Giáo trình cung cấp điện Chương 7 Lựa chọn các thiết bị cung cấp điện

Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

CHƯƠNG VII

LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CUNG CẤP ĐIỆN
7.1 Các điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện
7.1.1 Chọn thiết bị theo điều kiện làm việc lâu dài
a) Chọn theo điện áp định mức:
Điện áp định mức của thiết bị điện được ghi trên nhãn hoặc lý lịch thiết bị, phù
hợp với độ cách điện của chúng. Mặt khác các thiết bị điện đều có độ bền dự trữ về điện
nhằm cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao hơn điện áp định
mức từ 10 ÷ 15% và được gọi là điện áp cực đại của thiết bị điện. Trong điều kiện bình
thường, việc chọn thiết bị điện phải thỏa các điều kiện sau:
(7.1)

U đm.tb + ∆U đm.tb ≥ U đm.mang + ∆U đm.mang

Trong đó:

Uđm.tb - điện áp định mức của thiết bị
∆Uđm.tb - độ tăng điện áp cho phép của thiết bị
Uđm.mạng - điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị làm việc

∆Umạng - độ lệch điện áp có thể của mạng, so với điện áp định mức
trong điều kiện vận hành.
Bảng (7.1) cho biết độ lệch điện áp cho phép tương đối so với điện áp định mức
của thiết bị điện.
Bảng 7.1.

Cáp điện lực:

1,1 Uđm

Dao cách ly:

1,15 Uđm Máy biến dòng điện

1,1 Uđm

Chống sét:

1,25 Uđm

Máy cắt điện:

1,15 Uđm Máy biến điện áp

1,1 Uđm

Sứ cách điện:

1,15 Uđm

Kháng điện:

1,1 Uđm

1,1 Uđm

Cầu chì

Các trị số ở bảng trên chỉ cho phép áp dụng đối với thiết bị đặt không cao quá
1000m so với mực nước biển. Khi đặt cao hơn 1000m không được vận hành quá trị số
điện áp định mức.
b) Chọn theo dòng điện định mức:
Dòng điện định mức của thiết bị điện Iđm.tb là dòng đi qua thiết bị trong thời gian
lâu dài không hạn chế với nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức. Chọn thiết bị
điện theo dòng định mức sẽ bảo đảm cho các bộ phận của thiết bị không bị đốt nóng nguy
hiểm khi làm việc lâu dài trong chế độ làm việc định mức.
Điều kiện chọn thiết bị theo dòng điện định mức như sau:
Iđm.tb ≥ Ilvmax
Trong đó:

Iđm.tb - dòng điện định mức của thiết bị
Ilvmax - dòng điện làm việc cực đại đi qua thiết bị

(7.2)


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Dòng điện làm việc cực đại của mạch được tính như sau:
- Đối với đường dây hai mạch → khi cắt một trong hai đường dây.
- Đối với đường dây cáp không có dự phòng → khi sử dụng khả năng quá tải quả
cáp.
- Đối với máy biến áp → khi sử dụng khả năng quá tải của máy biến áp.
- Đối với thanh góp của nhà máy điện, trạm biến áp, thanh cái mạch phân đoạn

mạch nối các khí cụ điện → tính trong điều kiện vận hành bất lợi nhất.
- Đối với máy phát điện → tính bằng 1,05 lần dòng điện định mức của máy phát vì
chỉ cho phép quá tải về dòng điện 5%.
Các thiết bị điện được chế tạo với nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh
θxqđm. Nếu nhiệt độ môi trường θxq khác với nhiệt độ định mức thì phải hiệu chỉnh dòng
cho phép của thiết bị điện như sau:
'
= I đm.tb
I đm

Trong đó:

θ cp − θ xp
θ cp − θ xqdm

(7.3)

θxq - nhiệt độ xung quanh thực tế nơi lắp đặt thiết bị.
θcp - nhiệt độ phát nóng cho phép của thiết bị.

7.1.2 Kiểm tra thiết bị theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt
a) Kiểm tra ổn định lực điện động:
Trong điều kiện làm việc bình thường, dòng làm việc có giá trị nhỏ nên lực tác
động tương hỗ ( lực điện động ) không gây tác hại đối với thiết bị. Khi có ngắn mạch xảy
ra, lực điện động có giá trị lớn tỷ lệ với dòng ngắn mạch dẫn đến biến dạng thanh dẫn,
phá vỡ sứ cách điện, làm hư hỏng các cuộn dây, … Do vậy khi thiết kế lựa chọn các thiết
bị cần phải tiến hành kiểm tra ổn định lực điện động nhằm bảo đảm an toàn cho thiết bị
điện.
Đối với mạng phân phối dòng ngắn mạch ba pha thường có giá trị lớn nhất. Đối
với mạng có điện áp U ≥ 110kV trung tính nối đất trực tiếp thì dòng điện ngắn mạch lớn

nhất có thể là dòng ngắn mạch ba pha hoặc một pha. Khi kiểm tra ổn định động cần phải
xét đến dòng ngắn mạch có giá trị lớn nhất.
Điều kiện kiểm tra ổn định động của thiết bị điện là:
i max ≥ i xk

Trong đó:
cho phép.

hay

I max ≥ I xk

(7.4)

imax, Imax - trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện cực đại
ixk, Ixk - trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch

xung kích.
b) Kiểm tra ổn định nhiệt:
Các dây dẫn và các thiết bị điện khi có dòng điện đi qua sẽ nóng lên và phụ thuộc
chủ yếu vào bình phương cường độ dòng điện đi qua. Dưới tác dụng của dòng điện ngắn
mạch, nhiệt độ của thiết bị và dây dẫn tăng cao sẽ làm chúng bị hư hỏng hay giảm tuổi
thọ.


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Đối với thiết bị điện có thể kiểm tra theo một trong ba điều kiện sau đây:

2
I đm
.nh .t đm.nh ≥ B N
2
2
I đm
.nh .t đm.nh = I ∞ t qđ

I đm.nh≥ I ∞

(7.5)

t qđ
t đm.nh

Trong đó:
Iđm.nh - dòng điện ổn định nhiệt định mức đi qua thiết bị điện trong
thời gian tđm.nh mà không gây hư hỏng thiết bị.
BN - xung lượng nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt tỏa ra trong thiết bị
điện ứng với thời gian tác động của dòng ngắn mạch.
I∞ - dòng ngắn mạch duy trì trong mạch.
tqđ - thời gian tác động quy đổi của dòng điện ngắn mạch và được
gọi là thời gian giả thiết của thành phần chu kỳ tgtck. Thời gian này là tổng thời gian tác
động của bảo vệ chính với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện đó.
Một cách gần đúng, tqđ phụ thuộc vào thời gian tồn tại ngắn mạch tN và tỷ số
β " = II , nghĩa là tqđ = f( tN, β” ) theo đồ thị hình (7.1):
"

∞

tqđ = tgtck = f( tN, β” )

(7.6)

tN = tbv + tc
Trong đó:

tbv - thời gian tác động của rơle bảo vệ
tc - thời gian cắt của thiết bị đóng cắt

Các đường cong trên hình (7.1) chỉ vẽ với thời gian tồn tại ngắn mạch tN ≤ 5 giây.
Nếu tN > 5 giây thì tqđ được tính như sau:
tqđ (>5s) = tqđ(=5s) + (tN - 5)
7.2 Lựa chọn thiết bị cao áp
7.2.1 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị đóng cắt

(7.7)


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Điều kiện chung cho việc lựa chọn thiết bị đóng cắt được cho ở bảng (7.2).
Bảng 7.2

TT

Thông số

Ký hiệu

Công thức

1

Điện áp định mức (kV)

Uđm.tb

Uđm.tb ≥ Uđm.mạng

2

Dòng điện định mức (A)

Iđm.tb

Iđm.tb ≥ Ilvmax

3

Dòng điện cắt định mức (kA)

ICđm

ICđm ≥ I”

4

Công suất cắt định mức (MVA)

SCđm

SCđm ≥ S”

5

Dòng điện ổn định động (kA)

imax

imax ≥ ixk

6

Dòng điện ổn định nhiệt (kA)

Iđm.nh

7

Tần số định mức (hZ)

fđm.tb

fđm.tb ≥ fđm.mạng

8

Độ bền điện áp xung (kV)

UBIL.tb

UBIL.tb ≥ UBIL.mạng

Trong đó:

Iđm.nh ≥ I ∞

t qđ
t đm.nh

Uđm.tb - là điện áp định mức của thiết bị
Uđm.mạng - điện áp định mức của mạng điện
Ilvmax - dòng điện làm việc cực đại đi qua thiết bị
I∞ - dòng ngắn mạch duy trì trong mạch.
I” - dòng ngắn mạch siêu quá độ
Ixk - dòng điện xung kích
S” - công suất ngắn mạch
tđm.nh - thời gian ổn định nhiệt định mức
tqđ - thời gian tác động quy đổi của dòng điện ngắn mạch.

1. Chọn và kiểm tra máy cắt điện
* Máy cắt ( CB - Circui Breaker ): là thiết bị đóng cắt có khả năng đóng cắt
dòng làm việc bình thường cũng như sự cố. Máy cắt được phân loại theo phương pháp
dập hồ quang. Hiện tại có các loại sau: máy cắt không khí, nhiều dầu, ít dầu, điện từ, SF6,
chân không… Trên lưới phân phối hiện nay các máy cắt SF6 đang được dùng phổ biến vì
gọn gàng, độ tin cậy cao và ít bảo trì.
Nếu không kể đến bộ phận dập hồ quang thì máy cắt nào cũng bao gồm các bộ

phận cấu thành là: (1) tiếp xúc chính mang điện áp hệ thống; (2) cách điện giữa tiếp xúc
chính và điện thế đất (sứ, dầu hay khí); (3) các bộ phận vận hành và giám sát không mang
điện; (4) bộ phận cách điện truyền động giữa bộ phận vận hành và tiếp xúc chính. Cấu
tạo và nguyên lý làm việc của máy cắt có thể tham khảo thêm ở giáo trình máy điện.


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.1 Máy cắt hợp bộ ABB

* Các thông số kỹ thuật chính của máy cắt là:
- Điện áp định mức (kV)
- Dòng điện định mức (A)
- Tần số định mức (hZ)
- Dòng điện cắt ngắn mạch (kA)
- Điện áp làm việc cuộn đóng/cuộn cắt (kV)
- Số tiếp điểm phụ
- Mức cách điện (kV): thử nghiệm điện áp tần số thấp và thử nghiệm điện áp xung
- Dòng điện ổn định nhiệt và dòng ổn định động (kA)
- Thời gian cắt (ms): từ 2 đến 5 chu kỳ (4ms đến 10ms)
- Thời gian tác động (ms): tùy theo chỉnh định rơle
* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ở bảng (7.2).
1. Chọn và kiểm tra máy cắt tự đóng lại (Recloser)
* Recloser
Recloser là thiết bị bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch. Nó có trang bị chức năng
phát hiện quá dòng điện hay ngắn mạch, tự cắt mạch sau đó tự đóng lại để khôi phục
cung cấp điện liên tục nếu là sự cố thoáng qua.
Khi có sự cố vĩnh cửu, Recloser sẽ đóng lại sau 1, 2, 3 lần tùy thuộc vào giá trị cài

đặt. Việc thao tác có thể được thực hiện tại chỗ bằng tay hay sào cách điện hoặc được
trang bị hệ thống SCADA điều khiển từ xa.


Giáo trình cung cấp điện

Hình 7.2 Máy cắt tự đóng lại loại VWVE27, điều
khiển điện tử, dập hồ quang trong chân không

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.3 Hình chụp máy cắt tự đóng lại loại VWV
đã tháora khỏi vỏ

Hiện tại Recloser được chia làm hai loại chính:
+ Recloser dầu sử dụng dầu làm môi trường dập hồ quang.
+ Recloser chân không sử dụng chân không làm môi trường dập hồ quang.
Các thông số chủ yếu của Recloser cũng giống như của máy cắt. Ngoài ra còn có
các thông số chính của tủ điều khiển, đó là:
• Đặc tuyến bảo vệ
• Số lần đóng lại
• Khoảng thời gian của mỗi lần đóng lại
• Thời gian trở về
• Các thông số đo lường và lưu trữ
* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ở bảng (7.2).
2. Chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải (LBS)
* LBS là loại thiết bị có thể đóng cắt khi mang tải. Tùy theo dạng dập hồ quang
khi mang tải mà LBS có thể có nhiều dạng:
- Thêm một điện trở vào mạch phía sau tiếp điểm chính và sử dụng sừng phóng
điện (arcing horn) để dập hồ quang trong không khí.

- Sử dụng một hộp ngắt dòng (interrupter) mắc song song với tiếp điểm chính,
việc dập hồ quang sẽ xảy ra trong hộp này theo nguyên tắc sinh khí thổi tống ra
(expulsion type).
- Sử dụng một buồng kín chứa không khí hoặc một loại khí trơ ( SF6 ) để kéo dài
và dập hồ quang khi mở tiếp điểm chính.
* Các thông số kỹ thuật chính của LBS: Tương tự như máy cắt.


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.4. Máy cắt phụ tải

* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ở bảng (7.2).
3. Chọn và kiểm tra dao cách ly (DS)
* Dao cách ly dùng để cách ly thiết bị hay phân đoạn đường dây. Khi ở vị trí cắt
thì DS tạo khoảng cách trông thấy giúp dễ dàng kiểm tra mạch và tạo tâm lý an toàn cho
người vận hành. DS thường chỉ đóng cắt khi không tải hoặc khi tải rất nhỏ, ví dụ dòng xả
tụ, dòng từ hóa. DS có thể vận hành bằng tay hay sào thao tác. Dao cách ly có các loại 1
pha và liên động 3 pha.
* Các thông số kỹ thuật chính của DS:
- Điện áp định mức và dòng định mức.
- Tần số định mức.
- Dòng ổn định nhiệt và dòng ổn định động.
- Độ bền xung sét.
- Độ bền điện áp tăng cao ở tần số công nghiệp.
* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 5, 6, 7, 8 ở bảng (7.2).

Hình 7.5. Cấu tạo DS 3 pha 24KV ngoài trời

Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

4. Chọn và kiểm tra dao cách ly chịu lực căng (LTD)
LTD chịu lực căng là loại dao cách ly được chế tạo có lưỡi dao gắn song dong với
sứ cách điện, thường là sứ polymer. Loại dao này chế tạo cho từng pha, do có sứ gắn nối
tiếp với đường dây nên có khả năng chịu lực căng dây. Do vậy khi thi công lắp đặt cần
phải chú ý tính toán sức căng dây để LTD làm việc tốt.

Hình 7.5. Cấu tạo của LTD

* Các thông số kỹ thuật chính của LTD: Tương tự như DS.
*Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 5, 6, 7, 8 ở bảng (7.2).
7.2.2 Lựa chọn thiết bị bảo vệ
1. Chọn và kiểm tra FCO
* Cấu tạo:
FCO là một loại thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch, được dùng phổ biến trên
lưới trung thế. Tính chất tự rơi của nó là để tạo khoảng cách trông thấy từ xa, giúp dễ
dàng kiểm tra sự đóng cắt và tạo tâm lý an toàn trong vận hành.
Trong quá trình lắp đặt thường để nghiêng một góc 15-300 để đảm bảo sự tự rơi.
Thành phần chính của FCO gồm: Một dây chảy được lắp trong ống cách điện gắn
trên một giá đỡ song song với sứ cách điện. Khi xảy ra quá dòng điện, dây chảy bị nóng
chảy sẽ tác động lên thành ống cách điện sinh ra luồng khí làm dập tắt hồ quang và làm
một đầu ống bật ra khỏi ngàm và rơi xuống treo trên đầu kia của ống tạo khoảng hở trông
thấy

Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.6. Cấu tạo của FCO
1. Thân sứ cách điện

; 2. Hai ngàm tiếp xúc

3. Ống đặt chì; 4. Giá đỡ để gắn vào đà

Dây chảy của FCO được đặc trưng bởi đặc tính dòng điện - thời gian chảy. Hiện
có hai loại dây chảy thường gặp là loại K ( chảy nhanh ), loại T ( chảy chậm ).
* Các thông số kỹ thuật chính của FCO:
- Điện áp định mức.
- Tần số định mức.
- Dòng cắt định mức.
- Tỷ số tác động.
*Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: 1, 2, 3, 4, 7, 8 ở bảng (7.2).
2. Chọn và kiểm tra LBFCO
LBFCO là cầu chì tự rơi kết hợp dao cách ly phụ tải.
Được dùng thay cho FCO tại các vị trí đầu nhánh rẽ vì tính
năng cắt có tải. LBFCO được trang bị thêm má dập hồ
quang, khi cắt dòng có tải nhỏ, hồ quang sinh ra được má
dập hồ quang dập tắt.
Các thông số kỹ thuật chính và điều kiện chọn lựa
tương tự như FCO.
3. Chọn và kiểm tra thiết bị chống sét (LA Lightning Arrester)
LA là thiết bị dùng để chống sét và chống quá điện
áp truyền từ đường dây vào thiết bị. Hiện trên lưới trung thế dùng phổ biến loại chống sét

van vì đặc tính giống van một chiều, chỉ cho dòng điện chạy qua khi quá điện áp giáng
đặt trên LA có giá trị đủ lớn.
Theo dòng lịch sử có các loại sau:
- Loại có chuỗi khe hở nối tiếp, sử dụng điện trở phi tuyến cấu tạo từ các hạt Sic.
- Loại dùng điện trở Oxit kim loại ( MOV - Metal Oxide Varistor ) không có khe
hở, Oxit kim loại thường là ZnO. Các hạt oxit kim loại này nằm trong một lớp vật liệu
bán dẫn sao cho chúng tách rời lẫn nhau.
- Loại dùng điện trở oxit kim loại có khe hở mắc song song ( MOVs - Shunt gap
MOV ) với các lớp điện trở, loại này dùng khi dòng xả ( discharge current ) đi qua chống
sét có giá trị lớn ( trên 10kA).


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.7. Cấu tạo LA

* Các thông số kỹ thuật chính của LA:
- Điện áp định mức.
- Điện áp vận hành cực đại.
- Tần số định mức.
- Khả năng chịu dòng ngắn mạch.
- Dòng xung sét dạng sóng 8/20µs và 4/10µs.
- Điện áp dư đối với xung sét chuẩn.
*Điều kiện chọn lựa và kiểm tra: Theo các điều kiện sau

Trong đó:

+ Điện áp định mức:

UđmLA ≥ Uphađm

(7.8)

+ Điện áp vận hành cực đại:

UMCOVLA ≥ Upha max (7.9)

+ Khả năng tản xung, sét:

IđmLA ≥ IS

(7.10)

+ Điện áp dư ứng với xung thử tiêu chuẩn:

URLA ≤ Ui

(7.11)

Uphađm - là điện áp pha định mức;
Upha max - là điện áp pha cực đại;
IS - dòng xung sét cực đại nơi đặt thiết bị LA;
Ui - điện áp cách điện định mức của thiết bị cần bảo vệ.

7.2.3 Lựa chọn thiết bị đo lường
1. Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng (CT, TI, BI)
Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện có giá trị lớn xuống trị số nhỏ để
cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa.

Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.7. Máy biến dòng điện

* Các thông số kỹ thuật chính của biến dòng đo lường:
- Dòng sơ cấp định mức.
- Dòng thứ cấp định mức: 1; 2 và 5A.
- Tỷ số biến dòng điện KI: là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng thứ cấp ( ví dụ KI =
150/5 có nghĩa tỷ số biến là 30 với dòng sơ cấp định mức là 150A và dòng thứ cấp định
mức là 5A).
- Cấp chính xác: 1%, 2%, 3%, …
- Công suất định mức: là công suất tiêu thụ định mức của CT ( từ 2,5 đến 30VA ).
- Mức cách điện định mức: Điện áp thử nghiệm cách điện tần số công nghiệp và
điện áp xung.
* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra:
Máy biến dòng được chọn theo điện áp, dòng phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác,
kiểu loại. Máy biến dòng còn được kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt
khi có dòng ngắn mạch chạy qua. Cụ thể:
- Theo điện áp định mức:

Uđm.CT ≥ Uđm.mạng

(7.12)

- Theo dòng điện sơ cấp định mức:

I1đm.CT ≥ Ilvmax

(7.13)

- Theo phụ tải định mức phía thứ cấp:

S2đm.CT ≥ S2tt

(7.14)

Trong đó:

S2đm.CT - phụ tải định mức của cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện

(VA)
Stt - phụ tải tính toán của cuộn thứ cấp của máy biến dòng trong tình
trạng làm việc bình thường (VA).
S2đm.CT = I22đm.Z2đm
Trong đó:

(7.15)

I2đm - dòng điện định mức của cuộn thứ cấp.
Z2đm - điện trở cho phép toàn phần của mạch ngoài, xác định như

sau:
Z2đm = ∑ rdc + rdd + rtx
Trong đó:

(7.16)

∑rdc - tổng điện trở các cuộn dây của các dụng cụ đo và rơle.
rdd - Điện trở dây dẫn nối từ thứ cấp của CT đến các dụng cụ đo.
Rtx - Điện trở của các chỗ tiếp xúc (thường lấy bằng 0,05÷0,1Ω).

Tiết diện bé nhất của dây dẫn:
Fmin = ρ.ltt/rdd
Trong đó:

(7.17)

ρ - điện trở suất của dây dẫn, ρcu = 0,0175, ρAl = 0,0283

Ltt - chiều dài tính toán của dây dẫn từ nơi đặt máy biến dòng đến
các dụng cụ đo. Được xác định tùy theo sơ đồ nối dây, cụ thể như sau:


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

+ Với sơ đồ hình sao: ltt = l
+ Với sơ đồ hình sao không hoàn toàn: ltt = 3l
+ Khi dùng một máy biến dòng: ltt = 2l
Kiểm tra ổn định lực điện động: ( kđ do nhà chế tạo quy định )
i xk

kđ ≥

(7.18)

2 I 1đm.CT

Kiểm tra lực cho phép tác dụng lên đầu sứ:
Fcp ≥ Ftt = 0,88.10 −2 i xk2
Trong đó:

l
a

(7.19)

a - là khỏang cách giữa các pha (cm)
l - khoảng cách từ CT đến sứ đỡ gần nhất (cm)

Kiểm tra ổn định nhiệt:
k ôđđ =

I ∞ t gt

(7.20)

I 1đm.CT t ôđđ

1. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp
Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp phục
vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa.
Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp cũng giống như của máy biến áp điện
lực thông thường, chỉ khác là công suất rất nhỏ chỉ khoảng vài chục đến hàng trăm VA.
Tổng trở mạch ngoài của thứ cấp máy biến điện áp rất lớn nên có thể xem như máy biến

điện áp thường xuyên làm việc không tải.
* Các thông số kỹ thuật chính của máy biến điện áp:
- Điện áp sơ cấp định mức: (kV)
- Điện áp thứ cấp định mức: 100, 110, 120, 200, 230 V.
- Tỷ số biến điện áp KU: ví dụ KU = 8400/120V có nghĩa tỷ số biến là 70 với điện
áp sơ cấp định mức 8400V, điện áp thứ cấp định mức là 120V.
- Cấp chính xác: 1%, 2%, 3%, …
- Công suất định mức: là công suất tiêu thụ định mực của biến điện áp từ
10÷500VA.
- Mức cách điện định mức: Điện áp thử nghiệm cách điện tần số công nghiệp và
điện áp xung.
* Điều kiện chọn lựa và kiểm tra:
Máy biến áp đo lường được chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức:

U1đm ≥ Uđm.mạng

(7.21)

+ Phụ tải 1 pha (VA):

S2đmpha > S2ttpha

(7.22)

+ Sai số:

δ% ≤ δcp%

(7.23)

Giáo trình cung cấp điện

Trong đó:

Th.s Nguyễn Công Chương

S2đmpha - công suất định mức của máy biến điện áp.
S2ttpha - phụ tải thứ cấp của máy biến điện áp.
S 2tt = (∑ Pdc2 ) + (∑ Qdc2 )

Với:
Ở đây:
vào thứ cấp.

∑Pdc = ∑Sdc.cosϕdc - tổng công suất tác dụng của các dụng cụ nối
∑Qdc = ∑Sdc.sinϕdc - tổng công suất phản kháng của các dụng cụ nối

vào thứ cấp.
7.3 Lựa chọn thiết bị hạ áp
1. Máy cắt hạ áp
* Cấu tạo

Hình 7.8. Cấu tạo của CB

Hình 7.8 trình bày sơ đồ cấu tạo của một CB và 4 chức năng chính:
1. Bộ phận cắt gồm các tiếp điểm cố định, tiếp điểm di động và các buồng dập hồ
quang.
2. Cơ cấu chốt sẽ không bị khóa bởi bộ tác động cắt khi có dòng bất thường. Cơ

cấu này cũng được nối với cần gạt thao tác đóng ngắt của thiết bị.
3. Bộ tác động:
- Kiểu từ nhiệt trong đó hiện tượng quá tải được phát hiện nhờ sự biến dạng của
thanh lưỡng kim và hiện tượng quá tải bằng cơ cấu điện từ.
- Rơle điện tử với biến dòng đặt ở mỗi pha.


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

4. Một chỗ trống được phân phối dùng để kết nối với mạch động lực.
* Phân loại CB
a. Loại MCB (Miniature Circuit Breaker): có dòng định mức nhỏ nên thường
được sử dụng trong công nghiệp thương mại, dân dụng và thiết bị sinh hoạt trong nhà.
Các thông số cơ bản của MCB:
- Số cực: 1P, 2P, 3P, 4P, 1P + N.
- Dòng định mức: ≤ 100A.
- Điện áp định mức: 220V - 415VAC, 60 - 110VDC
- Khả năng cắt dòng ngắn mạch: 9-16KA.
b. Loại MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): Tương tự như MCB nhưng có
dòng định mức lớn hơn, thường được dùng trong các hệ thống phân phối, giá trị điện áp
định mức lên đến 1000VAC & 1200VDC; dòng điện định mức > 100A; khả năng cắt
dòng ngắn mạch lên đến 50KA hay hơn.
* Chức năng của máy cắt hạ áp
Máy cắt hạ áp có các chức năng cơ bản như sau:
- Cách ly an toàn.
- Điều khiển: Bao gồm điều khiển vận hành, cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp và cắt vì
lý do bảo dưỡng cơ học.
- Bảo vệ điện: Bao gồm các bảo vệ quá tải, ngắn mạch và bảo vệ so lệch ( dòng rò,

quá áp và áp thấp ).
* Các thông số chính của CB bao gồm:
- Dòng điện định mức (In);
- Dòng tác động (Ir): Ir = k.In, với k là hệ số hiệu chỉnh;
- Điện áp định mức (Ue);
- Điện áp cách điện (Ui);
- Điện áp làm việc max và min (UBmax), (UBmin);
- Tần số làm việc;
- Khả năng cắt dòng ngắn mạch cực đại (Icu);
- Điện áp xung định mức (Uimp);
- Các đặc tuyến ngắt dòng: B, C, D, K, MA;
* Đặc tính của CB theo tiêu chuẩn IEC
Các CB được thiết kế ứng với nhiều đặc tính ngắt dòng khác nhau đáp ứng nhiều
hệ tiêu chuẩn khác nhau, Hình 7.9 và hình 7.10 giới thiệu đặc tính ngắt của CB theo tiêu
chuẩn IEC-898
* Phối hợp bảo vệ giữa các CB
Trong thực tế mạng thiết bị được cấp điện qua nhiều tầng bảo vệ. Khi có sự cố các
CB cần phải cắt cô lập có chọn lọc để bảo đảm vận hành của các thiết bị còn lại. Việc cắt


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

chọn lọc giữa các CB có thể là chọn lọc tuyệt đối hoặc chọn lọc từng phần. Bảng (7.3)
trình bày các phương pháp sử dụng để thiết lập tính chọn lọc.
Dạng đặc tuyến

Ngưỡng

tác Ứng dụng

động
3In ≤ Im ≤ 5In

- Nguồn có công suất ngắn mạch
nhỏ (máy phát dự phòng)

B

- Dây có chiều dài lớn

5In ≤ Im ≤ 10In

- Bảo vệ mạch

C

10In ≤ Im ≤ - Bảo vệ mạch trong trường hợp
20In

dòng quá độ ban đầu lớn ( máy biến
áp, động cơ)

D

Im = 12In

- Bảo vệ phối hợp với côngtắctơ
ngắt (côngtắctơ với bảo vệ chống

MA

quá tải)


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.9. Đặc tính vận hành của CB tác

Hình 7.10. Đặc tính vận hành của CB tác

động theo kiểu từ nhiệt

động theo kiểu điện tử

* Điều kiện chọn CB
Việc chọn một CB tùy thuộc vào các điều kiện sau đây:
- Các đặc tính điện của lưới điện mà nó được đặt vào:
+ Điện áp định mức:
Ue + ∆Ue ≥ Uđm.mạng + ∆Umạng
+ Dòng điện định mức:
Kr.In ≥ Ilvmax
Trong đó:

In - là dòng định mức của CB
Kr - là hệ số điều chỉnh, các rơle nhiệt có Kr = (0.7÷1)In, cơ cấu điện

tử Kr = (0.4÷1)In.
+ Tần số:
f ≥ fđm.mạng
- Khả năng cắt dòng ngắn mạch:
Icu ( hoặc Icn ) ≥ I3N
Trong đó:

Icu - là dòng cắt ngắn mạch định mức đối với CB công nghiệp
Icn - là dòng cắt ngắn mạch định mức đối với CB dân dụng

- Môi trường sử dụng của thiết bị: Thường đối với CB dân dụng nhiệt độ chuẩn là
300C, CB công nghiệp là 400C. Ứng với nhiệt độ thực tế của môi trường tại nơi lắp đặt ta
cần phải hiệu chỉnh theo bảng tra.
Bảng 7.3 Tổng kết các phương pháp sử dụng để thiết lập tính chọn lọc


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

1. Chọn lọc theo mức dòng:

Chọn lọc này dựa trên việc chọn ngưỡng dòng
tác động của các rơle, từ rơle cuối nguồn đến
đầu nguồn theo bậc. Tính chọn lọc có thể là
tuyệt đối và từng phần

2. Chọn lọc theo thời gian trễ kiểu bậc thang:

Chọn lọc này dựa trên sự chênh lệch về thời

gian tác động sao cho rơle gần nguồn có thời
gian tác động lớn và càng xa nguồn thì càng
nhỏ. CB A ở phía trên có thể sử dụng độ trễ
đủ để đạt được tính chọn lọc tuyệt đối khi
phối hợp với B
3. Chọn lọc hỗn hợp:

Một bộ làm kiểu cơ học góp phần cải thiện
đặc tính của chọn lọc theo tác động dòng.
Chọn lọc là tuyệt đối khi ISCB < ImA (giá trị
tức thời)
CB ở phía trước có thể sử dụng hai ngưỡng
tác động:
- Giá trị trễ IrmA hoặc bộ tạo trễ kiểu điện tử
SD (short-delay)
-Giá trị tức thời IrmA chuẩn
4. Chọn lọc dựa trên mức năng lượng hồ
quang:

Giữa hai CB có cùng dòng sự cố sẽ cho phép
chọn lọc tuyệt đối. Điều này đạt được nhờ sử
dụng CB hạn chế dòng và tác động CB nhờ
cảm ứng áp suất trong buồng hồ quang của
CB. Mức áp suất không khí bị nóng lên tùy
thuộc vào mức năng lượng của hồ quang

- Đặc tuyến ngắt dòng: phù hợp với thiết bị được bảo vệ.
- Các yêu cầu khai thác: tính chọn lọc, các yêu cầu như điều khiển, từ xa, các công
tắc phụ, các cuộn dây tác động phụ, ….
2. Chọn cầu chì hạ áp

Giáo trình cung cấp điện

Cầu chì HCR

Th.s Nguyễn Công Chương

Cầu chì ống 3NW7

Cầu chì cắt tải 3NP4, 3NP5

Hình 7.11. Các loại cầu chì hạ thế
Cầu chì là một thiết bị bảo vệ an toàn mạng điện, khi mạch điện vận hành bình
thường cầu chì đóng vai trò là vật dẫn điện, khi dòng điện qua cầu chì tăng quá trị số định
mức ( tùy thuộc vào chỉ số trên cầu chì quyết định ), cầu chì sẽ nóng chảy và ngắt dòng
điện đi qua nó. Cầu chì sử dụng trong công nghiệp thường dùng loại HCR do có khả năng
cắt dòng ngắn mạch cao đến 50KA, dòng định mức của cầu chì từ 6A đến 630A và điện
áp đến 500V.
* Điều kiện chọn cầu chì
- Điện áp định mức:

Uđm.cc ≥ Uđm.mạng

- Dòng điện định mức:

Iđm.cc ≥ Ilvmax

- Khả năng cắt dòng ngắn mạch:

Iđmc ≥ I3N

- Kiểm tra khả năng tác động khi

Iđm.cc ≥ Imax/α

khởi động động cơ
Trong đó:
Uđmcc, Uđm.mạng - là điện áp định mức cầu chì và mạng điện.
Iđm.cc, Ilvmax - là dòng điện định mức của cầu chì và dòng làm việc
cực đại qua cầu chì
Iđmc - dòng định mức cắt ngắn mạch của cầu chì
I3N - dòng ngắn mạch ba pha ngay sau vị trí đặt cầu chì
Imax - là dòng khởi động của một hay một nhóm thiết bị
α - hệ số khởi động: α = 2,5 khi thời gian khởi động tkđ < 8s, α = 1,6
khi tkđ > 8s
3. Chọn tủ phân phối và tủ động lực
Người ta quy ước tủ phân phối thành hai loại: Tủ phân phối chính (MDB) và tủ
phân phối phụ (DB) , sự quy ước này chỉ là tương đối. Tủ phân phối chính nhận điện từ
trạm biến áp và cấp điện cho các tủ phân phối phụ ( tủ động lực ), tủ phân phối phụ nhận
điện từ tủ phân phối chính và cấp điện trực tiếp cho phụ tải.
Tủ phân phối có thể được cấp điện từ một nguồn, hai nguồn hoặc một nguồn có dự
phòng. Trong tủ phân phối thường đặt CB tổng, các CB nhánh, ngoài ra còn đặt các thiết
bị phục vụ cho công tác đo đếm: các đồng hồ đo dòng Ampemét, đo áp vônmét,


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

côngtơmét hữu công và vô công, biến dòng. Nếu tủ phân phối cấp điện cho đường dây
trên không thì phải đặt thêm chống sét van hạ áp.
Các thông số kỹ thuật chính của một tủ phân phối bao gồm:
- Dòng định mức thanh cái (A).
- Khả năng chịu dòng ngắn mạch trên thanh cái (kA).
- Điện áp định mức một pha và ba pha (V).
- Điện áp cách điện (V).
- Khả năng chịu điện áp xung (kV).
- Số lượng ngõ ra ( 2, 4, …20, … ngõ ) tùy thuộc vào kích thước tủ.
- Số lượng ngõ vào.
- Kích thước tủ ( cao, rộng, sâu ).
Tủ phân phối và tủ động lực thường được chọn theo các điều kiện sau:
• Kích thước tủ.
• Số ngõ vào, ra.
• Dòng định mức thanh cái và khả năng chịu dòng ngắn mạch của nó.
• Điện áp định mức, điện áp cách điện và khả năng chịu đựng điện áp xung.
• Sơ đồ bố trí các thiết bị trong tủ.
• Độ kín của tủ thông qua các chỉ số bảo vệ IP đối với môi trường bên ngoài như:
bảo vệ sự tiếp cận của người đến các phần tử mang điện, bảo vệ sự thâm nhập của các vật
cứng, nước, bụi, chống thấm. Chỉ số bảo vệ IP càng cao thì tủ càng kín. ( bảng 7.4 )
Bảng 7.4. Bảng mã chỉ số bảo vệ IP ( Ingression Protection )
Chữ số
đầu
0
1
2
3
4
5
6

Chống xâm nhập của vật rắn
Không được bảo vệ
- Đường kính ≥ 50mm
- Đường kính ≥ 50mm
- Đường kính ≥ 50mm
- Đường kính ≥ 50mm
- Bảo vệ bụi bẩn
- Bảo vệ chống bụi hoàn toàn

Chữ số
thứ hai
0
1
2
3
4
5
6
7
8

Chống xâm nhập của nước
Không được bảo vệ
- Giọt đứng
- Nhỏ giọt
- Bụi nước
- Bắn nước
- Vòi phun
- Phun mạnh

- Ngâm tạm thời
- Ngâm liên tục

7.4 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn và cáp trong mạng phân phối
7.4.1 Khái niệm chung
Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện. Vì
vậy việc lựa chọn dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế
sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp
phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện mà còn cho các ngành kinh tế quốc danh. Tùy theo
loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò quyết định và điều kiện
kỹ thuật đóng vai trò quan trọng hay ngược lại. Do đó, cần phải nắm vững bản chất của
mỗi phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp để sử dụng đúng chổ và có hiệu quả.
7.4.2 Phương pháp lựa chọn dây/ cáp trong mạng phân phối cao áp
Nguyên tắc chung cho trạm dây/cáp là phải đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế và
kỹ thuật. Tuy nhiên, thường hai chỉ tiêu này mang tính đối lập cho nên căn cứ vào đặc
điểm của mạng phân phối, truyền tải điện được xem xét và các yếu tố ảnh hưởng khác
mà việc chọn dây/ cáp sẽ được tiến hành trên cơ sở kinh tế hay kỹ thuật là chính. Tuy
nhiên, dù được chọn trên cơ sở nào thì cũng phải kiểm tra trên các cơ sở còn lại.
Các phương pháp chọn dây/cáp trên cơ sở chỉ tiêu kinh tế gồm:
- Phương pháp chọn dây/ cáp theo mật độ dòng điện kinh tế.
- Phương pháp chọn dây cáp theo khối lượng kim loại màu cực tiểu.
Các phương pháp chọn dây/cáp trên cơ sở chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật bao gồm:
- Phương pháp chọn dây cáp theo dòng điện phát nóng.

- Phương pháp chọn dây cáp theo điều kiện tổn thất điện áp.
Phương pháp xem xét đồng thời cả hai chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là phương pháp
mật độ dòng điện J không đổi.
1. Phương pháp mật độ dòng điện kinh tế
Đối với đường dây truyền tải và phân phối điện áp cáo, do truyền tải công suất lớn
và cự ly truyền tải tương đối xa nên vốn đầu tư, chi phí vận hành và tổn thất công suất có
ý nghĩa quyết định. Ngoài ra, do việc đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép
có thể đạt được nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp cho nên thường dây/cáp trong
mạng truyền tải và phân phối được chọn dựa trên cơ sở đảm bảo chi phí tính toán hàng
năm là thấp nhất.
Biểu thức tổng quát xác đính tiết diện kinh tế:
Fkt = 1000

3I 2 max .ρ .(τC 0 + D).Q
i
)
K 2 (1 +
100

(7.24)

τ - là thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h);
Co - là giá trị 1Wh (đ);
R là điện trở của đường dây ( Ω );
Imax - là tải lớn nhất trong năm đầu tiên (A);
K2 - là chi phí đầu tư phần phụ thuộc tiết diện dây (đ); .
i - là mức lãi kép (không bao gồm hiệu ứng lạm phát);
Q - là hệ số có tính đến sự tăng giá thành năng lượng trong N năm.
Để đơn giản trong tính toán lựa chọn dây/cáp theo điều kiện kinh tế thường căn cứ
vào mật độ dòng điện kinh tế (Jkt). Mật độ dòng điện được xác định như sau:

Trong đó:

Jkt =

I lv max
Fkt

(7.25)

Mật độ dòng điện phụ thuộc vào vật loại dây/cáp và thời gian sử dụng công suất
cực đại. Có thể tham khảo Jkt cho ở bảng 7.5:


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương
Bảng 7.5. Bảng tra mật độ Jkt

Thời gian Tmax (giờ)
<3000
3000-5000
>5000
Dây trần và thanh cái bằng đồng
2,5
2,1
1,8
Dây trần và thanh cái bằng nhôm
1,3
1,1

1,0
Cáp cách điện bằng giấy và dây dẫn bọc
bọc cao su:
Lõi đồng
3,0
2,5
2,0
Lõi nhôm
1,6
1,4
1,2
Cáp đồng cách điện bằng cao su
3,5
3,1
2,7
Sau khi tra bảng tìm được Jkt, tiết diện kinh tế được xác định theo biểu thức:
Loại dây dẫn

Fkt =

I lv max x
J kt

(7.26)

Trong đó: Fkt (mm2), Ilvmax (A), Jkt (A/mm2).
Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc gần Fkt nhất. Sau đó, cần kiểm tra điều kiện kỹ thuật:
độ tổn thất điện áp cho phép, dòng phát nóng cho phép, … Nếu điều kiện kỹ thuật bị vi
phạm thì phải tăng tiết diện dây.
2. Chọn dây /cáp theo tổn thất điện áp cho phép:

Chỉ tiêu về chất lượng điện áp luôn được quan tâm khi đánh giá chất lượng cung
cấp điện. Chọn dây cáp trên cơ sở đảm bảo điện áp của nút phụ tải cuối đường dây không
thấp hơn giá trị điện áp cho phép chính là mục đích của phương pháp chọn dây/cáp theo
điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Phương pháp này thường được áp dụng cho các
đường dây tải công suất nhỏ và hạn chế các biện pháp điều chỉnh điện áp như mạng phân
phối đô thị là một ví dụ.
Xét mạng cung cấp điện đơn giản (hình 7.12).
Tổng tổn thất điện áp:
Nếu toàn bộ đường dây cùng chủng loại và tiết diện:
n

n

ΣPi l i
∆U = ro

i =1

U đm

+

n

Hay:

i =1

U đm

i =1

(7.27)

U đm
n

Σpi Li
∆U = ro

x o Σ Qi l i

+

xo Σ pi Li
i =1

U đm

= ∆U ' + ∆ U ' '

Hình 7.12. Sơ đồ cung cấp điện

(7.28)


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Trong đó:
∆U ' là thành phần tổn thất điện áp do công suất tác dụng và điện trở đường
dây gây nên;
∆U '' là thành phần tổn thất điện áp do công suất phản kháng và điện kháng

đường dây gây nên;
x0; r0 lần lượt là điện trở và điện kháng trên một đơn vị chiều dài đường
dây ( Ω / km );
Pi, Qi là công suất tác dụng và phản kháng đi trên đoạn lưới thứ i;
li là chiều dài đoạn lưới thứ i;
pi qi là công suất tác dụng và phản kháng tại nút thứ i;
Li là khoảng cách từ nút thứ i đến nút nguồn.
Chú ý rằng giá trị điện kháng xo ít thay đổi theo tiết diện dây cho nên có thể lấy
giá trị trung bình xo để tính ∆U '' :
Giá trị xo=0,35 ÷ 0,42 /km đối với đường dây trên không cao/ trung áp.
Giá trị xo=0,08/km đối với đường dây cáp.
Từ giá trị tổn thất điện áp cho phép ∆U cp tính từ nguồn đến phụ tải xa nhất, tính

được ∆U '

∆U ' = ∆U cp - ∆U ''

(7.29)

n

Do ∆U ' = ro

ΣPi l i
i =1

U đm

và ro =

1
, tiết diện dây dẫn F xác định được như sau:
γ .F

F = ro

Trong đó:

n

n

ΣPi l i

Σp i Li

i =1

γ .U đm. ∆U '

hay F = ro

i =1

γ .U đm. ∆U '

(7.30)

F (mm2); Pi, pi (kW); Li, li (km), γ (km/ Ω mm2) Uđm (kV), ∆U ' (V)

Căn cứ vào giá trị tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn
gần nhất. Tra giá trị ro và xo ứng với tiết diện dây dẫn đã chọn, tính lại tổn thất điện áp
∆U theo biểu thức (7.27) hay (7.28), và so sánh với ∆U cp Nếu điều kiện tổn thất điện áp
chưa thỏa thì phải tăng tiết diện dây dẫn lên 1 cấp và kiểm tra lại lần nữa.
3. Xác định tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện không đổi
Việc chọn cùng một tiết diện cho một tuyến dây theo phương pháp tổn thất điện
áp cho phép, cho trường hợp phụ tải tập trung, công suất truyền tải và thời gian sử dụng
công suất cực đại khá lớn như mạng điện khu công nghiệp là một ví dụ, sẽ không hợp lý.
Để giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng nhưng vẫn đảm bảo điều kiện tổn thất điện áp
trong phạm vi cho phép cần sử dụng phương pháp chọn dây/cáp theo mật độ dòng điện
không đổi.
Xét đường dây có hai phụ tải trình bày ở hình 7.13


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Hình 7.13. Sơ đồ mạng cung cấp điện
’

Từ Ucp = ∆U + ∆U”, ta chọn được giá trị x0 trong giới hạn cho phép, tính ∆U”
theo biểu thức sau:
∆U " =

x 0 ∑ Qi l i
U đm

∆U ' = ∆U cp − ∆U " =

Mà:
Vậy:

∑Pl

I i

γFU đm

=

∑

3I i li cos ϕ i

γF

Pi = 3U đm cos ϕ i
∆U ' = ∆U ' oa + ∆U ' ab

=

∑

3I 1l1 cos ϕ1

γF1

+

∑

3I 2 l 2 cos ϕ 2

γF2

Trong đó: cos ϕ1 , cos ϕ 2 lần lượt là hệ số công suất trên đoạn oa và ab.
Mật độ dòng điện không đổi được định nghĩa là:
J=

I1
I
= 2
F1 F2

Do đó:
∆U ' =

3

γ

( Jl1 cos ϕ1 + Jl 2 cos ϕ 2 )

Từ đây:

J=

γ .∆U '
3 (l1 cos ϕ1c + l 2 cos ϕ 2 )

(7.31)

Tổng quát, với mạng điện có n phụ tải thì mật độ dòng điện không đổi được xác
định như sau:
J=

γ .∆U '
n

(7.32)

3 Σ l i cos ϕ i
i =1

Trong đó: J (A/mm2); γ (km / Ωmm 2 ) ; ∆U ' (V); li (km), cos ϕ i lần lượt là chiều dài
và hệ số công suất của đoạn thứ i.
Để chọn mật độ dòng điện J hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế cần so sánh với mật
độ dòng điện kinh tế Jkt


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

Nếu J

Nếu J>Jkt thì chọn J=Jkt
Tiết diện dây dẫn cần chọn được xác định theo biểu thức
F1 =

I1
I
và F2 = 2
J
J

(7.33)

Căn cứ vào giá trị tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất
và kiểm tra lại tổn thất điện áp. Nếu điều kiện tổn thất điện áp chưa thỏa thì phải tăng tiết
diện dây lên 1 cấp và kiểm tra lại 1 lần nữa.
4. Lựa chọn tiết diện dây/cáp theo điều kiện phát nóng:
Chọn dây/cáp theo điều kiện dòng phát nóng cho phép sẽ đảm bảo độ bền, độ an
toàn trong quá trình vận hành và tuổi thọ của dây/cáp.
Do thực tế dây/cáp được lựa chọn và lắp đặt khác với các điều kiện định mức do
các nhà chế tạo dây cáp quy định nên dòng phát nóng cho phép định mức cần phải quy
đổi về dòng phát nóng cho phép thực tế bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh K.
Hệ số K được xác định trên cơ sở loại dây cáp, phương pháp lắp đặt, nhiệt độ môi
trường thực tế tại nơi lắp đặt … Hệ số này có thể tra ở bảng 7.6.

Bảng 7.6
θtc của
θcp
môi
của
trườn

dây
g
(0C
xunh
)
quanh
80
15
25
25

70
65

15
25
60
15
25

Hệ số K khi nhiệt độ môi trường xung quang là 00C
-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1.1
4
1.2
4
1.2
9
1.1
8
1.3
2
1.2
0
1.3
6

1.1
1
1.2
0
1.2
4
1.1
4
1.2
7
1.1
5
1.3
1

1.0
8
1.1
7
1.2
0
1.1
0
1.2
2
1.1
2
1.2
5

1.0
4
1.1
3
1.1
5
1.0
5
1.1
7
1.0
6
1.2
0

1.0
0
1.0
9
1.1
1
1.0
0
1.1
2
1.0
0
1.1
3

0.9
6
1.0
4
1.0
5
0.9
5
1.0
6
0.9
4
1.0
7

0.9
2
1.0
0
1.0
0
0.8
9
1.0
0
0.8
8
1.0
0

0.8
3
0.9
5
0.9
4
0.8
4
0.9
4
0.8
2
0.9
3

0.8
3
0.9
0
0.8
8
0.7
7
0.8
7
0.7
5
0.8
5

0.7
8
0.8
5
0.8
1
0.7
1
0.7
9
0.6
7
0.7
6

0.7
3
0.8
0
0.7
4
0.6
3
0.7
1
0.5
7
0.6
6

0.6
8
0.7
4
0.6
7
0.5
5
0.6
1
0.4
0.5
4

Điều kiện chọn lựa dây/cáp theo điều kiện phát nóng là:
K.Icpđm ≥ Ilvmax
Trong đó:
bởi nhà sản xuất.

Icpđm - dòng phát nóng cho phép ở điều kiện định mức được quy định


Giáo trình cung cấp điện

Th.s Nguyễn Công Chương

K - hệ số hiệu chỉnh theo các điều kiện lắp đặt và vận hành.
Ilvmax - dòng điện làm việc lâu dài cực đại đi trong dây/cáp.
7.5 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn và cáp trong mạng hạ áp
Trong mạng hạ áp, cự ly truyền tải ngắn và tải công suất nhỏ nên chỉ tiêu kỹ thuật

đóng vai trò quyết định. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi lựa chọn dây/cáp trong
mạng hạ áp bao gồm:
* Nhiệt độ dây/cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép theo quy định của nhà
chế tạo trong các chế độ làm việc bình thường và trong chế độ sự cố.
* Độ sụt áp phải nằm trong giới hạn cho phép.
1. Lựa chọn dây/cáp theo điều kiện phát nóng:
Khi dây/cáp được chọn theo điều kiện phát nóng sẽ bảo đảm cách điện của dây
dẫn không bị phá hủy do nhiệt độ của dây dẫn đạt đến trị số nguy hiểm cho cách điện của
dây. Để đạt được yêu cầu này thì dòng điện phát nóng cho phép của dây/cáp phải lớn hơn
dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn.
a. Xác định cỡ dây đối với dây/cáp không chôn trong đất:
Trong điều kiện lắp đặt thực tế, cần phải hiệu chỉnh dòng điện phát nóng cho phép
của dây/cáp theo hệ số K của điều kiện lắp đặt:
K = K1.K2.K3

(7.34)

* Hệ số K1 - thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt (bảng 7.7 ).
* Hệ số K2 - thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của hai mạch đặt kế nhau (bảng
7.8).
* Hệ số K3 - thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện
(bảng 7.9).
Bảng 7.7 Hệ số K1 ứng với cách thức lắp đặt dây khác nhau
Thứ tự

Cách thức đi dây

Ví dụ

K1

B

Cáp đặt thẳng trong ống
vật liệu cách điện chịu
nhiệt

0,7

Ống dây đặt trong vật
liệu cách điện chịu nhiệt

0,77