Dòng điện định mức là một trong những tiêu chí đầu tiên cần xem xét khi lựa chọn dây và cáp điện cho công trình. Tuy nhiên, việc xác định tiết diện cáp không đơn giản là đối chiếu dòng tải với một giá trị Ampe cố định. Phương pháp lắp đặt, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ đất, vật liệu cách điện và điều kiện làm việc của cáp đều có thể ảnh hưởng đến khả năng mang dòng.

Trong hệ thống điện hạ thế, dây và cáp điện có nhiệm vụ truyền tải điện năng từ nguồn đến các thiết bị sử dụng. Khi dòng điện chạy qua ruột dẫn, nhiệt được sinh ra làm nhiệt độ của cáp tăng lên. Nếu nhiệt độ cáp vượt quá giới hạn cho phép, cần lựa chọn cáp có tiết diện ruột dẫn lớn hơn để đáp ứng yêu cầu làm việc. Đây là nguyên tắc cơ bản được CADIVI nêu trong tài liệu hướng dẫn lựa chọn dây và cáp hạ thế.

Vì vậy, dòng điện định mức cần được xem xét cùng với điều kiện lắp đặt và môi trường thực tế của công trình, thay vì chỉ dựa vào tiết diện ruột dẫn.

1. Dòng điện định mức là gì?

Trong tài liệu hướng dẫn của CADIVI, dòng điện định mức được xem xét trên cơ sở khả năng làm việc của dây và cáp trong những điều kiện nhiệt nhất định.

Khi dòng điện chạy qua ruột cáp, cáp sẽ phát sinh nhiệt và nóng lên. Nếu nhiệt độ của cáp vượt quá mức cho phép, cần lựa chọn cáp có tiết diện ruột dẫn lớn hơn.

Điều này cho thấy việc lựa chọn tiết diện dây và cáp không chỉ nhằm đáp ứng dòng điện của tải, mà còn phải đảm bảo nhiệt độ làm việc của ruột dẫn nằm trong giới hạn cho phép.

Có thể hình dung quá trình lựa chọn theo nguyên tắc:

Dòng điện tải - phát sinh nhiệt trong ruột dẫn - xác định nhiệt độ làm việc - kiểm tra khả năng mang dòng - lựa chọn tiết diện phù hợp.

Do đó, khi lựa chọn dây cáp cho một công trình, việc xác định chính xác dòng điện tải là bước quan trọng đầu tiên.

2. Vì sao không thể chỉ nhìn vào tiết diện để xác định dòng điện cho phép?

Một trong những cách hiểu đơn giản thường gặp là mỗi tiết diện dây sẽ tương ứng với một giá trị dòng điện nhất định.

Tuy nhiên, tài liệu CADIVI cho thấy dòng điện định mức được xây dựng dựa trên nhiều điều kiện khác nhau, bao gồm:

• Nhiệt độ làm việc cho phép tối đa của ruột dẫn.
• Nhiệt độ không khí.
• Nhiệt độ đất.
• Nhiệt trở suất của đất.
• Độ sâu lắp đặt khi chôn cáp trong đất.
• Điều kiện lắp đặt.

Như vậy, cùng một tiết diện nhưng nếu thay đổi điều kiện lắp đặt, giá trị dòng điện định mức áp dụng cũng có thể thay đổi.

Đây là điểm rất quan trọng khi tra bảng dòng điện của CADIVI: phải sử dụng đúng bảng tương ứng với loại cáp và điều kiện lắp đặt thực tế.

3. Nhiệt độ ruột dẫn – yếu tố quyết định khả năng mang dòng

Nhiệt độ làm việc tối đa của ruột dẫn là một trong những thông số cơ sở được sử dụng để xây dựng các bảng dòng điện định mức trong tài liệu CADIVI.

Ví dụ, đối với cáp CVV ruột đồng, cách điện PVC, vỏ PVC không giáp bảo vệ, lắp trên không, điều kiện cơ sở của bảng tra là:

• Nhiệt độ không khí: 30°C.
• Nhiệt độ ruột dẫn tối đa khi cáp tải dòng điện định mức: 70°C.

Trong khi đó, đối với cáp CXV ruột đồng, cách điện XLPE, vỏ PVC không giáp bảo vệ, lắp trên không, tài liệu CADIVI sử dụng:

• Nhiệt độ không khí: 30°C.
• Nhiệt độ ruột dẫn tối đa: 90°C.

Sự khác biệt về nhiệt độ làm việc này được phản ánh trong bảng dòng điện định mức của từng loại cáp.

Điều này cũng cho thấy khi so sánh các loại cáp có vật liệu cách điện khác nhau, không nên chỉ nhìn vào tiết diện mà cần xem xét giới hạn nhiệt độ làm việc và điều kiện áp dụng của bảng tra.

4. Cùng tiết diện nhưng PVC và XLPE có thể có dòng điện định mức khác nhau

Một ví dụ rõ ràng trong tài liệu CADIVI là bảng dòng điện định mức của cáp điều khiển lắp trên không.

Với điều kiện nhiệt độ không khí 30°C và nhiệt độ ruột dẫn tối đa 70°C, bảng dành cho cáp cách điện PVC cho các giá trị:

Trong khi đó, với cáp điều khiển cách điện XLPE, điều kiện cơ sở là nhiệt độ không khí 30°C và nhiệt độ ruột dẫn tối đa 90°C. Bảng tương ứng cho:

Các giá trị trên chỉ có ý nghĩa trong điều kiện cơ sở được nêu trong bảng, không nên sử dụng như một bảng dòng điện chung cho mọi phương án lắp đặt.

Đây là lý do khi lựa chọn dây và cáp điện cho công trình, cần xác định đầy đủ loại cáp, vật liệu cách điện, tiết diện và phương pháp lắp đặt trước khi tra dòng điện định mức.

5. Phương pháp lắp đặt ảnh hưởng như thế nào đến dòng điện định mức?

Khả năng tản nhiệt của cáp phụ thuộc vào môi trường mà cáp được lắp đặt. Vì vậy, CADIVI xây dựng các bảng dòng điện định mức riêng cho nhiều phương án lắp đặt.

Đối với cáp điện lực cách điện PVC, tài liệu phân chia các trường hợp như:

• Cáp lắp trên không.
• Cáp chôn trực tiếp trong đất.
• Cáp đi trong ống đơn tuyến chôn trong đất.
• Các cấu hình cáp khác nhau khi lắp đặt.

Ví dụ, đối với cáp CVV/DTA, CVV/WA ruột đồng, cách điện PVC, vỏ PVC có giáp bảo vệ, chôn trong đất, bảng CADIVI phân chia dòng điện theo cấu hình:

• Cáp 1 lõi.
• Cáp 2 lõi.
• Cáp 3 và 4 lõi.
• Hai cáp đặt cách khoảng.
• Ba cáp tiếp xúc nhau theo hình 3 lá.

Chỉ riêng sự khác biệt về cấu hình cáp đã cho thấy việc lựa chọn dòng điện định mức không thể tách rời khỏi phương án lắp đặt.

6. Cáp chôn trong đất cần xem xét những gì?

Đối với cáp chôn trực tiếp trong đất, điều kiện nhiệt khác đáng kể so với cáp lắp trên không.

Theo tài liệu CADIVI, điều kiện cơ sở được sử dụng cho bảng cáp chôn trực tiếp trong đất gồm:

• Nhiệt trở suất của đất: 1,2 °C.m/W.
• Nhiệt độ đất: 15°C.
• Độ sâu chôn cáp: 0,5 m.
• Nhiệt độ làm việc tối đa của ruột dẫn: 70°C đối với bảng cáp PVC tương ứng.

CADIVI đồng thời lưu ý rằng dòng điện định mức của cáp chôn trực tiếp trong đất phụ thuộc vào nhiệt độ đất, nhiệt trở suất của đất, hệ số ghép nhóm và hệ số điều chỉnh theo độ sâu đặt cáp.

Do đó, khi thiết kế tuyến cáp ngầm, không nên lấy trực tiếp dòng điện định mức của cáp lắp trên không để áp dụng cho cáp chôn dưới đất.

7. Hệ số hiệu chỉnh và điều kiện thực tế

Các bảng dòng điện định mức của CADIVI được xây dựng theo những điều kiện cơ sở cụ thể.

Trong thực tế, điều kiện của công trình có thể khác với điều kiện cơ sở đó. Khi đó, cần xem xét các hệ số hiệu chỉnh tương ứng.

Đối với cáp chôn trong đất, tài liệu đặc biệt đề cập đến các yếu tố liên quan đến:

nhiệt độ đất + nhiệt trở suất của đất + ghép nhóm + độ sâu đặt cáp.

Điều này rất quan trọng đối với các công trình có nhiều tuyến cáp đi cùng nhau hoặc có điều kiện đất khác với điều kiện cơ sở của bảng tra.

Vì vậy, khi áp dụng bảng CADIVI vào thiết kế thực tế, cần kiểm tra xem điều kiện công trình có phù hợp với điều kiện cơ sở hay cần hiệu chỉnh.

8. Một ví dụ cho thấy tầm quan trọng của phương pháp lắp đặt

Hãy cùng xem xét cáp có tiết diện 4 mm².

Trong bảng cáp điều khiển PVC lắp trên không, dòng điện định mức của cáp 4 mm² là 33 A trong điều kiện nhiệt độ không khí 30°C và nhiệt độ ruột dẫn tối đa 70°C.

Với cáp điều khiển XLPE 4 mm² trong điều kiện cơ sở tương ứng, giá trị là 42 A khi nhiệt độ ruột dẫn tối đa 90°C.

Nhưng không nên từ đó kết luận rằng:

"Cáp 4 mm² luôn chịu được 33 A hoặc 42 A."

Các giá trị trên chỉ áp dụng cho đúng loại cáp và điều kiện lắp đặt được quy định trong bảng.

Khi phương pháp lắp đặt, nhiệt độ môi trường hoặc cấu hình cáp thay đổi, cần sử dụng bảng hoặc hệ số hiệu chỉnh phù hợp.

Đây chính là lý do một câu hỏi tưởng như đơn giản:

"Cáp bao nhiêu mm² thì đủ tải?"

thực tế cần được trả lời dựa trên nhiều thông tin hơn chỉ là tiết diện.

9. Quy trình lựa chọn tiết diện dây và cáp dựa trên dòng điện tải

Để lựa chọn dây và cáp phù hợp, có thể thực hiện theo trình tự:

Bước 1: Xác định dòng điện của tải

Xác định dòng điện làm việc của mạch hoặc thiết bị cần cấp nguồn.

Bước 2: Xác định loại dây/cáp

Xác định loại cáp, vật liệu cách điện, số lõi và cấu tạo phù hợp với hệ thống.

Bước 3: Xác định phương pháp lắp đặt

Cáp đi trên không, chôn trực tiếp, đi trong ống hoặc các phương án khác sẽ sử dụng điều kiện tra bảng tương ứng.

Bước 4: Xác định điều kiện môi trường

Đối với cáp trên không, cần xem xét nhiệt độ không khí.

Đối với cáp chôn trong đất, cần xem xét nhiệt độ đất, nhiệt trở suất của đất và độ sâu lắp đặt.

Bước 5: Tra dòng điện định mức

Đối chiếu dòng tải với bảng dòng điện định mức tương ứng trong tài liệu CADIVI.

Bước 6: Kiểm tra điều kiện thực tế và hệ số hiệu chỉnh

Nếu điều kiện thực tế khác điều kiện cơ sở, cần áp dụng các hệ số điều chỉnh phù hợp theo phương pháp lắp đặt.

Bước 7: Kiểm tra các tiêu chí kỹ thuật khác

Sau khi đáp ứng yêu cầu về dòng điện định mức, cần tiếp tục kiểm tra độ sụt áp và khả năng chịu dòng điện ngắn mạch, đồng thời đánh giá phương pháp lắp đặt và điều kiện môi trường.

10. Những lưu ý quan trọng khi lựa chọn dây và cáp CADIVI

Từ hướng dẫn của CADIVI, có thể rút ra một số nguyên tắc quan trọng:

Thứ nhất, không lựa chọn tiết diện chỉ dựa vào dòng điện tải.

Thứ hai, phải xác định đúng phương pháp lắp đặt trước khi tra dòng điện định mức.

Thứ ba, cần chú ý đến nhiệt độ làm việc tối đa của ruột dẫn và vật liệu cách điện.

Thứ tư, với cáp chôn trong đất, cần xem xét điều kiện nhiệt của đất, độ sâu và cấu hình lắp đặt.

Thứ năm, các giá trị trong bảng tra phải được hiểu trong đúng điều kiện cơ sở mà CADIVI quy định, không nên áp dụng máy móc cho mọi trường hợp.

Thứ sáu, dòng điện định mức chỉ là một trong những tiêu chí của quá trình lựa chọn cáp. Theo tài liệu CADIVI, bên cạnh dòng điện định mức còn cần xem xét độ sụt áp, dòng điện ngắn mạch, cách lắp đặt và nhiệt độ môi trường hoặc nhiệt độ đất.

KẾT LUẬN

Dòng điện định mức là cơ sở quan trọng để lựa chọn tiết diện dây và cáp hạ thế, nhưng không phải là yếu tố duy nhất.

Khả năng mang dòng của dây và cáp phải được đánh giá trong mối liên hệ với nhiệt độ làm việc của ruột dẫn, nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt và các điều kiện nhiệt liên quan.

Tài liệu hướng dẫn của CADIVI cho thấy rõ rằng các bảng dòng điện định mức được xây dựng theo từng điều kiện cụ thể. Chẳng hạn, cáp CVV lắp trên không được tra với điều kiện nhiệt độ không khí 30°C và nhiệt độ ruột dẫn tối đa 70°C, trong khi cáp CXV lắp trên không sử dụng điều kiện nhiệt độ ruột dẫn tối đa 90°C.
Đối với cáp chôn trong đất, việc lựa chọn còn cần xem xét nhiệt độ đất, nhiệt trở suất của đất, độ sâu chôn cáp và các hệ số liên quan đến ghép nhóm, bố trí cáp.

Vì vậy, lựa chọn đúng dây và cáp không đơn thuần là chọn một tiết diện đủ lớn, mà là lựa chọn loại cáp và tiết diện phù hợp với dòng tải và toàn bộ điều kiện làm việc thực tế của công trình.

Đây cũng là bước đầu tiên trong quá trình lựa chọn dây và cáp hạ thế theo hướng dẫn kỹ thuật CADIVI.