CHƯƠNG 5 : CHỌN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN SỤT ÁP
5.1 Chọn dây dẫn và tính toán độ sụt áp
5.1.2 Tính toán lựa chon tiết diện dây dẫn và kiểm tra độ sụt áp
5.1.2.1 Từ máy biến áp đến tủ phân phối chính
5.1.2.1.1 Chọn tiết diện dây từ máy biến áp đến tủ phân phối chính
Dòng điện tính toán:
Itt = 160 × 10³
√3 × 400 = 231 (A) Xác định các điều kiện:
44
Phương thức lắp đặt: Cáp đơn lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha đặt trong dây cáp đi trong đất (Phương thức lắp đặt D)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ đất: 25℃
Tra bảng G13, trang G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k2=0.95
Tính chất của đất: Khô
Tra bảng G15, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k3=1
Có 1 dây dẫn cho 1 pha:
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=1
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp) : (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 231
0.95×1×1 = 243 (A)
Dòng điện tải hiệu dụng của mỗi dây dẫn là 243 (A).
Tra bảng G22, trang G17 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 185 (mm²), có dòng cho phép mang tải của mỗi dây dẫn Iz =258 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 185 mm2
> 50 mm2 nên ta chọn SPE = Sph / 2 = 185/2 = 92.5 (mm²).
5.1.2.1.2 Kiểm tra độ sụt áp từ máy biến áp đến tủ phân phối chính
45 Dòng điện: 231 (A)
Chiều dài: L = 20 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/185 = 0.12 (/km )
cosφ = 0.8 suy ra sinφ = 0.6
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 231 × (0.12 × 0.8 + 0.08 × 0.6) × 0.02 = 1.15 (V) ∆𝑈% = 100 × ∆U
400 =
100 × 1.15
400 = 0.288% < 5%
5.1.2.2 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng hầm
5.1.2.2.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng hầm
Dòng điện tính toán:
Itt = 74.2 × 10³
√3 × 400 = 107 (A) Xác định các điều kiện:
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
Trong 1 pha có 1 dây dẫn, nằm kề cáp khác
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
46
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): ( Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC ).
I'B= 107
0.94×0.8 = 142 (A)
Tra bảng G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 70 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz =179 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 70 mm2 > 50 mm2 nên ta chọn SPE = Sph / 2 = 70/2 = 35 (mm²).
5.1.2.2.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng hầm
Tiết diện: 70 (mm²) Dòng điện: 107 (A) Chiều dài: L = 50 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/70 = 0.32 (/km )
cosφ = 0.83 suy ra sinφ = 0.56
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 107 × (0.32 × 0.83 + 0.08 × 0.56) × 0.05 = 2.88 (V) ∆𝑈% = 100 × ∆U
400 =
100 × 2.88
400 = 0.72% < 5%
5.1.2.3 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 1
5.1.2.3.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 1
Dòng điện tính toán:
Itt =17.9 × 10³
√3 × 400 = 25.8 (A) Xác định các điều kiện:
47
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
Trong 1 pha có 1 dây dẫn, nằm kề cáp khác
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 26
0.94×0.8 = 34.6 (A)
Tra bảng G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 10 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz =60 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 ( Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC ) do tiết diện dây pha Sph = 10 mm2 nên ta chọn SPE = Sph = 10 (mm²).
5.1.2.3.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 1
Tiết diện: 10 (mm²) Dòng điện: 26 (A) Chiều dài: L = 55 (m) Ta có:
48 R= 22.5/10 = 2.25 (/km )
cosφ = 0.79 suy ra sinφ = 0.61
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 26 × (2.25 × 0.79 + 0.08 × 0.61) × 0.055 = 4.52 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 4.52
400 = 1.13% < 5%
5.1.2.4 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 2
5.1.2.4.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 2
Dòng điện tính toán:
Itt = 22.2 × 10³
√3 × 400 = 32 (A) Xác định các điều kiện:
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
Trong 1 pha có 1 dây dẫn, nằm kề cáp khác
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): ( Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC ).
I'B= 32
49
Tra bảng G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 10 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz =46 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 16 mm2 nên ta chọn SPE = Sph = 10 (mm²).
5.1.2.4.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 2
Tiết diện: 10 (mm²) Dòng điện: 32 (A) Chiều dài: L = 60 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/10 = 2.25 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 32 × (2.25 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.06 = 6 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 6
400 = 1.5% < 5%
5.1.2.5 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 3, tầng 4, tầng 5, tầng 6
5.1.2.5.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 3, tầng 4, tầng 5, tầng 6
Do tầng 3, tầng 4, tầng 5 và tầng 6 có công suất cần cung cấp giống nhau nên ta chỉ cần tính toán chọn tiết diện cho 1 tầng, các tầng còn lại tương tự.
Dưới đây, tính toán chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 3: Dòng điện tính toán:
Itt =22.7 × 10³
√3 × 400 = 32.7 (A) Xác định các điều kiện:
50
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
Trong 1 pha có 1 dây dẫn, nằm kề cáp khác
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 32.7
0.94×0.8 = 43.5 (A)
Tra bảng G21a, trang G16 ( Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC ) ta chọn tiết diện của cáp 16 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz =61 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 16 mm2 nên ta chọn SPE = Sph = 16 (mm²).
5.1.2.5.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 3
Tiết diện: 16 (mm²) Dòng điện: 32.7 (A) Chiều dài: L = 65 (m) Ta có:
51 R= 22.5/16 = 1.4 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 32.7 × (1.4 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.065 = 4.2 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 4.2
400 = 1.05% < 5%
5.1.2.5.3 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 4
Tiết diện: 16 (mm²) Dòng điện: 32.7 (A) Chiều dài: L = 70 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/16 = 1.4 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 32.7 × (1.4 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.07 = 4.52 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 4.52
400 = 1.13% < 5%
5.1.2.5.4 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 5
Tiết diện: 16 (mm²) Dòng điện: 32.7 (A) Chiều dài: L = 75 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/16 = 1.4 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
52 ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 4.85
400 = 1.21% < 5%
5.1.2.5.5 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 6
Tiết diện: 16 (mm²) Dòng điện: 32.7 (A) Chiều dài: L = 80 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/16 = 1.4 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 32.7 × (1.4 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.072 = 5.17 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 5.17
400 = 1.29% < 5%
5.1.2.6 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 7, tầng 8
5.1.2.6.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 7, tầng 8
Do tầng 7, tầng 8 có công suất cần cung cấp giống nhau nên ta chỉ cần tính toán chọn tiết diện cho 1 tầng, tầng còn lại tính tương tự.
Dưới đây, tính toán chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 7: Dòng điện tính toán:
Itt =14.1 × 10³
√3 × 400 = 20.4 (A) Xác định các điều kiện:
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
53
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
Trong 1 pha có 1 dây dẫn, nằm kề cáp khác
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 20.4
0.94×0.8 = 27.1 (A)
Tra bảng G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 10 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz =46 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 10 mm2 nên ta chọn SPE = Sph = 10 (mm²).
5.1.2.6.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 7
Tiết diện: 10 (mm²) Dòng điện: 20.4 (A) Chiều dài: L = 85 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/10 = 2.25 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 20.4 × (2.25 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.085 = 5.42 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 5.42
54
5.1.2.6.3 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 8
Tiết diện: 10 (mm²) Dòng điện: 20.4 (A) Chiều dài: L = 90 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/10 = 2.25 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 20.4 × (2.25 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.09 = 5.74 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 5.74
400 = 1.43% < 5%
5.1.2.7 Từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 9
5.1.2.7.1 Chọn tiết diện dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 9
Dòng điện tính toán:
Itt =11.5 × 10³
√3 × 400 = 16.6 (A) Xác định các điều kiện:
Phương thức lắp đặt: Cáp đa lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha, nằm kề với cáp khác đi trên máng có lỗ khoan (Phương thức lắp đặt E)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ môi trường: 35℃
Tra bảng G12, G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k1=0.94
55
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=0.8
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp): (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 16.6
0.94×0.8 = 22.1 (A)
Tra bảng G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp 10 (mm²), có dòng cho phép mang tải thực tế của dây dẫn Iz = 46 (A).
Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) do tiết diện dây pha Sph = 10 mm2 nên ta chọn SPE = Sph = 10 (mm²).
5.1.2.7.2 Kiểm tra độ sụt áp từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối tầng 9
Tiết diện: 10 (mm²) Dòng điện: 16.6 (A) Chiều dài: L = 95 (m) Ta có:
X= 0.08 /km (Trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC). R= 22.5/10 = 2.25 (/km )
cosφ = 0.78 suy ra sinφ = 0.63
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L
= √3 × 16.6 × (2.25 × 0.78 + 0.08 × 0.63) × 0.095 = 4.93 (V) ∆U% = 100 × ∆U
400 =
100 × 4.93
56
CHƯƠNG 6: TÍNH NGẮN MẠCH VÀ CHỌN CB
6.1 Lý thuyết về tính toán dòng điện ngắn mạch và chọn CB 6.1.1 Lý thuyết về tính toán dòng điện ngắn mạch 6.1.1 Lý thuyết về tính toán dòng điện ngắn mạch
6.1.1.1 Khái niệm
Hiện tượng các dây pha chạm chập nhau hoặc chạm chập dây trung tính. Khi xảy ra ngắn mạch thì tổng trở của hệ thống giảm xuống, dòng điện chạy trong hệ thống tăng cao gọi là dòng điện ngắn mạch.
Ký hiệu và xác suất xảy ra các dạng ngắn mạch:
Dạng ngắn mạch Hình vẽ quy tắc Ký hiệu Xác suất xảy ra (%)
3 pha N(3) 5
2 pha N(2) 10
2 pha – đất N(1,1) 20
1 pha N(1) 65
6.1.1.2 Nguyên nhân xảy ra ngắn mạch
Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hư hỏng. Lý do cách điện bị hư hỏng như cách điện già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động của nhiệt độ, hay là do sét đánh…
57
6.1.1.3 Hậu quả của ngắn mạch
Phát nóng: dòng ngắn mạch rất lớn so với dòng định mức làm cho các phần tử có dòng ngắn mạch đi qua nóng quá mức cho phép dù với một thời gian rất ngắn. Điện áp giảm và mất đối xứng: làm ảnh hưởng đến phụ tải, điện áp giảm 30 đến 40%