Trong hệ thống cung cấp điện chúng ta có 3 phương pháp chủ yếu để lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Phương pháp thứ nhất: chọn theo mật độ dòng kinh tế của dòng điện Jkt (A/mm2) là số ampe lớn nhất trên 1mm2 tiết diện. Tiết diện chọn theo phương pháp này sẽ có lợi về mặt kinh tế.
Phương phấp thứ 2: chọn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp, phương pháp này tận dụng hết khả năng truyền tải của dây dẫn và dây cáp.
Phương pháp thứ 3: chọn tiết diện theo tổn hao điện áp cho phép ΔUcp, phương pháp này lấy chỉ tiêu chất lượng làm điều kiện tiên quyết.
Phương pháp thứ 4: xác định tiết diện dây dẫn theo chi phí kim loại cực tiểu. Căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp và theo yêu cầu của đề bài ta chọ theo phương pháp chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng kinh tế.
1. Khái niệm phương pháp chọn mật độ dòng kinh tế:
Chi phí đầu tư của một đường dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng có thể biểu diễn theo công thức sau:
M = a.F + b
Trong đó: M – chi phí đầu tư a,b – là các hằng số
F – là tiết diện dây dẫn
Chi phí đầu tư rõ ràng tỉ lệ thuận cới tiết diện dây dẫn, dễ dàng nhận thấy tiết diện dây dẫn càng lớn thì chi phí càng cao. Và người chủ đầu tư luôn mong muốn sao cho chi phí đầu tư là nhỏ nhất.
Trong khi đó khi xét về phương diện kĩ thuật, một vấn đề mà người thiết kế cần quan tâm là hiệu suất của đường dây trong quá trình vận hành. Cụ thể hơn, đó chính là tổn thất điện năng của đường dây, xét trong một năm:
Trong đó : CΔA – là chi phí tổn thất điện năng ΔA – tổn thất điện năng
C0 – giá thành một kWh
Ở Việt Nam giá trị Jkt được xác định theo bảng sau:
Bảng 2: Bảng chọn mật độ dòng kinh tế
Mật độ dòng kinh tế (A/mm2)
Vật liệu dẫn điện Số giờ sử dụng phụ tải trong một năm(h)
Trên 1000 đến 3000 Trên 3000 đến 5000 Trên 5000 Thanh và dây trần + Đồng +Nhôm 2,51,3 2,11,1 1,81,0 Dây cáp cách điện giấy, dây bọc cao su, hoặc PVC + Lõi đồng +Lõi nhôm 3,01,6 2,51,4 2,01,2 Cáp cách điện cao su hoặc nhựa tổng hợp + Lõi đồng +Lõi nhôm 3,5 1,9 3,1 1,7 2,7 1,6 2. Trình tự tính toán Fkt:
1. Căn cứ vào loại dây định dùng dây dẫn hay dây cáp vật liệu (Al,Cu) và trị số Tmax và Jkt.
2. Xác định dòng điện của phụ tải đi qua đường dây:
.
3. Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn:
4. Căn cứ vào trị số Fkt i tính được, tra Phụ lục V (PLV.1 , PLV.2 , PLV.3) trang 293 và 294 sách Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm tìm được tiết diện tiêu chuẩn gần nhất bé hơn.
5. Kiểm tra lại tiết diện theo Icp hay ΔUcp.
3. Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng
Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và dây cáp thì vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây dẫn quá cao có thể làm cho chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác, độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống, do vậy nhà chế tạo quy định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây dẫn và dây cáp.
Điều kiện chọn dây dẫn K1.K2.Icp ≥ Itt
Trong đó:
K1: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ứng với môi trường đặt dây cáp.
K2: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh. Icp: dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn Dòng điện cho phép là dòng điện lớn nhất có thể chạy qua dây dẫn trong thời gian không hạn chế mà không làm cho nhiệt độ của nó vượt quá trị số cho phép.