ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP

v Sự cần thiết phải chuyển đổi hệ thống đường dây trên không sang hệ thống cáp ngầm cho phía hạ thế của trạm biến áp Cơ Khí: Trạm Cơ Khí được xây dựng năm 1987 khi thiết kế trạm có dự

LỜI CẢM ƠN

Ф Ф

Trong những năm học tập và nghiên cứu tại trường vừa qua, với sự giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô trong trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là cán bộ giãn dạy trong khoa, trong Bộ môn Kỹ Thuật Điện, nay em đã có đầy đủ hơn những kiến thức trong chuyên ngành và thực tế Từ đó mà em đã hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp, sau 14 tuần bắt tay vào công việc Có được kết quả tốt như hôm nay, ngoài

sự phấn đấu của bản thân, em đã nhận được sự dạy dỗ tận tình của thầy cô, sự động viên của gia đình, bạn bè…

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở Bộ môn Kỹ Thuật Điện, trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt thầy hướng dẫn Đào Ngọc Liễn đã tận tình chỉ dẫn giúp

em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cám ơn phòng Quản Trị Thiết Bị đã tạo điều kiện thuận lợi

và tận tình chỉ dẫn, giúp em thu thập số liệu chính xác để hoàn thành mỹ mãn đề tài luận văn tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn các bạn, đặc biệt hơn là các bạn trong lớp Kỹ Thuật Điện K27, đã động viên và giúp đỡ tôi những lúc khó khăn, để hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 09 tháng 12 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Hồng Tấn Quí

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với việc tìm ra nguồn năng lượng mới Ngày nay, điện năng đã trở thành nguồn động lực chính của nền công nghiệp sản xuất qui mô, cơ khí hóa, tự động hóa Bởi vì điện năng có nhiều đặc điểm ưu việt, như: dễ biến đổi thành các dạng năng lượng khác, là nguồn năng lượng lớn, rẽ tiền, dễ dàng truyền tải đi xa, phân phối đến tận nơi tiêu thụ, trong diện tích hẹp ta có thể phân phối bằng đường cáp ngầm…

Trong xã hội phát triển ngày nay, trong nền “công nghiệp hóa, hiện đại hóa” đất nước, thì nhu cầu phát triển của con người ngày một nâng cao Cần phải

có sự nổ lực để thích nghi, đáp ứng kịp thời, nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh tổn thất vô ích Ngoài những đòi hỏi khót liệt về kỹ thuật, về kinh tế …thì ngày nay vấn đề được đặt ra không kém phần quan trọng đó là phải đảm bảo mỹ quan cho công trình, cho đô thị Với ngành công nghiệp điện lực then chốt chúng ta hiện nay đang trên đà phát triển mạnh, có nhiều thiết bị mới hiện đại được ra đời Với nhu cầu thực tế, điều kiện xã hội ta hiện nay có thể nghiên cứu và đưa vào sử dụng hệ thống cáp ngầm, thay thế cho đường dây hạ áp trên không

Đề tài mà em đang nghiên cứu là Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp Địa điểm, tại khu II trường đại học Cần Thơ

Nội dung luận văn gồm 5 chương:

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Chương II: Tính toán xác định tiết diện cáp nhỏ nhất cho hệ thống

cáp ngầm Chương III: Tính toán ngắn mạch và phối hợp bảo vệ Chương IV: Dự toán kinh phí cho công trình thi công Chương V: Tổng kết

Đây là một đề tài mới, đòi hỏi em cần phải nghiên cứu kỹ, cũng như học hỏi nhiều hơn Việc làm luận văn đã giúp cho em có những kiến thức thực tế, bổ sung vào kiến thức được học trong nhà trường Từ kiến thức mà các thầy cô đã tận tình chỉ dẫn và em cố gắng tìm hiểu qua sách vở, bạn bè, người thân…, nhưng do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, hẳn không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến của các thầy cô và các bạn

PHẦN MỞ ĐẦU

v Khái niệm về tình hình điện năng nước ta

Ngành điện lực Việt Nam được thành lập từ ngày 15/08/1954, với cơ sở ban đầu là các công trình điện nhỏ do Pháp để lại Đây là một ngành kinh tế then chốt của nền kinh tế quốc dân Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của nền công nghiệp điện trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay mặc dù có những khó khăn về nhiều mặt, nhưng Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đầu tư và phát triển nguồn điện năng từ trung ương đến địa phương Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, vai trò của ngành điện lực lại nhân lên gấp bội Điều đáng mừng là sau những thập niên thiếu điện triền miên, thì những năm gần đây bằng sự nổ lực của chính mình, về cơ bản chúng ta đã không những có thể cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cầu trong nước, mà còn có điện xuất khẩu sang các nước láng giềng Ngày 29/10/1994 đường dây 500 kV Bắc Nam được hoàn thành hợp nhất hệ thống điện 3 miền, vận hành dưới sự điều khiển thống nhất của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia Điều đặc biệt đáng chú ý của hệ thống điện nước ta hiện nay có tổng công suất đặt của các máy phát là 6000 MW

và tổng sản lượng là 28 tỷ kWh Theo số liệu của viện năng lượng, nhu cầu về điện nước ta trong giai đoạn 2000 ÷ 2010 sẽ tăng bình quân là 11% ÷ 13% và theo số liệu của viện vật lý và kỹ thuật hạt nhân Dự báo đến năm 2010 tổng công suất đặt của hệ thống điện nước ta đạt đên 14000 MW với sản lượng hàng năm khoảng 68 ÷

75 tỷ kWh

v Đặc điểm tự nhiên nước ta

Với tiềm năng lớn về nguồn cung cấp năng lượng tự nhiên như: sông dài, địa hình dốc, có thể xây dựng nhiều nhà máy điện lớn Có nhiều mỏ than, dầu, khí với trữ lượng lớn, thuận tiện cho việc phát triển nhà máy nhiệt điện Để phát triển nguồn năng lượng nhiệt điện, thì tuabin khí hỗn hợp, đó là phương pháp hấp dẫn nhất để chúng ta nghiên cứu, vì nước ta có trữ lượng khí khoảng 100 ÷ 150 tỷ m3

Trong thời đại ngày nay xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng điện càng cao Điển hình là ở nước ta tổng sản lượng điện năm 1994 đạt

14 tỷ kWh, mức tiêu thụ điện bình quân trên đầu người, 200 kWh/người/năm Hiện nay mức tiêu thụ điện bình quân đầu người ở nước ta là 250 kWh/người/năm Mức tiêu thụ điện nhiều và tăng nhanh, đặc biệt là tập trung nhiều ở các thành phố lớn, khu công nghiệp như ở Hà Nội là 320 kWh/người/năm, ở thành phố Hồ Chí Minh là

300 kWh/người/năm Như thế, vấn đề đặt ra cho ngành công nghiệp điện lực chúng

ta ngày càng khót liệt hơn như: cung cấp đầy đủ nguồn năng lượng điện, chất lượng điện năng, độ tin cậy, an toàn, giảm tổn thất đến mức tối thiểu Đặc biệt là ngày nay đòi hỏi khi phân phối phải đảm bảo tính thẩm mỹ, mỹ quan cho công trình, đô thị…

Vì thế nhu cầu thực tế cũng như ngành điện lực chúng ta cần phải nghiên cứu kỹ hơn về hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ thế

v Sự cần thiết phải chuyển đổi hệ thống đường dây trên không sang hệ

thống cáp ngầm cho phía hạ thế của trạm biến áp Cơ Khí:

Trạm Cơ Khí được xây dựng năm 1987 khi thiết kế trạm có dự trù khả năng

mở rộng phụ tải trong 10 ÷ 15 năm tới Sau thời gian hoạt động, đến nay với sự phát triển của trường Đại Học Cần Thơ, trạm đã làm việc quá tải Trạm vận hành đã lâu đến nay đường dây đã cũ, cột, xà, không đảm bảo chất lượng Quan trọng hơn là đường dây hiện tại không cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải trong thời gian tới, do tiết diện nhỏ, dây dẫn già cõi Đường dây có móng, đà đã cũ lại đi gần cây cối nên rất nguy hiểm khi có mưa bảo

Theo số liệu đo được ngày 06/10/05, trạm làm việc bình thường trong trạng thái non tải, do phụ tải không hoạt động hết công suất Và trong giai đoạn này khoa Công Nghệ là nơi sử dụng nhiều phụ tải nhất theo thiết kế, đang trong giai đoạn xây lắp nên không hoạt động hết công suất Nhưng khi có các lớp thực tập trong xưởng

cơ khí, trong khoa Công Nghệ, trong Hệ Thống Canh Tác, trạm bơm hoạt động… nghĩa là các phụ tải có khả năng hoạt động hết công suất cùng lúc, thì trạm không thể cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải Theo phòng Quản Trị Thiết Bị cho biết, vào tháng 08 năm 2004 trạm đã xảy ra sự cố cháy dây do quá tải Hiện nay nhu cầu

sử dụng điện của trường ngày càng tăng, nên cần mở rộng hệ thống điện, đặc biệt trạm Cơ Khí cần phải được trưù tu, mở rộng, nâng cao chất lượng điện và an toàn trong vận hành

Điều kiện địa lý của đường dây hiện tại có nhiều cây cối che chắn, lại giao cắt với lộ giới, khoảng vượt thấp gây nhiều trở ngại

Để phù hợp với thực trạng hiện tại, để cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải, ta cần thiết kế lại đường dây và trạm cho trạm Cơ Khí Đường dây phía hạ áp của trạm nên thiết kế bằng đường cáp ngầm Đây cũng là đề tài luận văn tốt nghiệp

mà tôi đang nghiên cứu

+ Sự cần thiết của việc thiết kế: việc thiết kế hệ thống cáp ngầm thay thế đường dây trên không cho mạng điện hạ áp của trạm hiện nay là rất cần thiết Với

hệ thống mạng điện hạ áp trên không của trạm rất chằng chịt, có nhiều cây cối va chạm, dễ gây ra sự cố chạm mạch, cháy nổ, rất nguy hiểm cho người và mất thẩm

mỹ cảnh quang của trường Vì thế việc thiết kế đường cáp ngầm cho phần hạ áp của trạm là rất cần thiết

+ Mục đích của việc nghiên cứu đề tài: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện áp Nhằm để nâng cao chất lượng điện, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và thẩm

mỹ

+ Nguồn cung cấp điện: được lấy từ trạm biến áp Cơ Khí 15/0.38 kV với công suất đặt của trạm là 320 kVA

+ Địa điểm thực hiện: tại khu II trường Đại Học Cần Thơ

+ Địa hình khu vực thiết kế bằng phẳng, có lộ cơ giới dễ vận chuyển để thi công lắp đặt Nhiệt độ môi trường khoảng 25oC ÷ 38o

C

CHƯƠNG I

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP

1.1 Giới thiệu chung

Khi thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp (hạ thế) chúng ta không nên chỉ xem xét các yếu tố trước mắt, trong giai đoạn ngắn, mà còn tính đến các vấn đề lâu dài

Hệ thống thiết kế không chỉ giải quyết các vấn đề xây dựng và hoạt động của hệ thống một cách kinh tế để phục vụ cho hiện tại mà còn phải đáp ứng các nhu cầu dự phòng trong tương lai Vì thế, việc thực hành thiết kế hiện tại sẽ bị ảnh hưởng bởi các đòi hỏi của hệ thống trong tương lai Đương nhiên chúng ta sẽ phải xét đến nhiều yếu tố, biến cố, các chọn lựa giải pháp…Cần phải có một kỹ thuật giúp ta chọn lựa đúng mức kinh tế nhất Hiển nhiên một hệ thống thiết kế nên đáp ứng một tiêu chuẩn thực hiện đặc trưng trong suốt giai đoạn nghiên cứu Thiết kế tối ưu, nghĩa là kinh tế nhất, đảm bảo đúng kỹ thuật và phù hợp với lịch trình phát triển tải trong tương lai Trong thiết kế hệ thống thứ cấp chúng ta cần phải quan tâm chính yếu xét đến tính kinh tế tổn thất lõi đồng, độ sụt áp cho phép và điện thế chập chờn của hệ thống…

Mục tiêu chính của thiết kế cáp ngầm cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép

Một phương án thiết kế cung cấp điện hợp lý khi thỏa mãn một số các yêu cầu sau:

• Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý báu và vật tư hiếm

• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao, tùy theo tính chất hộ tiêu thụ

• Chi phí vận hành hàng năm thấp

• Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

• Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa

• Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và dao động điện áp thấp nhất, nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức

Những yêu cầu trên đây thường mâu thuẫn nhau nên phải cân nhắc và kết hợp hài hòa tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra chúng ta phải chú ý đến những thuận lợi, nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng

Khi thiết kế chúng ta thường dùng phương pháp so sánh kinh tế – kỹ thuật Vậy chúng ta cần phải vạch ra phương án cụ thể, để có thể chọn phương án hợp lý nhất Ta cần xem xét thêm một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư,

tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành và sửa chữa, phát triển mạng điện

Thực ra trong số các phương án để chọn, đó là phải đảm bảo những yêu cầu

kỹ thuật cơ bản thì tính hợp lý về kinh tế là chỉ tiêu duy nhất để chọn

Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lượng điện, độ tin cậy, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vững của công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ và đại tu, mức độ tự động hóa, vấn đề về an toàn…

Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm

Tuy nhiên khi thiết kế chúng ta cần phải hiểu rỏ về tình hình thực tế, phải có kinh nghiệm đã tích lũy và xem xét thêm các mặt khác như: đường lối phát triển kinh tế nói chung, phát triển công nghiệp, tốc độ và quy mô phát triển, tổng số vốn

mà nhà nước có thể đầu tư, tình hình cung cấp vật liệu và thiết bị, trình độ thi công

và vận hành, những yêu cầu khác về chính trị và quốc phòng…

Ở các nước Châu Âu, mức điện thế phân phối 3 pha 4 dây chuẩn là 230/400V Nhiều quốc gia hiện đang chuyển đổi hệ thống hạ thế của họ sang mức danh định theo tiêu chuẩn IEC38-1983 Kế hoạch dự kiến hoàn thành vào năm 2003 các thị trấn, thành phố vừa và lớn có hệ thống phân phối cáp ngầm

Những năm gần đây, dây dẫn cách điện hạ thế dạng xoắn hình thành nên cáp

tự hỗ trợ 2 lõi hoặc 4 lõi thích hợp với vai trò dẫn điện ngoài trời đã phát triển và được xem là an toàn Điều này thể hiện rỏ nhất khi dùng dây cáp đặt ngầm dưới đất hầu như không nhìn thấy

Dựa theo những phân tích ban đầu về yêu cầu cung cấp điện của hệ thống, ta cần phải nghiên cứu kỹ hệ thống cáp ngầm, cùng với những yêu cầu bảo vệ về điện của nó bắt đầu từ nguồn của hệ thống qua các tầng trung gian đến mạch điện cuối cùng Hệ thống cáp ngầm và đặc tính bảo vệ của nó tại mỗi mức phải thõa mãn nhiều điều kiện cùng lúc, nhằm đảm bảo hệ thống an toàn và tin cậy, chẳng hạn như

• Bảo vệ con người khỏi gặp nguy hiểm do tiếp xúc gián tiếp

Các tải đặc biệt đòi hỏi cáp cung cấp điện cho chúng phải có kích thước vượt quá, và mô hình bảo vệ mạch cũng được hiệu chỉnh tương tự…

Phương pháp thực tế để xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn mạch điện ta dựa vào sơ đồ logic hướng dẫn sau

tự dùng, các phụ tải địa phương được cung cấp bằng cáp ngầm

Trong thiết bị điện xoay chiều 3 pha, người ta thường dùng cáp 3 lõi có ruột bằng đồng hoặc nhôm loại nhiều sợi, cách điện của cáp có thể là giấy tẩm dầu, chất dẻo PVC, cách điện polyêtylen liên kết ngang XLPE, cao su Cáp có tiết diện lớn, điện áp cao, còn có thể dùng khí nén hoặc dầu Để bảo vệ các lớp cách điện khỏi bị

ẩm ướt người ta dùng các vỏ bọc bằng nhôm hoặc chì và để bảo vệ chống các tác động về cơ, bên ngoài cáp còn có thể được quấn quanh các lá thép mạ đàn hồi hoặc chất dẻo có độ bền cao

Trong một số trường hợp người ta dùng cáp 1 lõi trong hệ thống 3 pha, song

có vỏ bọc kim loại để tránh tổn thất lớn trong vỏ cáp và bảo vệ cáp tránh va chạm

Tiết diện dây dẫn của mạch

Ngắn mạch MVA tại góc của mạch

Dòng ngắn mạch

Định mức cắt dòng ngắn mạch của bộ ngắt mạch hay cầu chì

thống Xác minh mức sụt áp lớn nhất Sơ đồ IT hoặc TN

Xác nhận tiết diện cáp, và chọn loại bảo vệ điện của nó

Xác minh chiều dài mạch lớn nhất

Có nhiều loại cáp và rất khác nhau về cấu tạo, ở đây ta chỉ nghiên cứu chủ yếu cách tính toán chọn cáp điện lực dùng để truyền tải công suất lớn bằng dòng điện xoay chiều 3 pha

Cáp điện lực được chọn theo yêu cầu cấu trúc, điện áp mật độ dòng điện kinh

tế và được kiểm tra về dòng điện làm việc lâu dài cực đại, tổn thất điện trong chế độ làm việc bình thường, sự cố, ổn định nhiệt của cáp khi ngắn mạch

1.2.1 Đặc tính của cáp điện lực và cấu trúc ruột dẫn điện

Ruột cáp có các dạng: hình tròn, hình quạt, hình mảnh

Cáp 1 ruột và cáp 3 ruột có các ruột được bọc chì riêng lẽ cho tất cả các tiết diện Còn cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 16 mm2, ruột có dạng hình tròn Cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 25 mm2 hoặc lớn hơn,

có ruột cáp dạng hình quạt

Ruột thứ tư của cáp 4 ruột có thể có dạng hình tam giác đặt ở giữa cáp Các ruột cáp trong vỏ bọc bằng chì có tiết diện tới 16 mm2 tất cả là ruột một sợi; tiết diện 25-35-50 mm2 có ruột là một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện 70 mm2 có ruột là dây đồng nhiều sợi, có ruột là dây nhôm một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện trên

70 mm2 tất cả là dây nhiều sợi

1.2.2 Cách điện của cáp điện lực

Cách điện của cáp điện lực làm việc trong điều kiện rất nặng nề Trong quá trình sản xuất và khi lắp đặt cáp cách điện bị uốn cong còn trong thời gian vận hành

bị phát nóng và nguội lạnh trong điện trường cao áp

Bề dày cách điện của cáp phụ thuộc vào giá trị điện áp danh định của cáp Điện áp càng cao, cách điện càng dày Dạng chính của cách điện cáp là giấy cáp được tẩm dầu ở dạng các dải băng hẹp (bề rộng 10 – 40 mm) và mỏng (bề dày 0,125 - 0,17 mm) Ngày nay cách điện của cáp được dùng là nhựa tổng hợp pôlyêtylen (PE) dưới hai dạng XLPE và PE có cấu trúc mạch cao phân tử

Các loại cáp cách điện XLPE vỏ nhựa PVC được chế tạo ở cả điện áp hạ áp (dưới 1000 V) lẫn điện áp cao áp (tới 35 kV) Màng che được làm bằng kim loại hoặc giấy bán dẫn phủ trên bề mặt cách điện nhằm mục đích ngăn chặn ion hóa và nâng cao độ cách điện cho cáp

Ngoài ra lớp giấy bán dẫn có đặc điểm hấp thụ các sản phẩm độc hại do dầu

và khí phân rã, ngăn cảng sự già hóa của cách điện cáp trong thời gian vận hành

Để phân biệt từng ruột đối với cáp nhiều ruột trong thi công lắp đặt nhà chế tạo quy định dùng các màu đỏ, xanh, vàng đối với các dây pha và màu đen đối với dây trung tính Các màu này được đánh dấu trên lớp cách điện ngoài của từng ruột cáp

Cáp có đặt tính cách điện cao, thời gian phục vụ lâu dài (trên 40 năm) nhiệt

độ làm việc cao (cáp hạ áp cách điện giấy tẩm dầu tới 85o

C) Cáp cách điện bằng chất dẻo như polivininclo và poliêtylen có độ bền lớn chống được kẽm và axit được dùng rộng rãi trong các hóa chất

1.2.3 Các lớp vỏ bảo vệ cáp

Lớp vỏ bảo vệ được dùng để bảo vệ cách điện cho ruột cáp tránh ẩm và hư hỏng trên bề mặt nó Vỏ cáp có thể làm bằng nhôm hoặc chất dẻo tổng hợp có các lớp phủ

Cáp vỏ chì được dùng để đặt trong nhà, trong ống thép hoặc trong các đường ống cáp bằng bê tông, khi không có nguy hiểm dẫn tới hư hỏng về mặt cơ học không cần thêm các lớp vỏ phủ

Để rải cáp trong các nhà khô ráo cho phép dùng cáp vỏ nhôm không có lớp phủ bảo vệ

Cáp có vỏ bọc bằng nhựa cách điện dùng thay cho cáp vỏ nhôm hoặc vỏ chì

1.2.4 Cách điện bằng cao su

Cáp cao su về mặt cấu tạo được phân loại theo dạng của lớp vỏ phủ bảo vệ, điện áp danh định, số và tiết diện của các ruột dẫn điện

Lớp vỏ phủ của cáp có thể có các dạng, vỏ chì trần, vỏ chì quét nhựa đường,

vỏ chì quấn bằng thép lá có phủ lớp sợi đai, lanh, gai, vỏ chì bọc dây thép trần, vỏ bọc cao su không cháy, vỏ nhựa PVC…

1.2.5 Bảo quản và vận chuyển các tang lô cáp

Các tang lô và các cuộn cáp phải được bảo vệ trong nhà có máy che Bảo vệ các tang lô cáp không có máy che không quá một năm, khi đó các má của tang lô cáp cần phải được kê cao Hai đầu của cuộn cáp cần phải bịt kín để chóng ẩm

Đầu trong của cuộn cáp được đưa ra ngoài, còn đầu ngoài được kẹp chung với đầu trong để cố định trên mặt của má tang trống Việc bố trí như vậy tiện lợi cho việc thử nghiệm và sấy cáp Khi rải cáp ngoài nhà các tang lô cáp cần phải được vận chuyển đến tận chổ rải đặt dọc theo tuyến Các đoạn cáp dài dưới 25 m thuận tiện nhất là vận chuyển tới nơi lắp đặt bằng cách vần xoay tròn tang lô cáp

Khi nâng và hạ các lô dây cần phải dùng xe cơ giới, sử dụng máy nâng hạ vận chuyển cáp, ôtô, cần cẩu, tời…

1.3 Các phụ kiện cáp

1.3.1 Các vấn đề chung về đấu nối cáp

Phụ kiện của cáp: là những phụ kiện dùng để nối các đoạn của cáp, để nối đầu cáp vào thiết bị, vào thanh góp của các thiết bị phân phối Phụ kiện để nối các đoạn của cáp là hộp nối cáp Phụ kiện để đưa đầu cuối của cáp ra ngoài trời hoặc trong nhà gọi là hộp đầu cáp Chức năng cơ bản của các loại hộp nối, hộp đầu cáp là phải bịt kín ở chổ nối cũng như ở đầu cuối của cáp

Hình 1.1: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp ba ruột dùng cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP

Hình 1.2: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp một ruột dùng

cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP Khi lắp đặt các hộp nối và các hộp phân nhánh ta cần nối trực tiếp các ruột dẫn điện của cáp với nhau và khôi phục lại cách điện của cáp tại mối nối sau đó bịt kín lại để chống ẩm Trong trường hợp cần thiết phải làm lớp bảo vệ tránh các hư hỏng về cơ học

Trong các hộp nối hãm và hãm chuyển tiếp, ngoài việc thực hiện các thao tác cần thiết còn đòi hỏi phải bóc tách đoạn cáp để nối ra một cách tin cậy, không làm

hư hại cách điện bằng các thiết bị chuyên dụng đồng thời phải tránh gây ra rò rỉ của cáp thành phần tẩm cách điện và đầu cáp qua hộp nối

Hình 1.3: Nối cáp trong hộp nối bằng gang

1 tẩm nhựa; 2 dây nối đất; 3 đai để nối đất vỏ kim loại cáp; 4 nửa trên của hộp nối cáp; 5 nắp đậy; 6 bu lông xiết; 7 vỏ cáp; 8 lớp cách điện đai; 9 ruột cáp bọc cách điện; 10 ngăn cách bằng sứ; 11 ống nối; 12 nửa dưới của hộp nối; 13 đai bó

Quan trọng nhất khi thực hiện nối cáp là phải tránh được độ ẩm, bụi và các chất bẩn lọt vào hộp nối làm giảm độ bền điện của cáp dẫn tới phóng điện đánh thủng hộp nối và phễu cáp Vì vậy khi chuẩn bị nơi làm việc thực hiện nối đặt cáp phải đựơc bảo vệ chắc chắn tránh được bụi và độ ẩm

Để phát hiện độ ẩm trong cách điện có thể thực hiện đơn giản bằng cách nhúng các băng giấy cách điện vào trong dung dịch paraphin hoặc dầu cáp ở nhiệt

độ 150o

C Nếu giấy cách điện bị ẩm thì trên bề mặt băng giấy sẽ xuất hiện các bọt sủi và có tiếng nổ tách tách nhẹ Nếu phát hiện bẩn hoặc còn ẩm thì phải bóc tách tiếp và thử lại cho đến đoạn nào hết ẩm thì dừng lại và cắt bỏ toàn bộ đoạn cáp bị

ẩm để tránh nhằm lẫn để xác định độ ẩm không dùng tay ướt cầm trực tiếp vào giấy cách điện để nhúng vào dung dịch paraphin nóng

Hình 1.4: Sơ đồ bóc tách đầu cáp

1 vỏ thép; 2 vỏ bọc; 3 lớp cách điện đai;

4 các ruột cáp bọc cách điện; 5 ruột cáp trần

Bảng 1.1: Kích thước bóc tách cáp khi lắp đặt hộp nối và phễu cáp

Ống nối và phễu

cáp

Kích thước mẫu hoặc thiết diện cáp

Kích thước (mm)

Phễu ô van hoặc

tròn

BO hoặc

BK

Tới đầu

ra khỏi nhà

- d+60 35 25

Phụ thuộc vào cách nối dây

Phụ thuộc vào biện pháp kết thúc ruột nối

Phễu kích thước

Như trên - d+45 25 20 Bịt kín đầu cáp

Như trên -

d+40 d+55

mm2

Như trên -

d+80 d+110 d+130

hợp chất cách

điện êpôci

Tới 37-4 37-5 37-6 37-7 và 37-8

Như trên -

d+100 d+105 d+110 d+115

Hộp nối bằng chì

MC-60 MC-70 MC-80 MC-90 MC-100 MC-110

mm

Việc uốn các ruột cáp trong quá trình lắp đặt phải thực hiện mềm mại, nhẹ nhàng và thận trọng, tránh làm hư hỏng cách điện Bán kính uốn cong phải lớn hơn 10÷12,5 lần kích thước chiều cao hình quạt của ruột cáp

Việc nối ruột dẫn điện của cáp thực hiện bằng biện pháp hàn (hàn điện, hàn hơi, hàn thiếc) trong trường hợp lắp đặt hộp nối cáp có các dạng hộp nối khác nhau, phải thực hiện việc nối các vỏ kim loại của cáp với các giá đở hộp nối và nối đất hai đầu của đường cáp Việc nối đất này nhằm đảm bảo an toàn cho người phục vụ trong trường hợp chạm vào vỏ cáp có cách điện bị hư hỏng và bảo vệ vỏ kim loại tránh bị chảy khi bị phóng điện

Để thực hiện nối đất cần dùng ruột dây đồng mềm có tiết diện 6÷25 mm2

phụ thuộc vào điện dẫn của vỏ kim loại bọc cáp

1.3.2 Nối cáp ở điện áp 1kV

+ Nối cáp có cách điện giấy

Việc nối cáp có cách điện giấy (3,4 ruột) được thực hiện bằng các hộp nối bằng gang chuyên dụng Hộp nối bằng gang gồm hai nửa trên và nửa dưới Hai nửa hộp được nối với nhau bằng bulong, nửa hộp phía trên có nắp đậy để đổ keo cách điện đảm bảo bịt kín hộp cáp và cách điện cho mối nối Để cố định các ruột cáp ở vị trí cần thiết, đảm bảo cách điện về hai phía của các ống nối dùng các tấm ngăn cách bằng sứ

+ Nối cáp có cách điện bằng cao su, vỏ bọc bằng chất dẻo tổng hợp polyvinilclo

Các cáp điện lực việc nối cáp trong các hộp nối bằng gang đổ đầy chất cách điện, cáp nóng chảy không dùng được vì lớp cao su sẽ bị hư hỏng do nhiệt cách điện bằng cao su chỉ cho phép đốt nóng tới 50÷60o

C và vỏ bọc nhựa cách điện cũng vậy

+ Để đơn giản cáp được nối bằng phương pháp “nối khô” không dùng chất dẻo cách điện cáp Khi đó tại chổ nối ruột cáp bằng cao su sống, quấn bọc và dán keo thành từng lớp để cách điện Mối nối được bịt kín bằng các ống nối bằng nhựa hàn hoặc dán với vỏ cáp ở hai đầu mối nối để tạo lớp vỏ bảo vệ cáp dùng băng dính nhựa quấn bọc lại Phương pháp bịt kín các ống nối nhựa bằng cách hàn nhựa, được dùng để nối cáp ở tất cả các dạng lắp đặt kể cả lắp đặt ngầm trong đất Để làm hộp nối có thể dùng các ống nhựa tổng hợp có bề dày 2÷3 mm, khi không có ống nhựa

có thể dùng các ống nhựa vỏ cáp có đường kính lớn hơn Đường kính trong của ống nối nhựa phải bằng đường kính ngoài của vỏ cáp hoặc lớn hơn tối đa từ 3÷5 mm

Hình 1.5: Nối cáp có vỏ bọc nhựa tổng hợp bằng ống nối nhựa

với các đầu của vỏ cáp

1 lớp quấn băng dính nhựa; 2 vị trí hàn;

3 ống nối nhựa; 4 mối nối ruột cáp + Nối cáp bằng cách dán:

Phương pháp nối hộp ống nối bằng cách dán khác với phương pháp hàn nối trên chỉ ở chổ đầu ống nối được dán với vỏ đầu cáp bằng keo dán đặc biệt Dung dịch keo này được pha trộn lẫn tỷ lệ 1÷2 phần bột thủy tinh với 100 phần dung dịch cloêtan

Trước khi bơi quét keo, bề mặt được dán cần phải tẩy sạch hết dầu mỡ bằng xăng, axêton, đicloêtan Lớp keo dán được bơi quét với bề dày khơng dưới 0,25 mm

và chiều dài vệt dán lồng giữa vỏ cáp và ống nối khơng dưới 30 mm

+ Phương pháp nối bằng cách phục hồi lớp vỏ phủ bảo vệ của cáp

Phương pháp này khi bĩc tách các lớp vỏ ngồi của cáp khơng cắt bỏ đi Sau khi nối ruột cáp bọc cách điện mối nối rồi lần lượt bọc lại các lớp vỏ về vị trí cũ rồi phục chế lại các lớp vỏ cáp

1.3.3 Nối hộp đầu cáp (phễu cáp)

Dạng lắp đặt bịt kín đầu cáp điện tới 1000V bằng cách quấn băng vải, sợi đai, sơn gliptan

1 dây nối đất, 2 vỏ chì hoặc nhôm,

3 cách điện đai của cáp, 4 lớp sợi bông chèn mép vỏ chì tẩm sơn keo cách điện, 5 lớp chèn bịt đầu tiên bằng sợi đay tẩm sơn cách điện, 6

lớp chèn thứ hai tương tự, 7 hai lớp băng dải sợi bông tẩm sơn cách điện có 50% được che và phủ bằng khoảng d các lớp sơn keo cách điện và sơn keo trong suốt, 8 lớp cách điẹn chèn bằng băng vải sợi bông tẩm sơn cách điện giữa các lớp được phủ bằng sơn keo gliptan, 9 đai bằng dây bện tròn phủ sơn atfan

Hình 1.6: Lắp đặt bịt kín đầu cáp tới 1000 V

+ Phễu cáp bằng thép

Phễu cáp dùng để bịt các đầu cáp điện lực cĩ cách điện giấy điện áp 1-10 kV đặt trong nhà khơ ráo Phễu cáp được chế tạo bằng thép lá quấn theo hình ơ van hoặc hình trịn

Để kết thúc cáp tới 1 kV thường dùng phễu cáp cĩ kích thước nhỏ

Phễu cáp ô van và tròn được đậy kín bằng nắp trên đó có khoét một lỗ để lồng các ống sứ và lỗ để rót keo cách điện Phễu cáp kích thước nhỏ không có lắp đặt và không có ống sứ đầu ra

Cần phải lồng đầu cáp qua phễu cáp đã được lau chùi cẩn thận trước khi bóc tách đầu cáp theo phương pháp đã trình bày ở trên

+ Bịt kín đầu cáp bằng cách quấn băng vải và sơn gliptan

Việc bịt kín các đầu cáp khô bằng cách điện giấy tẩm dầu cách điện, điện áp tới 1000 V dùng các băng vải sợi bông và sơn cách điện được dùng để lắp đặt trong các nhà khô ráo

Các đầu cáp được bóc tách để bịt đầu cáp khô được tiến hành tương tự như khi lắp đặt phễu cáp Các đầu ruột cáp được bóc trần và lồng ép vào trong các đầu cốt

1.4 Thử nghiệm cáp và các phụ kiện

Thử nghiệm cáp được tiến hành để biết mức xuống cấp của cáp theo thời gian Để thử nghiệm thu sau khi lắp đặt kiểm tra các hộp đầu nối và thử nghiệm sửa chữa đặc biệt

Thông thường các thử nghiệm bảo dưỡng được tiến hành với điện áp bằng

60 % điện áp thử nghiệm xuất xưởng

1.4.1 Thử nghiệm đo điện trở cách điện

Điện trở cách điện được đo bằng mêgaôm kế xách tay đó là phương pháp đo không phá hỏng mẫu để kiểm tra mức độ nhiễm ẩm, bụi, cacbon của cách điện cáp Phương pháp đo điện trở cách điện không cho ứng suất điện của cách điện cáp hoặc các điểm trên cáp có cách điện yếu có thể sử dụng các điện áp sau đây đối với mêgaôm kế cho trong bảng sau:

Bảng 1.2: Điện áp định mức của Mêgaôm kế

Điện áp định mức của cáp (V) Điện áp mêgaôm kế (V)

≤ 300 300-600 2400-5000 5000-15000

>15000

500 500-1000 2500-5000 5000-15000 10000-15000

Trình tự thử nghiệm đo điện trở cáp bằng mêgaôm kế

Tháo cáp cần thử ra khỏi các thiết bị và mạch, đảm bảo cáp không có điện

• Phóng tất cả điện tích trong cáp xuống đất khi thử nghiệm cũng như sau khi thử nghiệm

• Nối đầu dây mêgaom kế với lõi cáp cần thử

• Nối đất tất cả các lõi khác cùng với vỏ nối đầu nối đất này với đầu nối đất của thiết bị thử nghiệm

• Đo giá trị điện trở cách điện giữa 1 lõi và các lõi khác nhau, nối một lõi với đất

Hình 1.7: Nối cáp một pha với dụng cụ đo

Hình 1.8: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối với dụng cụ đo,

hai lõi kia nối với đất

Hình 1.9: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối với dụng cụ đo,

hai lõi kia nối với màn bảo vệ

Hình 1.10: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối ứng với dụng cụ đo,

hai lõi kia nối đất, vỏ nối với màn bảo vệ

Phải tiến hành đo điện trở cách điện trong các khoảng thời gian bằng nhau và ghi lại nhằm mục đích so sánh cần lưu ý rằng để so sánh các giá trị điện trở cách điện phải được qui về nhiệt độ chuẩn Đánh giá tình trạng xuống cấp của điện trở cách điện, mặc dù giá trị đo lớn hơn giá trị cực tiểu cho phép

Các giá trị tối thiểu đối với dây mới một lõi và cáp được tiến hành thử nghiệm với cao áp xoay chiều và dựa trên cơ sở thử nghiệm điện áp một chiều

500 V sau 1 phút ở nhiệt độ 15,6oC (60oF)

Đối với cáp một lõi có thể tính điện trở cách điện cực tiểu tiêu chuẩn theo công thức

R = Klog(D/d) R: điện trở trên chiều dài 305 m

K: hằng số vật liệu cách điện

D: khoảng cách ngoài của cách điện dây dẫn

d: khoảng cách dây dẫn

Bảng 1.3: Trị số cực tiểu của K ở 15.6oC/305m cáp Giá trị cực tiểu của K ở 15.6oC/305m cáp

Giấy ngâm tẩm Lụa tẩm vecni Pôlyêtilen tổng hợp Pôlyêtilen

PVC 60oC PVC 75oC Cao su tổng hợp Cách điện EP Pôlime liên kết ngang XLPE Cao su tự nhiên

Cao su tự nhiên chịu ôzon

Điện trở cách điện một lõi của cáp nhiều sợi được tính bằng công thức trên

Ở đây D là đường kính tương đương cáp một lõi

D = 2c + 2b c: chiều dày cách điện lõi

b: chiều dày cách điện bó

Theo tiêu chuẩn IEEE 690-1984 và 422-1986 giới hạn điện trở cách điện nghiệm thu tại chổ theo công thức

L

U K

IR=1000*( * −10)

L: chiều dài cáp tính bằng (feet)

U: điện áp định mức của cáp (kV)

1.4.2 Thử nghiệm quá điện áp một chiều

Trước đây thử nghiệm này được sử dụng rộng rãi để nghiệm thu và thử nghiệm cáp Các nghiên cứu về hư hỏng cáp gần đây cho thử nghiệm quá điện áp một chiều có thể gây hư hỏng một số cáp cách điện như pôlyêtilen liên kết ngang Thử nghiệm này cũng còn được sử dụng để xác định sự suy giảm cách điện cáp và cũng dùng để đánh thủng hư hỏng mới xuất hiện Nói chung là không nên sử dụng thử nghiệm này để đánh thủng chổ hư hỏng mới xuất hiện

1.4.3 Thử nghiệm điện rò phụ thuộc điện áp

Trong thử nghiệm này điện áp được nâng từng nấc bằng nhau trong khoảng thời gian đủ để dòng điện rò mỗi nấc là ổn định Khi đặt điện áp vào cách điện dòng điện nạp điện dung và dòng hấp thụ tương đối cao Sau một khoảng thời gian dòng điện quá độ này đạt tới giá trị xác lập, bây giờ dòng điện rò và dòng điện hấp thụ rất nhỏ Ở mỗi nấc điện áp đọc giá trị dòng điện rò trước khi chuyển sang nấc sau Thông thường nên chia thành 8 nấc điện áp bằng nhau và thời gian giữa các nấc ít nhất là 1 đến 4 phút

Dòng điện cực đại cho phép đối với nghiệm thu cáp mới được ICEA xác định theo công thức

1.4.4 Thử nghiệm dòng điện rò theo thời gian

Khi đặt tới điện áp thử nghiệm cuối cùng có thể cắt điện áp ít nhất 5 phút và

có thể vẽ đồ thị dòng điện rò theo thời gian từ giá trị ban đầu tương đối lớn đến giá

trị xác lập Đối với cáp tốt đồ thị dòng điện rò sẽ giảm liên tục và đạt tới giá trị xác lập mà không có giá trị tăng nào trong quá trình thử nghiệm

Dòng điện rò(μA)

Hình 1.11: Dòng điện rò theo thời gian

1.4.5 Thử nghiệm quá điện áp

Trong thử nghiệm này điện áp được nâng dần tới giá trị qui định Tốc độ tăng điện áp được duy trì để dòng điện rò đạt tới trạng thái xác lập khi điện áp đạt tới giá trị thử nghiệm cuối cùng Thông thường cần từ 1÷15 phút để đạt tới điện áp thử nghiệm cuối Điện áp có thể duy trì trong 5 phút, nếu dòng điện rò không tăng đột ngột thì thử nghiệm đạt kết quả tốt Thử nghiệm không cho các dữ liệu để phân tích tình trạng cáp nhưng cũng cung cấp đầy đủ thông tin về cường độ trường đánh thủng Kiểu thử nghiệm thường đựơc sử dụng sau khi lắp đặt và sửa chữa cáp, khi

đó chỉ chứng nhận cáp được kiểm tra mà không bị đánh thủng

1.5 Các phương pháp xác định chổ hư hỏng của cáp

Sự cố hư hỏng của cáp có nhiều dạng khác nhau, những sự cố có thể phân thành 3 loại chính

* 2L X

+

=

Hình 1.13: Cầu Murry

1.5.2 Cầu đo điện dung

Ta chỉ cần đo điện dung ở một đầu cuối của cáp bị sự cố và so sánh với điện dung của dây không bị sự cố của cùng một cáp

Hình 1.14: Cầu đo điện dung xác định chổ hư hỏng của cáp

Khoảng cách tới nơi không bị sự cố L1 được cho theo biểu thức

L1 = L2(I1/I2) Ở đây L2 là chiều dài của cáp không bị sự cố, I2 dòng điện của cáp

không bị sự cố, I1 dòng điện trong cáp bị sự cố Sơ đồ đo dòng điện

Hình 1.15: Dòng điện nạp của cáp bị sự cố

Phương pháp cầu đo điện dung có thể áp dụng cho mọi loại cáp Tuy nhiên

cầu Murry chỉ áp dụng có hiệu quả khi sự cố ngắn mạch, dây song song có điện trở

thấp, sự cố hở mạch có thể được xác định bằng cầu đo điện dung Một số sự cố cáp

hạ áp có thể được xác định bằng cầu đo điện dung khi sự cố có điện trở cao tới

200 Mêgaôm

Phương pháp cầu đo điện dung có đặc điểm là:

• Cần cáp có tới hai đầu nối

Phương pháp dùng rada còn gọi là phương pháp phản xạ hay phương pháp

đo tiếng dội, dựa trên cơ sở đo thời gian xung tới nơi bị sự cố và phản xạ lại Ta có

thể tính khoảng cách dây của cáp bị sự cố theo biểu thức

d = v*t/2

v: vận tốc truyền sóng

t: thời gian xung đạt tới chổ sự cố và phản xạ lại

+ Xung thời gian ngắn so với xung truyền sóng, là phương pháp được sử

dụng rộng rãi Độ dài xung đủ để có khả năng quan sát trên màn dao động ký Thực

tế độ dài xung phải lớn hơn 1% thời gian chuyển tiếp tới hàm chiều dài của cáp thử

nghiệm Biên độ xung rất nhỏ khoảng vài vôn

+ Xung dài sử dụng khi chiều dài xung so sánh được với thời gian truyền tín hiệu từ một đầu cáp tới nơi sự cố và phản xạ lại Bất kỳ sự không liên tục nào của cáp đều làm thay đổi điện áp xung Điều đó dễ dàng thực hiện dữ liệu

Trong các hệ thống rada về mục tiêu cho biết tín hiệu truyền và phản xạ Phân cách giữa hai tín hiệu được đo và nhân với tỷ lệ mục tiêu cho ta thời gian truyền Sóng phản xạ có thể được biểu hiện theo sóng tới theo biểu thức

t

Z *I

R

ZR

r = +−

Ir : sóng phản xạ

It : sóng tới

Z: trở kháng đường đây

R: điện trở cuối đường dây

Nếu đường dây hở mạch R = ∞ và sóng phản xạ bằng sóng tới Ir = It, do vậy sóng phản xạ có cùng pha và cùng cực tính với sóng tới Nếu đường dây ngắn mạch

R = 0 sóng phản xạ bằng và ngược dấu với sóng tới Trường hợp này sóng phản xạ bằng sóng tới và ngược pha 180o

Hình 1.16: Dạng sóng trong cáp khi có sự cố đứt cáp hay ngắn mạch

Phương pháp rada có thể là phương pháp cho mọi loại cáp 2 hoặc nhiều lõi

có tốc độ truyền sóng không đổi theo chiều dài của cáp Hệ thống rada không làm việc khi sự cố chập chờn, tuy nhiên có thể sử dụng khi sự cố chập chờn điện trở nhỏ

1.5.4 Phương pháp cộng hưởng

Kỹ thuật cộng hưởng trên nguyên lý phản xạ sóng Phương pháp xác định chổ hỏng của cáp bằng cộng hưởng đo tần số cộng hưởng ở chiều dài cáp giữa đầu cáp và điểm sự cố Gọi d là khoảng cách tới điểm sự cố ta có

N

*r

v

d=

v: vận tốc truyền sóng

fr : tần số cộng hưởng

N: số một phần tư hoặc một nửa bước sóng

Thông thường cộng hưởng một phần tư bước sóng được sử dụng để định cáp

bị đứt, khi đó N = 2 Kỹ thuật cộng hưỡng sử dụng máy phát tần số nối vào đầu của cáp bị sự cố Tần số được biến thiên cho đến khi đạt tới cộng hưởng Khi cộng hưởng điện áp thay đổi nhanh, sẽ tăng khi sự cố ngắn mạch và giảm khi sự cố đứt dây

Tần số nhỏ nhất đòi hỏi được xác định theo chiều dài cáp, còn tần số cực đại được xác định theo khoảng cách tới điểm gần nhất có thể xảy ra sự cố Đối với cáp cách điện sự đổi pha quyết định bởi tốc độ sóng tới và sóng phản xạ tới chổ sự cố và trở về, phụ thuộc vào hệ số điện môi của vật liệu Bình thường tốc độ truyền sóng của đường dây là 300 m/μs Vận tốc truyền của cáp từ 100 ÷ 80 m/μs, do đó mỗi môi trường điện môi phải biết vận tốc sóng của chúng Quan hệ giữa tần số cộng hưởng và khoảng cách tới điểm sự cố được cho theo biểu thức

K

*r

N

*466

d=

K: Hằng số điện môi của cáp

fr : Tần số cộng hưởng

N: Số một phần tư hoặc một nửa bước sóng

Phương pháp này có thể sử dụng cho mọi loại cáp và áp dụng tốt cho các hệ thống phân nhánh, nhưng áp dụng không kết quả đối với hệ thống chập chờn

1.5.5 Phương pháp dòng điện rò

Áp dụng cho cả tín hiệu dòng điện một chiều và xoay chiều, có thể áp dụng cho cáp phân nhánh và cáp chạy thẳng Dòng điện sự cố là dòng điện được bơm vào mạch tạo bởi cáp bị sự cố và đất Sử dụng cảm biến đo dòng điện cáp ở vị trí sự cố

Kỹ thuật này được áp dụng khi sự có điện trở nhỏ hoặc điện áp của thiết bị thử nghiệm đủ lớn để phát hiện dòng điện tới chổ sự cố

Phương pháp này thường được áp dụng cho đường cáp trong rãnh cáp giữa các đầu nối vì toàn bộ đoạn cáp bị sự cố tải được thay thế Khi sử dụng phương pháp này cần chú ý là dòng điện trở về qua đất ít hơn qua trung tính

Phương pháp rò dòng điện một cách có mô đun từ 500 V đến 20 kV: và dòng điện trong khoảng 0,25 ÷ 12,5 A Bộ cảm biến có thể ghép nối điện từ sử dụng cuộn dây và điện kế phát hiện dòng điện trực tiếp hoặc thử nghiệm Vỏ cáp khi sử dụng

điện áp rơi với điện kế phát hiện trực tiếp hoặc thử nghiêm trên vỏ cáp khi sử dụng điện áp rơi với điện kế phát hiện trực tiếp tín hiệu

Phương pháp rò xoay chiều sử dụng máy phát tần số 25 ÷ 60 Hz, điều chỉnh cảm ứng 100 % hoặc máy biến dòng Công suất thử nghiệm 15 - 450 kVA, bộ khuếch đại âm cho phép đầu ra là dụng cụ đo, micro hoặc loa

Phương pháp này áp dụng cho cáp chôn ngầm, cáp cách điện ngắn mạch với đất Phương pháp ít hiệu quả đối với các loại sự cố Tần số âm thanh có thể được sử dụng để phát hiện sự cố pha chạm đất (hoặc trung tính) Nếu trung tính không cách

ly dòng sự cố trở về tạo nên từ trường làm giảm độ nhạy bộ cảm biến, vì áp dụng cho cách điện âm tần thường được sử dụng để tìm các sự cố thứ cấp

Phương pháp này xác định sự cố có điện trở gần bằng 0 rất có hiệu quả, nhưng kém hiểu quả khi điện trở sự cố lớn hơn vài ôm Phương pháp này áp dụng tốt cho hệ thống hạ áp

1.5.6 Phương pháp âm tần

Trong phương pháp này âm tần được bơm vào mạch sự cố giữa cáp bị sự cố

và đất Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo nên từ trường tồn tại cả trong không khí và đất Từ trường có thể được phát hiện bằng anten Vòng từ đơn giản, ngoài ra từ trường có thành phần nằm ngang và thẳng đứng dùng để định hướng anten trước Anten vòng ứng với thành phần từ trường nằm ngang cực đại kích thích trực tiếp vào cáp, khi đó âm thanh vòng ứng với thành phần từ trường vuông góc có kích thước cực tiểu Do vậy từ trường thay đổi lân cận sự cố

Đặt tính từ trường thay đổi theo, do sự cố vì không có dòng điện chạy qua do

đó đầu ra anten phân cực nằm ngang giảm rất nhanh Sự thay đổi đặt tính của thành phần từ trường thẳng đứng không xảy ra khi chuyển tới điểm sự cố

1.5.7 Phương pháp phóng điện

Phương pháp này sử dụng điện tích của tụ điện để truyền xung năng lượng cao giữa dây dẫn bị sự cố và đất Xung tạo nên hồ quang ở vị trí sự cố và biến thành nhiệt độ ở môi trường xung quanh Năng lượng này tạo nên tiếng động nghe rỏ Vị trí sự cố có thể được xác định bằng cách nghe tiếng động hoặc vẽ từ trường do hồ quang tạo nên

Tín hiệu có thể được xác định bằng anten vòng từ, micro, bộ cảm biến gradient đất, bộ cảm biến địa chấn Quan hệ giữa độ lớn và tín hiệu nghe thấy và độ dài phụ thuộc vào độ cảm nhận vật lý

Phương pháp này có thể áp dụng cho cả hệ thống thứ cấp và cao áp Phương pháp này được ứng dụng có hiệu quả đối với sự cố ngắn mạch Tuỳ theo phương pháp phát hiện tín hiệu ta phân thành 3 loại

• Bố trí tín hiệu âm thanh: Trong trường hợp sự cố điện trở cao tạo nên hồ quang theo xung điện áp chu kỳ và tạo nên âm thanh rất to Bộ khuếch đại âm tần được sử dụng phù hợp với tay nghe

• Bộ dò điện tử: Khi sự cố điện trở bằng không, khi đó không có tiếng ồn Ngay cả khi sự cố điện trở cao, khi xung quanh cáp là bùn và nước sẽ không sinh ra tiếng ồn lớn Các sự cố giữa các pha, giữa pha với vỏ, khi

vỏ cáp bị nứt cũng không tạo nên âm thanh Trong trường hợp này bộ phát tín hiệu phóng điện có thể là loại điện từ, gồm cuộn dây, bộ khuếch đại tín hiệu có cầu đo điện kế Phương pháp này áp dụng cho cáp đặt trong rãnh và cáp chôn không có vỏ chì

• Bộ dò dòng phóng điện: Phương pháp này tín hiệu dòng phóng điện được tách từ bộ ghép nối có thể đặt ở máy phát xung hoặc ở ngoài Trong cả hai trường hợp mạch trở về là vỏ cáp Có thể định sự cố điện trở cao, chập chờn bằng cách sử dụng xung ngoài do máy phát xung cao áp tạo nên Tín hiệu phát ra được lưu giữ dưới dạng số trong bộ nhớ của thiết bị thử nghiệm Dạng sóng lưu trữ có thể được khai thác một cách liên tục và hiển thị trên màn hiện sóng Đo trực tiếp vị trí sự cố bằng thời gian tính bằng micrô giây và xác định vị trí sự cố theo công thức

L= T*Vp/2 L: khoảng cách tới vị trí sự cố

T: thời gian

Vp: vận tốc truyền sóng điện từ của điện cáp

Cần lưu ý rằng hệ số truyền sóng thay đổi theo khoảng cách tới chổ sự cố, đó

là nhược điểm hạn chế độ chính xác của phương pháp này

1.5.8 Phương pháp hồ quang phản xạ

Phương pháp hồ quang phản xạ kết hợp máy phát xung với miền thời gian phản xạ kết hợp bộ lọc hồ quang phản xạ Sự phân phối thiết bị trong thích hợp cho phép định vị mọi loại sự cố cáp Đối với sự cố chập chờn, hồ quang phản xạ được phép định vị mọi loại sự cố cáp Đối với sự cố chập chờn, hồ quang phản xạ được đưa vào máy hiện sóng, xung cao áp được đưa vào thử nghiệm gây chọc thủng cách điện tạo nên sự cố hồ quang điện trở thấp Xung phản xạ được hiển thị trên màn hình bộ phân tích hồ quang Bộ lọc hồ quang bảo vệ bộ phân tích khỏi cao áp của máy phát xung Bộ lọc điện cảm cũng hạn chế cao áp đủ tạo nên đánh thủng ở những điểm sự cố Cần lưu ý rằng bộ lọc điện trở không hạn chế được điện áp như

bộ lọc điện cảm Phương pháp hồ quang phản xạ có thể phát hiện sự cố đứt dây trung tính hoặc đứt pha, sự cố điện trở thấp (dưới 200) giữa các pha, giữa pha và trung tính Hình ảnh ở trên màn hình của bộ phân tích cho đối với từng điều kiện đã cho ở trên Bộ phân tích phản xạ hiển thị một cách tự động, khoảng cách tới chổ sự

cố cáp tính bằng mét dựa trên tốc độ truyền của cáp

1.6 Tiêu chuẩn bố trí cáp

1.6.1 Lựa chọn tuyến cáp

+ Tuyến cáp phải được lựa chọn sau cho ngắn nhất, không bị hư hỏng do va chạm, chấn động, bị gẫy, bị nóng quá mức hoặc vắt chéo qua các đường ống dẫn khí

+ Tuyến cáp phải được sự thõa thuận của các cơ quan sau đây:

• UBND thành phố, tỉnh, thị xã, thị trấn…

• Viện quy hoạch và sở xây dựng của thành phố, tỉnh

• Cơ quan giao thông công chánh

• Cơ quan bưu điện diễn thông

• Cơ quan cấp thoát nước

• Phù hợp với quy hoạch mạng hành lang kỹ thuật đô thị

+ Việc xây dựng cũng như quản lý vận hành các đường cáp phải theo đúng các điều khoản an toàn lưới điện cao áp trong qui định 45/CP về hành lang bảo vệ

+ Chọn tuyến cáp trong phạm vi có thể tránh các vùng đất ăn mòn kim loại của cáp Trong trường hợp không tránh được phải thực hiện các biện pháp chống rỉ, theo tiêu chuẩn chống rỉ của các công trình kim loại đặt ngầm dưới đất

1.6.2 Tiêu chuẩn về kích thước kết cấu mương cáp

Hình 1.17: Mặt cắt mương đào trên lề đường – hai nhánh phân phối

Cáp đặt trong ống

(tiêu chuẩn hạ thế ngầm)

Hình 1.18: Đặt cắt mương đào trên lề đường – một nhánh phân phối

Cáp đặt trong ống

(tiêu chuẩn ngầm hạ thế)

Hình 1.19: Mặt cắt mương đào trên lề đường – cáp đơn

Cáp đặt trong ống (tiêu chuẩn ngầm hạ thế)

Các lớp a,b,c của kết cấu nền và mặt đường, kích thước và vật liệu cụ thể theo thiết kế của phần tái mặt lặp mặt vỉa hè phù hợp với qui định của ngành giao thông công chánh

: Độ mở miệng mương thích hợp (tuỳ theo loại đất và độ sâu mương)

d: Đường kính ngoài cáp ngầm

D: Đường kính của ống, chọn theo kích cỡ thích hợp đảm bảo điều kiện

D ≥ (1,5 – 1,6)*d Tại những vị trí đặc biệt cho phép giảm khoảng cách giữa 2 cáp còn nhỏ nhất

là 100 mm, với điều kiện phải chèn gạch giữa hai cáp, và trên đoạn này ít nhất 1 cáp phải được đặt trong ống

Phạm vi áp dụng: + Dùng bố trí cáp trong lề đường

+ Hạn chế sử dụng với số mạch cáp > 4

1.6.3 Tiêu chuẩn uốn cong khi lắp đặt

+ Đối với cáp điện lực một ruột có cách điện bằng giấy tẩm dầu, cách điện tổng hợp có vỏ chì bọc thép hoặc không, bán kính uốn cong phải lớn hơn 25 lần đường kính của cáp

+ Đối với cáp điện lực nhiều ruột có cách điện bằng giấy tẩm dầu có vỏ nhôm bọc thép hoặc không bọc thép bán kính uốn cong phải lớn hơn 15 lần đường kính của cáp

+ Đối với cáp điện lực có tiết diện nhỏ và cáp kiểm tra có cách điện bằng cao

su có vỏ chì, bọc thép bán kính uốn cong lớn hơn 10 lần bán kính cáp nếu không có

vỏ bọc thép bán kính phải lớn hơn 6 lần đường kính cáp Thiết kế và thi công, thực

tế chọn loại cáp sẽ chọn bán kính uốn cong theo chỉ dẫn của nhà chế tạo

Bảng 1.4: Bán kính uốn cong tối thiểu của cáp

Mã hiệu cáp

Đường kính cáp D(mm)

Bán kính uốn cong nhỏ nhât Đặt thông thường Gần hộp nối và cuối cáp

Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ

Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ

4D 6D 6D 8D

20D 15D 15D 12D

15D 12D 18D 12D

4D 6D 6D 8D

15D 12D 12D 10D

15D 12D 18D 12D

1.6.4 Cáp đi gần và giao chéo các công trình khác

+ Cáp đi gần nhà: Phải cách móng nhà tối thiểu là 0.6 m, không cho phép cáp đi xuyên qua nhà

+ Cáp đi vào nhà: Phải luồn trong ống có giấy tẩm bitum chèn ống chống nước thấm vào nhà Đoạn vào nhà cho phép cáp chôn sâu 0.5 m

Hình 1.20: Cáp đặt trực tiếp trong đất – cáp đi vào nhà

+ Cáp đi song song với đường ôtô: Phải cách mương thoát nước hay chân đường ôtô là 1 m Khi được phép của các cơ quan quản lý đường ôtô có thể rút ngắn khoảng cách trên

+ Cáp giao chéo với đường ôtô: Phải đặt cáp trong hầm, trong khối cáp hoặc trong ống suốt chiều ngang của đường cộng thêm mỗi bên 2 m Chiều sâu cáp tới mặt đường là 1 m và chiều từ mương thoát nước tới cáp là 0.5 m

+ Cáp đi song song với đường sắt phải cách 2 m

+ Cáp giao chéo với đường sắt giải quyết giống như đường ôtô

+ Cáp giao chéo với các đường ống kể cả đường ống dẫn dầu khí đốt phải đảm bảo khoảng cách là 0.5 m Nếu đặt cáp trong ống suốt quảng đường giao chéo phải cộng thêm mỗi bên 2 m cho phép giảm khoảng cách còn 0.25 m

+ Nếu cáp giao chéo với đường ống dẫn nhiệt, thì khoảng cách giữa cáp và ống dẫn nhiệt là 0.5 m Khi đó suốt quản đường giao chéo cộng thêm mỗi bên của cáp là 2 m Phải bọc cách nhiệt để nhiệt độ của cáp không tăng quá 10oC về mùa hè

và 15oC về mùa đông

+ Cáp vượt suối mương phải đặt trong ống

+ Cáp vượt sông, kênh, gạch phải chôn sâu 0.8 m ở chổ gần bờ nước và 0.5 m ở chổ tàu thuyền qua lại Cáp được chọn phải có đai thép sợi tròn và lớp cách điện phù hợp

+ Cáp đặt trong hào số lượng cáp hạn chế không quá 6

+ Đất chôn cáp không có chất ăn mòn quá mức, điều kiện địa chất quá phức tạp hoặc dòng thứ tự không quá lớn

+ Cáp có điện áp tới 35 kV được chôn sâu tới 0.7 m, phía dưới và phía trên phải có cát hoặc đất mịn, không lẫn sỏi, tạp chất, dày 100 mm

+ Khi chôn sâu tới 1,2 m cáp có điện áp tới 20 kV không cần có lớp bảo vệ, trừ trường hợp giao chéo với đường ôtô và đường sắt

+ Đối với cáp hạ áp khi cần đặt các lớp bảo vệ ở những đoạn có khả năng xảy ra các tác hại về cơ học

+ Khoảng cách giữa cáp điện lực và cáp thông tin là 500 mm và cáp phải đặt trong ống hoặc trong ngăn chóng cháy

+ Hai cáp giao chéo nhau phải có khoảng cách là 0.5 m Nếu có tấm chắn giữa hai cáp cho phép rút khoảng cách còn 0.25 m Cáp đặt trong hào khoảng cách giữa cáp 10 kV và cáp điện lực với cáp kiểm tra là100 mm

+ Khoảng cách giữa các cáp 15-20-35 kV với nhau Với các điện áp thấp hơn

là 250 mm

Hình 1.21: Lắp đặt cáp tại các vị trí giao cắt trong mương cáp

1 cáp hạ áp, 2 cáp cao áp, 3 gạch hoặc tấn bê tông

Hình 1.23: Vùng an toàn của tuyến cáp ngầm đặt dưới nước

Hình 1.24: Vùng an toàn của cáp đi dưới hè đường

1.6.6 Tiêu chuẩn lắp đặt

+ Tiêu chuẩn 1: Không có sơ đồ nối đất nào tổng quát cho tất cả

Khi cần chọn sơ đồ nối đất, hãy phân tích mọi trường hợp cách điện riêng biệt

Giải pháp tốt nhất là chọn nhiều sơ đồ nối đất khác nhau cho thành phần khác nhau của hệ thống lắp đặt

+ Tiêu chuẩn 2: Các giải pháp này phải thõa mãn các tiêu chuẩn sau

• Chống điện giật

• Phòng cháy do điện phát sinh

• Cung cấp điện liên tục

• Chống quá điện áp

• Chống nhiễu điện từ

+ Tiêu chuẩn 3: So sánh các sơ đồ nối đất

Nên sử dụng sơ đồ TT cho hệ thống lắp đặt, chỉ được giám sát một cách có hạn hoặc những hệ thống phụ thuộc vào các sửa đổi hay mở rộng

Nên sử dụng sơ đồ IT nếu tính liên tục trong cung cấp điện là mục tiêu bắc buộc

Nên sử dụng sơ đồ TN-S cho hệ thống lắp đặt có mức độ giám sát cao hoặc các hệ thống lắp đặt không phụ thuộc vào hoạt động mở rộng và chỉnh sửa

Không nên vận dụng sơ đồ TN-C và TN-C-S xét về nguy cơ xảy ra cháy, nhiễu điện từ

+ Tiểu chuẩn 4: Xét về vấn đề chịu quá điện áp và nhiễu điện từ, các sơ đồ

IT, TT, TN-S đều có khả năng đáp ứng ngang bằng nhau nếu được thực hiện đúng cách

+ Tiêu chuẩn 5: Khi làm một phép tính so sánh về mặt kinh tế, phải xét tất

cả các chi phí kể cả những chi phí có liên quan

• Thiết kế

• Bảo chì

• Sửa chữa mở rộng

• Thất thoát trong sản xuất

1.6.7 Nối đất theo qui định

+ Khi nối đất các vỏ kim loại của cáp thì vỏ kim loại và băng thép được nối với nhau và nối hộp nối vỏ kim loại bằng dây đồng mềm

+ Trong tất cả mọi trường hợp dây nối đất phải có mặt cắt không nhỏ hơn 6mm2 và không lớn hơn 25 mm2

+ Ở chổ đoạn cáp nối với đường dây trên không phải đặt bảo vệ quá điện áp khí quyển bằng ống chống sét hoặc chống sét van ở hai đầu đoạn cáp Cực nối đất của chống sét phải nối với vỏ kim loại của cáp

+ Dây trung tính của cáp treo phải liên tục ở cột néo, cột đầu, cột cuối phải nối đất Ở đường đây trung áp cần nối đất lập lại theo chiều dài 200 ÷ 250 mm2

1.6.8 Nguyên tắc lắp đặt và đi cáp

Để giải quyết hầu hết các vấn đề EMC (tương thích điện từ) tiêu chuẩn nhiễu điện từ của thiết bị, nhất thiết phải tuân thủ một số quy luật đi cáp sơ đẳng Yêu cầu

đầu tiên là quyết định nhóm cho mỗi sợi cáp Các loại nhóm cáp sau đây liên quan phần lớn đến hệ thống lắp đặt trong thực tế

Nhóm số 1: Mạch đo và nguồn cung cấp cho đầu dò tương tự, nhóm này dễ

bị nhiễu

Nhóm số 2: Nhóm này cũng nhạy (đặc biệt đối với xung và cháy) Nó cũng

có thể gây nhiễu mạch cho nhóm điện

Nhóm số 3: Mạch điều khiển và chỉ báo, bao gồm các rơle Nhóm này sẽ

không gây nhiễu cho nhóm 1 và nhóm 2

Nhóm số 4: Cáp nguồn đây là cáp từ mạng phân phối công cộng hoặc từ

nguồn phát riêng Dòng điện mức này được đóng ngắt và chuyển đổi bởi bộ chỉnh lưu, bộ đổi điện… trong điều kiện hoạt động bình thường, những chức năng này phát ra thành phần dòng điện và điện áp tần số cao, trong và trên dây dẫn nguồn Những dòng điện thế này kết thành một môi trường gây nhiễu cao cho nhóm 1,2,3 cáp và dây dẫn thuộc mỗi nhóm nên có màu sắc khác nhau và phân biệt đối với các nhóm còn lại

+ Quy tắc số 1: Dây dẫn “đi” và “về” của bất kỳ mạch nào, luôn phải đặt

càng gần nhau càng tốt

Quy tắc này cũng được áp dụng cho cả cáp ngầm, không áp dụng cho 2 mạch

“hình sao”, vốn không được cách ly, có khả năng trao đổi tín hiệu

+ Quy tắc số 2: Nên đặt tất cả các dây dẫn liên kết, cáp… thuộc mạch nội hạt

tiếp xúc gần gủi với cấu trúc đẳng thế cấu thành nên mass điện

Biện pháp này đảm bảo lợi ích của đặc điểm suy giảm nhiễu đã mô tả trên và trên thực tế không cần chi phí

+ Quy tắc số 3: Phải sử dụng cáp có bảo vệ cho những mạch nhạy nhiễu và

tiếng ồn

Màn chắn là lớp bảo vệ chống tiếng ồn tần số cao hiệu quả, miễn sao cáp có tối thiểu một đầu được nối với mass Hoàn toàn có thể đặt 2 cáp thuộc 2 nhóm khác nhau gần bên nhau, miễn là ít nhất một cáp bảo vệ và nối với mass thông qua nối kết bằng kim loại tại mỗi đầu cực Những cáp có bảo vệ được lắp đặt đúng theo qui cách sẽ có khả năng miễn nhiễm tạp âm

+ Qui tắc số 4: Chỉ có dây dẫn cùng nhóm mới có thể đi cùng tuyến cáp hoặc

cùng bó

+ Qui tắc số 5: Bất kỳ dây dẫn tự do nào có cùng nhóm 2 hoặc nhóm 4 bao

giờ cũng được nối với mass của chúng tại hai đầu

+ Qui tắc số 6: Cáp thuộc nhóm 4 không cần bảo vệ nếu chúng được lọc + Qui tắc số 7: Các thiết bị gây ồn cần phải được cung cấp bằng các cáp điện

• Thử mẫu từng hạng mục xác định ngay từ đầu

Chuẩn IEC 439-1 áp đặt lên bộ thiết bị đóng ngắt hạ thế và điều khiển sản xuất, được thử mẫu ở dạng bộ hoàn chỉnh

Chuẩn IEC 439-1 định nghĩa 4 dạng lắp ráp, theo mức độ phân chia bên trong bằng rào chắn hoặc vách ngăn

Sự ngăn chia này giúp:

• Bảo vệ khỏi sự tiếp xúc với thành phần mang điện trực tiếp của các bộ phận chức năng nằm kề nhau

• Giới hạn khả năng phát sinh sự cố phóng hồ quang điện

• Ngăn không cho vật thể cứng lạ chuyển từ bộ lắp ráp này sang bộ lắp ráp bên cạnh

• Cuối cùng thử nghiệm, kiểm tra và thử nghiệm chức năng của từng bộ phận ngay trong giai đoạn sản xuất nhằm đảm bảo tuân thủ tối đa tiêu chuẩn lắp ráp

1.6.9 Dấu hiệu nhận dạng dây dẫn hạ thế

Hệ thống đấu dây và các dây dẫn cáp hạ thế được đánh dấu bằng màu sắc hay ký số Dấu hiệu nhận dạng theo tiêu chuẩn IEC 446 dựa trên 3 qui tắc

v Qui tắc 1: Dấu sọc xanh và vàng dành riêng cho dây dẫn bảo vệ PE hoặc

PEN

v Qui tắc 2: Khi mạch có dây trung tính, nó phải được sơn màu xanh nhạt

hoặc đánh số 1 nếu cáp nhiều lõi, có từ 5 dây dẫn trở lên Khi mạch không có dây trung tính, dây dẫn màu xanh nhạt có thể được dùng làm dây dẫn pha nếu nó nằm trên cáp có trên một dây dẫn

v Qui tắc 3: Có thể nhận diện dây dẫn pha bằng bất kỳ màu nào ngoại trừ:

xanh – vàng; xanh; vàng; xanh - nhạt

a/ Tuỳ theo mức độ yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện với chế độ làm việc

và tầm quan trọng mà phụ tải có thể chia thành các loại như sau:

+ Phụ tải loại 1: Là những phụ tải mà có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn

đến: nguy hiểm cho tính mạng con người; phá hỏng thiết bị đắt tiền; phá vỡ qui trình công nghệ sản xuất; gây thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân; gây ảnh hưởng không tốt về chính trị, ngoại giao

+ Phụ tải loại 2: Là những phụ tải mà có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn

đến: thiệt hại về kinh tế do đình trệ về sản xuất; phá hỏng thiết bị gây hư hỏng sản phẩm; phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số công chúng

+ Phụ tải loại 3: Gồm tất cả các phụ tải được thiết kế với độ tin cậy cung

cấp điện không được cao lắm

b/ Phụ tải có 3 dạng phụ tải như sau:

+ Phụ tải trung bình Ptb: phụ tải trung bình là đặt trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị điện cho ta cơ

sở để đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán

Trong thực tế công thức để tính toán phụ tải trung bình

Ptb = W/t W: điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát

t: thời gian khảo sát

Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính theo công thức

∑=

= n

i tb

P

1

Biết phụ tải trung bình chúng ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết

bị Phụ tải trung bình là một số quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tổn thất điện năng Thông thường phụ tải trung bình được xác định, ứng với thời gian khảo sát là một ca làm việc, 1 tháng hoặc 1 năm

+ Phụ tải cực đại: có 2 dạng

* Phụ tải cực đại Pmax: Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn ∆t (thường lấy trong khoảng thời gian 10phút – 30phút) chỉ số này có thể dùng để chọn các thiết bị điện theo điều kiện phát nóng,

nó cho phép đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán

Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng kinh tế

* Phụ tải đỉnh nhọn Pđm: Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1-2 giây Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tra dao động điện

áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của role bảo vệ…

+ Phụ tải tính toán Ptt: Là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt độ lớn nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng lên đến nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất dòng điện phụ tải thực

1.7.2 Công dụng của đồ thị phụ tải

Đồ thị phụ tải được sử dụng rộng rãi, trong vận hành thiết kế các công trình tuỳ theo mục đích mà người sử dụng đồ thị phụ tải loại này hay loại khác

Trong thiết kế dựa vào đồ thị phụ tải xác định phụ tải cực đại Biết được sự biến thiên của phụ tải ngày đặt trưng và của cả năm Có thể tính toán lựa chọn số lượng và công suất tối ưu của thiết bị điện, các khí cụ điện và dây dẫn…

1.7.3 Những chỉ dẫn chung khi xác định phụ tải

Trong hệ thống cung cấp điện, để xác định phụ tải điện người ta dùng phương pháp đơn giản (gần đúng) hoặc chính xác tuỳ thuộc vào giai đoạn thiết kế

và vị trí điểm nút tính toán

Thiết kế cung cấp điện bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế thi công Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, ta chỉ cần tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đặt của các hộ tiêu thụ toàn phân xưởng hay toàn xí nghiệp Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta tiến hành tính toán chính xác phụ tải điện tại các nút trên sơ đồ của hệ thống cung cấp điện đã được lựa chọn Đồ thị phụ tải được xác định từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện

+ Xác định đồ thị phụ tải của từng thiết bị điện áp dưới 1000V, chỉ số này dùng để chọn dây dẫn hay dây cáp dẫn điện tới thiết bị và để chọn các thiết bị nối dây vào tủ động lực hay dùng vào đường dây phân phối

+ Xác định đồ thị phụ tải của nhóm thiết bị điện áp dưới 1000V trị số này cần dùng để chọn dây dẫn hay dây cáp cung cấp điện cho nhóm thiết bị và để chọn thiết bị bảo vệ, thiết bị đóng cắt tại nút đó

+ Xác định đồ thị phụ tải tại thanh cái hạ áp 0.4/0.23kV của trạm biến áp phân xưởng Phụ tải này gồm các thiết bị công suất lớn các tủ phân phối cung cấp cho các tủ động lực hay các nhóm thiết bị Trị số này cần dùng để chọn số lượng và công suất của trạm biến áp phân xưởng, chọn thanh góp, chọn thiết bị đóng ngắt phía hạ áp của trạm

Khi xác định phụ tải tính toán cần phải quan tâm đến một số vấn đề sau:

- Đồ thị phụ tải của các phân xưởng hay của toàn xí nghiệp thay đổi theo thời gian, chúng tăng lên và càng bằng phẳng tuỳ theo mức độ hoàn chỉnh kỹ thuật sản xuất

- Việc sản xuất luôn được cải tiến và hoàn thiện (tự động hoá, cơ khí hoá quá trình sản xuất) cho nên lượng điện năng mà xí nghiệp đó cần sẽ tăng lên, nghĩa là phụ tải sẽ tăng lên

- Khi thiết kế hệ thống cung cấp cần phải xét đến sự phát triển của tương lai trong sản xuất, nghĩa là phải xét đến sự tăng của phụ tải điện của xí nghiệp đó trong 5-10 năm tới

Xác định phụ tải tính toán hiện nay có nhiều phương pháp Những phương pháp đơn giản trong tính toán thông thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác cao thì phương pháp phức tạp Vì vậy theo yêu cầu cụ thể mà ta chọn phương pháp thích hợp

a/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán Ptt theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

+ Ưu điểm: Đơn giản thuận tiện nên nó là một trong những được sử dụng

rộng rãi

+ Nhược điểm: Chủ yếu là kém chính xác vì hệ số nhu cầu kiểm tra trong sổ

tay là một số liệu cho trước cố định không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm

b/ Xác định phụ tải tính toán Ptt theo suất tiêu hao điện năng

+ Ưu điểm: Cho kết quả tương đối chính xác

+ Nhược điểm: Chỉ giới hạn cho một số thiết bị điện như: quạt gió, bơm

nước, máy nén khí, thiết bị điện phân…

c/ Xác định phụ tải tính toán Ptt theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Phương pháp này cho kết quả gần đúng, nó được dùng trong giai đoạn sơ bộ

và được dùng để tính phụ tải, tính toán ở phân xưởng có mật độ máy móc tương đối đều

d/ Xác định phụ tải cực đại theo phương pháp Kmax và công suất trung bình

Ptb

Khi cần phụ tải có độ chính xác cao và không có các số liệu cần thiết kế để

áp dụng các phương pháp đơn giản thì nên sử dụng phương pháp này

Theo sự phát triển của trường, đồng kéo theo nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng Dự kiến trong thời gian sắp tới phụ tải của trạm Cơ Khí sẽ tăng

Sau đây là phụ tải tổng quát toàn tuyến của đường dây cần thiết kế cho phía sau trạm biến áp Cơ Khí

Hình 1.25: Sơ đồ phụ tải tổng quát của đường dây

Bảng 1.5: Bảng số liệu phụ tải và địa điểm của đường dây

v T1: tuyến từ tủ phân phối chính đến phụ tải: xưởng Cơ Khí; nhà học B1; nhà Ăn 200 chổ; nhà thi đấu Thể Dục Thể Thao (TDTT) và dự

phòng cho phụ tải Ký Túc Xá Điểm

v T3: tuyến từ tủ phân phối chính đến phụ tải: vườn cây ăn quả; hệ

thống canh tác; ao nuôi cá; trạm bơm

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ logic hướng dẫn xác định kích thứơt dây dẫn nhỏ nhất cho mạch

Xác định kích cỡ (tiết diện) dây dẫn cho mạch có khả năng tải dòng I Z1 hay

I Z2 , bằng cách sử dụng dòng tương đương I Z' có xét đến ảnh hưởng của hệ

số K (I Z' = I Z /K) xác định mã mẫu tự và lớp bọc cách điện của dây dẫn

Xác minh các điều kiện khác nếu có yêu cầu

I Z2

I Z1

I n

I B Dòng mang tải cực đại I B

Dòng định mức I n của thiết bị bảo vệ phải bằng hoặc lớn hơn dòng tải cực đại

Chọn dòng cho phép lớn nhất I z cho mạch, tương ứng với kích thước dây dẫn mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ

Cầu chì

I Z = 1.31I n nếu I n ≤ 10A

I Z = 1,21I n nếu I n >10A

và I n ≤ 25A

I Z = 1,10 I n nếu I n >25A

Bộ ngắn mạch

I Z = I n

• Nhiệt độ môi trường

Phương pháp thực tế để xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn mạch điện ta dựa vào sơ đồ logic hướng dẫn sau

2.2 Xác định tiết diện dây dẫn cho mạch ngầm

2.2.1 Xác định dây pha

Trong trường hợp mạch chôn ngầm, công việc xác định kích thước dây dẫn nhỏ nhất đòi hỏi phải thiết lập hệ số K Riêng mẫu tự mã tương ứng với phương pháp lắp đặt thì không cần thiết

Xác định hệ số K:

Đối với mạch ngầm giá trị hệ số K biểu thị điều kiện lắp đặt, và được tính dựa trên hệ số sau:

K = K1*K2*K3*K4Mỗi hệ số phụ thuộc vào đặc tính cụ thể của hệ thống Hệ số K ảnh hưởng của toàn cục những điều kiện lắp đặt khác nhau, và được tính bằng cách nhân các hệ

số điều chỉnh lại với nhau

+ Hệ số điều chỉnh K1: là thước đo ảnh hưởng của phương pháp lắp đặt

Bảng 2.1: Hệ số điều chỉnh K1 liên quan đến phương pháp lắp đặt