Xác định độ sụt áp

Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được: khi dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây. Ở chế độ vận hành của tải (như động cơ, chiếu sáng,….) sẽ phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào gần với giá trị định mức. Do vậy cần phải chọn kích cỡ dây sao cho khi mang tải lớn nhất, điện áp ở điểm cuối phải nằm trong phạm vi cho phép .

Trong mục này, các phương pháp xác định độ sụt áp sẽ được trình bày nhằm kiểm tra:

• Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt và các luật hiện hành
• Độ sụt áp là chấp nhận được đối với tải 
• Thỏa các yêu cầu về vận hành

Độ sụt áp lớn nhất

• Độ sụt áp lớn nhất cho phép sẽ thay đổi tùy theo quốc gia. Các giá trị điển hình đối với lưới hạ áp sẽ được cho ở bảng.

• Các độ sụt áp giới hạn này được cho ở chế độ vận hành bình thường và không được sử dụng khi khởi động động cơ, hoặc khi đóng cắt đồng thời một cách tình cờ nhiều tải. Khi sụt áp vượt quá giá trị ở trên thì cần phải sử dụng cáp (dây) có tiết diện lớn họ.
• Nếu sụt áp 8% được cho phép thì sẽ gây ra hàng loạt vấn đề sau cho động cơ như:
  • Nói chung, sự vận hành của động cơ đòi hỏi điện áp dao động + 5% xung quanh giá trị. định mức của nó ở trạng thái làm việc ổn định,
  • Dòng khởi động của động cơ có thể gấp 5 tới 7 lần dòng làm việc lớn nhất (hoặc cao hơn). Nếu sụt áp là 8% tại thời điểm đầy tái, thì sẽ dẫn đến sụt áp 40% hoặc lớn hơn thời điểm khởi động. Điều này làm cho động cơ:
    • Đứng vên (do moment điện từ không vượt quá moment tải) và làm cho động cơ phát nóng, không hoạt động.
    • Tăng tốc rất chậm, do vậy dòng tải rất lớn (gây giảm áp trên các thiết bị khác) sẽ tiếp tục tồn tại trong thời gian khởi động
• Sụt áp 8% sẽ gây tổn thất công suất đáng kể nhất là cho các tải làm việc liên tục, do vậy sẽ gây nên sự lãng phí năng lượng. Do những nguyên nhân này, độ sụt áp lớn nhất cho phép 8% sẽ không được cho phép đôi với những lưới rất nhạy với điện áp (xem Hình)

Tính toán độ sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải

Công thức sử dụng

• Bảng dưới đây đưa ra công thức chung để tính sụt áp cho mỗi Km chiều dài đường dây. Trong đó:
  • l_B: Dòng làm việc lớn nhất (A)
  • L: Chiều dài dây dẫn (km)
  • R: Điện trở của dây dẫn (Ω/km)

• Chú ý: R được bỏ qua khi tiết diện dây dẫn lớn hơn 500 mm2
  • X cảm kháng của dây dẫn (Ω/km)
• Chú ý: X được bỏ qua cho dây có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2. Khi không có thông tin nào khác, ta sẽ lấy giá trị X bằng 0.08 Ω/km.
  • Φ: Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên dây dẫn, trong đó:
    • Đèn nung sáng: cos Φ = 1
    • Động cơ:
      • Khi khởi động: Cos Φ = 0.35 
      • Ở chế độ bình thường: Cos Φ = 0.8 
  • Un: Điện áp dây (V)
  • Vn: Điện áp pha (V) 
  •  
• Đối với ống dây đi sẵn kiểu lắp ghép và thanh dẫn, điện trở và cảm kháng sẽ được nhà chế tạo cung cấp.

Bảng tính đơn giản

• Ta có thể bỏ qua các tính toán nếu sử dụng bảng dưới đây. Bảng này cho kết quả tính toán sụt áp gần đúng trên 1Km cho 1A và phụ thuộc vào:
  • Dạng của tải: cho động cơ với con ở gần bằng 0.8, cho chiếu sáng với cos 0 gần bằng 1.
  • Dạng của cáp: 1 pha hay 3 pha 
• Độ sụt áp sẽ được tính bằng công thức: K x l_B x L. Trong đó:
  • K được cho trong bảng,
  • l_B – Dòng làm việc lớn nhất (A),
  • L – Chiều dài của cáp (km)
• Trong đó ở cột công suất của động cơ “cos Φ = 0.35” ở bảng có thể được dùng để tính sụt áp khi khởi động động cơ (xem Ví dụ 1).

Ví dụ 1 (xem Hình dưới)

• Cho đây đồng ba pha tiết diện 35 mm2, chiều dài 50m cấp điện cho động cơ 400V có dòng:
  • 100 A với cos Φ = 0.8 ở chế độ vận hành bình thường
  • 500 A (5 ln) với cos Φ = 0.35 khi khởi động
• Sụt áp tại điểm nối vào tủ phân phối của động cơ là 10V ở điều kiện bình thường (với dòng tổng là 1000 A, xem Hình). Hãy tính sụt áp đến động cơ:
  • Ở chế độ làm việc bình thường
  • Ở chế độ khởi động

Giải:

• Sụt áp ở chế độ bình thường: ΔU% = 100 ΔU/Un
  • Tra bảng trên có V/A/km ta được: ΔU cho cáp = 1x 100 x 0.05 = 5 V
  • ΔU tổng = 10 + 5 = 15 V nghĩa là: 15/400 x 100 = 3.75%
  • Giá trị này nhỏ hơn (8%) và thỏa mãn yêu cầu.

• Sụt áp khi khởi động động cơ: ΔU của cáp = 0.52 x 500 x 0.05 = 13 V
  • Sụt áp tại tủ phân phối sẽ vượt quá 10V do dòng phụ khi khởi động động cơ.
  • Giả sử dòng chạy qua tủ phân phối khi khởi động động cơ là: 900 + 500 = 1400 A, vậy sụt áp tại tủ phân phối sẽ tăng lên tỉ lệ và có giá trị là: 10 x 1400 / 1000 = 14 V
  • ΔU tại tủ phân phối = 14 V
  • ΔU cho cáp động cơ = 13 V
  • ΔU tổng = 13 + 14 = 27 V, nghĩa là 27/400 x 100 = 6.75%
  • Giá trị này thỏa mãn yêu cầu khi khởi động động cơ.

Ví dụ 2 (xem hình)

• Cho cáp 3 pha 4 dây bằng đồng có tiết diện 70 mm², dây có chiều dài 50m mang dòng điện 150 A. Dây này cung cấp điện cho một số tải, trong đó có mạch chiếu sáng gồm 3 dây 1 pha, mỗi dây có tiết diện 2.5 mm² bằng đồng, dài 20 m và có dòng điện 20 A.
• Giả sử các dòng trên dây 70 mm² cân bằng và 3 mạch chiếu sáng được nối vào cùng một điểm.
• Tính độ sụt áp tại điểm cuối của mạch chiếu sáng? 

Giải:

• Sụt áp của dây dẫn có 4 sợi là: ΔU%= 100 ΔU/Un
  • Bảng trên 0.55 V/A/km, ta được: ΔU dây = 0.55 x 150 x 0.05 = 4.125V
  • Do đó: ΔUpha = 4 x125)/√3 = 2.38V
• Sụt áp trên dây chiếu sáng: ΔU trên mỗi mạch đơn = 18 x 20 x 0.02 = 7.2V
  • Do đó, tổng sụt áp là: 7.2 + 2.38 = 9.6V
  • 9.6/230 x 100 = 4.2%
  • Giá trị này thỏa mãn yêu cầu về sụt áp cho phép, vì có giá trị nhỏ hơn 6%.

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

________________

VNK EDU gửi tặng bạn “Bộ thuyết minh bản vẽ hệ thống điện căn hộ du lịch và khách sạn Penninsula“
Nhận tài liệu

________________
Trải nghiệm buổi học thử miễn phí khóa học “Kỹ sư M&E – Thiết kế hệ thống điện” giúp bạn nắm bắt tổng quan kiến thức về hệ thống điện.

________________

=>Thông báo chương trình ưu đãi ngày 20/11 cho anh em kỹ sư nhận mưa các tài liệu, quà tặng giá trị click vào link sau để biết thêm chi tiết: Giới thiệu chương trình ưu đãi