Nghiên cứu phân tích lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện truyền tải 110 220 KV khu vực tp hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CAO HỮU HOA

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁP NGẦM
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110-220KV
KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250

S KC 0 0 0 3 5 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CAO HỮU HOA

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁP NGẦM
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110-220kV
KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành:
Mã số ngành:

Thiết Bò, Mạng Và Nhà Máy Điện
60 52 50

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
=============================

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁP NGẦM
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110-220kV KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành:
Mã số ngành:

Thiết Bò, Mạng Và Nhà Máy Điện
60 52 50

Họ và tên học viên:
CAO HỮU HOA
Người hướng dẫn: TS. HỒ THỊ DIỆU HỒNG

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁP NGẦM
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110-220kV KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành:
Mã số ngành:

Thiết Bò, Mạng Và Nhà Máy Điện
60 52 50

Họ và tên học viên:
CAO HỮU HOA
Người hướng dẫn: TS. HỒ THỊ DIỆU HỒNG

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
Tiến Só. HỒ THỊ DIỆU HỒNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc só được bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THAC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, ngày ….tháng ….. năm 2005


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Với mục tiêu là tìm ra được một cấu trúc cáp ngầm cao áp lưới điện truyền tải
110/220kV phù hợp với điều kiện môi trường, đòa chất khu vực Thành Phố Hồ Chí
Minh. cụ thể luận văn này thực hiện những nhiệm vụ như sau:
1. Khảo sát,tìm hiểu về điều kiện khí hậu môi trường trong đó đặc biệt quan tâm
đến nhiệt độ môi trường đặt cáp, điều kiện đòa chất - thuỷ văn khu vực Thành
Phố Hồ Chí Minh..
2. Phân tích so sánh, đánh giá về ưu nhược điểm của các loại cáp ngầm có trên thò
trường nhằm mục đích đáp ứng cho việc phân tích lựa chọn cấu trúc cáp theo
yêu cầu đề ra.
3. Trên cơ sở của điều kiện khí hậu và việc tìm hiểu các loại cáp ngầm trên thò
trường, kết hợp với tính toán, phân tích từ đó chọn ra cấu trúc cáp ngầm cao áp
lưới điện truyền tải 110/220kV khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh.
4. Đề xuất các phương án lắp đặt cáp ngầm cho khu vực nội thành, ngoại thành
Thành Phố Hồ Chí Minh và phương pháp hoán vò cáp.
5. Rút ra các kết luận và đề ra phương hướng phát triển của đề tài.


LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện tại Khoa Điện - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành
Phố Hồ Chí Minh.
Em xin chân thành cảm ơn

Tiến só : Hồ Thò Diệu Hồng

Người luôn mẫu mực, tận tụy yêu nghề với tất cả niềm say mê.
Người đã đề ra phương hướng, hết lòng chỉ bảo hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức
chuyên môn cùng kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian em học tập, làm việc và
thực hiện luận văn này
… với tất cả lòng kính yêu của em
Em xin chân thành cảm ơn

Tiến só : Quyền Huy nh
Phó Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Tiến só : Nguyễn Văn Quang
Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Tiến só : Hồ Xuân Thanh
Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Tiến só : Trương Việt Anh
Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Những người thầy đã hết lòng chỉ bảo, giúp đỡ và động viên góp những ý kiến hết sức
quý báu trong lúc em thực hiện luận văn này
… với tất cả lòng biết ơn sâu sắc
Xin cảm ơn ba mẹ đã vất vã nuôi con khôn lớn và tạo mọi điều kiện cho con học tập tốt
trong suốt quãng đời vừa qua, để con có được ngày hôm nay, cảm ơn vợ người luôn ở
bên cạnh và chăm sóc cho tôi trong những tháng ngày khó khăn gian khổ.
Xin cảm ơn bạn bè, các đồng nghiệp và đặc biệt là bạn Đỗ Bình Dương, những người
luôn dành những tình cảm sâu sắc nhất, luôn động viên, khuyến khích tôi vượt qua
những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Thành Phồ Hồ Chí Minh ngày 16tháng 09 năm 2005

Cao Hữu Hoa


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn xoay quanh vấn đề nghiên cứu, phân tích lựa chọn cấu trúc cáp ngầm cao áp
cho lưới điện truyền tải 110 – 220kV khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh, nội dung chính
gồm các vấn đề được giải quyết như sau:
6. Tìm hiểu về điều kiện khí hậu môi trường trong đó đặc biệt quan tâm đến nhiệt
độ môi trường đặt cáp, điều kiện đòa chất - thuỷ văn.
7. Phân tích so sánh, đánh giá về ưu nhược điểm của các loại cáp ngầm có trên thò
trường nhằm mục đích đáp ứng cho việc phân tích lựa chọn cấu trúc cáp theo
yêu cầu đề ra.
8. Trên cơ sở của điều kiện khí hậu và việc tìm hiểu các loại cáp ngầm trên thò
trường, kết hợp với tính toán, phân tích từ đó chọn ra cấu trúc cáp ngầm cho khu
vực Thành Phố Hồ Chí Minh. Cấu trúc cáp được lựa chọn gồm:
a. Lõi cáp
b. Băng quấn bán dẫn lõi cáp
c. Màn bán dẫn lõi
d. Lớp cách điện XLPE
e. Màn bán dẫn lớp cách điện
f. Băng quấn bán dẫn cách điện
g. Lớp băng quấn kết sợi bằng đồng
h. Lớp võ nhôm dạng sóng
i. Lớp bảo vệ chống thấm theo chiều dọc (Bitumen)
j. Lớp võ bảo vệ ngoài cùng Polyvinyl Chlorride (PVC – ST2).
9. Đề xuất các phương án lắp đặt cáp ngầm cho khu vực nội thành, ngoại thành
Thành Phố Hồ Chí Minh và phương pháp hoán vò cáp.

MỤC LỤC
Chương 1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN

Đặt vấn đề
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
Phạm vi nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Điểm mới của luận văn
Giá trò thực tiễn của luận văn
Bố cục của luận văn

Chương 2

Trang
1
1
1
2
2
2

3

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÁP NGẦM
VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN LUẬN VĂN

2.1. Giới thiệu
5
2.1.1. Đặc điểm của lưới điện truyền tải khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
5
2.1.2. Các lý do lựa chọn cáp ngầm cho khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
5
2.2. Các điều kiện cơ bản ảnh hưởng đến lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện
truyền tải 110 -220 kV khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
5
2.2.1. Điều kiện môi trường
5
2.3. Tính kinh tế - kỹ thuật
5
2.3.1. Tính kỹ thuật
5
2.3.2. Tính kinh tế
5
2.4. Tìm hiểu khái quát về cáp ngầm
5
2.4.1. Phân loại cáp
5
2.4.2. Cấu trúc cơ bản của cáp ngầm
6
2.5. Giới thiệu tiêu chuẩn quốc tế IEC và các tiêu chuẩn liên qua
7

2.5.1. Các tiêu chuẩn liên quan đến việc lựa chọn cáp ngầm
7
2.5.2. Các thử nghiệm chính cho cáp cao thế
8
Chương 3

3.1.
3.2.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.

SO SÁNH ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯC ĐIỂM CỦA
CÁP NGẦM SẢN XUẤT TRÊN THỊ TRƯỜNG

Mục đích của việc so sánh đánh giá
Cấu trúc cáp ngầm cao thế
Giới thiệu cấu trúc cáp ngầm sản xuất trên thò trường
Cấu trúc cáp của hãng FUJIKURA
Cấu trúc cáp của hãng LG
Cấu trúc cáp của hãng SHOWA

10
10
11
12
13
14

3.3.4. Cấu trúc cáp của hãng SAGEM
3.4. So sánh, đánh giá ưu nhược điểm các loại cáp ngầm sản xuất trên thò trường
3.4.1. Lõi cáp
3.4.2. Màn chắn lõi
3.4.3. Bề dày lớp cách điện
3.4.4. Màn bán dẫn của lớp cách điện
3.4.5. Màn chống thấm nước theo chiều dọc
3.4.6. Lớp đệm
3.4.7. Bề dày lớp võ kim loại
3.4.8. Lớp vỏ ngoài cùng
3.4.9. Trọng lượng cáp
Chương 4

15
16
16
17
17
17
17
17
18
18
18

LỰA CHỌN CẤU TRÚC CÁP NGẦM CAO ÁP
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110-220KV
KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

4.1. Tiêu chuẩn để đánh giá và lựa chọn cáp ngầm
4.2. Các yêu cầu lựa chọn cấu trúc cáp ngầm cao áp
4.3. Hình dạng cấu trúc cáp cơ bản được chọn
4.4. Phân tích lựa chọn cấu trúc cáp ngầm
4.4.1. Lựa chọn lõi cáp
4.4.2. Lựa chọn màn bán dẫn của lõi
4.4.3. Chọn lớp cách điện
4.4.4. Lựa chọn màn bán dẫn của lớp cách điện
4.4.5. Lựa chọn lớp băng quấn kết bằng đồng
4.4.6. Lựa chọn lớp võ kim loại
4.4.7. Màn chống thấm nước theo chiều dọc
4.4.8. Lựa chọn lớp võ ngoài cùng
4.5. Xác đònh khả năng mang dòng liên tục của cáp được lựa chọn
4.5.1. Các dạng lắp đặt cáp thường được áp dụng
4.5.2. Công thức tính dòng liên tục
4.6. Tính toán dòng liên tục cho cáp
4.6.1. Nhiệt độ dâng lên cho phép giữa lõi cáp so với môi trường đặt cáp 
4.6.2. Tổn thất điện môi trên một đơn vò chiều dài lớp vỏ bọc cáp Wd
4.6.3. Điện trở xoay chiều của dây dẫn ở nhiệt độ vận hành lớn nhất R
4.6.4. Suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa lõi và vỏ nhôm T1
4.6.5. Suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa vỏ nhôm và vỏ
ngoài cùng
4.6.6. Suất điện trở nhiệt bên ngòai vỏ cáp trên một đơn vò chiều dài
4.6.7. Suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa bề mặt cáp và môi
trường đặt cáp

19
19
19
20

20
23
24
28
29
30
36
36
37
37
39
44
44
44
45
48
49
49
50


4.6.8.
4.7.
4.8.
4.8.1.
4.8.2.
4.9.

Tỉ số tổn thất công suất của vỏ lim loại trên tổng tổn thất lõi cáp 1
Kết quả tính toán dòng liên tục

Tính toán khả năng chòu dòng ngăén mạch của cáp được lựa chọn
Tính toán dòng điện ngắn mạch
Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch
Tổng hợp kết quả tính toán

Chương 5

51
57
58
58
59
60

PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT CÁP NGẦM CAO ÁP
CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

5.1. Giới thiệu tổng quát
61
5.1.1. Giới thiệu
61
5.2. Phương pháp tiếp cận
61
5.2.1. Lựa chọn phương thức đặt cáp
62
5.2.2. Đối tượng nghiên cứu
62
5.3. Đề xuất phương án lắp đặt cáp ngầm
63

5.3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống cáp ngầm
63
5.3.2. Đề xuất phương án lắp đặt cáp ngầm cao áp cho lưới truyền tải 110-220 kV
64
5.3.3. Lắp đặt cáp ngầm cho khu vực nội thành
64
5.3.4. Lắp đặt cáp ngầm cho khu vực ngoại thành
76
5.4. Phương pháp hoán vò cáp
80
5.4.1. Cáp bố trí đối xứng trên ba đỉnh của một tam giác đều
80
5.4.2. Cáp bố trí không đối xứng
80
5.4.3. Điện áp cảm ứng trên cáp
82
Chương 6

KẾT LUẬN
6.1.
6.2.
6.3.

Khái quát
Hướng phát triển của đề tài
Điểm mới của luận án

86
86
86

HÌNH VẼ
Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 4.1:
Hình 4.1:
Hình 4.2:
Hình 4.3:
Hình 4.4:
Hình 4.5:
Hình 4.6:
Hình 5.1:
Hình 5.2:

Cấu trúc cáp của hãng FUJIKURA
Cấu trúc cáp của hãng LG
Cấu trúc cáp của hãng SHOWA
Cấu trúc cáp của hãng SAGEM
Cấu trúc cáp cơ bản cho khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
Cấu trúc lõi cáp lựa chọn
Băng quấn kết bằng sợi đồng
Cáp lắp đặt theo dạng nằm ngang chôn trực tiếp
Cáp lắp đặt theo dạng tam giác chôn trực tiếp
Cáp lắp đặt trong ống theo dạng nằm ngang chôn trong ống
Cáp lắp đặt trong ống theo dạng tam giác chôn trong ống
Sơ đồ tổng quát hệ thống cáp ngầm
Kết cấu hào đặt cáp song song với đường giao thông trong khu vực

nội thành
Hình 5.3:
Phương án cáp đi xuyên qua đường ôtô trong khu vực nội thành
Hình 5.4: Phương án đặt cáp giao chéo ống thoát nước trong khu vực nội thành
(H<1500mm)
Hình 5.5: Phương án đặt cáp giao chéo ống thoát nước trong khu vực nội thành
(H >1500mm)
Hình 5.6:
Phương án đặt cáp giao chéo ống cấp nước trong khu vực nội thành
(khi chiều sau đặt ống cấp nước H<2000mm và đường kính ống cấp
nước <1200mm)
Hình 5.7: Phương án đặt cáp giao chéo ống cấp nước trong khu vực nội
(khi chiều sau đặt ống cấp nước H<2000mm và đường kính ống cấp
nước <1200mm)
Hình 5.8:
Phương án đặt cáp giao chéo ống cấp nước trong khu vực nội thành
(khi chiều sau đặt ống cấp nước H>2000mm và đường kính ống cấp
nước ≥1200mm)
Hình 5.9: Phương án đặt cáp giao chéo đường cáp điện thoại
(khi chiều sau đặt đường cáp điện thoại H<2000mm)
Hình 5.10: Phương án đặt cáp giao chéo đường cáp điện thoại
(khi chiều sau đặt đường cáp điện thoại H>2000mm)
Hình 5.11: Phương án đặt cáp giao chéo đường cáp điện ngầm khác


Hình 5.11:
Hình 5.12:
Hình 5.13:
Hình 5.14:
Hình 5.15:

Hình 5.16:
Hình 5.17:
Hình 5.18:
Hình 5.19:
Hình 5.20:
Hình 5.21:

(khi chiều sau đặt đường dây điện ngầm H<1500mm)
Phương án đặt cáp giao chéo đường cáp điện ngầm khác
(khi chiều sau đặt đường dây điện ngầm H>1500mm)
Biện pháp gia cố móng cho mương, hào hoặc hầm đặt cáp
Phương án xây mương đặt cáp giao chéo với đường sắt
Phương án xây mương đặt cáp giao chéo với đường giao thông (quốc lộ)
Cách bố trí cáp trên ba đỉnh của một tam giác đều
Cách bố trí cáp trên ba đỉnh của một tam giác không đều
Cách bố trí cáp trên mặt phẳng ngang
Phương pháp hoán vò cáp
Điện áp cảm ứng trên các cáp
Phương pháp phân đoạn triệt tiêu dòng và điện áp cảm ứng trên cáp
Phương pháp phương pháp triệt tiêu dòng điện và điện áp cảm ứng
trên cáp bằng cách hoán vò cáp và nối đất tại các điểm tới hạn.

BẢNG
Bảng 3.1:
Bảng 3.2:
Bảng 4.1:
Bảng 4.2:
Bảng 4.3:
Bảng 4.4:
Bảng 4.5:

Bảng 4.6:
Bảng 4.7:
Bảng 4.8:
Bảng 4.9:
Bảng 4.10:
Bảng 4.11:
Bảng 4.12:
Bảng 4.13:
Bảng 4.14:
Bảng 4.15:
Bảng 4.16:
Bảng 4.17:
Bảng 4.18:
Bảng 4.19:
Bảng 4.20:
Bảng 4.21:
Bảng 4.22:

Giá trò giới hạn đường kính cáp theo tiêu chuẩn HN 33 – S – 53; 1992
Đường kính các loại cáp ngầm sản xuất trên thò trường
Điện trở của ruột dẫn bằng đồng ở 200C theo tiêu chuẩn IEC 60228: 1978
Số lượng sợi đồng trong từng ruột dẫn theo tiêu chuẩn IEC 60228: 1978
Giá trò đường kính lõi theo tiêu chuẩn HN 33 – S – 53; 1992
Giá trò đường kính cáp được chọn
Bề dày màn bán dẫn được chọn
Thông số đặc tính kỹ thuật của các vật liệu cách điện
So sánh đặt tính kỹ thuật của các vật liệu cách điện
Hệ số phá huỷ cách điện
Giá trò EL (ac), EL(imp)
Bề dày cách XLPE điện được lựa chọn

Kết quả lựa chọn màn bán dẫn của lớp cách điện
Bề dày danh đònh của lớp vỏ kim loại
Bề dày danh đònh sơ bộ được chọn của lớp vỏ nhôm
Bề dày danh đònh được chọn của lớp vỏ nhôm
Đường kính trong và đường kinh ngoài của lớp vỏ nhôm
Đường kính trung bình của lớp vỏ nhôm
Tiết diện của lớp vỏ nhôm
Giá trò hằng số phụ thuộc (nhôm)
Tổng hợp số liệu tính toán ngắn mạch của lớp vỏ nhôm
Kết quả tính toán khả năng chòu dòng ngắn mạch của vỏ nhôm
Kết quả thử nghiệm đặt tính kỹ thuật của hợp chất Polyvinyl Chlorride
Kết quả tính toán tổn thất điện môi của vỏ bọc cáp


Bảng 4.23:
Bảng 4.24:
Bảng 4.25:
Bảng 4.26:
Bảng 4.27:
Bảng 4.28:
Bảng 4.30:
Bảng 4.31:
Bảng 4.32:
Bảng 4.33:
Bảng 4.34:

Kết quả tính toán điện trở d.c của lõi cáp
Kết quả tính toán hệ số ảnh hưởng của lớp vỏ
Kết quả tính hệ số ảnh hưởng giữa hai cáp trong cùng một tuyến cáp
Kết quả tính toán điện trở xoay chiều của lõi

Kết quả tính toán suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa lõi
và vỏ nhôm
Kết quả tính toán suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa vỏ
nhôm và vỏ ngoài cùng
Kết quả tính toán suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa bề
mặt cáp và môi trường đặt cáp (Cáp được đặt theo dạng nằm ngang)
Kết quả tính toán suất điện trở nhiệt trên một đơn vò chiều dài giữa bề
mặt cáp và môi trường đặt cáp (Cáp được đặt theo dạng tam giác)
Kết quả tính toán tổn thất giây ra bởi dòng điện sin
Kết quả tính toán hệ số tổn thất gs cáp lắp đăït dạng tam giác
Kết quả tính toán hệ số tổn thất 0 cáp lắp đăït dạng tam giác

Bảng 4.35: Kết quả tính toán hệ số tổn thất 1 cáp lắp đăït dạng tam giác
Bảng 4.36: Kết quả tính toán tổn thất giây ra bởi dòng điện xoáy cáp lắp đăït dạng
tam giác
Bảng 4.37: Kết quả tính toán tỉ số tổn thất vỏ lim loại trên tổn thất dây dẫn 1 cáp
lắp đăït dạng tam giác
Bảng 4.38: Kết quả tính toán tổn thất giây ra bởi dòng điện sin cáp lắp đăït dạng nằm
ngang
Bảng 4.39: Kết quả tính toán các hệ số  0 ;  1 ;  2 cáp lắp đăït dạng nằm ngang ( Cáp
trung tâm lắp đặt dạng phẳng)
Bảng 4.40: Kết quả tính toán các hệ số  0 ;  1 ;  2 ( cáp lắp đăït dạng nằm ngang Cáp
Bảng 4.41:
Bảng 4.42:
Bảng 4.43:
Bảng 4.44:
Bảng 4.45:

ngoài lắp đặt dạng phẳng)
Kết quả tính toán dòng liên tục của cáp

Kết quả tính toán hằng số phụ thuộc KCu
Đường kính danh đònh được chọn lõi cáp
Tiết diện lõi cáp tính theo hệ số hiệu dụng
Kết quả tính toán dòng ngắn mạch của lõi cáp


Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

Chương1

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
1.1. Đặt vấn đề
Hệ thống truyền tải điện nói chung đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện
đến hộ tiêu thụ. Hiện nay hệ thống điện truyền tải trên không đóng vai trò chủ yếu
trong hệ thống truyền tải điện quốc gia. Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ
thuật cũng như điều kiện của nền kinh tế và yêu cầu xã hội thì hệ thống truyền tải
điện chôn ngầm dưới đất được quan tâm nhiều hơn. Do đó việc nghiên cứu lựa chọn
cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp ngầm là một nhu cầu cần thiết, hứa hẹn mang lại nhiều lợi
ích về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Việc lựa chọn cáp ngầm thông thường là dựa vào các thông số tính toán trước như
dòng điện, điện áp, quy cách lắp đặt, số lượng dây kề nhau …từ đó suy ra việc lựa chọn
một loại cáp ngầm có tiết điện phù hợp. Việc lựa chọn như trên đơn giản và nhanh
chóng tuy nhiên nó chưa đưa ra được một kết quả thật sự mong muốn đối với từng công
trình cáp ngầm cụ thể.
Trong các điều kiện thực tế khác nhau, việc lựa chọn cáp ngầm là thật sự khó khăn nó
đòi hỏi phải thoả mãn các ràng buộc về mặt kỹ thuật như dòng điện, điện áp, nhiệt độ,
các thông số liên quan khác, đặc biệt là về cấu trúc cáp. Do đó việc phân tích lựa

chọn một cấu trúc cáp phù hợp với điều kiện môi trường thực tế là điều hết sức cần
thiết, nó không những đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn đem lại lợi ích kinh tế.
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
Mục tiêu của luận văn là lựa chọn một cấu trúc cáp ngầm phù hợp với lưới điện truyền
tải 110 - 220 kV cho khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh và trên cơ sở cáp ngầm vừa
được lựa chọn sẽ đưa ra các phương án lắp đặt cáp mẫu cho một số khu vực thuộc
Thành Phố Hồ Chí Minh cụ thể luận văn có các nhiệm vụ như sau:
1. Phân tích, so sánh, đánh giá ưu nhược điểm của các loại cáp ngầm sản xuất trên
thò trường.
2. Xây dựng một cấu trúc cáp ngầm cao áp cho lưới điện 110 - 220kV cho khu vực
Thành Phố Hồ Chí Minh.
3. Đề suất phương án lắp đặt cáp ngầm cao áp cho lưới điện truyền tải khu vực
Thành Phố Hồ Chí Minh.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu trong luận văn này xoay quanh hai vấn đề chính sau đây:
1. Phân tích lựa chọn cấu trúc cáp ngầm cao áp 110 – 220kV dựa trên điều kiện
nhiệt độ môi trường, đòa chất.
2. Đề suất các phương án lắp đặt cáp dựa trên các tiêu chí sau đây:

Luận Văn Thạc Só

-1-


Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

 Đặt điểm kỹ thuật chính của công trình

 Điều kiện tự nhiên vùng tuyến
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1. Sử dụng phương pháp phân tích toán học để so sánh, đánh giá cấu trúc cáp
ngầm cần lựa chọn.
2. Sử dụng tiêu chuẩn quốc tế IEC và các tiêu chuẩn liên quan để xác đònh các chỉ
tiêu kỹ thuật của cấu trúc cáp.
3. Dựa trên các đo đạt thực tế, phân tích, đánh giá kết cấu công trình đề suất
phương án lắp đặt cáp ngầm cao áp cho lưới điện truyền tải.
1.5. Điểm mới của luận văn
1. Xây dựng được các tiêu chí lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện truyền tả i khu
Thành Phố Hồ Chí Minh. Ưu điểm nổi bậc của các tiêu chí lựa chọn :
 Việc lựa chọn cáp ngầm không đơn thuần chỉ dựa vào các giá trò cơ bản như
dòng điện, điện áp mà còn xét đến các yếu tố khác như độ bền cơ học, tính
ổn đònh nhiệt, khả năng chòu uốn, nén, các ảnh hưởng giây nhiễu, tính chất
giây ô nhiểm môi trường.
 Các tiêu chí lựa chọn được xem là mẫu mực cho việc lựa chọn cáp ngầm
trong phạm vi khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh nói riêng và các vùng lân
cận nói chung.
2. Việc đưa ra các phương lắp đặt cáp ngầm được xem là mới mẽ vì hiện tại việc
lắp đặt cáp ngầm cho lưới truyền tải cao áp ở nước ta vẫn chưa được thực thi
rộng rãi.
 Phương án lắp đặt cáp ngầm cao áp cho khu vực nội thành.
 Phương án lắp đặt cáp ngầm cao áp cho khu vực ngoại thành.
1.6. Giá trò thực tiễn của luận văn
1. Nghiên cứu phân tích lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện truyền tải 110-220 kV
khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh không những đảm bảo về mặt kỹ thuật trong
việc lựa chọn một cấu trúc cáp thích hợp từ đó đem lại lợi ích về mặt kinh tế.
2. Việc nghiên cứu phân tích lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện truyền tải 110 -220
kV khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh là tiền đề cho những lựa chọn cáp ngầm
cao áp cho những công trình điện ngầm trong tương lai trên phạm vi quốc gia.

3. Các phương án lắp đặt cáp có thể là được xem là cơ sở cho việc hoạch đònh việc
lắp đặt các tuyến cáp ngầm cao áp của quốc gia trong tương lai.

Luận Văn Thạc Só

-2-


Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

1.7. Bố cục của luận văn
Luận văn này được trình bày trong năm chương :
Chương 1:

Giới thiệu luận văn

Chương 2:

Tổng quan về hệ thống cáp ngầm và phương pháp tiếp cận luận
Văn.
So sánh và đánh giá ưu nhược điểm của cáp ngầm do các hãng
nổi tiếng sản xuất.
Lựa chọn cáp ngầm 110 – 220kV cho khu vực Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Lắp đặt cáp ngầm cao áp cho lưới điện truyền tải khu vực Thành
Phố Hồ Chí Minh.
Kết luận

Chương 3:
Chương 4:
Chương 5:
Chương 6:

Phụ lục và tài liệu tham khảo

Luận Văn Thạc Só

-3-


Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÁP NGẦM VÀ
PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN LUẬN VĂN
2.1 Giới thiệu
2.1.1. Đặc điểm của lưới điện truyền tải khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
2.1.1.1. Lưới điện truyền tải trên không
Với đặc điểm là thành phố đông dân cư và đường dây truyền tải thường được vận hành
mạch vòng hoặc mạch hở nên việc xây đường dây truyền tải trên không thật sự khó
khăn trong việc xây dựng hệ thống cột điện, việc giải toả hành lang an toàn cũng như
việc thi công hệ thống dây trên không. Hệ thống điện khu vực Thành Phố Hồ Chí
Minh chưa thật sự được xem là chuẩn mực do các hệ thống điệ n chồng chéo lên nhau

tại nhiều nơi làm mất tính mỹ quan của thành phố, vì vậy việc thay thế đường dây
truyền tải trên không bằng cáp ngầm là giải pháp cần thiết và được xem là hữu hiệu
nhất.
2.1.1.2. Thực trạng hệ thống cáp ngầm Việt Nam nói chung và Thành Phố Hồ
Chí Minh nói riêng
Nhìn chung, lưới điện phân phối cũng như truyền tải của Việt Nam có nhiều cấp điện
áp khác nhau, do lòch sử phát triển mổi miền đất nước có hệ thốn g điện mang nét đặc
trưng riêng như cấu trúc hệ thống và câùp điện áp. Hệ thống lưới điện truyền tải cả
nước nói chung là sử dụng đường dây truyền tải trên không, hệ thống lưới điện truyền
tải sử dụng cáp ngầm hầu như cả ba miền là chưa phổ biến chỉ chủ yếu tập trung ở một
số thành phố lớn.
Khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh hiện nay hệ thống phân phối điện ngầm có cấp điện
áp lớn nhất vào khoảng 35 kV. Hệ thống cáp ngầm thường được đi trong khu vực nội
thành nơi tập trung động dân cư.
Năm 1999 thì dự án cáp ngầm truyền tải có cấp điện áp 220kV mới được triển khai
(tuyến cáp ngầm Nhà Bè – Tao Đàn) đây được xem như là tuyến cáp ngầm truyền tải
có quy mô lớn đầu tiên ở Việt Nam, trước nay vẫn có một số tuyến cáp ngầm có cáp
điện áp cao nhưng thường tập trung chủ yếu ở các công trình thuỷ điện, chiều dài
tuyến cáp thương là ngắn.
2.1.2 Các lý do lựa chọn cáp ngầm cho khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
Các lý do cơ bản để lựa chọn cáp ngầm cho khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
1. An toàn trong vận hành.
2. Đảm bảo tuổi thọ cao.
3. Không ảnh hưởng đến môi trường.
4. Đem lại lợi ích kỹ thuật - kinh tế.

Luận Văn Thạc Só

-4-

Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

2.2. Các điều kiện cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn cáp ngầm cho lưới điện
truyền tải 110 -220 kV khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
2.2.1. Điều kiện môi trường
2.2.1.1. Điều kiện đòa hình
Các tuyến cáp ngầm thường giao chéo với ống cấp thoát nước, cáp điện lực trung và
hạ thế, cáp thông tin, cắt qua các đường giao thông.
2.2.1.2. Điều kiện đòa chất
Theo báo cáo khảo sát đòa chất khu vực thành phố hồ chí minh được chia thành các lớp
sau :
- Lớp 1 (tQIV ): Bê tông nhựa nóng, đất đá nền đường, chiều dày thay đổi từ 0.8 –
1m.
- Lớp 2 (amQI-III): sét xám nâu, xám vàng, nửa cứng, chứa từ 3-7% kết vốn Laterit
kích thước <1.0cm cứng chắc. Tất cả các hố khoan đều gặp lớp này, chiều dày lớp
thay đổi từ 1.2 –2.7m.
- Lớp 3 (amQI-II): Sét xám vàng, xám trắng, loang lổ dẻo cứng, chặt, chứa 10-20%
kết vốn Laterit kích thước 0.5 – 1.5 cm.
2.2.1.3. Điều kiện đòa chất thuỷ văn
Kết quả khảo sát cho thấy xuất hiện mực nước dưới đất ở độ sau 1.8m – 4.0m, mực
nước này thay đổi theo mùa và chòu ảnh hưởng của nước mặt (nước mưa). Nước ngầm
thuộc loại Bicarbonat Natri, có tính ăn mòn yếu ở chỉ tiêu CO 2 đối với bê tông tiêu
chuẩn. Nhiệt độ môi trường trung bình hàng năm là 250C, nhiệt độ cao nhất là 400C.
2.3 Tính kinh tế - kỹ thuật
2.3.1 Tính kỹ thuật
Cáp được chọn phải đảm bảo tốt nhất về các thông số kỹ thuật như: nhiệt độ môi

trường bình quân trong khi vận hành là 300C, thoả mãn cấp điện áp danh đònh
127/230kV, chòu được dòng tải lớn.
2.3.2. Tính kinh tế
Cáp được lựa chọn phải đảm bảo chi phí là bé nhất kể cả chi phí bảo dưỡng và vận
hành.
2.4. Tìm hiểu khái quát về cáp ngầm
2.4.1. Phân loại cáp
Cáp ngầm là loại dẫn điện có vỏ bọc cách điện chòu được tác động cơ học, có thể đặt
ngầm trong đất, rải trên mặt đất hay đi trên các vật đỡ.

Luận Văn Thạc Só

-5-


Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

Cách điện cáp là cách điện tiêu chuẩn. Vỏ cáp chòu được tác động cơ học và ăn mòn
của môi trường. Cáp ngầm được chôn trong đất nên khả năng chòu nhiệt của cáp
ngầm thường lớn hơn so với dây dẫn đi trên không. Cáp ngầm được lắp đặt trong các
điều kiện môi trường khác nhau như môi trường trong đất khô, đất ẩm, môi trường
ngập nước, ngập mặn… do đó về mặt cấu trúc của cáp ngầm phức tạp hơn so với dây
dẫn trên không, ngoài việc đảm bảo về độ bền cơ học, các đặc tính kỹ thuật, cáp ngầm
còn phải đảm bảo chức năng rất quan trọng đó là khả năng chống thấm. Cáp ngầm có
nhiều loại khác nhau: cáp ngầm một lõi, cáp ngầm ba lõi, cáp ngầm năm lõi… cáp
ngầm có cáp quang và không có cáp quang. Hiện nay cáp ngầm cao áp có tiết điện
nhỏ nhất là 400mm2 và lớn nhất là 2500mm2.

Theo cách điện cáp ngầm chia làm bốn loại:
- Cáp cách điện giấy, cáp cách điện giấy tẩm dầu.
- Cáp cách điện cao su.
- Cáp cách điện PVC.
- Cáp cách điện XLPE (crosslinked-polyethylene)
Cách điện giấy tẩm dầu hiện nay ít được sử dụng, do chất lượng cách điện giảm dần
theo thời gian. Cáp cao su đặc tính cách điện mau bò giá cổi. Cáp cách điện PVC có độ
bền khá, giá thành hạ, được dùng nhiều ở mạng hạ áp cũng như trung áp đến 10kV.
Cáp cách điện XLPE là loại cách điện cao cấp, độ bền cao, chòu nhiệt và chòu tác động
cơ học. Tuy nhiên, loại này giá đắt. Cáp XLPE được dùng nhiều cho điện áp từ 22kV
trở lên.
2.4.2. Cấu trúc cơ bản của cáp ngầm
Cáp lực gồm ruột cáp, các lớp bảo vệ và các lớp võ.
2.4.2.1 Ruột cáp
Ruột cáp bằng đồng (Cu) hoặc bằng nhôm (Al), chất lượng của ruột thường được chọn
theo tiêu chuẩn cụ thể.
2.4.2.2. Màn che
Cáp điện cao áp trên 3kV thường có các lớp bán dẫn bao bọc phía ngoài dây dẫn để
tránh sự rò rỉ của lớp điện môi.
2.4.2.3. Cách điện
Cách điện cáp thường có cách điện tổng hợp (polyme) và giấy tẩm dầu. Cách điện
tổng hợp thường dùng các chất polyvinincloride (PVC), polyethylene (PE), cross-linked
polyethylene (XLPE).
XLPE có những tính chất tương tự như PVC nhưng tốt hơn gấp hai lần. Vì vậy nếu
cùng tiết diện ruột cáp thì XLPE có tiết diện bé hơn và trọng lượng nhỏ hơn.

Luận Văn Thạc Só

-6-

Cao Hữu Hoa
Hồng

GVHH. TS. Hồ Thò Diệu

XLPE chòu tác dụng cơ học tốt, chòu uốn tốt, tính chòu nhiệt cao hơn, cho phép ruột cáp
có nhiệt độ đến 900C , cho phép dòng điện làm việc lớn hơn.
Khả năng chòu nhiệt độ dùng do ngắn mạch của cáp XLPE là 2500C trong khi cáp PVC
chỉ chòu được 1400C đến 1600C.
Đặc điểm của cách điện tổng hợp là tính lão hoá theo thời gian sử dụng và đặc biệt là
lão hoá nhanh theo nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ thấp quá –50C cũng làm cách điện của
cáp biến dạng.
Giấy tẩm dầu được dùng làm cách điện cho cáp cao áp và hạ áp. Giấy tẩm dầu là các
băng xenlulo được tẩm dầu có độ nhớt cao quấn quanh dây dẫn. Việc quấn cách điện
giấy tẩm dầu vào dây dẫn được làm trong chân không và ở nhiệt độ thấp.
2.4.2.4. Võ bảo vệ
Mổi loại cáp tuỳ theo tính chất đặc biệt và cách lắp đặt phía ngoài cách điện có các
lớp bảo vệ như sau :
- Màn chắn điện từ thường làm bằng các lá đồng hoặc nhôm quấn quanh từng ruột
cáp để làm màn chắn điện từ.
- Lớp cách điện chung các ruột cáp thường bằng PVC và còn dùng lớp chống thấm
nước cho cáp. Các cáp chôn trực tiếp trong đất có lớp đai thép bảo vệ.
- Ngoài cùng có lớp bitumen hoặc lớp võ PVC để chống ăn mòn của hoá chất.
2.5. Giới thiệu tiêu chuẩn quốc tế IEC và các tiêu chuẩn liên quan
2.5.1. Các tiêu chuẩn liên quan đến việc lựa chọn cáp ngầm
2.5.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế
- IEC 60 -1, 1989: Kỹ thuật thử nghiệm cao áp – phần 1: Những khái niện chung
và các yêu cầu thử nghiệm - IEC 60-1: 1989 High – Voltage test tecniques –
Part 1 General definitions and test requirements.

- IEC 71-1, 1976: Sự phối hợp cách điện – Phần 1: Các thuật ngữ, khái niệm,
nguyên tắc và điều lệ – IEC 71 –1, 1976 Insulation co-ordination – part .
- IEC 228, 1978: Lõi cáp được bọc cách điện – Conductor of insulated cable.
- IEC 229, 1982: Vỏ cáp có chức năng bảo vệ đặc biệt và được bọc bằng phương
pháp đùn – cable oversheath which have a special protective function and are
applied by extrusion.
- IEC 840, 1988: Các thử nghiệm trên cáp lực được bọc cách điện với cấp điện áp
đònh mức trên 30kV đến 150 kV – Tests for power cables with extruded
insulation for rated voltages above up to 150 kV.
- IEC 287, 2982, sửa đổi bổ sung lần 1 năm 1988 và sửa đổi bổ sung lần 2 năm
1991, tính toán dòng điện đònh mức liên tục của cáp (hệ số tải 100%) – IEC 287,
1966 Amendment 1 and 1991 Amendment 2 – Calculation of the continuous
current rating of cables (100% load factor).

Luận Văn Thạc Só

-7-