Hướng dẫn chọn cáp điện cách điện XLPE: Dòng điện định mức, sụt áp và tiết diện
Việc lựa chọn tiết diện cáp điện XLPE phù hợp là bài toán bốn biến: dòng tải, phương pháp lắp đặt, điều kiện môi trường và sụt áp. Chọn sai thứ tự, bạn sẽ hoặc chi tiêu quá nhiều cho đồng hoặc chạy cáp bị quá nhiệt. Hướng dẫn này sẽ đi qua trình tự tính toán được sử dụng trong các dự án xuất khẩu của chúng tôi.
Bước 1 — Xác định Dòng điện Thiết kế
Bắt đầu từ tải kết nối theo kVA, áp dụng hệ số nhu cầu của hệ thống và chuyển đổi sang ampe:
Ib = S × 1000 / (√3 × Un) đối với tải ba pha, trong đó S là kVA và Un là điện áp dây 400 V.
Ví dụ, một công viên công nghiệp 12 MW tiêu thụ 8 MVA tại đỉnh tải, cần khoảng 11.550 A mỗi pha — điều này ngay lập tức cho bạn biết thiết kế sẽ được xây dựng từ nhiều đường cáp song song thay vì một cáp duy nhất.
Bước 2 — Đọc Bảng Dòng điện Cơ sở
Dòng điện cho phép cơ sở của cáp đồng XLPE 0,6/1 kV, ruột dẫn 90 °C, không khí 30 °C và điện trở suất đất 2,5 K·m/W, được hiển thị bên dưới. Giá trị đồng và nhôm khác nhau khoảng một bước kích thước.
| Tiết diện | Trong không khí (một lõi) | Trong đất (một lõi) | Trong không khí (3 lõi) | Trong đất (3 lõi) |
|---|---|---|---|---|
| 10 mm² | 77 A | 94 A | 60 A | 77 A |
| 35 mm² | 160 A | 185 A | 125 A | 155 A |
| 70 mm² | 245 A | 270 A | 200 A | 225 A |
| 150 mm² | 400 A | 410 A | 325 A | 345 A |
| 300 mm² | 635 A | 610 A | 505 A | 515 A |
Bước 3 — Áp dụng Hệ số Giảm tải
Các bảng của nhà sản xuất giả định một thế giới lý tưởng. Các lắp đặt thực tế nhân bốn hệ số hiệu chỉnh với nhau:
| Điều kiện | Phạm vi | Hệ số điển hình |
|---|---|---|
| Nhiệt độ không khí xung quanh | Tham chiếu 30 °C; điển hình 40 °C | 0,87 – 0,91 |
| Nhiệt độ đất | Tham chiếu 20 °C; nhiệt đới 30 °C | 0,87 – 0,93 |
| Điện trở suất nhiệt của đất | Tham chiếu 2,5 K·m/W; cát khô 3,5 | 0,80 – 0,85 |
| Nhóm, ba mạch chạm nhau trong không khí | 3 cáp mỗi khay | 0,73 |
| Độ sâu chôn cáp | Tham chiếu 1,0 m | 1,00 – 0,95 |
Dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh = định mức cơ sở × knhiệt độ × kđất × knhóm × kđộ sâu. Một cáp ba lõi 150 mm² định mức 325 A trong không khí trở thành 325 × 0,89 × 0,75 = 217 A trong phòng máy nhiệt đới với hai mạch song song — giảm 33% khiến hầu hết người mua lần đầu ngạc nhiên.
Bước 4 — Kiểm tra Sụt áp
Sụt áp cho mạch ba pha được tính như sau:
ΔU = √3 × I × L × (R cosφ + X sinφ) / 1000 tính bằng volt, với R tính bằng Ω/km ở nhiệt độ hoạt động và L tính bằng km.
Sử dụng cáp đồng XLPE 150 mm² (R = 0,124 Ω/km, X = 0,08 Ω/km), chạy 200 m, 300 A, cosφ = 0,85: ΔU = 1,732 × 300 × 0,2 × (0,105 + 0,042) = 15,3 V, hoặc 3,8% của 400 V. Nằm trong giới hạn 5% thông thường, vì vậy lựa chọn 150 mm² được giữ nguyên.
Bước 5 — Xác minh Khả năng chịu ngắn mạch
XLPE cho phép nhiệt độ ruột dẫn 250 °C đối với lỗi lên đến năm giây. Sử dụng phương trình adiabatic S = I√t / k với k = 143 cho cáp đồng XLPE. Lỗi 25 kA được xử lý trong 0,2 s cần S = 25.000 × 0,447 / 143 = 78 mm², vì vậy cáp 95 mm² được chọn dựa trên tải lỗi ngay cả khi 70 mm² có thể tải được.
Danh sách kiểm tra lựa chọn nhanh
- Dòng điện thiết kế được tính từ kVA, không phải từ kW lắp đặt.
- Phương pháp lắp đặt được xác định: khay, ống dẫn, chôn trực tiếp, trong không khí.
- Tất cả bốn hệ số giảm tải đã được áp dụng và ghi lại.
- Sụt áp dưới 5%, hoặc dưới quy định địa phương nghiêm ngặt hơn.
- Khả năng chịu ngắn mạch được kiểm tra với thời gian cắt của bộ ngắt mạch.
- Bán kính uốn và lực kéo tương thích với tuyến cáp.
Để có tổng quan về cấu trúc, loại và tiêu chuẩn hoàn chỉnh, hãy xem Hướng dẫn cáp điện XLPE.
