chuong7_-_cac_phan_dan_dien.doc

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

CHƯƠNG 7 :

CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN

7-1. KHÁI NIỆM

<b> Các phần dẫn điện là bộ phận có dịng điện chạy qua nối giữa nguồn với tải </b>
cũng như giữa các khí cụ điện với nhau .

Căn cứ vào cấu trúc, phần dẫn điện phân thành :

1- Dây dẫn : là dây mềm, tiết diện tròn có thể dùng một hay nhiều sợi phụ

thuộc vào dịng điện, dùng sứ treo để cách điện với các phần nối đất.

2-Thanh dẫn : là thanh cứng, tiết diện hình chữ nhật, hình trịn rỗng, hình
máng v...v.. có thể dùng một hoặc hai thanh ghép chặt nhau phụ thuộc vào
dòng điện, để cách diện với đất dùng sứ đỡ.

3- Cáp điện lực : là dây dẫn mềm được bọc cách điện theo điện áp định mức.
Khi lắp đặt có thể chơn dưới đất hoặc đặt trong rãnh (hầm cáp) không cần
cách điện.

Hiện nay, thanh dẫn có chế tạo thành khối, gồm thanh dẫn, sứ cách điện xung

quanh có thùng kín. Bên trong thùng có thể có khơng khí hoặc khí SF6. Kích

thước loại này nhỏ, làm việc đảm bảo an toàn nhưng giá thành cao.

Nguyên liệu chế tạo phần dẫn điện : đồng , nhom còn thép chỉ dùng khi
dòng bé .

- Đồng có ưu điểm là dẫn điện tốt (điện trở suất ρ bé )ù , ít bị tác dụng bởi

môi trường xung quanh , sức chịu đựng cơ tốt … nhưng giá thành cao và là
nguyên liệu chiến lược .

- Nhom có ưu điểm nhẹ , giá thành thấp , tỷ trọng nhỏ nhưng có khuyết
điểm dẫn điện kém , bị tác dụng môi trường nhất làsương muối , acxít và các

hố chất và sức ben về cơ kém .

Tiết diện phần dẫn điện :hình trịn , hình chữ nhật , hình máng , hình ống …
- Hình trịn ( hình 7-1a ) được sử dụng rộng rải nhất vì có ưu điểm dễ chế
tạo nhưng với dịng xoay chiều có hiệu ứng mặt ngồi , hiệu ứng ở gần cho
nên khi dòng điện lớn một phần tiết diện khơng dẫn điện . Để khắc phục
hiện tượng này có thể chế tạo dây gồm nhiều sợi nhỏ vặn xoắn nhau . Tiết
diện tròn ứng dụng chế tạo làm dây dẫn và cáp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

hiện tượng này có thể dùng thanh ghép hai hoặc ba thanh với nhau ( hình
7-1c ) .

- Hình máng ( hình 7-1d ) , hình ống ( hình 7-1e ) được sử dụng để chế tạo
thanh dẫn khi dòng điện rất lớn vì tản nhiệt tốt và khắc phục được hiệu ứng
ở gần , hiệu ứng mặt ngoài .

<i> a) b) c) d) e)</i>

<i>Hình 7-1.</i> Tiết diện thanh dẫn , dây dẫn , cáp .

<i>a)</i> <i>hình trịn ;b,c</i>) <i>hình chữ nhật đơn , ghép ) ; d) hình máng ; e) hình ống</i>

<b>7-2.. CHỌN THANH DẪN - THANH GĨP CỨNG</b>

<b>1. Thanh dẫn-thanh góp đơn tiết diện hình chữ nhật</b>

a. Theo dòng điện lâu dài cho phép :

Icp.K1.K2 Icb max

Icp: dịng cho phép khi nhiệt độ cho phép

là 70o_{C, và nhiệt độ môi trường xung quanh 25}o_C,

thanh dẫn đặt đứng (hình 7-2 a) tra ở sổ tay.

K1: hệ số hiệu chỉnh khi thanh dẫn đặt nằm

ngang (hình 7-1b). K1 = 0,95

K2: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung 2
quanh. (Bảng 7-1)

<i> Bảng 7-1</i>

Nhiệt độ mơi trường
xung quanh (o_C)

10 15 20 25 30 35 40 45
K2 1,15 1,10 1,05 1 0,94 0,88 0,82 0,75

b. Kiểm tra thanh dẫn theo điều kiện ổn định nhiệt

Nhiệt độ thanh dẫn sau thời gian ngắn mạch (N) không được vượt quá

nhiệt độ cho phép khi phát nóng ngắn hạn (cpN) cho ở bảng 7-2 .

<i>Bảng 7-2</i>

Vật liệu thanh dẫn cpN (oC) Hệ số nhiệt độ 

Đồng 300 6

Nhoâm 200 11

Theùp 400 15

<i>a)</i> <i>b)</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Khi đã chọn tiết diện thanh dẫn theo điều kiện bình thường có thể kiểm tra
điều kiện ổn định nhiệt theo biểu thức:

Schoïn Smin =

√

<i>BN</i>
<i>C</i>

Trong đó: C: hệ số phụ thuộc vào vật liệu thanh dẫn.

CCu = 171; CAl = 88.

c. Kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện

Điều kiện : ttcp

Trong đó:

cp: ứng suất cho phép của vật liệu thanh dẫn.

cp Cu = 1400 KG/cm2.
cp Al = 700 KG/cm2.

tt: ứng suất tính tốn khi ngắn mạch, xác định như sau:

- Lực động điện Ftt tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch đối với thanh giữa.

<i>F</i>_tt=1<i>,76 . 10−</i>8_. <i>l</i>

<i>a</i>.ixk

(3)2_KG
Trong đó:

<i>i</i>(xk3) : dòng ngắn mạch xung kích ba pha (A).

l : khoảng cách giữa 2 sứ đỡ thanh dẫn (cm).
a : khoảng cách giữa các pha (cm).( hình 7-4 )

- Moment uốn M tác động lên thanh dẫn.

<i>M</i>=<i>F</i>tt.l

10 KG . cm

- Ứng suất tính tốn tt xác định theo biểu thức:

<i>σ</i>_tt=<i>M</i>

<i>W</i> ¿ KG/cm

2

Trong đó: W: moment chống uốn của thanh dẫn theo chiều thẳng góc

với phương lực tác dụng (cm3_{), xác định theo bảng 7-3 dưới đây.}

Ghi chuù:

n: Số lượng thanh dẫn ghép trên một pha.
b: Chiều dày thanh dẫn (cm).

h: Chiều rộng (cao).

D: đường kính ngồi tiết diện trịn (cm).
d: đường kính trong ống trịn (cm).

nếu thanh dẫn ghép, kẽ hở giữa hai thanh là b.

<i>Hình 7-4</i>
<i>a</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i>Bảng 7-3</i>

W Cách đặt

Thanh dẫn đơn hoặc ghép nằm

ngang 0,17 bh

2_.n

Thanh dẫn đơn đặt đứng 0,17hb2

Thanh dẫn ghép hai thanh đặt

đứng 1,44 hb

2

Thanh dẫn ghép ba thanh đặt

đứng 3,3 hb

2

Thanh dẫn tròn 0,1D3

Thanh dẫn kiểu ống tròn 0,1(D3<i>_−d</i>3

)

Nếu phải xác định khoảng vượt giữa hai sứ đặt thanh dẫn có thể kiểm tra theo
biểu thức:

<i>l≤ l</i>_max=

√

10<i>Wσ</i>cp
<i>f</i> (cm)

trong đó, f : lực động điện trên một đơn vị chiều dài 1cm.

<i>f</i>=1,7 .10<i>−</i>81
<i>ai</i>xk

(3)2

KG/cm

- Kiểm tra dao động khi cộng hưởng:

r 

Trong đó:  = 2f =314

r : tần số góc riêng của cấu trúc thanh dẫn, được xác định theo

biểu thức:

r = 3<i>,</i>56
<i>l</i>2 .

√

<i>E</i>.<i>J</i>.106

<i>S</i>.γ

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

 : khối lượng riêng của vật liệu

Cu = 8,93 g/cm3

Al = 2,74 g/cm3

E : modul đàn hồi cuả vật liệu thanh dẫn

EAl = 0,65.106 kg/cm2

ECu = 1,1.106 kg/cm2

J : momen quán tính cuả tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc

với phương uốn, cm4_.

<b>2. Thanh dẫn ghép</b>

Khi dịng điện lớn có thể ghép 2 hoặc 3 thanh dẫn đơn trên 1 pha. Kẽ hở
giữa các thanh lấy bằng chiều dày b của thanh dẫn để thuận tiện cho lắp ghép
(hình 7-4). Giữa các thanh dẫn có đặt miếng đệm để giữ chặt các thanh với
nhau, bố trí ngay tại mỗi sứ đỡ và nếu cần tăng cường có thể thêm một số
miếng đệm ở khoảng giữa 2 sứ đỡ; trong trường hợp này, khoảng cách giữa 2

đệm là l2 = l/m – với m: số miếng đệm. Các điều kiện tính tốn như sau.

a. Theo dịng làm việc bình thường:

Icp.K1.K2.K3 Icb max

Trong đó:

K1, K2: các hệ số hiệu chỉnh tương tự khi chọn thanh dẫn đơn.

K3 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số thanh ghép và vật liệu thanh

dẫn. Trong sổ tay thường đã cho sẵn trị cho phép tương ứng, nếu cần có thể
xác định theo bảng 7-4.

Lưu ý: Đối với dòng xoay chiều chỉ nên ghép 2, nếu chưa thỏa mãn có thể
dùng thanh góp hình máng hay ống trịn; vì ghép 3 hoặc 4 hiệu quả dẫn điện
của thanh giữa kém, khơng lợi.

<i>Bảng 7-4.</i>

Kích thước tiết
diện thanh dẫn

(mm2₎

Trị số K3 với thanh dẫn

Hai thanh Ba thanh Boán thanh

Đồng Nhôm Đồng Nhôm Đồng Nhôm

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

60 x 5 1,75 1,75 - - -

-60 x 6 1,7 1,75 2,3 2,45 2,9 3,1

60 x 8 1,7 1,7 2,25 2,4 2,8 3

60 x 10 1,7 1,7 2,25 2,4 2,7 2,95

80 x 6 1,7 1,75 2,25 2,4 2,8 3

80 x 8 1,65 1,7 2,2 2,35 2,7 2,9

80 x 10 1,6 1,65 2,15 2,3 2,6 2,9

100 x 6 1,65 1,7 2,2 2,35 2,7 2,95

100 x 8 1,6 1,7 2,1 2,3 2,6 2,9

100 x 10 1,55 1,6 2,05 2,25 2,5 2,8

b. Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt.

Tương tự như thanh dẫn đơn.

c. Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực động điện.

Ngoài lực động điện giữa các pha, cịn có lực động điện giữa các thanh
trong cùng 1 pha nên ứng suất tính tốn:

tt = 1 + 2cp

1: ứng suất do lực động điện giữa các pha được xác định như trong

thanh dẫn đơn với tiết diện bằng tổng tiết diện của các thanh vì được ghép chặt
cứng với nhau như một thanh đơn.

2: ứng suất do lực động điện giữa các thanh trong cùng 1 pha F2 (đối

với thanh dẫn ghép đơi )

<i>F</i>₂=0<i>,26 . 10−</i>8<i>l</i>2
<i>bi</i>xk

(3)2_.<i>_K</i>

hd(KG)
Trong đó:

l2 : khoảng cách giữa các miếng đệm.

b : kẽ hở giữa 2 thanh bằng chiều dày của thanh dẫn.

Khd: hệ số hình dáng phụ thuộc vào kích thước thanh dẫn (hình 7-5).

<i>k</i>_hd=f

(

<i>a −b</i>
<i>h+b</i> <i>;</i>

<i>b</i>
<i>h</i>

)

Moment uốn do F2 xác định như sau: khd

<i>M</i>₂=<i>F l</i>2

12 KG . cm

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i>σ</i>₂=<i>M</i>2
<i>WC</i>

KG/cm2

1,1 5 2 1

1

với WC xác định theo bảng 7-4 0,9

0,8

0,7

0,6

Trong thực tế thường tính ngược đơn 0,5 0,5

giản hơn, bằng cách xác định số miếng 0,4 0,25

đệm cần đặt tức xác định l2 tối đa 0,3 0,1

(l2max) nhö sau: 0,2 0
2 cp = cp - 1 0,1

vaø <i>l</i>2 max=

√

12<i>σ</i>_{2 cp}<i>W_C</i>

<i>f</i>₂ 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
1,4 ( a-b)/(h+b)

Do đó, số miếng đệm m được xác định:

<i>m≥</i> <i>l</i>

<i>l</i>_{2 max} Hình 7-5. Đường cong xác định khd

d. Kiểm tra dao động khi cộng hưởng: tương tự đối với thanh góp đơn.

<b>7-3. CHỌN DÂY DẪN</b>

Dây dẫn điện cho các hộ tiêu thụ ở xa được chọn theo các điều kiện:

<b>1.</b> <b>Theo doøng điện cho phép lâu dài</b>

Icp.K1K2K3 Icb max

Trong đó: Icp, K1,K2, K3 tương tự như chọn thanh dẫn.

<b>2.</b> <b>Theo mật độ kinh tế của dịng điện</b>
<i>S</i>_kt=<i>I</i>bt max

<i>j</i>kt

Trong đó, Ibtmax: dịng điện bình thường cực đại.

jkt : mật độ kinh tế của dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu

dây dẫn và thời gian sử dụng cơng suất cực đại Tmax trong một năm, có thể xác

định theo bảng 7-5.

<i>Bảng 7-5</i>

Loại dây dẫn Thời gian sử dụng công suất cực

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Lưu ý: Với các dây dẫn ngắn trong trạm biến áp, không cần theo điều
kiện jkt.

<b>3.</b> <b>Theo điều kiện vầng quang</b>

Uvq  UHT

Trong đó, Uvq: điện áp phát sinh vầng quang, nếu dây dẫn 3 pha đặt trên 3

đỉnh tam giác đều có thể xác định theo biểu thức:

<i>U</i>vq=84 mr . lg

<i>a</i>
<i>r</i>(kV)

Với: Uvq tính theo trị hiệu dụng của điện áp dây

m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn.

m = 0,93  0,98 – với dây dẫn chỉ có một sợi.

= 0,83  0,87 – với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại.

r: bán kính ngồi của dây dẫn (cm).

a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm).

Khi các pha đặt nằm ngang, có thể xác định theo biểu thức trên nhưng
giảm đi 4% đối với pha giữa và tăng 6% đối với pha trên.

Để tránh hiện tượng vầng quang , chọn thanh dẫn mềm phía cao áp sao cho
Uvq > Uđm

- Nếu dẫn đi xa trong mạng điện phân phối đến 22kV, cần kiểm tra theo điều
kiện tổn thất điện áp cho phép.

UmaxUcp

Kiểm tra ổn định nhiệt theo biểu thức:
<i>S</i>_chọn<i>≥ S=</i>

√

<i>BN</i>

<i>C</i>

Tương tự như đã trình bày ở phần chọn thanh dẫn.

<b>7-4. CHỌN CÁP ĐIỆN LỰC</b>

Cáp điện lực chọn theo các điều kiện sau:

<b>1.</b> <b>Theo doøng điện cho phép lâu dài</b>

<i>I</i>_cp<i>K</i>₁<i>K</i>₂<i>K</i>₃<i>≥I</i>cbmax

<i>K</i>qt
Trong đó,

- Kqt: hệ số quá tải, được xác định như sau: đối với cáp cách điện bằng giấy

tẩm U  10 kV, khi bình thường dịng điện làm việc bé hơn 80% dòng cho

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

- K1 ; K2 : xác định giống như khi chọn dây dẫn .

- K3 : là hệ số phụ thuộc vào độ nghiên của cáp .

<b>2.</b> <b>Theo điện áp cho phép</b>

m cáp UHT

3. <b>Theo mật độ kinh tế : </b>tương tự như khi chọn dây dẫn
Sch

<i>I</i>_{bt . max}
<i>j</i>kt

<b>4.</b> <b>Theo phát nóng ngắn hạn :</b>
<b> </b> Sch≥ Smin =

√

<i>BN</i>

<i>C</i>

<b> Bảng tóm tắt các điều kiện chọn các phần dẫn điện :</b>

Tiêu chuẩn chọn<b> </b> Dây dẫn <b> </b>Thanh dẫn Cáp điện lực

Theo dòng điện lâu dài cho phép <b> </b>x <b> </b>x <b> </b>x

<b> Theo mật độ kinh tế j</b>kt <b> </b>x 0 <b> x</b>
<b> Theo phát nóng ngắn hạn</b> <b> </b>x <b> </b> x <b> </b>x

<b> Theo ổn định lực động điện </b> <b> </b>0 <b> </b>x <b> </b>0

<b> Theo điện áp </b> <b> </b>x <b> </b>0 <b> </b>x

</div>

<!--links-->