng…
5 Điện trở
Kí hiệu: R , Đơn vị tính: Ôm (ký hiệu: Ω)
- Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của vật mang điện
6 Điện trở phi tuyến
Trang 6- Điện trở phi tuyến là điện trở có giá trị thay đổi theo điện áp đặt lên nó Điện
áp bình thường (điện áp định mức) R lớn Điện áp tăng cao R giảm Điện trở phi tuyến có đặc tính VA là một đường cong
- Công dụng: Chế tạo chống sét
7 Điện cảm
Kí hiệu: L, đơn vị tính: H (Henry)
- Điện cảm L là đại lượng đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ
trường của cuộn dây
8 Điện dung
Kí hiệu: C, kí hiệu: FI (Flara) hoặc MFI
- Điện dung là đại lượng đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường (phóng tích điện năng) trong tụ điện
9 Tổng trở
Kí hiệu: Z, đơn vị tính: Ω
- Tổng trở là một đại lượng vật lý đặc trưng cho mạch điện xoay chiều, thể hiện mối quan hệ giữa điện áp đặt lên mạch và dòng điện chay qua mạch (sự cản trở đối với dòng điện xoay chiều)
Z = U : i
Trong đó: - U: Hiệu điện thế xoay chiều đặt lên mạch (V)
- i: Dòng điện xoay chiều chạy trong mạch (A)
Trang 710 Một số loại dây tương ứng, thông dụng
Cáp Duplex ruột đồng, cách điện PVC (Duplex Du-CV)
Cáp Duplex Du-CV có 2 ruột dẫn bằng đồng, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi đồng được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện PVC sau đó xoắn với nhau Cấp điện áp của cáp là 450/750V hoặc 0,6/1kV
Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX)
Cáp Duplex Du-CX có 2 ruột dẫn bằng đồng, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi đồng được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện XLPE màu đen sau đó xoắn với nhau, một trong hai lõi có gân nổi để phân biệt pha Cấp điện áp của cáp là 0,6/1kV
ü Đoạn dây từ đầu nhà vào công tơ (đoạn cáp điện ra sau công tơ) Đoạn dây này là dây nối từ đầu cuối đoạn dây ngoài trời (được nói ở mục 3.1) đến điện kế (đồng hồ đo điện năng tiêu thụ) Thông thường đoạn dây này nằm một nửa dọc theo tường, một nửa trong nhà (vì thông thường điện kế được đặt trong nhà) Đoạn dây này được đề nghị sử dụng một trong các loại dây/cáp sau đây:
- Cáp công tơ ruột đồng, cách điện PVC (ĐK-CVV)
Cáp Điện kế ruột đồng cách điện PVC còn gọi là cáp Muller ruột đồng cách điện PVC, cáp có 2 hoặc nhiều hơn 2 ruột dẫn, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện bằng vật liệu PVC, một lớp bọc lót PVC, một lớp băng nhôm (để chống trộm điện) và lớp vỏ bọc PVC bảo vệ bên ngoài, cấp điện áp của cáp là 450/750V hoặc 0,6/1kV
- Cáp công tơ ruột đồng, cách điện XLPE :
Cáp Điện kế ruột đồng cách điện XLPE còn gọi là cáp Muller ruột đồng cách điện XLPE, cáp có 2 hoặc nhiều hơn 2 ruột dẫn, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi được xoắn lại với nhau, mỗi ruột dẫn được bọc cách điện bằng vật liệu XLPE màu trắng-trong (màu tự nhiên), một trong hai lõi có băng màu hoặc sọc màu để phân biệt
Trang 8pha, một lớp bọc lót PVC, một lớp băng nhôm (để chống trộm điện) và lớp vỏ bọc PVC bảo vệ bên ngoài, cấp điện áp của cáp là 0,6/1kV
- Dây đơn cứng (VC)
Dây đơn cứng (VC) là dây có ruột dẫn là 1 sợi đồng, bọc cách điện PVC Cấp điện áp của dây là 600V
Ngoài ra, còn có Dây đơn cứng không chì (LF-VC), không tác hại cho con người
và môi trường bằng cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC), phù hợp quy định RoHS (Restriction of Hazardous Substances) của châu Âu
- Dây đơn mềm (VCm)
Dây đơn mềm (VCm) là dây có ruột dẫn gồm nhiều sợi đồng được xoắn với nhau, bọc cách điện bằng vật liệu PVC Cấp điện áp của dây là 250V Ngoài ra, còn có Dây đơn mềm không chì (LF-VCm), không tác hại cho con người và môi trường bằng cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC)
- Dây đôi mềm dẹt (VCmd)
Dây đôi mềm dẹt (VCmd) là dây có 2 ruột dẫn, mỗi ruột dẫn gồm nhiều sợi đồng xoắn lại với nhau, 2 ruột dẫn này được bọc cách điện PVC và phần cách điện của 2 ruột dẫn dính với nhau tạo ra một dây dẹt có 2 ruột dẫn cách điện song song với nhau
Ngoài ra, còn có Dây đôi mềm dẹt không chì (LF-VCmd), không tác hại cho con
người và môi trường bằng cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC)
Trang 9- Dây điện ruột đồng, cách điện PVC (CV)
Dây điện ruột đồng, cách điện PVC (CV) là dây có ruột dẫn gồm 7 (hoặc 19) sợi đồng xoắn đồng tâm, bọc một lớp cách điện PVC Cấp điện áp của dây là 450/750V hoặc 0,6/1kV
Ngoài ra, còn có Dây điện lực ruột đồng, cách điện PVC không chì (LF-CV), không tác hại cho con người và môi trường bằng cách sử dụng vật liệu PVC không chì (LF-PVC)
ü Công suất chịu tải của các loại dây cáp điện thường sử dụng cho nhà ở Mỗi cỡ dây/ cáp (tiết diện ruột dẫn) và mỗi loại dây/cáp có mức chịu tải khác nhau Đối với mục đích nhà ở, hướng dẫn này đưa ra các bảng mô tả công suất chịu tải của
Trang 10các loại dây/cáp như dưới đây Công suất chịu tải nêu trong các bảng này là phù hợp với nhiệt độ môi trường đến 40 độ C và cũng đã xem xét đến vấn đề sụt áp nhằm đảm bảo chất lượng điện sinh hoạt cho nhà ở
Công suất chịu tải của 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
3 mm2 ≤ 5,5 kW ≤ 30 m 10 mm2 ≤ 12,1 kW ≤ 45 m
4 mm2 ≤ 6,8 kW ≤ 30 m 11 mm2 ≤ 12,9 kW ≤ 45 m
5 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
6 mm2 ≤ 8,7 kW ≤ 35 m 22 mm2 ≤ 20,0 kW ≤ 60 m
7 mm2 ≤ 9,5 kW ≤ 40 m 25 mm2 ≤ 21,2 kW ≤ 60 m
8 mm2 ≤ 10,6 kW ≤ 40 m 35 mm2 ≤ 26,2 kW ≤ 70 m
Chiều dài đường dây đề nghị sử dụng ở bảng này được tính tóan theo độ sụt áp không quá 5% ở điều kiện đầy tải
Đối với nguồn 1pha 2dây, 220V, sau khi chọn được tiết diện ruột dẫn phù hợp với công suất nhưng chưa phù hợp với chiều dài đường dây mong muốn thì chỉ việc tăng tiết diện lên một cấp (ví dụ tăng từ 3mm2 lên 4mm2) và kiểm tra lại theo công
thức dưới đây (0,187 x P x L / S <= 11), nếu thỏa mãn thì tiết diện dây vừa tăng lên là
đã phù hợp, nếu chưa thỏa mãn thì tăng tiết diện ruột dẫn lên một cấp nữa và kiểm tra lại như trên cho đến khi thỏa mãn
Công thức tính để mua dây dẫn diện
Trong đó:
P = Công suất tính tóan để chọn dây, kW
L = Chiều dài đường dây mong muốn, m
S = Tiết diện ruột dẫn của dây, mm2
Công suất chịu tải của cáp sau công tơ
Tiết diện
ruột dẫn
Công suất chịu tải Tiết diện
ruột dẫn
Công suất chịu tải Cách điện Cách điện Cách điện Cách điện
Trang 11PVC(ĐK-CVV)
XLPE(ĐK-CXV)
PVC(ĐK-CVV)
XLPE(ĐK-CXV)
3 mm2 ≤ 6,4 kW ≤ 8,2 kW 10 mm2 ≤ 13,4 kW ≤ 17,0 kW
4 mm2 ≤ 7,6 kW ≤ 9,8 kW 11 mm2 ≤ 14,2 kW ≤ 18,1 kW
5 mm2 ≤ 8,8 kW ≤ 11,2 kW 14 mm2 ≤ 16,6 kW ≤ 20,7 kW 5,5 mm2 ≤ 9,4 kW ≤ 11,9 kW 16 mm2 ≤ 17,8 kW ≤ 22,0 kW
6 mm2 ≤ 9,8 kW ≤ 12,4 kW 22 mm2 ≤ 22,0 kW ≤ 27,2 kW
7 mm2 ≤ 10,8 kW ≤ 13,8 kW 25 mm2 ≤ 23,6 kW ≤ 29,2 kW
8 mm2 ≤ 11,8 kW ≤ 15,0 kW 35 mm2 ≤ 29,0 kW ≤ 36,0 kW
Thông thường chiều dài sử dụng Cáp điện kế khá ngắn nên không cần quan tâm đến độ sụt áp
Công suất chịu tải của dây sau công tơ
Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải
Công suất nêu trong bảng trên phù hợp cho chiều dài dây đến 30m, với độ sụt
áp không quá 5% ở điều kiện đầy tải
ü Cách tính toán và lựa chọn dây dẫn
Tính toán và lựa chọn dây dẫn cần phải thực hiện theo các bước sau đây
- Xác định nguồn điện sẽ dùng
- Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện
- Lựa chọn dây dẫn cho từng phần của nhà ở, bao gồm ba bước nhỏ: + Lựa chọn đọan dây ngoài trời
+ Lựa chọn đọan cáp điện kế
+ Lựa chọn dây cho từng nhánh và dây đến từng thiết bị tiêu thụ điện
ü Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện
