Cung cấp điện Quyền Huy Ánh Chương 8

Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

CHƯƠNG 8

CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP
8.1. 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 thoả 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 lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện
mà còn cho cả các ngành kinh tế quốc dân.
Tùy theo loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò quyết đònh 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 chỗ và có hiệu quả.
8.2. Cáp và dây dẫn trong mạng điện phân phối
8.2.1. Dây dẫn
1. Cấu tạo
Dây dẫn trên không trong mạng phân phối chủ yếu là dây đồng, dây nhôm và dây nhôm lõi
thép. Ngoài ra, còn sử dụng các dây bằng hợp kim của nhôm. Trong các loại dây trên, dây nhôm
được sử dụng rộng rãi nhất.
2. Chủng loại dây
a. Dây vặn xoắn
Dây vặn xoắn hay còn gọi là dây bện. Dây vặn xoắn gồm nhiều sợi dây đơn vặn chéo với
nhau theo nhiều lớp. Thông thường lớp ngoài nhiều hơn lớp trong 6 sợi. (ví dụ: ở giữa có một sợi
dây trung tâm, lớp thứ nhất có 6 sợi, lớp thứ hai có 12 sợi…). Mỗi lớp lại xoắn theo chiều ngược
nhau cho dây được bện chặt và khỏi bò bung ra.
+ Dây đồng trần vặn xoắn (Bảng 8.1)
Dây đồng trần vặn xoắn được chế tạo từ những sợi đồng cứng để làm dây dẫn điện ngoài
trời. Dây đồng trần vặn xoắn có độ bền cơ học lớn, chòu được ảnh hưởng của môi trường.

Tuy đồng là vật liệu dẫn điện rất tốt, nhưng vì đắt và rất hiếm, nên ngày nay loại dây này chỉ
được dùng ở trường hợp đặc biệt như mạng điện tiếp xúc (tàu điện, xe điện…), mạng điện trong
hầm lò, xí nghiệp mỏ…
Đối với sản phẩm của CADIVI, dây đồng trần được kí hiệu bằng chữ cái (C) và chữ số kế
tiếp để chỉ tiết diện đònh mức của dây dẫn.
+ Dây nhôm trần vặn xoắn (Bảng 8.2)
Dây nhôm vặn xoắn gồm nhiều sợi nhôm đơn ghép lại. Độä dẫn điện của nhôm chỉ bằng
65.5% so với đồng, nhưng vì nhôm nhẹ, giá thành rẻ, và có nhiều nên thực tế thường dùng dây
nhôm để dẫn điện. Nhưng sức chòu kéo của dây nhôm chỉ bằng 40% so với dây đồng nên dây
nhôm trần vặn xoắn thường chỉ được dùng trong mạng điện phân phối với cấp điện áp tới 35 kV.
Đối với sản phẩm của CADIVI, dây nhôm trần vặn xoắn được ký hiệu là (A) và chữ số tiếp
theo để chỉ tiết diện dây.

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

114


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 8.1
DÂY ĐỒNG XOẮN
Ruột dẫn: đồng cứng nhiều sợi xoắn.
Dùng cho đường dây truyền tải trên không
Tiết diện
danh đònh

(mm2)

Số sợi/đường
kính sợi
(N/mm)

C11
C14
C16
C23
C25
C30
C35
C38
C50
C60
C70
C80
C95
C100
C120
C125
C150
C185
C200
C240
C250
C300
C325

7/1,4
7/1,6
7/1,7
7/2,0
7/2,13
7/2,30
7/2,52
7/2,6
7/3,0
7/3,3
19/2,13
19/2,30
19/2,52
19/2,6
19/2,8
19/2,9
19/3,15
37/2,52
37/2,6
37/2,84
37/2,9
37/3,15
37/3,35

Điện trở
dây dẫn
(  /km)
1,7065
1,3065
1,1573

0,8362
0,7336
0,6290
0,5238
0,4880
0,3880
0,3670
0,2723
0,2335
0,1944
0,1812
0,1580
0,1430
0,1244
0,1001
0,0952
0,0791
0,0722
0,0602
0,0565

Đường kính
tổng
(mm)

Trọng lượng
gần đúng.
(kg/km)

Cường độ

tối đa
(Amp)

4,20
4,80
5,10
6,06
6,39
6,90
7,53
7,80
9,00
9,90
10,65
11,50
12,55
13,00
14,00
14,50
15,75
17,57
18,20
19,88
20,30
22,05
23,45

95,9
125,0
142,0

197,9
224,0
261,7
311,0
334,4
430,0
537,0
602,0
702,0
850
898
1066
1140
1309
1624
1705
2159
2255
2707
2882

95
120
130
155
180
214
220
225
270

305
340
377
415
450
485
530
570
640
700
760
820
880
943

Bảng 8.2

Tiết diện
danh đònh
(mm2)

Số sợi/đường
kính sợi
(N/mm)

A16
A26
A35
A40
A50

A63
A70
A95
A100
A120
A125
A150
A185
A240
A300

7/1,7
7/2,13
7/2,52
7/2,7
7/3,0
7/3,39
7/3,55
7/4,1
19/2,59
19/2,8
19/2,89
19/3,15
19/3,50
19/4,00
19/3,15

DÂY NHÔM XOẮN
Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi xoắn.
Dùng cho đường dây truyền tải trên không

Đường kính
Điện trở
Trọng lượng
tổng
gần đúng
dây dẫn
(mm)
(kg/km)
(  /km)
1,8007
5,10
43,0
1,1498
6,39
68,0
0,8347
7,50
94,0
0,7157
8,10
109,4
0,5784
9,00
135,0
0,4544
10,17
172,3
0,4131
10,65
189,0

0,3114
12,30
252,0
0,2877
12,95
274,9
0,2459
14,00
321,0
0,2301
14,45
343,6
0,1944
15,80
406,0
0,1574
17,50
502,0
0,1205
20,00
655,0
0,1000
22,10
794,0

Cường độ
tối đa
(Amp)
105
135

170
194
215
248
265
320
330
375
385
440
500
590
680

b. Dây hợp kim nhôm lõi thép xoắn (Bảng 8.3)
Để tăng khả năng về độ bền cơ học, độ dẫn điện ở cấp điện áp cao, thường dùng hợp kim
nhôm lõi thép. Dây hợp kim nhôm trần vặn xoắn dẫn điện kém hơn dây nhôm một chút nhưng

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

115


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

sức bền cơ học lại tăng gần gấp đôi. Loại dây này được dùng cho những khoảng vượt tương đối

lớn, với tất cả các cấùp điện áp.

Hình 8.1. Cấu trúc dây nhôm trần vặn xoắn

Đối với sản phẩm của CADIVI, dây hợp kim nhôm lõi thép vặn xoắn được ký hiệu là (As) và
chữ số tiếp theo để chỉ tiết diện dây.
Bảng 8.3

Tiết diện
danh đònh
(mm2)
As 25/4,2
As 35/6,2
As 40/6,7
As 50/8,0
As 70/11
As 95/16
As 120/27
As 150/24
As 150/34
As 185/24
As 185/29
As 185/43
As 240/39
As 300/46

Số sợi/đường
kính sợi
(N/mm)
6/2,30

6/2,80
6/2,91
6/3,20
6/3,80
6/4,50
30/2,20
26/2,70
30/2,50
24/3,15
26/2,98
30/2,80
26/3,40
26/3,80

DÂY NHÔM LÕI THÉP XOẮN
Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi xoắn quanh lõi thép mạ kẽm
làm tăng chòu lực căng.
Dùng cho đường dây truyền tải trên không
Đường kính
Thép
Trọng lượng
Cường độ
tổng
Số sợi/đk sợi
gần đúng
tối đa
(mm)
(N/mm2)
(kg/km)
(Amp)

1/2,30
6,90
100,3
130
1/2,80
8,40
148,0
175
1/2,91
8,74
161,3
185
1/3,20
9,60
195,0
210
1/3,80
11,40
276,0
265
1/4,50
13,50
385,0
300
7/2,20
15,40
528,0
375
7/2,10
17,10

599,0
445
7/2,50
17,50
675,0
450
7/2,10
18,90
705,0
505
7/2,30
18,80
728,0
510
7/2,80
19,60
846,0
515
7/2,65
21,60
952,0
610
7/2,95
24,10
1186,0
690

8.2.2. Cáp mạng phân phối
Cáp mạng phân phối được chế tạo chắc chắn, có thể đặt trong đất hoặc trong hầm dành riêng
cho cáp nên tránh được va đập, tránh được ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu.



Cáp ở cấp điện áp U< 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu ba pha bọc chung một vỏ
chì.



Cáp ở cấp điện áp U> 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu bọc riêng rẽ từng pha.

Cáp thường dùng lõi nhôm một sợi hoặc nhiều sợi, chỉ sử dụng lõi đồng ở những nơi đặc biệt
như dễ cháy nổ, trong hầm mỏ, nguy hiểm do khí và bụi.
Lõi cáp có thể làm bằng một sợi hoặc nhiều sợi xoắn lại, các sợi có dạng tròn, ô van, cung
quạt, có thể ép chặt hoặc không ép chặt.
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

116


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Cáp nhiều ruột thường là loại 3 hay 4 ruột. Với cáp 4 ruột, ruột trung tính thường có tiết diện
bé hơn.

a. cáp một lõi

b. cáp ba lõi

Hình 8.2. Cấu tạo cáp

Các ruột dẫn có bọc cách điện để bọc từng pha với nhau bên ngoài được bao một lớp vỏ bằng
chì, nhôm, cao su hoặc nhựa tổng hợp để ngăn ngừa lớp vỏ bò ăn mòn hoặc bò hỏng, phía bên
ngoài cũng được phủ một lớp bảo vệ gồm:


Lớp bảo vệ tránh ăn mòn, thường là bitum quét lên vỏ cáp và một lớp băng giấy tẩm
sulfat, trên đó lại quét một lớp bitum thứ hai.



Lớp đệm phủ, để tránh cho vỏ cáp không bò hư khi đặt một lớp bọc thép. Nó gồm lớp
dây đay tẩm hoặc giấy tẩm sulfat và phủ ngoài một lớp bitum.



Lớp vỏ bọc thép bảo vệ cho vỏ không bò hỏng cơ học làm bằng thép hoặc dây thép
mạ kẽm.

Cáp mạng phân phối có các chủng loại như sau:
a. Cáp điện lực trung áp
Cáp vặn xoắn là cáp được bọc cách điện XPLE có lớp màng chắn bán dẫn, dùng để truyền
tải điện cao áp, có nhiều loại từ 1  4 lõi. Với ruột dẫn được làm bằng nhôm cứng nhiều sợi cán
ép chặt. Tiết diện của ruột dẫn có thể đến 1000mm2, thường được sử dụng ở cấp điện áp từ 3
 30kV.
Cáp điện lực trung áp có thể có hay không có giáp kim loại bảo vệ, nhiệt độ làm việc dài hạn
của cáp là 900C và nhiệt độ cực đại cho phép khi xảy ra sự cố ngắn mạch có thể lên đến 2500C
trong khoảng thời gian không quá 5 giây.

b. Cáp vặn xoắn trung áp
Cáp vặn xoắn trung áp là loại cáp được bọc cách điện XPLE, có sợi treo chòu lực. Thường thì
cáp này có 3 hoặc 4 ruột dẫn 3 pha được xoắn lại thành chùm. Tiết diện của 1 ruột dẫn nằm
trong khoảng từ 35  185mm2 và sử dụng nhiều trong mạng điện khu vực cấp điện áp từ 11
 24kV, cho phép làm việc lâu dài ở nhiệt độ 900C.
8.2.3. Phương pháp lựa chọn dây/cáp trong mạng phân phối cao áp
Nguyên tắc chung chọn 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 dựa trên cơ sở nào thì
cũng phải kiểm tra cơ sở còn lại.
Các phương pháp chọn dây/cáp trên cơ sở chỉ tiêu kinh tế bao 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

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

117


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Các phương pháp chọn dây/cáp theo cơ sở chỉ tiêu 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 cao, 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 nghóa quyết
đònh. 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 hằng năm là thấp nhất.
Việc tăng giá thành năng lượng cùng với tổn thất năng lượng lớn đòi hỏi phải xét vấn đề
chọn cáp trên cơ sở tối thiểu hoá tổng vốn đầu tư và chi phí tổn hao trong thời gian phục vụ của
đường dây.
Tổng chi phí lắp đặt và vận hành trong thời gian khai thác được thể hiện theo giá trò hiện tại:
CT = CI + CJ

(8.1)

Ở đây: CI là chi phí đầu tư đường dây (đồng); CJ là chi phí tương đương do tổn thất trong
suốt thời gian tuổi thọ đường dây (N năm) quy về thời điểm lưới được mua (giá trò hiện tại).
Thành phần CJ bao gồm chi phí cho năng lượng mất mát CY và chi phí cho nguồn bổ sung do
tổn thất CZ.

CY = 3I 2max .R..C 0

(8.2)

Ở đây: là thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h), C0 là giá 1Wh (đ), R là điện trở của
đường dây(), Imax là tải lớn nhất trong năm đầu tiên (A).
CZ = 3I 2max .R.D (đ/năm)

(8.3)

Với: D là giá một đơn vò công suất (đ/năm)

CJ  3I 2max .R.C 0  D  (đ)
Nếu quy về thời điểm ban đầu thì tổng chi phí CJ được xác đònh như sau:
Q
(đ)
CJ  3I 2max .R.C 0  D .
i
1
100

(8.4)
(8.5)

Ở đây: 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.
N

Q   r k 1 
k 1

1  rN
1 r

(8.6)

2

b 
a  

1 
 1 

100   100 

r
i
1
100

(8.7)

Ở đây: a là hệ số tăng tải mỗi năm(%); b là hệ số tăng giá thành năng lượng mỗi năm (không
kể lạm phát).
Thành phần CI được xác đònh theo biểu thức:
CI = K1L + K2LF
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

(8.8)
118


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Ở đây: K1 là chi phí đầu tư , phần không phụ thuộc tiết diện dây (đ), K2 là chi phí đầu tư ,
phần phụ thuộc tiết diện dây (đ).
L
Do điện trở R có thể viết như hàm của F ( R  . ) nên giải phương trình đạo hàm theo F
F
của quan hệ (8.1) tìm được tiết diện kinh tế:
Fkt  1000

3I 2max ..C 0  D .Q
i 

K 2 1 

 100 

(8.9)

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 kinh tế được xác đònh như sau:
I
J kt  lv max

Fkt
Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào vật loại dây cáp và thời gian sử dụng công suất cực
đại. Có thể tham khảo Jkt của Liên Xô (cũ) cho ở Bảng 8.4.
Bảng 8.4. Tra mật độ Jkt
Thời gian Tmax (giờ/năm)

Loại dây dẫn

<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

- 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

Cáp cách điện bằng giấy và dây dẫn bọc cao su:

Sau khi tra bảng tìm được Jkt, tiết diện kinh tế được xác đònh theo biểu thức:
I
Fkt  lv max
J kt

(8.10)

Ở đây: 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 bò vi phạm thì phải
tăng tiết diện dây.
2. Xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện phí tổn kim loại màu ít nhất

Đối với mạng điện cung cấp cho các phụ tải phân tán, công suất nhỏ và thời gian sử dụng
công suất cực đại thấp mà mạng điện nông nghiệp là một ví dụ thì chi phí đầu tư xây dựng
chiếm tỷ trọng lớn trong chi phí tính toán hằng năm. Trong trường hợp này, việc chọn dây/cáp
được tiến hành trên cơ sở cực tiểu hoá khối lượng kim loại màu.
Xét trường hợp đường dây cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.3).
Tổn thất điện áp cho phép từ nguồn 0 đến điểm cuối b là Ucp. Tùy chọn giá trò xo /km, tính
U'' và U':
U' = Ucp  U''
Ở đây: U' là thành phần tổn thất điện áp do công suất tác dụng và điện trở gây nên trên hai
đoạn lưới oa và ab.
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

119


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

U' = U'oa + U'ab
l1, r1
0

l2, r2
a

P1+ jQ1

b

P2 + jQ2

pa + jqa

pb + jqb

Hình 8.3. Sơ đồ mạng cung cấp điện

Nếu biết U'oa và U'ab thì tiết diện Foa và Fab được xác đònh theo biểu thức:
P1 l 1
Foa 
.U đm .U oa
P2 .l 2
P2 .l 2
=
)
.U đm . U ab .U đm . (U   U oa

Fab =

Khối lượng kim loại màu trên toàn bộ đường dây ob:
V = 3 (Foa . l1 + Fab . l2) d
V=

3d
.U đm

 P1 .l1 2 P2 .l 2 2

 U   U 
ab
oa


=

3d
.U đm

2
 P1 .l 1 2
P2 .l 2


 U 
U' U ab
oa











Ở đây: d là khối lượng riêng của kim loại cấu tạo dây dẫn.
V
=0
Điều kiện để V  min là
Uoa
3d
V

U oa .U đm

2
 P1 .l1 2
P2 .l 2

 U   U   U 
oa
oa



0




2

2
P1 .l1
P2 .l 2
=
U oa U  Uoa 
2

P .l
P1 .l 1
= 2 22
U oa
U  ab

Thay U'oa =

(8.11)

Pi l i
P2 l 2
và U'ab =
vào biểu thức (8.11):
.U đm .Foa
.U đm .Fab
P1 .l1

2

 P1 .l 1

 .U đm . .Foa





2



P1 .l 2

2

 P1 .l 2

 .U đm . .Foa





2

F 2 oa F 2 ab


P1
P2

Foa =

P1
Fab
P2

Vì vậy, điều kiện để khối lượng kim loại màu của đường dây nhỏ nhất là:

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

120


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Pi

 const

Fi

Do:

Pi l i
P2 l 2
+
.U đm .Foa .U đm .Fab

U' = U'oa + U'ab =

Và:

Foa =

Nên:

U' 

P1
Fab
P2
P1 l1
P1
Fab
P2

.U đm .



P2 l 2
U đm Fab

Từ đây, xác đònh được tiết diện Fab:
Fab =

P2
.U đm .U 



P1 l1  P2 l 2



(8.12)



(8.13)

Tương tự, tiết diện Foa được xác đònh theo biểu thức:
Foa =

P1
.U đm .U 



P1 l1  P2 l 2

Trường hợp tổng quát, tiết diện đoạn lưới thứ i xác đònh theo điều kiện phí tổn kim loại màu
nhỏ nhất là:

Fi =

n
Pi
Pi l i

.U đm .U i 1

(8.14)

Ở đây: Fi (mm2), Pi (kW), li (km),  (km/mm2), m (kV), U’(V).
Dựa vào tiết diện tính toán, tra bảng tìm tiết diện tiêu chuẩn. Cuối cùng cần kiểm tra điều
kiện tổn thất điện áp và phát nóng của đường dây.
3. Chọn dây dẫn và 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 trò
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 về các biện pháp điều chỉnh điện áp như mạng phân phối đô thò là một ví dụ.
Xét mạng cung cấp điện đơn giản (Hình 8.4):
Tổng tổn thất điện áp:
Nếu toàn bộ đường dây cùng chủng loại và tiết diện:
n

U = r0

 Pi l i
i 1

U đm

n

Hay:

U =

r0  p i L i
i 1

U đm

U =

H S ph m K thu t Tp HCM

n



x0  Qili
i 1

U đm

(8.15)

n



1
U đm

x0  qiLi
i 1

U đm
n



= U' + U''

(8.16)

(PiRi + QiXi)

i 1

feee.hcmute.edu.vn

121


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh
L2

L1
P1+jQ1

o

P2+jQ2

a

b

l2

l1
pa+jqb

pa+jqb

Hình 8.4. Sơ đồ cung cấp điện

Ở đây: 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 vò chiều dài đường dây (/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.
Vì giá trò điện kháng xo ít thay đổi theo tiết diện dây cho nên có thể lấy giá trò trung bình xo
để tính U'':
Giá trò x 0  0,35  0,42 / km đối với đường dây trên không cao/trung áp
Giá trò x 0  0,08 / km đối với đường dây cáp.

Từ giá trò tổn thất điện áp cho phép Ucp tính từ nguồn đến phụ tải xa nhất, tính được U'.
U' = Ucp  U''
n

Do U’ =

r0  Pi l i
i 1

U đm

và ro =

1
, tiết diện dây dẫn F xác đònh được như sau:
.F
n

F=

n

 Pi l i
i 1

.U đm .U 

hay F =

p L

i 1

i

i

(8.17)

.U đm .U 

Ở đây: F(mm2); Pi , pi(kW); Li, li (km),  (km/mm2), m (kV), U’(V).
Căn cứ vào giá trò tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất.
Tra giá trò ro và xo ứng với tiết diện dây dẫn đã chọn, tính lại tổn thất điện áp U theo biểu thức
(8.15) hay (8.16), và so sánh với Ucp. Nếu điều kiện tổn thất điện áp chưa thỏa thì phải tăng tiết
diện dây dẫn lên một cấp và kiểm tra lại lần nữa.
4. Xác đònh 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. Khi này, để giảm chi phí đầu
tư xây dựng mạng nhưng vẫn đảm bảo điều kiện tổn thất điện áp nằm 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 8.5:
l1,F1

o

a

l2,F2

b

I2

I1
p1 + jq1

p2 + jq2

Hình 8.5. Sơ đồ mạng cung cấp điện

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

122


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Từ Ucp = U' + U'', tùy chọn giá trò xo trong giới hạn cho phép, tính U'' theo biểu thức:
U'' =

x0  Qili
U đm

U' = Ucp  U'' =

Mặt khác:

P l

i i

.F.U đm



=

3I i l i cos  i
.F

Pi  3I i U đm cos  i

Do đó:

U' = U'oa + U'ab
=



3I 1 l1 cos  i

.F1

+



3I 2 l 2 cos  2

.F2

Ở đây: cos1, cos2 lần lượt là hệ số công suất trên đoạn oa và đoạn ab.
Mật độ dòng điện không đổi được đònh nghóa là:
I
I
J= 1 = 2
F1
F2
Do đó:

U' =

Từ đây:

J

3

(Jl1 cos1 + Jl2 cos2)

3 l 1 cos

. U
1

 l 2 cos

2



(8.18)

Tổng quát, với mạng điện có n phụ tải thì mật độ dòng điện không đổi được xác đònh như sau:
U 
J
(8.19)
n
3  l i cos  i
i 1

2

2

Ở đây: J(A/mm ); (km/mm ); U’(V); li (km), cos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 điều kiện kỹ thuật và kinh tế cần so sánh với mật
độ dòng điện kinh tế Jkt
Nếu J < Jkt , chọn J
Nếu J > Jkt , chọn J=Jkt
Tiết diện dây dẫn cần chọn được xác đònh theo biểu thức:
I
I
F1  1 và F2  2

J
J

(8.20)

Căn cứ vào giá trò tiết diện F tính toán, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn 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 dẫn lên một cấp và kiểm tra lại lần nữa.
5. 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 chọn lựa và lắp đặt khác với các điều kiện đònh mức do các nhà chế
tạo dây/cáp quy đònh nên dòng phát nóng cho phép đònh 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 đònh trên cơ sở

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

123


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

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 8.5.
Bảng 8.5

tc của
môi
trường
xung
quanh
(0C)
15
25
25
15
25
15
25

Hệ số K khi nhiệt độ của môi trường xung quanh là 0C

cpmax
của
dây
(0C)

80
70
65
60

-5

0

+5

+10

+15

+20

+25

+30

+35

+40

+45

+50

1,14
1,24
1,29
1,18
1,32
1,20
1,36

1,11
1,20

1,24
1,14
1,27
1,15
1,31

1,08
1,17
1,20
1,10
1,22
1,12
1,25

1,04
1,13
1,15
1,05
1,17
1,06
1,20

1,00
1,09
1,11
1,00
1,12
1,00
1,13

0,96
1,04
1,05
0,95
1,06
0,94
1,07

0,92
1,00
1,00
0,89
1,00
0,88
1,00

0,83
0,95
0,94
0,84
0,94
0,82
0,93

0,83
0,90
0,88
0,77
0,87
0,75

0,85

0,78
0,85
0,81
0,71
0,79
0,67
0,76

0,73
0,80
0,74
0,63
0,71
0,57
0,66

0,68
0,74
0,67
0,55
0,61
0,4
0,54

I cpđm 

I lv max
K

Điều kiện lựa chọn:
(8.21)

Ở đây: Icpđm là dòng phát nóng cho phép ở các điều kiện đònh mức qui đònh bởi nhà sản xuất,
K là hệ số hiệu chỉnh theo các điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế, IIVmax là dòng điện làm
việc dài cực đại đi trong dây/cáp.
8.2.3. Các bài toán
1. Bài toán 1

Một đường dây trên không, dùng dây nhôm (=31,5mm2/km), các pha đặt trên đỉnh của
tam giác đều cạnh 1,5m, cung cấp điện cho hai phụ tải a, b, điện áp 22kV. Tổn thất điện áp cho
phép là Ucp%= 5%. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax của phụ tải là 3500 giờ/năm. Các
tham số còn lại ghi trên Hình 8.6. Hãy xác đònh tiết diện dây dẫn theo phương pháp mật độ dòng
điện không đổi?.
2km

4km

a

b

o
1000kVA

600kVA

cos = 0,9
cos = 0,7

Hình 8.6. Sơ đồ mạng cung cấp điện

Giải:
Công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải a:
p a  Sa cos  a  1000.0,7  700 kW
q a  Sa . sin  a  1000.0,714  714 kVAr

Công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải b:
p b  S b . cos  b  600.0,9  540 kW
q b  S b . sin  b  600.0,43  260 kVAr

Tổng công suất phụ tải:
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

124


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

p  p a  p b  700  540  1240 kW
q  q a  q b  714  261  975kVAr

Soa  p 2  q 2  1240 2  9752  1577 kVA

Từ đây:

Dòng điện trên các đoạn lưới oa và ab:
Soa
1577
 41,4A
I oa 

3U đm
3.22
Sab

I ab 

3U đm



600
3.22

 15,76 A

Chọn xo = 0,4 /km, tính được U'':
U'' =

x0  qiLi
U đm

=

0,4(714.2  260.6)

 54V
22

Thành phần tổn thất điện áp do công suất tác dụng và điện trở gây ra :
5
U' = Ucp  U'' =
.22  54  1046 V
100
Mật độ dòng điện không đổi trên đường dây ob là:
1
1046

. U
31,5
 3,8A / mm 2

J
3l i cos i
3 (2.0,7  4.0,9)
Ứng với Tmax = 3500 giờ/năm, dây dẫn nhôm, tra Bảng 8.4 tìm được mật độ dòng điện kinh tế
Jkt = 1,1A/mm2.
Vì J > Jkt nên chọn J=Jkt để xác đònh tiết diện dây dẫn.
Tiết diện trên đoạn dây oa:
I
41
 37,64 mm 2
Foa = oa 
J kt 1,1
Tra Bảng 8.2, chọn dây nhôm xoắn tiêu chuẩn : A40.
Tiết diện trên đoạn dây ab:

Fab =

I ab 15,76
=
 14,33mm 2
J kt
1,1

Tra Bảng 8.2, chọn dây nhôm xoắn tiêu chuẩn: A16.
+ Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp
Thông số dây A16: x0 = 0,38/km; r0 = 1,8/km; Icp = 105A
Thông số dây A40: x0 = 0,35/km; r0 = 0,7157/km; Icp = 194A
Uoa 

r0  p oa L oa  x 0  q oa L oa



0,715.2.1240  0,35.2.974
 112V
22

Uab 

r0  p ab L ab  x 0  q ab L ab



1,8.560.4  0,38.260.4
 212 V

22

U đm
U đm

U = Uoa + Uab  112  212  313A  Ucp
+ Kiểm tra theo điều kiện phát nóng
Công suất cực đại:
H S ph m K thu t Tp HCM

Smax = Soa = 1577 kVA
feee.hcmute.edu.vn

125


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Dòng điện làm việc cực đại:

Ilv =

S max
3U đm



1577

3.22

 41,4A

Do dây trần đặt trên không ở nhiệt độ là 300C khác với nhiệt độ chuẩn là 250C, tra Bảng 8.5
tìm được hệ số hiệu chỉnh K = 0,95.
I lv 41,4

 43,6 < Icp = 135 A
K 1 0,95
Như vậy sự lựa chọn dây dẫn như trên thoả yêu cầu về phát nóng
2. Bài toán 2

Hai phụ tải a, b được cung cấp điện xoay chiều ba pha bằng đường dây trên không, điện áp
đònh mức 22kV, dây dẫn bằng nhôm, bố trí trên 3 đỉnh của tam giác đều có cạnh là 1m. Tổn thất
điện áp cho phép Ucp% = 5,0% các số liệu cho trên Hình 8.7, toàn bộ đường dây dùng một tiết
diện, xác đònh tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp, biết điện trở suất của nhôm là
= 31,5  mm2/km.
4 km

5 km

a

b

0

(1000 + j1000) kVA

(500 + j300) kVA

Hình 8.7. Sơ đồ cung cấp điện

Giải:
Chọn x0= 0,38/km, tính U’’:

x0  qiLi

U’’ =

U đm

=

0,38(1300.4  300.9)
 137V
22

Tổn thất điện áp cho phép trên toàn bộ đường dây:
5,0.22
Ucp = 5,0% m 
 1,1kV  1100 V
100
U’ = Ucp  U’’ = 1100  137 = 963V
Tiết diện dây dẫn đường dây chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
F=

p L
i

i

.U đm . U 

=

31.5
(1300. 4 + 500. 9) = 15,6mm2
22.963

Chọn dây nhôm xoắn A16. Dây này
ro=1,8007/km và xo = 0,38/km.

có tiết diện tiêu chuẩn 16mm2, Icp=105A,

Xác đònh tổn thất điện áp từ 0 đến b:
U 
U 

r0  p i L i  x 0  q i L i
U đm

1,8007(1500.4  500.9)  0,38(1300.4  300.9)
22
U = 996V

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng
P = pa + pb = 1500kW
Q = qa + qb = 1300kVAr

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

126


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

P 2  Q 2 = 1985kVA

S=

S

Ilv =

3U đm



1985
3.22

= 52,1A

Dây trên không với nhiệt độ môi trường là 300C khác với nhiệt độ môi trường chuẩn là 25oC,
tra Bảng 8.5 tìm được hệ số hiệu chỉnh K= 0,95.

Điều kiện phát nóng cho phép là:
I
52,1
Icp = lv 
 54,8 A < Icp = 105A
K 1 0,95
Như vậy, dây dẫn được chọn như trên là phù hợp.
3. Bài toán 3

Một đường dây nhôm, điện áp 22kV cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.8). Dây dẫn đặt
trên mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học giữa các pha Dtb = 3,5m. Phụ tải
tính bằng kW và kVar, cho biết tổn thất điện áp cho phép là 5%. Xác đònh tiết diện dây dẫn theo
điều kiện phí tổn kim loại màu cực tiểu.
12 km

12 km

a

0

(1500 +j1500)kVA

b
(600+j400)kVA

Hình 8.8. Sơ đồ cung cấp điện

Giải:

Chọn xo = 0,4/km, tính U’’:

x0 Qili

U’’ =

=

U đm

0,4(1900.12  400.12)
 502 V
22

Tổn thất điện áp cho phép:
Ucp = 5% m = 5% 22000 = 1100V
Do đó:

U’ = Ucp  U’’= 1100  502 = 598V

Tiết diện dây dẫn đoạn ab
Fab =
Fab = (

P2
.U đm .U 

600.10 3 .31,5
22.598



P1 l1  P2 l 2

 2100.10 .12 
3





600.10 3 .12  49,5mm 2

Chọn dây A50 có các tham số: ro = 0,5784/km; xo = 0,33/km; Icp=215A.
Tiết diện dây dẫn đoạn oa:
P1
2100
Fab 
49,5  173,25mm 2
P2
600

Foa =

Tra bảng chọn dây A185 với các tham số ro = 0,1574/km; xo = 0,3/km; Icp=500A.
Kiểm tra tổn thất điện áp từ nguồn 0 đến điểm b:
U =

 P .R   Q .X
i

i

i

i

U đm

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

127


Giáo trình cung cấp điện

U =

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

2100.0,1574  600.0,5784 12  1900.0,3  400.0,3312
22

22

= 753V

Như vậy: U = 753V < Ucp = 1100 nên dây dẫn đã chọn đạt yêu cầu về tổn thất điện áp.

4. Bài toán 4

Một đường dây nhôm, điện áp 22kV cung cấp cho hai phụ tải a, b (Hình 8.9). Dây dẫn đặt
trên mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học giữa các pha Dtb = 3,5m. Phụ tải
tính bằng kW và kVA, cho biết tổn thất điện áp cho phép là 5%. Xác đònh tiết diện dây dẫn theo
điều kiện phát nóng cho phép.
Giải:
Dòng công suất và dòng điện trên đoạn lưới oa:
P1 = pa + pb = 3500kW
Q1 = qa + qb = 2500kVAr
2

2

S1 = P1  Q 1 = 4301kVA
I1 =

S1
3U đm

4301



3.22

3km

= 113A
2 km

a

0

(1500 +j1500)kVA

b
(2000 + j1000)kVA

Hình 8.9. Sơ đồ cung cấp điện

Tra Bảng 8.2 chọn dây nhôm xoắn A26 có Icp=135A.
Dòng công suất và dòng điện trên đoạn lưới ab:
S2 =
I2 =

2

P2  Q 2
S2
3U đm



2

= 2236kVA

2236

3.22

= 58,7A

Tra Bảng 8.2 chọn dây nhôm xoắn A16 có Icp=105A.
Kiểm tra tổn thất điện áp cho phép
Dây A16 có r0 = 1,8007/km, x0 = 0,3/km; dây A26 có r0 = 1,1498/km; x0 = 0,34/km:
Uoa 

r0  Poa l oa  x 0  Q oa l oa



1,1498.3.3500  0,34.3.2500
 664,67V
22

Uab 

r0  Pab l ab  x 0  Q ab l ab



1,8007.2000.2  0,38.1000.2
 362 V
22

U đm

U đm

U = Uoa + Uab = 664,67 + 362 = 1026,67V < Ucp
Dây dẫn đã chọn đạt yêu cầu về tổn thất điện áp.
8.3. Cáp và dây trong mạng hạ áp

Cáp trong mạng hạ áp thường gặp là cáp đồng hoặc nhôm được bọc cách điện bằng giấy tẩm
dầu hoặc cao su.

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

128


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Để tải điện xoay chiều 1 pha, điện 1 chiều thường sử dụng cáp 1, 2 lõi, thường là cáp 2 lõi.
Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều 3 pha, cấp cho các động cơ hoặc phụ tải 3 pha đối xứng.
Cáp 4 lõi là cáp thường được dùng nhiều nhất để tải điện xoay chiều 3 pha đến 1kV, cấp cho các
phụ tải 3 pha không đối xứng hoặc các tải động cơ cần dây trung tính. Lõi thứ 4 của cáp này
dùng làm dây trung tính và có tiết diện nhỏ hơn.
Dây dẫn hạ áp thường dùng là dây dùng trong nhà, được bọc cao su cách điện hoặc nhựa
cách điện PVC. Một số trường hợp dùng trong nhà là dây trần hoặc thanh dẫn nhưng phải được
đặt trên sứ cách điện.
8.3.1. Chủng loại cáp và dây dẫn (CADIVI)
a. Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC (Bảng 8.6)

Đây là loại cáp được bọc cách điện bằng XPLE, thường cáp này có 2, 3 hoặc 4 ruột, ruột dẫn
được làm bằng nhôm xoắn ép chặt lại. Tiết diện danh đònh nằm trong khoảng từ 16  150mm2,
được dùng với cấp điện áp 0,6/1kV và làm việc lâu dài ở nhiệt độ bằng 900C.
Do cấu tạo được xoắn chung thành chùm nên có nhiều chức năng ưu việt, an toàn khi sử
dụng, bảo đảm mỹ quan thành phố thuận tiện khi lắp đặt và sửa chữa.
Hãng CADIVI có khả năng cung cấp phụ kiện đường dây cáp vặn xoắn LV-ABC.
Bảng 8.6

Tiết diện danh đònh
(mm2)

LV-ABC 16
LV-ABC 25
LV-ABC 35
LV-ABC 50
LV-ABC 70
LV-ABC 95
LV-ABC 120
LV-ABC 150

Số ruột x số sợi
/đường kính sợi (N/N/dia)

4 x 7/1,73
4 x 7/2,17
4 x 7/2,56
4 x 7/2,99
4 x 19/2,17
4 x 19/2,56
4 x 19/2,85

4 x 19/3,25

DÂY VẶN XOẮN LV – ABC
Ruột dẫn: nhôm cứng nhiều sợi cán ép chặt
Cách điện: XLPE
Dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp trên không
Đường kính
Đường kính tổng
Lực kéo tối thiểu
Cường độ tối đa
cách điện tối đa
(mm)
(KN)
(Amp)
(mm)
7,9
9,2
10,3
11,8
13,6
15,9
17,5
18,9

19,1
22,2
24,9
28,7
32,8
38,4

42,2
45,6

8,8
14,0
19,6
28,0
39,2
53,2
67,2
84,4

78
105
125
150
185
225
260
285

b. Dây cáp điện lực CV (Bảng 8.7)

Cáp điện lực CV là loại cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn được làm bằng
đồng nhiều sợi xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện danh đònh từ 11  400mm2. Cáp điện lực CV
thường dùng cho mạng điện phân phối khu vực có điện áp 660V. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho
phép là 700C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 800C trong khoảng thời gian 24 giơ.ø
c. Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV (Bảng 8.8)

Đây là cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, gồm cáp 2, 3, 4 lõi. Ruột dẫn được làm bằng

đồng nhiều sợi nhỏ xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện danh đònh từ 2  50mm2. Cáp điện lực CVV
thường dùng để cấp điện cho các động cơ điện 2 pha hoặc 3 pha. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho
phép là 700C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 800C trong khoảng thời gian là 24 giờ.
d. Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC (Bảng 8.9)

Đây là dây điện được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn được làm bằng đồng môt sợi.
Tiết diện danh đònh từ 1  7mm2. Dây VC thường dùng trong việc thiết bò đường dẫn điện chính
trong nhà. Nhiệt độ làm việc dài hạn ở 700C và khi gặp sự cố là 800C trong khoảng thời gian 24
giờ.
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

129


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

8.3.2. Phương pháp lựa chọn

Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉ
đóng vai trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết đònh như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ
thuật cần quan tâm khi chọn dây/cáp bao gồm:


Nhiệt độ dây/cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép qui đònh bởi nhà chế tạo trong
chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn
mạch.



Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép.

Bảng 8.7

Tiết diện
danh đònh
(mm2)
11
14
16
25
35
50
70
95
120
150
185
200
250
300
325
400

DÂY CÁP ĐIỆN LỰC CV
Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn. Cách điện: nhựa PVC
Điện áp: 660V. Dùng cho mạng điện phân phối khu vực

Đường kính
Đường kính
Trọng lượng
Cường độ
dây dẫn
tổng
gần đúng
tối đa
(mm)
(mm)
(kg/km)
(Amp)
4,20
6,80
132
75
4,80
7,60
269
88
5,10
8,10
192
95
6,42
9,60
291
115
7,56
11,00

395
140
9,00
12,60
534
189
10,70
14,50
739
215
12,60
16,50
1008
260
14,00
18,20
1235
324
16,10
20,50
1593
334
17,64
22,30
1908
405
18,20
23,00
2034
440

20,70
25,50
2579
518
22,68
27,70
3081
570
23,40
28,60
3282
596
26,10
30,60
4041
660

Điện áp rơi
cos=0,8
(V/A/km)
3,1
2,5
2,17
1,41
1,04
0,78
0,57
0,43
0,36
0,31

0,26
0,24
0,21
0,19
0,18
0,17

DÂY CÁP ĐIỆN LỰC 2, 3,4 RUỘT
Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn. Cách điện: nhựa PVC
Điện áp: 660V. Dùng cho các động cơ điện 2 pha 3 pha
Đường kính
Đường kính
Trọng lượng
Cường độ tối
dây dẫn
tổng
gần đúng.
đa
(mm)
(mm)
(kg/km)
(Amp)
1,80
3,4
10,5
24
2,40
4,0
11,5
34

3,00
5,0
13,4
44
3,60
6,0
15,5
55
4,20
6,8
17,1
66
6,00
9,2
21,8
102
7,80
11,4
26,4
141
9,00
12,6
29,0
164
1,80
3,4
11,0
20
2,40
4,2

12,2
27
3,00
5,0
14,5
35
3,60
6,0
15,5
44
4,80
7,6
20,1
62
6,00
9,2
23,4
82
7,80
11,4
28,5
113
9,00
13,6
31,2
132

Điện áp rơi
cos=0,8
(V/A/km)

18,8
11,0
7,0
4,8
3,7
1,8
1,0
0,89
16,8
9,5
6,0
4,1
2,4
1,5
0,92
0,77

Số sợi/đường
kính sợi
(N/mm)
7/1,4
7/1,6
7/1,7
7/2,14
7/2,52
19/1,8
19/2,14
19/2,52
19/2,8
37/2,3

37/2,52
37/2,6
612,3
61/2,52
61/2,6
61/2,9

Bảng 8.8

Tiết diện
danh đònh
(mm2)
CVV 2x2
2x3,5
2x5.5
2x8
2x11
2x22
2x38
2x50
3x2
3x3.5
3x5.5
3x8
3x14
3x22
3x38
3x50

Số sợi/đường

kính sợi
(N/mm)
7/0,6
7/0,8
7/1,0
7/1,2
7/1,4
7/2,0
7/2,6
19/1,8
7/0,6
7/0,8
7/1,0
7/1,2
7/1,6
7/2,0
7/2,6
19/1,8

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

130


Giáo trình cung cấp điện

4x2
4x2.5

4x4
4x6
4x8
4x11
4x22
4x38
4x50

7/0,6
7/0,67
7/0,85
7/1,04
7/1,20
7/1,40
7/2,00
7/2,60
19/1,80

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

1,80
2,10
2,55
3,12
3,60
4,20
6,00
7,80
9,00

3,4
3,6
43,5
53,2
6,0
6,8
9,2
11,4
12,6

11,61
12,12
14,00
16,34
18,00
20,12
25,81
32,52
34,62

18,5
21
28
36
43
55
80
114
130

16,8
13,44
8,38
5,58
4,1
3,02
1,5
0,92
0,77

Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp trong mạng hạ áp như sau:
Dòng làm việc cực đại

Dòng đònh mức CB hay cầu chì

Icp của dây mà thiết bò bảo vệ có khả
năng bảo vệ
Cầu chì

Điều kiện lắp đặt

CB

Icp = 1,31 In nếu In ≤ 10A
Hệ số hiệu chỉnh K

Icp = 1,21 In nếu In > 10A

Icp = In

và In ≤ 25A
Icp = 1,1 In nếu In > 25A

Loại dây/cáp
Dòng phát nóng cho phép tính toán
Icptt= Icp/K

Tiết diện

Dòng phát nóng đònh mức Icptt

Tính sụt áp U

Kiểm tra ổn đònh
nhiệt khi xuất

IcpđmIcptt

U  Ucp

N

Tăng tiết diện dây

Y
F > Fnh

N

hiện ngắn mạch

Y
Kết thúc

Hình 8.10.Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

131


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 8.9

Tiết diện
danh đònh
(mm2)
VC 1.0
VC 1.5
VC 2.0
VC 3.0
VC 5.0
VC 7.0

Đường kính
dây dẫn

(mm)
1.2 (7/0,45)
1.4 (7/0,53)
1.6 (7/0,60)
2.0 (7/0,75)
2.6 (7/1,00)
3.0 (7/1,13)

DÂY ĐƠN 1 SI (NHIỀU SI) VC
Ruột dẫn: đồng một sợi. Cách điện: nhựa PVC
Điện áp: 660V. Dùng thiết trí đường dây dẫn chính trong nhà
Đường kính
Trọng lượng
Cường độ
Điện áp rơi
tổng
gần đúng
tối đa
cos=0,8
(mm)
(kg/km)
(Amp)
(V/A/km)
2,8 (3,0)
1,67
19
32,8
3,0 (3,2)
2,09
23

21,93
3,2 (3,4)
2,58
27
16,25
3,6 (3,9)
3,72
35
11,24
4,6 (5,0)
6,21
48
6,8
5,0 (5,4)
7,94
57
4,86

1. Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng

Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của
dây dẫn không bò phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trò số nguy hiểm cho cách điện của dâ.
Điều này được thực hiện khi 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 đònh tiết diện dây/cáp không chôn ở dưới đất

Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp không chôn ngầm dưới
đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:


Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 8.10)



Hệ số K2 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn (Bảng 8.11)



Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30oC (Bảng 8.12)
K= K1.K2.K3

(8.22)

Bảng 8.10. Hệ số K1 cho các cách đặt dây khác nhau
Thứ tự
B

Cách đi dây

Minh họa

K1

Cáp đặt thẳng trong ống vật liệu
Cách điện chòu nhiệt

0.7

Ống dây đặt trong vật liệu
Cách điện chòu nhiệt

0.77

Cáp đa lõi

0.9

Hầm cáp và mương cáp

0.95

C

Cáp treo trên trần nhà

0.95

B,C,E,F

Các trường hợp khác

1

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

132

Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Ví dụ 1

Mạng cáp gồm 6 dây cáp 3 pha, 3 lõi bọc cách điện PVC đặt sát nhau theo một hàng trên
khay không có lỗ, dòng chòu tải của mỗi cáp là 50A, nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt là 350C. Xác
đònh tiết diện của cáp.
Giải:
Cáp được đặt trên khay không có lỗ, tra Bảng 8.10 tìm được hệ số K1 = 1.
Với 6 mạch cáp đi trên cùng một khay cáp, tra Bảng 8.11 tìm được hệ số K2 = 0,72.
Nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt là 350C khác với nhiệt độ tiêu chuẩn là 300C, vì vậy phải
hiệu chỉnh lại dòng điện cho phép tra Bảng 8.12 tìm được hệ số hiệu chỉnh K3 = 0,93 ứng với
dạng cách điện PVC.
Bảng 8.11. Hệ số K2 theo số mạch cáp theo một hàng đơn
Hệ số K2

Mã
chữ

Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi

Cách đặt gần nhau

cái
BC Lắp hoặc chôn trong tường
Hàng đơn trên tường hoặc
Nền nhà, hoặc trên khay
C

Cáp không đục lỗ
Hàng đơn trên trần
Hàng đơn nằm ngang hoặc
Trên máng đứng
E,F
Hàng đơn trên thang cáp,
Hoặc côngxom

1

2

3

4

5

6

7

8

9

12

16

1

0.8

0.7

0.65

0.6

0.57

0.54

0.52

0.5

0.45 0.41 0.38

1

0.85

0.79

0.75

0.73

0.72

0.72

0.71

0.7

0.7

0.95 0.81

0.72

0.68

0.66

0.64

0.63

0.62

0.61

0.61 0.61 0.61

0.7

20

0.7

1

0.88

0.82

0.77

0.75

0.73

0.73

0.72

0.72

0.72 0.72 0.72

1

0.87

0.82

0.8

0.8

0.79

0.79

0.78

0.78

0.78 0.78 0.78

Khi số hàng cáp >1, K2 được nhân với hệ số sau: 2 hàng x0,8; 3 hàng x0,73; 4 hoặc 5 hàng x0,7

Bảng 8.12. Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 300C
Thứ
Tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Cách điện
Nhiệt độ
Môi trườg

Cao su
(chất dẻo)

PVC

Butyl polyethylen (XLPE)
cao su có ethylene propylene(EPR)

10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60

1.29
1.22
1.15
1.07
1

0.93
0.82
0.71
0.58

1.22
1.17
1.12
1.07
1
0.93
0.87
0.79
0.71
0.61
0.5

1.15
1.12
1.08
1.04
1
0.96
0.91
0.87
0.82
0.76
0.71

Dòng điện phát nóng cho phép tính toán:

I
I cptt  lv max
K
Với: Ilv = 50 A và ; K = K1.K2.K3 = 1.0,93.0,72 = 0,67
50
Icptt =
 74A
0,67
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

133


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Dựa vào giá trò Icptt, tra Bảng 8.7 chọn cáp CVV 3x22 với Icpđm có giá trò là 82A và có tiết
diện là 22mm2
b. Xác đònh tiết diện dây/cáp chôn ngầm trong đất

Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp chôn ngầm dưới đất
phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:


Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 8.13)



Hệ số K5 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn (Bảng 8.14)



Hệ số K6 xét đến tính chất của đất (Bảng 8.15)



Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20oC (Bảng 8.16)
K= K4.K5.K6.K7

(8.23)

Bảng 8.13. Hệ số K4 theo cách lắp đặt
Thứ
tự

Cách lắp đặt

Hệ số K4

1

Đặt trong ống bằng đất numg, ống ngầm hoặc rãnh đúc

0.8

2

Trường hợp khác

1

Bảng 8.14. Hệ số K5 theo cách lắp đặt cho số dây trong hàng
Hệ số K5
Số mạch hoặc cáp nhiều lõi

Đònh vò dây
đặt kề nhau

1
1

2
0.8

3
0.8

4
0.65

5
0.6

6
0.57

7

0.54

8
0.52

9
0.5

10
0.45

11
0.51

Chôn ngầm
Khi số hàng cáp >1, K5 được nhân với hệ số sau: 2 hàng x0,8; 3 hàng x0,73; 4, 5 hàng x0,7

12
0.38

Bảng 8.15. Hệ số K6 theo tính chất của đất
Tính chất của đất
Rất ướt (bão hòa)
Ướt
m
Khô
Rất khô

Thứ tư
1

2
3
4
5

Hệ số K6
1.21
1.13
1.05
1
0.86

Bảng 8.16. Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ của đất
Thứ tự

Nhiệt độ của đất t0C

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

10

15
20
25
30
35
40
45
50
55
60

H S ph m K thu t Tp HCM

PVC

Cách điện
XPLE, EPR (cao su Ethylene Propylen)

1.10
1.05
1.00
0.95
0.89
0.84
0.77
0.71
0.63
0.55
0.45

1.07
1.04
1
0.96
0.93
0.89
0.85
0.8
0.76
0.71
0.75

feee.hcmute.edu.vn

134


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Ví dụ 2

Dây 1 pha bọc cách điện PVC, đặt với 5 dây khác trong cùng một ống, chôn ngầm trong đất,
nhiệt độ đất nơi lắp đặt là 250C, cấp cho tải có công suất là 10kW, điện áp là 230V. Xác đònh tiết
diện dây.
Giải:
Dây đặt trong ống, tra Bảng 8.13 tìm được hệ số K4 = 0,8.
Do ảnh hưởng của dây dẫn đặt kề nhau, tra Bảng 8.14 tìm được hệ số K5 = 0,57.
Do đất khô, tra Bảng 8.15 tìm được hệ số K6 = 1.

Nhiệt độ đất nơi lắp đặt là 250C, khác với nhiệt độ đất tiêu chuẩn là 200C, tra Bảng 8.16 tìm
được hệ số K7 = 0,95.
Hệ số hiệu chỉnh K theo điều kiện lắp đặt thực tế:
K = K4.K5.K6.K7 = 0,8.0,57.1.0,95 = 0,43
Dòng điện làm việc đi trong dây dẫn:
P
10000
I lv 

 54,3A
U n cos  230.0,8
Dòng điện phát nóng tính toán:
I cptt 

I lv 43,4

 100,9A
K 0,43

Dựa vào giá trò Icptt, tra Bảng 8.8 chọn cáp CVV 2x22 với Icpđm có giá trò là 102A và có tiết
diện là 22mm2
2. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bò bảo vệ

Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt (CB) hay cầu chì để bảo vệ quá tải thiết bò tiêu
thụ điện và dây/cáp. Do đó, việc chọn dây/cáp trong mạng hạ áp liên quan chặt chẽ với việc
chọn thiết bò bảo vệ.
a. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB

Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn CB có dòng đònh mức In thoả
điều kiện:

In  IB

(8.24)

Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà CB có thể khả năng bảo vệ:
Icp = In

(8.25)

Từ điều kiện lắp đặt thực tế của dây/cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh K. Từ đây, xác đònh dòng
phát nóng cho phép tính toán Icptt:
I
(8.26)
I cptt  cp
K
Chọn loại dây/cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng đònh mức (Icpđm) thoả điều kiện:
I cpđm  I cptt

(8.27)

Sau đo,ù tính sụt áp ∆U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép:
U  U cp

(8.28)

Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên và kiểm tra lại sụt áp.
Nếu thoả điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm tra ổn đònh nhiệt khi xuất hiện ngắn
mạch:
H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

135


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

(8.29)

F  Fnh

Nếu điều kiện ổn đònh nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch không thoả thì cần tăng tiết diện dây
cho đến khi điều kiện ổn đònh nhiệt được đảm bảo và kết thúc quá trình chọn dây/cáp kết hợp với
CB.
b. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn cầu chì

Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn dòng tác động của dây chảy
cầu chì Idc thoả điều kiện:
(8.30)

I dc  I B

Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà cầu chì còn có khả năng bảo vệ:


I cp  1,31I dc nếu I dc  10A



I cp  1,21I dc nếu 10A  I dc  25A



I cp  1,1I dc

nếu I dc  25A

Các bước xác đònh hệ số hiệu chỉnh K, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng đònh
mức Icpđm, chọn tiết diện dây/cáp, kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép và điều kiện ổn đònh nhiệt
khi xuất hiện ngắn mạch tương tự như trên.
Ví dụ 3

Một đường dây trên không, sử dụng dây LV-ABC, cung cấp điện cho hai phụ tải a, b, điện
áp 0,38kV. Tổn thất điện áp cho phép là Ucp%= 5%. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax
của phụ tải là 3500 giờ/năm. Các tham số còn lại ghi trên Hình 8.11. Hãy xác đònh tiết diện dây
dẫn kết hợp với chọn thiết bò bảo vệ.
200m

0

400m

a

30kVA, cos=0,7

b
20kVA, cos=0,8

Hình 8.11. Sơ đồ cung cấp điện

Giải:
Công suất phụ tải a:
p a  S a cos  a  30.0,7  21kW

q a  S a . sin  a  30.0,714  21,4 kVAr

Công suất phụ tải b:
p b  S b . cos  b  20.0,8  16 kW
q b  S b . sin  b  20.0,6  12 kVAr

Tổng công suất phụ tải
P  p a  p b  21  16  37kW
Q  q a  q b  21,4  12  33,4 kVAr

Soa  P 2  Q 2  37 2  33,4 2  50 kVA
Dòng điện trên các đoạn oa và ab là:

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

136


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

I oa 
I ab 

Soa



3U đm
S ab



3U đm

50

 76A

3.0,38
20
3.0,38

 30,4A

Chọn cầu chì bảo vệ cho đoạn lưới oa:
Chọn cầu chì có dòng tác động của dây chảy Idc = 40A > Ioa=37,8A
Chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà cầu chì còn có khả năng bảo vệ:
I cp  1,1I dc  1,1.76  83,6A
Tra Bảng 8.5 tìm được hệ số hiệu chỉnh K = 0,95 và dòng phát nóng tính toán được xác đònh

theo biểu thức:
I cp 83,6

 88A
I cptt 
K 0,95
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép
I cpđm  I cptt
Tra Bảng 8.6, chọn dây LV-ABC 25 có Icpđm=105A.
Tng tự, chọn dây LV-ABC 16 có Icpđm=105A cho đoạn lưới ab.
Sau đó, cần kiểm tra tổn thất điện áp cho phép, nếu không thoả thì phải tăng tiết diện.
3. Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn đònh nhiệt
a. Kiểm tra theo tổn thất điện áp

Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất
quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Công thức xác đònh tổn thất điện áp trên đường dây/cáp trình bày ở Bảng 8.17:
Bảng 8.17. Công thức xác đònh tổn thất điện áp
MẠCH

SỤT ÁP U

U
1 pha: pha/pha

U  2I B ( r0 cos   x 0 sin )L

1 pha: pha/trung tính

 U  2 I B ( r0 cos   x 0 sin  ) L

3 pha cân bằng: 3 pha (có
hoặc không có trung tính

U%
100U
U dm

U  3I B ( r0 cos   x 0 sin )L

Ở đây: IB là dòng làm việc lớn nhất (A), r0 là điện trở của dây dẫn trên một đơn vò chiều dài,
(  / km), x0 là cảm kháng của dây dẫn trên một đơn vò chiều dài (  / km), L là chiều dài đường
dây(km),  góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây, m là điện áp dây đònh mức (V).
r0 và x0 được xác đònh với các lưu ý sau:


r0 được bỏ qua khi tiết diện lớn hơn 55mm2



r0 =



x0 được bỏ qua cho dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50mm2.



Nếu không có thông tin nào khác chọn x0 = 0,08  / km

22,5 ( mm 2 / km )
36 ( mm 2 / km )
cho
dâ
y
đồ
n
g
và
r
=
cho dây nhôm
0
F(mm 2 )
F(mm 2 )

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

137


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Cos được chọn như sau:


Đối với phụ tải chiếu sáng cos  = 0,6÷1



Đối với phụ tải động cơ
+ Khi khởi động cos  = 0,35
+ Ở chế độ bình thường cos  = 0,8

Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng biểu thức sau:
U = Vd .I.L

(8.31)

Ở đây: Vd là điện áp rơi trên một đơn vò chiều dài đường dây (V/A.km), I là dòng điện phụ
tải (A), L là chiều dài của dây (km).
Khi nhà chế tạo dây/cáp cho trước giá trò Vđ thì có thể xác đònh tiết diện dây dẫn đảm bảo tổn
thất điện áp qua bảng tra.
Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép:
U max%  Ucp %
Ở đây:  Ucp% là tổn thất điện áp cho phép (  5% hoặc 2.5 % tuỳ loại phụ tải),  Umax %là
tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng.
Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phải tìm điểm nào có tổn thất điện áp lớn
nhất Umax% để so sánh.
Ví dụ 4

Một cáp CVV 3 lõi bằng đồng bọc cách điện PVC, cáp có chiều dài là 500m, lắp đặt trên
không, dòng điện quá tải là 30A, điện áp nguồn cung cấp Un = 380V, tần số f = 50Hz, cho phép
tổn thất điện áp trên đường dây dẫn là 5%. Hãy xác đònh tiết diện dây cáp trên.
Giải:
Tổn thất điện áp cho phép:

U = 5%.Un =

5.380
= 19V
100

Điện áp rơi trên một đơn vò chiều dài đường dây thoả điều kiện tổn thất điện áp:
19
U
=
= 1,2V/A/km
Vd =
I.L 30.0.5
Tra Bảng 8.8, chọn dây cáp CVV 3x38, lõi đồng có tiết diện là 38mm2, có Vdđm=0,92 Icpđm=113A < Ilvmax=30A. Do đó, dây cáp CVV 3x38 thoả các điều kiện về tổn thất điện áp và
dòng phát nóng cho phép.
Ví dụ 5

Một cáp đồng 3 lõi bọc cách điện PVC có tiết diện là 22mm2, chiều dài dây là 150m, được
đặt trên khay, mang dòng điện tải là 50A, điện áp của nguồn điện Un = 380V. Tính tổn thất điện
áp trên đường dây.
Giải:
Tổn thất điện áp trên đường dây dẫn tính theo công thức:
U = Vd.I.L
Ở đây: I là dòng điện trong dây dẫn có giá trò là 50A
Chiều dài dây:

L =150m = 0,15km

Tra Bảng 8.8, đối với cáp đồng 3 lõi, tiết diện là 22mm2, tìm được:

H S ph m K thu t Tp HCM

feee.hcmute.edu.vn

138