BÀI 6: CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP ĐIỆN
6.2 L ỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY TRÊN KHÔNG VÀ CÁP THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG
6.2.1 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 giảm tuổi 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 nóng quá mức người ta qui định nhiệt độ phát nóng lâu dài cho phép tương ứng với từng loại dây là:
700C với thanh và dây dẫn trên không; 550C với cáp bọc cao su; 800C với cáp điệncó điện áp đến 3 kV và 650C với cáp 6 kV, 600C với cáp 10 kV…
Từ đây 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 tỏa nhiệt (phụ thuộc vào mức chênh nhiệt độ của dây). Sự chênh nhiệt độ của 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.
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 trong một 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 thời gian đó: (lúc này không xét tới yếu tố thời gian nữa).
Q=I2.R=K.S.( - 0) (6.1) Trong đó:
K - hệ số toả nhiệt (phụ thuộc môi trường xung quanh).
S - diện tích mặt ngoài dây dẫn (diện tích toả nhiệt).
; cp - Nhiệt độ dây dẫn và nhiệt độ môi trường xung quanh.
t:thời gian
Nếu khống chế để = cp, qui định ứng với từng loại dây cụ thể ( R = .l/F) và nếu qui định cụ thể về 0, về điều kiện làm mát cụ thể thì:
(6.2)
Ta thấy rằng có thể tính sẵn được Icp với từng loại dây cụ thể nếu ta qui định chi tiết về S; R(F); cp ; K; 0 ứng với các điều kiện cụ thể này ta tính được Icp→ Lập bảng Icp = f (F; loại dây; các điều kiện tiêu chuẩn), cần chú ý rằng nhiệt độ không khí xung quanh (tính thiết bị) thường lấy bằng +250C; trong đất thường lấy là +150C.
.
6.2.2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng
Thực chất là chúng ta sẽ chọn một loại dây có sẵn với Ftc và Icp sao cho khi lắp đặt vào với dòng thực tế thì nhiệt độ của nó sẽ không vượt quá nhiệt độ cho phép (thực tế ít biết được cp mà thường chỉ biết được Icp) → vậy để chọn dây ta có:
Ilvmax≤Icp.K1.K2 (6.3)
Trong đó:
Ilvmax - dòng điện cực đại lâu dài đi trong dây dẫn.
Icp - dòng cho phép tra bảng (theo điều kiện tiêu chuẩn).
K1 - hệ số hiệu chỉnh kể đến nhiệt độ môi trường xung quanh khác tiêu chuẩn.
K2 - hệ số hiệu chỉnh xét tới điều kiện làm mát (toả nhiệt) khác tiêu chuẩn (phụ thuộc vào số lượng các đường cáp cạnh nhau).
Riêng với đường cáp và dây dẫn Udm ≤ 1 kV được bảo vệ bằng cầu chì hoặc Aptomát. Cần chú ý hiện tượng sau, khi quá tải không lớn lắm (kqt < 2) thì sau một thời gian khá lâu thiết bị bảo vệ chưa cắt, dây dẫn bị phát nóng mạnh → làm cách điện già cỗi mau chóng, điều đó không cho phép. Vì vậy để thoả mãn điều kiện phát nóng, dây dẫn và cáp chọn không những chỉ cần đảm bảo về dòng mà còn phải phối hợp với thiết bị bảo vệ theo những điều kiện sau:
- + Khi mạng được bảo vệ bằng cầu chì:
(6.4) - Trong đó:
- Idc - dòng điện định mức của dây chảy cầu chì.
- - hệ số phụ thuộc điều kiện đặt và quản lý mạng điện.
-
- = 3 qui định với mạng điện động lực.
-
- = 0,8 với mạng sinh hoạt (chiếu sáng).
-
- + Khi mạng được bảo vệ bằng Aptômát:
(6.5)
1,25IđmA : Dòng khởi động nhiệt của aptomat