Như kết quả nghiên cứu điện trường phân bố trên cáp điện đặc biệt quan trọng trong việc phối hợp cách điện cũng như lựa chọn cách điện. Thay đổi cấu tạo bề mặt vật dẫn cũng như bổ sung các vật liệu phù hợp để hạn chế tối đa các điểm tập trung điện trường. Trong giá thành của cáp điện, ngoài giá thành các vật liệu dẫn điện, giá thành các vật liệu cách điện ảnh hưởng rất lớn đến giá thành chung. Do đó việc tính toán bộ dày cũng như tỷ lệ giữa các lớp cách điện nhằm đạt hiệu quả tối đa về kinh tế - kỹ thuật là vô cùng quan trọng.
Không chỉ có vậy, trong quá trình sử dụng cáp việc đấu nối là điều hiển nhiên và là một khâu không thể thiếu. Việc tính toán phân bố điện trường trên cáp điện giúp thực hiện tốt trong các hộp nối, cổ cáp. Trên nguyên tắc “lấy đi lớp cách điện nào thì phải hoàn trả lại đúng lớp cách điện đó”. Việc hiểu biết về phân bố điện trường cho ta nhận thức đúng đắn trong lựa chọn vật liệu cũng như thao tác kỹ thuật.
Trong cáp điện 3 pha, hỗ cảm giữa các sợi cáp điện là bằng nhau. Tuy nhiên trong cáp điện đơn pha, tuỳ vào việc bố trí các sợi cáp mà mức độ ảnh hưởng của
hỗ cảm tới khả năng tải của các sợi cáp là khác nhau. Đặc biệt trong việc lắp đặt cáp đơn pha vận hành song song, mức độ ảnh hưởng là đáng quan tâm. Trong nhiều trường hợp, lắp đặt ảnh hưởng nguy hiểm đến lưới điện ngay cả trong trường hợp làm việc bình thường.
3. Tính toán khả năng tải của cáp điện trung áp.
Từ kết quả tính toán Kết quả tính toán, phân tích các cấu hình lắp đặt cáp cho thấy: Cáp được lắp đặt trực tiếp, không sử dụng ống bảo vệ, quá trình tản nhiệt ra môi trường xung quanh tốt hơn dẫn đến khả năng mang tải cao hơn cáp được lắp đặt trong ống bảo vệ. Cáp được lắp đặt mạch đơn có khả năng mang tải tốt hơn cáp được lắp đặt mạch đôi do ảnh hưởng của trường nhiệt giữa các cáp nhỏ hơn. Đối với cáp được bố trí cấu hình tam giác, khi vận hành một mạch hay 2 mạch thì có khả năng mang tải của chúng cũng thấp hơn khi được bố trí theo cấu hình ngang tương ứng.
Khi tăng độ sâu chôn cáp, nhiệt trở suất của đất cũng như nhiệt độ môi trường đất đều dẫn đến việc tăng nhiệt độ của cáp hoặc nhiệt độ của bề mặt ống (nếu cáp được lắp đặt trong ống). Điều này dẫn đến làm giảm khả năng tải của hệ thống cáp ngầm, Ngược lại, khi tăng khoảng cách giữa các pha , sự ảnh hưởng nhiệt độ lẫn nhau giữa các cáp giảm làm cho khả năng mang dòng của cáp tăng.
PHỤLỤC I:ĐẶCĐIỂMKỸTHUẬTRIÊNG Cáp ngầm trung thế ruột đồng 24kV - 3x400 mm2
TT Mô tả Đơn vị Yêu cầu
1 Cáp 3 pha XLPE 24kV - ruột đồng 2 Nhà sản xuất
3 Loại Đồng
4 Số và tiết diện danh định của lõi cáp mm2 3 x 400
5 Điện áp hệ thống cao nhất kV 24
6 Số sơi đồng của lõi cáp Sợi ≥61
7 Đường kính của lõi cáp mm 23,3-23,6
8 Độ dày của lớp bán dẫn mm 0,6
9 Loại vật liệu cách điện XLPE
10 Độ dày của lớp cách điện mm 5,5
11 Độ dày của lớp bán dẫn mm 0,6
12 Độ dày của lớp băng đồng cho từng pha một mm ≥0,127 13 Độ gối mép của lớp băng đồng cho từng pha một % ≥15 14 Khả năng chịu ngắn mạch của màn đồng (ls) kA
15 Loại vật liệu của vỏ bọc PVC
16 Độ dày của lớp vỏ bọc bên trong mm 2,2-2,3
17 Độ dày của lớp vỏ bọc bên ngoài Mm 4,1-4,3
18 Đường kính ngoài của toàn bộ cáp mm2 100-105
19 Nhiệt độ định mức tối đa của dây dẫn °C 90
21 Điện trở một chiều của dây dẫn tại t = 20°C Ω/km 0,047 22 Điện trở xoay chiều của dây dẫn tại t = 90°C Ω/km
23 Điện dung của cáp µF/km
24 Điện kháng của cáp Ω/km
25 Hệ số tự cảm mH/km
26 Hệ số điện môi (tg ô tối đa) x.10-4
27 Điện trở cách điện của cáp Ω/km Min. 50.000
28 Dòng ngắn mạch định mức của cáp t = 0,ls kA 179 t = 0,2s kA 128 t = 0,3s kA 104 29 Trọng lượng cáp kg/km 30 Trọng lượng dây dẫn đồng kg/km 31 Bán kính cong m
32 Chiều dài cáp tối đa trên lô cuốn cáp m
33 Đường kính mặt bích tối đa trên lô cuốn cáp m 200 - 250 34 Trọng lượng tối đa toàn bộ lô cuốn cáp kg 5000 35 Số lớp băng chống thấm (ở dưới lóp băng đồng) 1
36 Bột chống thấm Có
37 Biên bản thí nghiêm điển hình
- Điện trở một chiều lõi cáp (routine test) Ω/km Max.0,047 - Thí nghiệm phóng điện cục bộ tại 1,73 Uo - 20,8
- Thí nghiệm điện áp cao trong 4h - AC 48 kV
(Sample and type test) Không đánh
thủng cách điện
Thí nghiệm Hot - set (15phút tại 200±3°C và 20N/cm2) (Sample and type test)
+ Độ dãn dài trong điều kiện có tải + Độ dãn dài sau khi làm nguội
pC Max.175%
Max.15%
- Thí nghiệm uốn kết hợp với phóng điện cục bộ
(type test) pC Max.5
- Thí nghiệm hằng số điện môi tg δ tại 2 kV trong
khoảng 95 ÷ 100°C (type test) 80 x 10
-4 - Thí nghiệm đốt kết hợp vcd phóng điện cục bộ
(type test) pC Max.5
- Thí nghiệm điện áp xung (90°C và 125 kV) trong 15 phút (type test)
Không phá hủy cách điện - Thí nghiệm cơ học (type test)
+ Suất kéo đứt của cách điện + Độ dãn dài của cách điện cho khi đứt + Suất kéo đứt của vỏ (PVC/PE)
+ Độ dãn dài của vỏ cáp cho khi đứt (PVC/PE)
N/mm2 % N/mm2 % Min. 12,5 Min.200 Min. 12,5/12,5 Min.300/150 - Thí nghiệm lão hóa
+ Độ thay đổi suất kéo đứt của cách điện ở 135°C trong 7 ngày
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của cách điện ở 135°C trong 7 ngày
% %
Max.±25 Max.±25
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của vỏ PE ở 110 ± 3°C trong 14 ngày
+ Độ thay đổi suất kéo đứt của vỏ PVC ở 100, ± 2°C trong 7 ngày
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của vỏ PVC ở 100 ± 2°C trong 7 ngày % % % Min. 300 Max.±25 Max.±25 - Thí nghiệm lão hóa bổ sung trên một đoạn cắt từ lô
cáp hoàn chỉnh ở 100 ± 2°C trong 7 ngày bao gồm: sự thay đổi của suất kéo và độ dãn dài cho đến khi đứt của cách điện và của vỏ
% Max.±25
- Thí nghiệm về suy giảm khối lượng (PVC) ở 100 ±
2°C trong 7 ngày (type test) Mg/cm
2
Max.1,5 - Thí nghiệm hàm lượng carbon (PE) (type test) % 2,5 ±0.5 - Độ sâu của vết lõm khi thử nén ở nhiệt độ 115 ±
2°C đối với vỏ PE (type test) % Max.50
- Độ sâu của vết lõm khi thử nén ở nhiệt độ 90 ± 2°C
đối với vỏ PVC (type test) % Max.50
- Thí nghiệm độ dãn dài lạnh đối với vỏ PVC ở nhiệt
độ -15 ± 2°C (type test) 36 % Min.20
- Thí nghiệm độ va đập lạnh đối với vỏ PVC ở nhiệt
độ -15 ± 2°C (type test) % Không có vết nứt
- Thí nghiệm khả năng kháng nứt của vỏ PVC ở
nhiệt độ 150 ± 3°C/lh (type test) Không có vết nứt
- Thí nghiệm sự hấp thụ nước của cách điện ở 85 mg/cm2
± 2°C /14ngày (type test)
- Thí nghiệm co ngót đối với cách điện ở nhiệt độ
150 ± 3°C/lh (tỵpe test) % 4
- Thí nghiệm co ngót đối với vỏ PE ở nhiệt độ 80 ±
2°C/5h (type test) % 3
Thí nghiệm khả năng chống thấm nước
+ Khả năng chống thấm theo chiều dọc của lõi cáp + Khả năng chống thấm theo chiều dọc của màn chắn kim loại
+ Khả năng chống thấm nước theo chiều ngang của cáp
IEC - 60502 IEC - 60502
IEC-60502
* Yêu cầu mô tả thí nghiệm chống thấm dọc đúng theo yêu cầu của IEC - 60502. - Chụp bảo vệ đầu cáp phải là loại co ngót nóng.
PHỤLỤC2:ĐẶCĐIỂMKỸTHUẬTRIÊNG Cáp ngầm trung thế ruột đồng 24kV - 3x240 mm2
TT Mô tả Đơn vị Yêu cầu
1 Cáp 3 pha XLPE 24kV - ruột đồng 2 Nhà sản xuất
3 Loại Đồng
4 Số và tiết diện danh định của lõi cáp Mm2 3 x 240
5 Điện áp hệ thống cao nhất kV 24
6 Số sợi đồng của lõi cáp Sợi ≥ 37
7 Đường kính của lõi cáp mm 18,3 ÷ 18,6
8 Độ dày của lớp bán dẫn rrim 0,6
9 Loại vật liệu cách điện XLPE
10 Độ dày của lớp cách điện mm 5,5
11 Độ dày của lớp bán dẫn mm 0,6
12 Độ dày của lớp băng đồng eho từng pha một mm ≥ 0,127 13 Độ gối mép của lớp băng đồng cho từng pha một % ≥ 15 14 Khả năng chịu ngắn mạch của màn đồng (ls) kA
15 Loại vật liệu của vỏ bọc PVC
16 Độ dày của lớp vỏ bọc bên trong mm 2,1 ÷ 2,2
17 Độ dày của lớp vỏ bọc bên ngoài mm 3,8 ÷ 4,1
18 Đường kính ngoài của toàn bộ cáp mm2 89 ÷92
20 Định mức dòng điện tối đa (*) A 474 21 Điện trở một chiều của dây dẫn tại t = 20°C Ω/km 0,0754 22 Điện trở xoay chiều của dây dẫn tại t = 90°C Ω/km
23 Điện dung của cáp µF/km
24 Điện kháng của cáp Ω/km
25 Hệ số tự cảm mH/km
26 Hệ số điện môi (tgô tối đa) x.10
-4 PC
27 Điện trở cách điện của cáp Ω/km Min. 50.000
28 Dòng ngắn mạch định mức của cáp t = 0,ls kA 108 t = 0,2s kA 75 t = 0,3s kA 63 29 Trọng lượng cáp kg/km 30 Trọng lượng dây dẫn đồng kg/km 31 Bán kính cong m
32 Chiều dài cáp tối đa trên lô cuốn cáp m 250
33 Đường kính mặt bích tối đa trên lô cuốn cáp m 2,2 34 Trọng lượng tối đa toàn bộ lô cuốn cáp kg 5000 35 Số lớp băng chống thấm (ở dưới lớp băng đồng) 1
36 Bột chống thấm Có
- Điện trở một chiều lõi cáp (routine test) Ω/km Max.0,0754 - Thí nghiệm phóng điện cục bộ tại 1,73 Uo - 20,8kV
(routine and type test) pC Max.5
- Thí nghiệm điện áp cao trong 4h - AC 48 kV (Sample and type test)
Không đánh thủng cách điện
Thí nghiệm Hot - set (15 phút tại 200±3°C và 20 N/cm2) (Sample and type test)
+ Độ dãn dài trong điều kiện có tải + Độ dãn dài sau khi làm nguội
pC Max.175% Max.15%
- Thí nghiệm uốn kết hợp với phóng điện cục bộ
(type test) pC Max.5
- Thí nghiệm hằng số điện môi tg5 tại 2kV trong
khoảng 95 ÷ 100°C (type test) 80x1 o-4
- Thí nghiệm đốt kết hợp với phóng điện cục bộ (type
test) pC Max.5
- Thí nghiệm điện áp xung (90°C và 125kV) trong 15 phút (type test)
Không phá hủy cách điện Thí nghiệm cơ học (type test)
+ Suất kéo đứt của cách điện + Độ dãn dài của cách điện cho khi đứt + Suất kéo đứt của vỏ (PVC/PE) + Độ dãn dài của vỏ cáp cho khi đứt (PVC/PE)
N/mm2 % N/mm2 % Min. 12,5 Min.200 Min. 12,5/12,5 Min.300/150
- Thí nghiệm lão hóa
+ Độ thay đổi suất kéo đứt của cách điện ở 135°C trong 7 ngày
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của cách điện ở 135°C trong 7 ngày
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của vỏ PE ở 110 ± 3°C trong 14 ngày
+ Độ thay đổi suất kéo đứt của vỏ PVC ở 100±2°C trong 7 ngày
+ Độ thay đổi độ dãn dài cho đến khi đứt của vỏ PVC ở 100 ± 2°C trong 7 ngày % % % % % Max.±25 Max.±25 Min. 300 Max.±25 Max.±25
- Thí nghiệm lão hóa bổ sung trên một đoạn cắt từ lô cáp hoàn chỉnh ở 100 ± 2°C trong 7 ngày bao gồm: sự thay đổi của suất kéo và độ dãn dài cho đến khi đứt của cách điện và của vỏ
% Max.±25
- Thí nghiệm về suy giảm khối lượng (PVC) ở 100±2°C trong 7 ngày (type test)
Mg/cm2 Max.1,5 - Thí nghiệm hàm lượng carbon (PE) (type test) % 2,5 ±0.5 - Độ sâu của vết lõm khi thử nén ở nhiệt độ 115±2°C
đối với vỏ PE (type test)
% Max.50
- Độ sâu của vết lõm khi thử nén ở nhiệt độ 90±2°C đối với vỏ PVC (type test)
% Max.50
- Thí nghiệm độ dãn dài lạnh đối với vỏ PVC ở nhiệt độ -15±2°C (type test) 36
% Min.20
- Thí nghiệm độ va đập lạnh đối với vỏ PVC ở nhiệt độ -15±2°C (type test)
% Không có vết nứt
- Thí nghiệm khả năng kháng nứt của vỏ PVC ở nhiệt độ 150±3°C/lh (type test)
Không có vết nứt - Thí nghiệm sự hấp thụ nước của cách điện ở
85±2°C/14ngày (type test) mg/cm
2
1 - Thí nghiệm co ngót đối vói cách điện ở nhiệt độ
130±3°C/lh (type test) % 4
- Thí nghiệm co ngót đối với vỏ PE ở nhiệt độ
80±2°C/5h (type test) % 3
Thí nghiệm khả năng chống thấm nước *
+ Khả năng chống thấm theo chiều dọc của lõi cáp + Khả năng chống thẩm theo chiều dọc của màn chắn kim loại
+ Khả năng chống thấm nước theo chiều ngang của cáp
IEC - 60502 IEC - 60502 IEC - 60502
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Văn Doanh (2009), Bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị trong hệ thống điện,
Nhà xuất bản khoa học Kỹ thuật.
2. Võ Viết Đạn (1993), Một số vẫn đê kỹ thuật điện cao áp ở siêu cao áp và cực
cao áp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
3. Võ Viết Đạn (1972), Giáo trình Kỹ thuật điện cao áp, Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội.
4. Dương Quang Vinh, Nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp nối đất vỏ
cáp đơn pha tới điện áp và dòng điện cảm ứng trên vỏ cáp điện Luận văn thạc
sỹ năm khoa học năm 2011 - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
5. Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV
6. Nguyễn Bình Thành (1970), Cơ sở kỹ thuật điện Tập 1 - Cơ sở lý thuyết
trường điện từ, Nhà xuất bản Đại học và Trung học Chuyên nghiệp
7. Nguyễn Đình Thắng (2006), Vật liệu kỹ thuật điện, Nhà xuất bản khoa học Kỹ
thuật.
8. Bộ công nghiệp (2006), Quy phạm trang bị điện 2006
9. ANSI/IEEE Std 575-1988, IEEE Guide for the Application of Sheath-Bonding
Methods for Single-Conductor Cables and the Calculation of Induced Voltages and Currents in Cable Sheaths
10. William A.Thue (1999), Electrical Power Cable Engineering, Marcel Dekker,