Bài giảng hệ thống cung cấp điện - Trần Tấn Lợi - Chương 6

Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải được lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của mạng Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hưởng đến việc chọn tiết diện dây là: 1- Phát nóng do dòng điện làm việc lâu dài (dài hạn).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng hệ thống cung cấp điện - Trần Tấn Lợi - Chương 6 Chương VI Xác định tiết diện dây dẫn trong mạng điện.6.1 Khái niệm chung: Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải được lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinhtế của mạng  Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hưởng đến việc chọn tiết diện dây là: 1- Phát nóng do dòng điện làm việc lâu dài (dài hạn). 2- Phát nóng do dòng ngắn mạch (ngắn hạn). 3- Tổn thất điện áp trong dây dẫn và cáp trong trạng thái làm việc bình thường và sự cố. 4- Độ bền cơ học của dây dẫn và an toàn. 5- Vần quang điện. Với 5 điều kiện trên ta xác định được 5 tiết diện, tiết diện dây dẫn nào bé nhất trong chúng sẽ là tiết diện cần lựa chọn thoảmãn điều kiện kỹ thuật. Tuy nhiên có những điều kiện kỹ thuật thuộc phạm vi an toàn do đó dây dẫn sau khi đã được lựa chọntheo các điều kiện khác vẫn cần phải chú ý đến điều kiện riêng của từng loại dây dẫn, vị trí và môi trường nơi sử dụng để có thểlựa chọn được đơn giản và chính xác hơn. Ví dụ:+ Yếu tố vầng quang điện và độ bền cơ học chỉ được chú ý khi chọn tiết diện dây dẫn trên không.+ Điều kiện phát nóng do dòng ngắn mạch chỉ được chú ý khi chọn cáp.+ Để đảm bảo độ bền cơ học người ta qui định tiết diện dây tối thiểu cho từng loại dây ứng với cấp đường dây (vật liệu làm dây,loại hộ dùng điện, địa hình mà dây đi qua…).+ Yếu tố vầng quang điện chỉ được đề cập tới khi điện áp đường dây từ 110 kV trở lên. Để ngăn ngừa hoặc làm giảm tổn thấtvầng quang điện người ta cũng qui định đường kính dây dẫn tối thiểu ứng với cấp điện áp khác nhau.VD: với cấp 110 kV thì d > 9,9 mm  tương ứng 70 mm2. 220 kV thì d > 21,5 mm  tương ứng 120 mm2.+ Ngoài yếu tố kỹ thuật và an toàn tiết diện dây dẫn còn được lựa chọn theo các điều kiện kinh tế để sao cho hàm chi phí tínhtoán Ztt  min. Phần dưới sẽ trình bầy một số phương pháp chính.6.2 Lựa chọn tiết diện dây trên không và cáp theo ĐK phát nóng:1) Sự phát nóng khi có dòng điện chạy qua: Khi có dòng điện chạy qua, do hiệu ứng Jun vật dẫn sẽ nóng lên. Nếu nóng quá sẽ giảm độ bền cơ học, sẽ làm giảmtuổi thọ hoặc phá hỏng các đặc tính cách điện của các chất cách điện xung quanh dây bọc (lõi cáp). Vì vậy để hạn chế phát nóngquá mức người ta qui định nhiệt độ phát nóng lâu dài cho phép tương ứng với từng loại dây là: 700C với thanhcái trong nhà vàdây dẫn trên không; 550C với cáp bọc cao su. 800C với cáp điện có điện áp đến 3 kV và 650C với cáp 6 kV, 600C với cáp 10 kV…Từ đấy có thể xác định được dòng điện làm việc lâu dài cho phép.Qúa trình phát nóng vật dẫn như sau:Năng lượng dùng để phát nóng tính bằng: Q = P.t = I2R.t . Như vậy lúc đầu nhiệt độ của thiết bị sẽ nóng lên không ngừng.Tuy nhiên ngoài quá trình đốt nóng còn có quá trình toả nhiệt (phụ thuộc vào mức chênh nhiệt độ của dây). Sự chênh nhiệt độcủa vật dẫn càng lớn thì quá trình toả nhiệt càng mạnh. Vì vậy nếu I=conts. nhiệt độ của dây dẫn sẽ dừng lại ở một mức nào đó(sau thời gian ổn định nhiệt) khi đó Qcc = Qtoa  cân bằng nhiệt. Qdốt (lớn) Qdôt (nhỏ) Qdot = 0 Qcc Qtoa (nhỏ) Qtoa (lớn) Qtoa = Qcc Quá độ nhiệt t0 =f(t, I, R) ổn định nhiết t0 = const. Như vậy sự phát nóng do dòng điện làm việc dài hạn gây ra, được tính khi đã cân bằng nhiệt. Nhiệt lượng sản ra trongmột đơn vị thời gian do dòng điện trong dây có điện trở tác dụng R bằng lượng nhiệt toả ra môi trường xung quanh trong thờigian đó: (lúc này không xét tới yếu tố thời gian nữa). Ta có: Q = I2.R = K.S.( - 0)Trong đó: K - hệ số toả nhiệt (phụ thuộc môi trường xung quanh). S - diện tích mặt ngoài dây dẫn (diện tích toả nhiệt). ; cf - Nhiệt độ dây dẫn và nhiệt độ môi trường xung quanh.Nếu khống chế để  = cf , qui định ứng với từng loại dây cụ thể ( R =  . l/F) và nếu qui định cụ thể về 0 , về điều kiện làm mátcụ thể thì: K .S(  cf   0 ) Icf  (6.1) RTừ (6.1) cho ta thấy rằng có thể tính sẵn được Icf với từng loại dây cụ thể nếu ta qui định chi tiết về S; R(F); cf ; K; 0 ứng vớicác điều kiện cụ thể này ta tính được Icf  Lập bảng Icf = f(F; loại dây; các điều kiện tiêu chuẩn). cần chú ý rằng nhiệt độ khôngkhí xung quanh (tính TB) thường lấy bằng +250C ; trong đất thường lấy là +150C.2) Chọn dây dẫn theo ĐK. phát nóng: Thực chất là chúng ta sẽ chọn 1 loại dây có sẵn với Ftc và Icf sao cho khi lắp đặt vào với dòng thực tế thì nhiệt độ củanó sẽ không vượt quá nhiệt độ cho phép (thực tế ít biết được cf mà thường chỉ biết được Icf)  vậy để chọn dây ta c ...