Bài giảng Cung cấp điện: Chương 7 - Phương thức lắp đặt tính chọn dây dẫn

Bài giảng Cung cấp điện: Chương 7 - Phương thức lắp đặt tính chọn dây dẫn trình bày nội dung chính về trình tự tính toán dây dẫn, xác định độ tụt áp và chọn dây trung tín dây PE -PEN

01

Công Suất Tính Toán

Dòng làm việc tối đa I b

Dòng định mức của MCCB hay cầu chì I z

Lựa chọn MCCB hay cầu chì

Chọn Tiết diện dây Phương thức

́ ́

Khi tính chọn dây dẫn, đầu tiên xác định kích

cỡ cho các dây pha , dây trung tính và dây bảo vệ

PE sẽ được xác định sau.

Khi chọn dây dẫn, chú ý hai trường hợp chính :

Dây dẫn không chôn dưới đất.

Trong quá trình tính toán chú ý đến các vấn đề sau đây:

Phương thức lắp đặt.

Theo tiêu chuẩn IEC 6-354–5–52 “ Electrical installations

of buildings Part 5–52 Selection and Erection of Electrical Equipment – Wiring Systems”, các thông số sau đây cần dùng đến để chọn lựa dây cable.

̣ ̃ thanh dẫn, cable 1 lõi không bọc giáp, cable 1 lõi có bọc giáp, cable nhiều lõi

Kẹp trực tiếp

Hệ thống ống conduit systems

Hệ thống máng trunking

Hệ thống ống dẫn ducting systems

Thang cable Khay cable Ladder, Tray

Trên vật liệu cách điện

Dây đở (support wire)

07

11

12

Phương thức lắp đặt theo địa thế

Địa Thế

Phương thức lắp đặt

Không lắp chặt

Kẹp trực tiếp

Hệ thống ống (conduit systems)

Hệ thống máng (trunking)

Hệ thống ống dẫn (ducting systems)

Thang cable Khay cable (Cable ladder, Cable tray)

Trên vật liệu cách điện

Dây đở (support wire)

(cable channel)

56 56 54, 55 O 30, 31, 32,

34 Chôn dưới đất 72, 73 O 70, 71 70, 71 O

Nhúng trong kết cấu (đi

ngầm) 57, 58 3 1, 2, 59, 60

50, 51, 52,

53 46, 45 O Liên kết trên bề mặt (đi

Trên không trong môi

trường không khí 33 O 10, 11 10, 11 O 36 35

Phương thức lắp đặt theo mã số kiểu lắp đặt

26 Tổng số dạng lắp đặt trên 70 cách, tham khảo bài giảng lý thuyết

1.1 CHỌN DÂY DẪN (TH KHÔNG ĐI DÂY NGẦM DƯỚI ĐẤT)

Cable khi không chôn dưới đất có khả năng tải dòng hiệu dụng I Z qua dây Dòng điện này được xác định theo quan hệ sau:

Hê ̣ số điều chỉnhK1 theo nhiệt độ môitrường

a) Có khoảng trống

b) Không khoảng trống

c) Xếp 2 lớp (lớp kép)

Bó (bunch): một số mạch xếp cable không tạo thành khoảng trống và không tạo thành một lớp, một vài lớp xếp chồng lên thiết bị giữ hay chống đở (chẳng hạn như khay).

a) Trong trunking

b) Trong Conduit

c) Trên khay (tray)

Hê ̣ số điều chỉnhK 2 cho nhómcable

Hệ số điều chỉnh K 2 = 1 khi :

Xếp các dây cable có không gian trống

 Hai dây cable 1 lõi thuộc hai mạch khác nhau cách nhau khoảng trống lớn hơn hai lần đường kính ngoài của dây cable có

tiết diện lớn nhất.

 Hai dây cable nhiều lõi được đặt cách nhau khoảng trống ít nhất bằng đường kính ngoài của dây cable có tiết diện lớn.

Các cable kế cận nhau mang tải thấp hơn 30% của khả năng tải dòng của dây cable.

Tính toán hệ số điều chỉnh cho bó cable với tiết diện khác nhau phụ thuộc vào số lượng cable và tiết diện của cable.

Hệ số này được cho trong bảng nhưng phải được tính riêng cho mỗi bó hay mỗi lớp.

Hệ số thu nhỏ cho một nhóm chứa các dây dẫn bọc cách điện có tiết diện khác nhau hay dây cable trong conduit, trong trunking hoặc kinh dẫn cable là :

2

1 K

n



Trong đó:

K 2 là hệ số thu nhỏ nhóm

n là số cable nhiều lõi của số mạch trong nhóm

Hê ̣ số điều chỉnhK 2 cho cable 1 lõi có mã lắp đặt F

Hê ̣ số điều chỉnhK 2 cho cable nhiều lõi có mã lắp đặt E

TRÌNH TỰ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

BƯỚC 1: Dùng bảng 3 chọn phương thức thi công.

BƯỚC 2: Dùng bảng 4 xác định hệ số điều chỉnh K 1 theo vật liệu cách điện và nhiệt độ môi trường.

BƯỚC 3: Dùng bảng 5 cho cable lắp đặt theo lớp hay bó

Dùng bảng 6 cho cable 1 lõi xếp theo lớp với các loại phụ kiện giữ dây

Dùng bảng 7 cho cable nhiều lõi xếp theo lớp với các loại phụ kiện giữ dây

Hay dùng công thức

xác định hệ số K 2 thích hợp theo số mạch hay cable nhiều lõi trong trường hợp những nhóm cable có tiết điện khác nhau

2

1 K

n



BƯỚC 4: Tính dòng I b điều chỉnh bằng cách chia dòng tải I b (hay dòng định mức của khí cụ bảo vệ) cho tích số của các hệ số điều chỉnh:

b

b dieuchinh

1 2

I I

K K



BƯỚC 5: Từ các bảng 8 và 9 tùy theo phương thức lắp đặt đã chọn, cách điện của vật liệu và số lượng dây dẫn

chọn tiết diện cable theo khả năng tải dòng I o  I b điều chỉnh

BƯỚC 6: Khả năng tải dòng thực sự của dây cable được xác định theo quan hệ sau:

Z o 1 2

39 Kha ̉ năngtải dòng của cable PVC hay EPR / XLPE

40 Kha ̉ năngtải dòng của cable với cách điện vô cơ (mineral)

STT Nhóm Tải Số

Lượng

Công Suất Đinh mức

Hiệu Suất

Hệ Số

Công Suất

Hệ Số sử dụng K u

Công Suất Tính Toán cho Động Cơ 1:

44 40

BƯỚC 1: Dùng bảng 3 chọn

phương thức thi công.

Đi dây trên tray có đục lổ , được treo từ trần.

Dây dẫn là cable đồng có 3 lõi , cách điện PVC.

Mã số lắp đặt là 31 , phương thức lắp đặt E

Tổng số mạch trên tray là 5 mạch

Nhiệt độ môi trường là 40 Co

2

K  0,76 BƯỚC 3: Dùng bảng 7 cho cable nhiều lõi xếp theo lớp với các loại phụ kiện giữ dây

BƯỚC 4: Tính dòng I b điều chỉnh bằng cách chia dòng tải I b cho tích số của các hệ số điều chỉnh:

b1 b1dieuchinh

BƯỚC 5: Từ bảng 8

với phương thức

lắp đặt E 31, dây

cale 3 lõi bọc cách

điện PVC chọn tiết

diện cable theo khả

năng tải dòng

CHÚ Ý: Với dòng I b1 = 26 A và tiết diện dây là 6mm 2

Mật độ dòng điện là :

1.2 CHỌN DÂY DẪN (TH ĐI DÂY NGẦM DƯỚI ĐẤT)

Khi Cable được chôn dưới đất có khả năng tải dòng hiệu dụng I Z qua dây Dòng điện này được xác định theo quan hệ sau:

K 4 là hệ số điều chỉnh cách thức sắp xếp cable theo bó

hay theo lớp trong thiết bị giữ dây trên đường dẫn cable.

K 5 là hệ số điều chỉnh khi nhiệt trở của đất khác 25 K m / W o

HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH K 3 :

Nếu nhiệt độ môi trường tại ví trí lắp đặt khác với nhiệt độ tham chiếu 20 o C thì dùng hệ số hiệu chỉnh K 3 trình bày trong bảng 10 theo vật liệu cách điện.

quan hệ sau:

cho cable 1 lõi và cable nhiều lõi được chôn trực tiếp dưới đất hoặc chôn trong ống.

Bảng 11: Hệ Số điều chỉnh K 41

khi chôn cable trực tiếp xuống đất (Phương thức D2)

Cable nhiều lõi Cable 1 lõi

Bảng 12: Hệ Số điều chỉnh K 41 khi chôn cable nhiều lõi trong ống đơn xuống đất (Phương thức lắp đặt D1)

Bảng 13: Hệ Số điều chỉnh K 41 khi chôn cable đơn trong ống cable đơn xuống đất (Phương thức D1)

Hệ số K42 được xác định theo cách thức sau:

Với cable chôn trực tiếp xuống đất hay không

Nếu có vài dây dẫn có kích thước tương tự trong cùng ống.Hệ số K42 được xác định theo hàng đầu tiên của bảng 5.

Với cable không cùng kích thước, gọi n là số

42

1 K

n



HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH K 5 :

Nhiệt trở của đất ảnh hưởng đến nhiệt tiêu tán của dây cable Đất có nhiệt trở thấp làm nhiệt lượng tiêu tán dễ dàng, tại các vị trí đất có nhiệt trở cao giới hạn khả năng tiêu tán nhiệt lượng.

Theo tiêu chuẩn IEC 60364 – 5 – 52 giá trị tham khảo của nhiệt trở đất là 25 K m / W o

Bảng 14:

Hệ Số điều chỉnh K 5 khi nhiệt trở đất khác với 25 K m / W o

TRÌNH TỰ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CHÔN TRONG ĐẤT

Thực hiện phương thức sau đây từng bước để xác định tiết diện cho dây cable.

BƯỚC 1: Dùng bảng 10 định hệ số K 3 điều chỉnh theo vậy liệu cách điện và nhiệt độ đất

BƯỚC 2: Dùng bảng 11 ; 12 và 13 định K 41

hay công thức

cho nhóm cable có kích thước không đồng nhát để xác định hệ số điều chỉnh K 4 theo khoảng cách giữa các dây cable hay khoảng cách giữa các ống chứa cable được chôn trong đất.

BƯỚC 3: Dùng bảng 14 xác định hệ số K 5 theo nhiệt trở của đất.

42

1 K

n



BƯỚC 4: Tính dòng I b điều chỉnh bằng cách chia dòng tải I b

cho tích số của các hệ số điều chỉnh:

b

b dieuchinh

I I

K K K



BƯỚC 5: Từ các bảng 15 và 16 tùy theo phương thức lắp đặt đã chọn, cách điện của vật liệu và số lượng dây dẫn, xác định tiết diện của cable theo khả năng tải dòng

I o  I I b điều chỉnh

BƯỚC 6: Khả năng tải dòng thực sự của dây cable

được xác định theo quan hệ sau:

Z o 3 4 5

59 Bảng 15: Khả năng tải dòng của cable chôn dưới đất

(Phương thức lắp đặt D1)

60 Bảng 16: Khả năng tải dòng của cable chôn dưới đất

(Phương thức lắp đặt D2)

GIÁ TRỊ TIÊU CHUẦN CỦA ĐỘ SỤT ÁP

Theo IEC 60364 – 5 – 52 “ Electric Installations of buiding Selection and erection of electrical eqipment – Wiring systems “

trong Annex G phát biểu độ sụt áp giữa vị trí nguồn và điểm tải bất kỳ không được lớn hơn giá trị cho trong bảnng sau đây so với áp cung cấp định mức

TÍNH TOÁN ĐỘ SỤT ÁP Ở ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH:

Gọi:

I b [A] : dòng hiệu dụng khi đầy tải

L [Km] : bề dây dây dẫn.

R L [ /Km]: điện trở trên một đơn vị độ dài dây dẫn.

X L [ /Km]: điện kháng trên một đơn vị độ dài dây dẫn.

cos : Hệ số công suất của Tải

V dn : điện áp giữa hai dây pha (áp dây)

V pn : điện áp giữa dây pha và trung tính (áp pha)

63 SỤT ÁP TRÊN MẠCH 1 PHA CUNG CẤP BẰNG ÁP DÂY

Từ giản đồ vector suy ra độ dài OM = V L Khi độ sụt áp có giá trị rất nhỏ góc lệch pha giữa các vector áp V L

Các giá trị R và X lần lượt là điện trở và điện kháng

trên suốt độ dài L của dây dẫn Nếu tính theo giá trị R L xà

X L là điện trở và điện kháng trên một đơn vị độ dài (1 km dây dẫn) , quan hệ trên được viết lại như sau:

Áp dụng phương pháp tính gần đúng theo trên, suy ra các trường hợp khác như:

 Sụt áp trên mạch 1 pha được cấp bằng áp pha

 Sụt áp trên mạch 3 pha cân bằng.

Các giá trị Điện Trở và Cảm Kháng của dây được tra theo bảng 18 và 19

66 Bảng 18: Điện Trở và Điện kháng trên 1 km

cho dây dẫn bằng đồng

67 Bảng 19: Điện Trở và Điện kháng trên 1 km

cho dây dẫn bằng nhôm

TRA BẢNG SỐ ĐỂ ƯỚC LƯỢNG ĐỘ SỤT ÁP

Trong quá trình thực hành khi cần ước lượng nhanh độ sụt áp, có thể áp dụng các bảng tra độ sụt áp U theo

áp dây V dn , tính trên 1 Km đơn vị độ dài với dòng hiệu dụng 1A qua dây dẫn

CHÚ Ý

Các bảng số 20 và 21 được trích dẫn từ “ Electric Installation Guide “ của Schneider Electric 2016.

Theo tài liệu “Electric Installation Handbook” của ABB

in năm 2010 cũng cho các bảng tra độ sụt áp theo đơn vị độ dài , nhưng chi tiết hơn.

Với dây dẫn đồng , độ sụt áp cho trong các bảng 22 a, b,

c ,d, e ứng với HSCS tải thay đổi từ 1 đến 0,75.

Với dây dẫn nhôm , độ sụt áp cho trong các bảng 23 a, b,

c ,d, e ứng với HSCS tải thay đổi từ 1 đến 0,75.

Bảng 20: Độ sụt áp tính trên 1 km theo tiết diện dây dẫn đồng

( Trích từ tài liệu của Schneider Electric – 2016 )

Bảng 21: Độ sụt áp tính trên 1 km theo tiết diện dây dẫn nhôm

( Trích từ tài liệu của Schneider Electric – 2016 )

Bảng 22 e: Độ sụt áp tính trên 1 km theo tiết diện dây dẫn đồng

( Trích từ tài liệu của ABB– 2010 )

Bảng 23 e: Độ sụt áp tính trên 1 km theo tiết diện dây dẫn nhôm

( Trích từ tài liệu của ABB– 2010 )

Nếu nguồn 3 pha cân bằng

có áp dây V dn = 400V thì dòng dây

hiệu dụng qua mạch ghi nhận

Cho biết sụt áp tại điểm nối vào tủ phân phối của động

cơ là 10V Áp dụng số liệu cho trong các bảng 20 đến 23 để tính sụt áp ở đầu vào động cơ trong 2 trường hợp :

 Vận hành bình thường

 Khi khởi động

TÍNH SỤT ÁP KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG :

Với dây dẫn bằng đồng có tiết diện 35 mm 2 , khi động cơ hoạt động bình trường có cos  = 0,8 mạch điện thuộc dạng

3 pha cân bằng Tra bảng 20 ta có kết quả như sau K = 1.

K = 1

TÍNH SỤT ÁP KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG :

Tương tự nếu tra bảng 22 – d với dây dẫn là cable 3 lõi giá trị nhận được trong bảng là 0, 99 Giá này này xem như tương đương với giá trị tìm được trong bảng 20.

TÍNH SỤT ÁP KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG :

Với bề dài dây dẫn là L = 50m = 0,05 Km; dòng dây

hiệu dụng khi động cơ làm việc là I b = 100A Độ sụt

áp từ tủ phân phối đến đầu động cơ được xác định

theo quan hệ

TÍNH SỤT ÁP KHI ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG :

Thực hiện phương pháp tính tương tự như trên, lúc động cơ khởi động ứng với cos  = 0,35 ; tra bảng 20 ta

có kết quả sau: K = 0,54.

TÍNH SỤT ÁP KHI ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG :

Với dòng khởi động là I bs = 500 A , ta có:

SỤ ÁP ẠI PHÂN I = 10V (1000A 100A 500A) 14V

Độ sụt áp tổng là : V tổng = V + 14V =13,5V + 14V = 27,5 V

Phần trăm sụt áp lúc động cơ khởi động là :

Các thông số trong quan hệ tính toán tiết diện dây trung tính hay dây bảo theo phương pháp đoan nhiệt :

 S PE/PEN : tiết diện dây trung tính hay dây bảo vệ.

 I là giá trị hiệu dụng của dòng sự cố qua dây

 t là thời gian ngắt mạch tách ly sự cô ́ của khí cụ bảo vệ.

80 5

Bảng 25: Giá trị k trong công thức tính tiết diện dây PE và PEN

(Dây bảo vệ cô lập không liên kết với các dây cable hay

không bó chung với cable)

Bảng 26: Giá trị k trong công thức tính tiết diện dây PE và PEN

(Dây bảo vệ liên kết với các dây cable hay bó chung với cable)