Luận văn tốt nghiệp
SVTH: Hồng Tấn Quí


LỜI CẢM ƠN
Ф Ф



Trong những năm học tập và nghiên cứu tại trường vừa qua, với sự giúp đỡ
tận tình của quý Thầy Cô trong trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là cán bộ giãn
dạy trong khoa, trong Bộ môn Kỹ Thuật Điện, nay em đã có đầy đủ hơn những kiến
thức trong chuyên ngành và thực tế. Từ đó mà em đã hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp, sau 14 tuần bắt tay vào công việc. Có được kết quả tốt như hôm nay, ngoài
sự phấn đấu của bản thân, em đã nhận được sự dạy dỗ tận tình của thầy cô, sự động
viên của gia đình, bạn bè…
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở Bộ môn Kỹ Thuật Điện, trường
Đại Học Cần Thơ, đặc biệt thầy hướng dẫn Đào Ngọc Liễn đã tận tình chỉ dẫn giúp
em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cám ơn phòng Quản Trị Thiết Bị đã tạo điều kiện thuận lợi
và tận tình chỉ dẫn, giúp em thu thập số liệu chính xác để hoàn thành mỹ mãn đề tài
luận văn tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn các bạn, đặc biệt hơn là các bạn trong lớp Kỹ Thuật Điện
K27, đã động viên và giúp đỡ tôi những lúc khó khăn, để hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 09 tháng 12 năm 2005
Sinh viên thực hiện

Hồng Tấn Quí
Lời nói đầu
SVTH: Hồng Tấn Quí


LỜI NÓI ĐẦU
Ф Ф


Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với việc tìm ra nguồn năng
lượng mới. Ngày nay, điện năng đã trở thành nguồn động lực chính của nền công
nghiệp sản xuất qui mô, cơ khí hóa, tự động hóa. Bởi vì điện năng có nhiều đặc
điểm ưu việt, như: dễ biến đổi thành các dạng năng lượng khác, là nguồn năng
lượng lớn, rẽ tiền, dễ dàng truyền tải đi xa, phân phối đến tận nơi tiêu thụ, trong
diện tích hẹp ta có thể phân phối bằng đường cáp ngầm…
Trong xã hội phát triển ngày nay, trong nền “công nghiệp hóa, hiện đại
hóa” đất nước, thì nhu cầu phát triển của con người ngày một nâng cao. Cần phải
có sự nổ lực để thích nghi, đáp ứng kịp thời, nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh tổn
thất vô ích. Ngoài những đòi hỏi khót liệt về kỹ thuật, về kinh tế …thì ngày nay
vấn đề được đặt ra không kém phần quan trọng đó là phải đảm bảo mỹ quan cho
công trình, cho đô thị. Với ngành công nghiệp điện lực then chốt chúng ta hiện nay
đang trên đà phát triển mạnh, có nhiều thiết bị mới hiện đại được ra đời. Với nhu
cầu thực tế, điều kiện xã hội ta hiện nay có thể nghiên cứu và đưa vào sử dụng hệ
thống cáp ngầm, thay thế cho đường dây hạ áp trên không.
Đề tài mà em đang nghiên cứu là Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng
Điện Hạ Áp. Địa điểm, tại khu II trường đại học Cần Thơ.
Nội dung luận văn gồm 5 chương:
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp

Chương II: Tính toán xác định tiết diện cáp nhỏ nhất cho hệ thống
cáp ngầm
Chương III: Tính toán ngắn mạch và phối hợp bảo vệ
Chương IV: Dự toán kinh phí cho công trình thi công
Chương V: Tổng kết
Đây là một đề tài mới, đòi hỏi em cần phải nghiên cứu kỹ, cũng như học
hỏi nhiều hơn. Việc làm luận văn đã giúp cho em có những kiến thức thực tế, bổ
sung vào kiến thức được học trong nhà trường. Từ kiến thức mà các thầy cô đã tận
tình chỉ dẫn và em cố gắng tìm hiểu qua sách vở, bạn bè, người thân…, nhưng do
thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, hẳn không tránh
khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến của các thầy cô và các bạn.

Phần mở đầu
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 1


PHẦN MỞ ĐẦU


v Khái niệm về tình hình điện năng nước ta

Ngành điện lực Việt Nam được thành lập từ ngày 15/08/1954, với cơ sở ban
đầu là các công trình điện nhỏ do Pháp để lại. Đây là một ngành kinh tế then chốt
của nền kinh tế quốc dân. Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của nền công
nghiệp điện trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay mặc dù có những khó
khăn về nhiều mặt, nhưng Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc
đầu tư và phát triển nguồn điện năng từ trung ương đến địa phương. Trong sự
nghiệp Công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, vai trò của ngành điện lực lại nhân
lên gấp bội. Điều đáng mừng là sau những thập niên thiếu điện triền miên, thì
những năm gần đây bằng sự nổ lực của chính mình, về cơ bản chúng ta đã không

những có thể cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cầu trong nước, mà còn có điện xuất
khẩu sang các nước láng giềng. Ngày 29/10/1994 đường dây 500 kV Bắc Nam được
hoàn thành hợp nhất hệ thống điện 3 miền, vận hành dưới sự điều khiển thống nhất
của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia. Điều đặc biệt đáng chú ý của hệ
thống điện nước ta hiện nay có tổng công suất đặt của các máy phát là 6000 MW
và tổng sản lượng là 28 tỷ kWh. Theo số liệu của viện năng lượng, nhu cầu về điện
nước ta trong giai đoạn 2000 ÷ 2010 sẽ tăng bình quân là 11% ÷ 13% và theo số
liệu của viện vật lý và kỹ thuật hạt nhân. Dự báo đến năm 2010 tổng công suất đặt
của hệ thống điện nước ta đạt đên 14000 MW với sản lượng hàng năm khoảng 68 ÷
75 tỷ kWh.

v Đặc điểm tự nhiên nước ta

Với tiềm năng lớn về nguồn cung cấp năng lượng tự nhiên như: sông dài, địa
hình dốc, có thể xây dựng nhiều nhà máy điện lớn. Có nhiều mỏ than, dầu, khí với
trữ lượng lớn, thuận tiện cho việc phát triển nhà máy nhiệt điện. Để phát triển nguồn
năng lượng nhiệt điện, thì tuabin khí hỗn hợp, đó là phương pháp hấp dẫn nhất để
chúng ta nghiên cứu, vì nước ta có trữ lượng khí khoảng 100 ÷ 150 tỷ m
3
.
Trong thời đại ngày nay xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn năng
lượng điện càng cao. Điển hình là ở nước ta tổng sản lượng điện năm 1994 đạt
14 tỷ kWh, mức tiêu thụ điện bình quân trên đầu người, 200 kWh/người/năm. Hiện
nay mức tiêu thụ điện bình quân đầu người ở nước ta là 250 kWh/người/năm. Mức
tiêu thụ điện nhiều và tăng nhanh, đặc biệt là tập trung nhiều ở các thành phố lớn,
khu công nghiệp như ở Hà Nội là 320 kWh/người/năm, ở thành phố Hồ Chí Minh là
300 kWh/người/năm. Như thế, vấn đề đặt ra cho ngành công nghiệp điện lực chúng
ta ngày càng khót liệt hơn như: cung cấp đầy đủ nguồn năng lượng điện, chất lượng
điện năng, độ tin cậy, an toàn, giảm tổn thất đến mức tối thiểu. Đặc biệt là ngày nay
đòi hỏi khi phân phối phải đảm bảo tính thẩm mỹ, mỹ quan cho công trình, đô thị…

Phần mở đầu
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 2
Vì thế nhu cầu thực tế cũng như ngành điện lực chúng ta cần phải nghiên cứu kỹ
hơn về hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ thế.

v Sự cần thiết phải chuyển đổi hệ thống đường dây trên không sang hệ
thống cáp ngầm cho phía hạ thế của trạm biến áp Cơ Khí:

Trạm Cơ Khí được xây dựng năm 1987 khi thiết kế trạm có dự trù khả năng
mở rộng phụ tải trong 10 ÷ 15 năm tới. Sau thời gian hoạt động, đến nay với sự phát
triển của trường Đại Học Cần Thơ, trạm đã làm việc quá tải. Trạm vận hành đã lâu
đến nay đường dây đã cũ, cột, xà, không đảm bảo chất lượng. Quan trọng hơn là
đường dây hiện tại không cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải trong thời gian
tới, do tiết diện nhỏ, dây dẫn già cõi. Đường dây có móng, đà đã cũ lại đi gần cây
cối nên rất nguy hiểm khi có mưa bảo.
Theo số liệu đo được ngày 06/10/05, trạm làm việc bình thường trong trạng
thái non tải, do phụ tải không hoạt động hết công suất. Và trong giai đoạn này khoa
Công Nghệ là nơi sử dụng nhiều phụ tải nhất theo thiết kế, đang trong giai đoạn xây
lắp nên không hoạt động hết công suất. Nhưng khi có các lớp thực tập trong xưởng
cơ khí, trong khoa Công Nghệ, trong Hệ Thống Canh Tác, trạm bơm hoạt động…
nghĩa là các phụ tải có khả năng hoạt động hết công suất cùng lúc, thì trạm không
thể cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải. Theo phòng Quản Trị Thiết Bị cho biết,
vào tháng 08 năm 2004 trạm đã xảy ra sự cố cháy dây do quá tải. Hiện nay nhu cầu
sử dụng điện của trường ngày càng tăng, nên cần mở rộng hệ thống điện, đặc biệt
trạm Cơ Khí cần phải được trưù tu, mở rộng, nâng cao chất lượng điện và an toàn
trong vận hành.
Điều kiện địa lý của đường dây hiện tại có nhiều cây cối che chắn, lại giao
cắt với lộ giới, khoảng vượt thấp gây nhiều trở ngại.
Để phù hợp với thực trạng hiện tại, để cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ
tải, ta cần thiết kế lại đường dây và trạm cho trạm Cơ Khí. Đường dây phía hạ áp

của trạm nên thiết kế bằng đường cáp ngầm. Đây cũng là đề tài luận văn tốt nghiệp
mà tôi đang nghiên cứu.
+ Sự cần thiết của việc thiết kế: việc thiết kế hệ thống cáp ngầm thay thế
đường dây trên không cho mạng điện hạ áp của trạm hiện nay là rất cần thiết. Với
hệ thống mạng điện hạ áp trên không của trạm rất chằng chịt, có nhiều cây cối va
chạm, dễ gây ra sự cố chạm mạch, cháy nổ, rất nguy hiểm cho người và mất thẩm
mỹ cảnh quang của trường. Vì thế việc thiết kế đường cáp ngầm cho phần hạ áp của
trạm là rất cần thiết.
+ Mục đích của việc nghiên cứu đề tài: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng
điện áp. Nhằm để nâng cao chất lượng điện, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và thẩm
mỹ.
+ Nguồn cung cấp điện: được lấy từ trạm biến áp Cơ Khí 15/0.38 kV với công
suất đặt của trạm là 320 kVA.
+ Địa điểm thực hiện: tại khu II trường Đại Học Cần Thơ.
+ Địa hình khu vực thiết kế bằng phẳng, có lộ cơ giới dễ vận chuyển để thi
công lắp đặt. Nhiệt độ môi trường khoảng 25
o
C ÷ 38
o
C.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 7


CHƯƠNG I


THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP



1.1. Giới thiệu chung

Khi thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp (hạ thế) chúng ta không nên chỉ xem
xét các yếu tố trước mắt, trong giai đoạn ngắn, mà còn tính đến các vấn đề lâu dài.
Hệ thống thiết kế không chỉ giải quyết các vấn đề xây dựng và hoạt động của hệ
thống một cách kinh tế để phục vụ cho hiện tại mà còn phải đáp ứng các nhu cầu dự
phòng trong tương lai. Vì thế, việc thực hành thiết kế hiện tại sẽ bị ảnh hưởng bởi
các đòi hỏi của hệ thống trong tương lai. Đương nhiên chúng ta sẽ phải xét đến
nhiều yếu tố, biến cố, các chọn lựa giải pháp…Cần phải có một kỹ thuật giúp ta
chọn lựa đúng mức kinh tế nhất. Hiển nhiên một hệ thống thiết kế nên đáp ứng một
tiêu chuẩn thực hiện đặc trưng trong suốt giai đoạn nghiên cứu. Thiết kế tối ưu,
nghĩa là kinh tế nhất, đảm bảo đúng kỹ thuật và phù hợp với lịch trình phát triển tải
trong tương lai. Trong thiết kế hệ thống thứ cấp chúng ta cần phải quan tâm chính
yếu xét đến tính kinh tế tổn thất lõi đồng, độ sụt áp cho phép và điện thế chập chờn
của hệ thống…
Mục tiêu chính của thiết kế cáp ngầm cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu
thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.
Một phương án thiết kế cung cấp điện hợp lý khi thỏa mãn một số các yêu
cầu sau:
• Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý báu và vật tư
hiếm.
• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao, tùy theo tính chất hộ tiêu thụ.
• Chi phí vận hành hàng năm thấp.
• Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
• Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa.
• Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và dao
động điện áp thấp nhất, nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với
định mức.
Những yêu cầu trên đây thường mâu thuẫn nhau nên phải cân nhắc và kết
hợp hài hòa tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra chúng ta phải chú ý đến

những thuận lợi, nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây
dựng.
Khi thiết kế chúng ta thường dùng phương pháp so sánh kinh tế – kỹ thuật.
Vậy chúng ta cần phải vạch ra phương án cụ thể, để có thể chọn phương án hợp lý
nhất. Ta cần xem xét thêm một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư,
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 8
tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành và
sửa chữa, phát triển mạng điện.
Thực ra trong số các phương án để chọn, đó là phải đảm bảo những yêu cầu
kỹ thuật cơ bản thì tính hợp lý về kinh tế là chỉ tiêu duy nhất để chọn.
Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lượng điện, độ tin cậy, sự thuận tiện
trong vận hành, độ bền vững của công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ và đại tu,
mức độ tự động hóa, vấn đề về an toàn…
Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng
năm.
Tuy nhiên khi thiết kế chúng ta cần phải hiểu rỏ về tình hình thực tế, phải có
kinh nghiệm đã tích lũy và xem xét thêm các mặt khác như: đường lối phát triển
kinh tế nói chung, phát triển công nghiệp, tốc độ và quy mô phát triển, tổng số vốn
mà nhà nước có thể đầu tư, tình hình cung cấp vật liệu và thiết bị, trình độ thi công
và vận hành, những yêu cầu khác về chính trị và quốc phòng…
Ở các nước Châu Âu, mức điện thế phân phối 3 pha 4 dây chuẩn là
230/400V. Nhiều quốc gia hiện đang chuyển đổi hệ thống hạ thế của họ sang mức
danh định theo tiêu chuẩn IEC38-1983. Kế hoạch dự kiến hoàn thành vào năm 2003
các thị trấn, thành phố vừa và lớn có hệ thống phân phối cáp ngầm.
Những năm gần đây, dây dẫn cách điện hạ thế dạng xoắn hình thành nên cáp
tự hỗ trợ 2 lõi hoặc 4 lõi thích hợp với vai trò dẫn điện ngoài trời đã phát triển và
được xem là an toàn. Điều này thể hiện rỏ nhất khi dùng dây cáp đặt ngầm dưới đất
hầu như không nhìn thấy.
Dựa theo những phân tích ban đầu về yêu cầu cung cấp điện của hệ thống, ta

cần phải nghiên cứu kỹ hệ thống cáp ngầm, cùng với những yêu cầu bảo vệ về điện
của nó bắt đầu từ nguồn của hệ thống qua các tầng trung gian đến mạch điện cuối
cùng. Hệ thống cáp ngầm và đặc tính bảo vệ của nó tại mỗi mức phải thõa mãn
nhiều điều kiện cùng lúc, nhằm đảm bảo hệ thống an toàn và tin cậy, chẳng hạn như
nó phải:
• Mang dòng đầy tải thường trực và quá dòng thời gian ngắn bình
thường.
• Không gây ra tình trạng sụt áp dẫn đến đặt tính dưới tải như, thời gian
tăng tốc kéo dài quá lâu khi khởi động một động cơ…
• Bảo vệ hệ thống cáp ngầm ở mọi mức quá dòng, kể cả dòng ngắn
mạch.
• Bảo vệ con người khỏi gặp nguy hiểm do tiếp xúc gián tiếp.
Các tải đặc biệt đòi hỏi cáp cung cấp điện cho chúng phải có kích thước vượt
quá, và mô hình bảo vệ mạch cũng được hiệu chỉnh tương tự…
Phương pháp thực tế để xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn
mạch điện ta dựa vào sơ đồ logic hướng dẫn sau.

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 9












Chọn thiết bị bảo vệ












Sơ đồ 1.1: Sơ đồ logic hướng dẫn lựa chọn kích thước cáp và thiết bị bảo vệ


1.2. Giới thiệu cáp

Cáp là loại dây dẫn có vỏ bọc cách điện, giá thành tương đối cao. Nhưng
việc dùng cáp có ưu điểm là đảm bảo an toàn, cung cấp điện tin cậy, chiếm ít thể
tích và đảm bảo được mỹ quan. Do vậy cáp được dùng rộng rãi trong các nhà máy
điện, trạm biến áp với các thiết bị phân phối điện… Cung cấp điện cho các thiết bị
tự dùng, các phụ tải địa phương được cung cấp bằng cáp ngầm.
Trong thiết bị điện xoay chiều 3 pha, người ta thường dùng cáp 3 lõi có ruột
bằng đồng hoặc nhôm loại nhiều sợi, cách điện của cáp có thể là giấy tẩm dầu, chất
dẻo PVC, cách điện polyêtylen liên kết ngang XLPE, cao su. Cáp có tiết diện lớn,
điện áp cao, còn có thể dùng khí nén hoặc dầu. Để bảo vệ các lớp cách điện khỏi bị
ẩm ướt người ta dùng các vỏ bọc bằng nhôm hoặc chì và để bảo vệ chống các tác
động về cơ, bên ngoài cáp còn có thể được quấn quanh các lá thép mạ đàn hồi hoặc
chất dẻo có độ bền cao.

Trong một số trường hợp người ta dùng cáp 1 lõi trong hệ thống 3 pha, song
có vỏ bọc kim loại để tránh tổn thất lớn trong vỏ cáp và bảo vệ cáp tránh va chạm
về mặt cơ học.
Công suất (kVA) được cung cấp
Dòng tải cực đại
Dòng định mức của thiết bị bảo vệ
(bộ ngắn mạch hoặc cầu chì)
Tiết diện dây dẫn của mạch
Ngắn mạch MVA tại góc của mạch
Dòng ngắn mạch
Định mức cắt dòng ngắn mạch
của bộ ngắt mạch hay cầu chì
Chọn bộ ngắt mạch hay cầu chì
Xác minh các yêu cầu chịu nhiệt
Điều
kiện
của
hệ
thống
Xác minh mức sụt áp lớn nhất Sơ đồ IT hoặc TN
Xác nhận tiết diện cáp, và chọn loại bảo vệ điện của nó
Xác minh chiều dài mạch lớn nhất
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 10
Có nhiều loại cáp và rất khác nhau về cấu tạo, ở đây ta chỉ nghiên cứu chủ
yếu cách tính toán chọn cáp điện lực dùng để truyền tải công suất lớn bằng dòng
điện xoay chiều 3 pha.
Cáp điện lực được chọn theo yêu cầu cấu trúc, điện áp mật độ dòng điện kinh
tế và được kiểm tra về dòng điện làm việc lâu dài cực đại, tổn thất điện trong chế độ
làm việc bình thường, sự cố, ổn định nhiệt của cáp khi ngắn mạch.


1.2.1. Đặc tính của cáp điện lực và cấu trúc ruột dẫn điện

Ruột cáp có các dạng: hình tròn, hình quạt, hình mảnh.
Cáp 1 ruột và cáp 3 ruột có các ruột được bọc chì riêng lẽ cho tất cả các tiết
diện. Còn cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 16 mm
2
, ruột có dạng
hình tròn. Cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 25 mm
2
hoặc lớn hơn,
có ruột cáp dạng hình quạt.
Ruột thứ tư của cáp 4 ruột có thể có dạng hình tam giác đặt ở giữa cáp. Các
ruột cáp trong vỏ bọc bằng chì có tiết diện tới 16 mm
2
tất cả là ruột một sợi; tiết
diện 25-35-50 mm
2
có ruột là một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện 70 mm
2
có ruột là
dây đồng nhiều sợi, có ruột là dây nhôm một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện trên
70 mm
2
tất cả là dây nhiều sợi.

1.2.2. Cách điện của cáp điện lực

Cách điện của cáp điện lực làm việc trong điều kiện rất nặng nề. Trong quá
trình sản xuất và khi lắp đặt cáp cách điện bị uốn cong còn trong thời gian vận hành

bị phát nóng và nguội lạnh trong điện trường cao áp.
Bề dày cách điện của cáp phụ thuộc vào giá trị điện áp danh định của cáp.
Điện áp càng cao, cách điện càng dày. Dạng chính của cách điện cáp là giấy cáp
được tẩm dầu ở dạng các dải băng hẹp (bề rộng 10 – 40 mm) và mỏng (bề dày
0,125 - 0,17 mm). Ngày nay cách điện của cáp được dùng là nhựa tổng hợp
pôlyêtylen (PE) dưới hai dạng XLPE và PE có cấu trúc mạch cao phân tử.
Các loại cáp cách điện XLPE vỏ nhựa PVC được chế tạo ở cả điện áp hạ áp
(dưới 1000 V) lẫn điện áp cao áp (tới 35 kV). Màng che được làm bằng kim loại
hoặc giấy bán dẫn phủ trên bề mặt cách điện nhằm mục đích ngăn chặn ion hóa và
nâng cao độ cách điện cho cáp.
Ngoài ra lớp giấy bán dẫn có đặc điểm hấp thụ các sản phẩm độc hại do dầu
và khí phân rã, ngăn cảng sự già hóa của cách điện cáp trong thời gian vận hành.
Để phân biệt từng ruột đối với cáp nhiều ruột trong thi công lắp đặt nhà chế
tạo quy định dùng các màu đỏ, xanh, vàng đối với các dây pha và màu đen đối với
dây trung tính. Các màu này được đánh dấu trên lớp cách điện ngoài của từng ruột
cáp.
Cáp có đặt tính cách điện cao, thời gian phục vụ lâu dài (trên 40 năm) nhiệt
độ làm việc cao (cáp hạ áp cách điện giấy tẩm dầu tới 85
o
C). Cáp cách điện bằng
chất dẻo như polivininclo và poliêtylen có độ bền lớn chống được kẽm và axit được
dùng rộng rãi trong các hóa chất.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 11
1.2.3. Các lớp vỏ bảo vệ cáp

Lớp vỏ bảo vệ được dùng để bảo vệ cách điện cho ruột cáp tránh ẩm và hư
hỏng trên bề mặt nó. Vỏ cáp có thể làm bằng nhôm hoặc chất dẻo tổng hợp có các
lớp phủ.
Cáp vỏ chì được dùng để đặt trong nhà, trong ống thép hoặc trong các đường

ống cáp bằng bê tông, khi không có nguy hiểm dẫn tới hư hỏng về mặt cơ học
không cần thêm các lớp vỏ phủ.
Để rải cáp trong các nhà khô ráo cho phép dùng cáp vỏ nhôm không có lớp
phủ bảo vệ.
Cáp có vỏ bọc bằng nhựa cách điện dùng thay cho cáp vỏ nhôm hoặc vỏ chì.

1.2.4. Cách điện bằng cao su

Cáp cao su về mặt cấu tạo được phân loại theo dạng của lớp vỏ phủ bảo vệ,
điện áp danh định, số và tiết diện của các ruột dẫn điện.
Lớp vỏ phủ của cáp có thể có các dạng, vỏ chì trần, vỏ chì quét nhựa đường,
vỏ chì quấn bằng thép lá có phủ lớp sợi đai, lanh, gai, vỏ chì bọc dây thép trần, vỏ
bọc cao su không cháy, vỏ nhựa PVC…

1.2.5. Bảo quản và vận chuyển các tang lô cáp

Các tang lô và các cuộn cáp phải được bảo vệ trong nhà có máy che. Bảo vệ
các tang lô cáp không có máy che không quá một năm, khi đó các má của tang lô
cáp cần phải được kê cao. Hai đầu của cuộn cáp cần phải bịt kín để chóng ẩm.
Đầu trong của cuộn cáp được đưa ra ngoài, còn đầu ngoài được kẹp chung
với đầu trong để cố định trên mặt của má tang trống. Việc bố trí như vậy tiện lợi
cho việc thử nghiệm và sấy cáp. Khi rải cáp ngoài nhà các tang lô cáp cần phải được
vận chuyển đến tận chổ rải đặt dọc theo tuyến. Các đoạn cáp dài dưới 25 m thuận
tiện nhất là vận chuyển tới nơi lắp đặt bằng cách vần xoay tròn tang lô cáp.
Khi nâng và hạ các lô dây cần phải dùng xe cơ giới, sử dụng máy nâng hạ
vận chuyển cáp, ôtô, cần cẩu, tời…


1.3. Các phụ kiện cáp


1.3.1. Các vấn đề chung về đấu nối cáp

Phụ kiện của cáp: là những phụ kiện dùng để nối các đoạn của cáp, để nối
đầu cáp vào thiết bị, vào thanh góp của các thiết bị phân phối. Phụ kiện để nối các
đoạn của cáp là hộp nối cáp. Phụ kiện để đưa đầu cuối của cáp ra ngoài trời hoặc
trong nhà gọi là hộp đầu cáp. Chức năng cơ bản của các loại hộp nối, hộp đầu cáp là
phải bịt kín ở chổ nối cũng như ở đầu cuối của cáp.

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 12


Hình 1.1: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp ba ruột dùng
cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP




Hình 1.2: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp một ruột dùng
cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP

Khi lắp đặt các hộp nối và các hộp phân nhánh ta cần nối trực tiếp các ruột
dẫn điện của cáp với nhau và khôi phục lại cách điện của cáp tại mối nối sau đó bịt
kín lại để chống ẩm. Trong trường hợp cần thiết phải làm lớp bảo vệ tránh các hư
hỏng về cơ học.
Trong các hộp nối hãm và hãm chuyển tiếp, ngoài việc thực hiện các thao tác
cần thiết còn đòi hỏi phải bóc tách đoạn cáp để nối ra một cách tin cậy, không làm
hư hại cách điện bằng các thiết bị chuyên dụng đồng thời phải tránh gây ra rò rỉ của
cáp thành phần tẩm cách điện và đầu cáp qua hộp nối.


Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 13

Hình 1.3: Nối cáp trong hộp nối bằng gang
1. tẩm nhựa; 2. dây nối đất; 3. đai để nối đất vỏ kim loại cáp; 4. nửa trên của hộp
nối cáp; 5. nắp đậy; 6. bu lông xiết; 7. vỏ cáp; 8. lớp cách điện đai; 9. ruột cáp bọc
cách điện; 10. ngăn cách bằng sứ; 11. ống nối; 12. nửa dưới của hộp nối; 13. đai bó.

Quan trọng nhất khi thực hiện nối cáp là phải tránh được độ ẩm, bụi và các
chất bẩn lọt vào hộp nối làm giảm độ bền điện của cáp dẫn tới phóng điện đánh
thủng hộp nối và phễu cáp. Vì vậy khi chuẩn bị nơi làm việc thực hiện nối đặt cáp
phải đựơc bảo vệ chắc chắn tránh được bụi và độ ẩm.
Để phát hiện độ ẩm trong cách điện có thể thực hiện đơn giản bằng cách
nhúng các băng giấy cách điện vào trong dung dịch paraphin hoặc dầu cáp ở nhiệt
độ 150
o
C. Nếu giấy cách điện bị ẩm thì trên bề mặt băng giấy sẽ xuất hiện các bọt
sủi và có tiếng nổ tách tách nhẹ. Nếu phát hiện bẩn hoặc còn ẩm thì phải bóc tách
tiếp và thử lại cho đến đoạn nào hết ẩm thì dừng lại và cắt bỏ toàn bộ đoạn cáp bị
ẩm để tránh nhằm lẫn để xác định độ ẩm không dùng tay ướt cầm trực tiếp vào giấy
cách điện để nhúng vào dung dịch paraphin nóng.



Hình 1.4: Sơ đồ bóc tách đầu cáp
1. vỏ thép; 2. vỏ bọc; 3. lớp cách điện đai;
4. các ruột cáp bọc cách điện; 5. ruột cáp trần
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 14
Bảng 1.1: Kích thước bóc tách cáp khi lắp đặt hộp nối và phễu cáp

Ống nối và phễu
cáp
Kích thước
mẫu hoặc
thiết diện
cáp
Kích thước
(mm)
a b h đ e d c
Phễu ô van hoặc
tròn
BO
hoặc
BK
Tới
đầu
ra
khỏi
nhà
- d+60 35 25
Phụ
thuộc
vào
cách
nối
dây
Phụ
thuộc
vào biện
pháp kết

thúc
ruột nối
Phễu kích thước
nhỏ
MK
Như
trên
- d+45 25 20
Bịt kín đầu cáp
bằng các băng
sợi bông khô
quấn dán vào và
tẩm sơn cách
điện
Tới 70 mm
2

90-120 mm
2

Như
trên
-
d+40
d+55
30
40
10
15
Bịt kín bằng các

băng cách điện
bằng chất dẻo
quấn vào
Tới 35 mm
2

50-120 mm
2
150-240
mm
2

Như
trên
-
d+80


d+110

d+130

50


80

100
30



30

30
Bịt kín đầu bằng
hợp chất cách
điện êpôci
Tới 37-4
37-5
37-6
37-7 và
37-8
Như
trên
-
d+100
d+105
d+110
d+115

80
85
85
90
20
20
25
25

Hộp đầu cáp đặt

ngoài trời
KH-6-1
KH-6-11
KH-10-1
KH-10-11
770
830
800
865
100
100
100
100
670
730
700
765
220
220
220
220
25
25
25
25
425
485
455
520
30

30
30
30
Hộp nối bằng
gang
M-40
M-50
M-60
M-70
295
365
420
455
125
135
155
160
170
230
265
295
35
35
35
35
20
20
20
20
115

175
210
240
Một nửa
chiều
dài ống
nối
+10mm

Hộp nối bằng chì
MC
-
60

MC-70
MC-80
MC-90
MC-100
MC-110
330

345
370
380
405
430
60

60
60

60
60
60
270

285
310
320
345
370
70

70
70
70
70
70
25

25
25
25
25
25
175

190
215
225
250

275
M
ột
n
ửa

chiều
dài ống
nối
+10
mm

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 15
Việc uốn các ruột cáp trong quá trình lắp đặt phải thực hiện mềm mại, nhẹ
nhàng và thận trọng, tránh làm hư hỏng cách điện. Bán kính uốn cong phải lớn hơn
10÷12,5 lần kích thước chiều cao hình quạt của ruột cáp.
Việc nối ruột dẫn điện của cáp thực hiện bằng biện pháp hàn (hàn điện, hàn
hơi, hàn thiếc) trong trường hợp lắp đặt hộp nối cáp có các dạng hộp nối khác nhau,
phải thực hiện việc nối các vỏ kim loại của cáp với các giá đở hộp nối và nối đất hai
đầu của đường cáp. Việc nối đất này nhằm đảm bảo an toàn cho người phục vụ
trong trường hợp chạm vào vỏ cáp có cách điện bị hư hỏng và bảo vệ vỏ kim loại
tránh bị chảy khi bị phóng điện.
Để thực hiện nối đất cần dùng ruột dây đồng mềm có tiết diện 6÷25 mm
2
phụ
thuộc vào điện dẫn của vỏ kim loại bọc cáp.

1.3.2. Nối cáp ở điện áp 1kV


+ Nối cáp có cách điện giấy.
Việc nối cáp có cách điện giấy (3,4 ruột) được thực hiện bằng các hộp nối
bằng gang chuyên dụng. Hộp nối bằng gang gồm hai nửa trên và nửa dưới. Hai nửa
hộp được nối với nhau bằng bulong, nửa hộp phía trên có nắp đậy để đổ keo cách
điện đảm bảo bịt kín hộp cáp và cách điện cho mối nối. Để cố định các ruột cáp ở vị
trí cần thiết, đảm bảo cách điện về hai phía của các ống nối dùng các tấm ngăn cách
bằng sứ.
+ Nối cáp có cách điện bằng cao su, vỏ bọc bằng chất dẻo tổng hợp
polyvinilclo.
Các cáp điện lực việc nối cáp trong các hộp nối bằng gang đổ đầy chất cách
điện, cáp nóng chảy không dùng được vì lớp cao su sẽ bị hư hỏng do nhiệt cách
điện bằng cao su chỉ cho phép đốt nóng tới 50÷60
o
C và vỏ bọc nhựa cách điện cũng
vậy.
+ Để đơn giản cáp được nối bằng phương pháp “nối khô” không dùng chất
dẻo cách điện cáp. Khi đó tại chổ nối ruột cáp bằng cao su sống, quấn bọc và dán
keo thành từng lớp để cách điện. Mối nối được bịt kín bằng các ống nối bằng nhựa
hàn hoặc dán với vỏ cáp ở hai đầu mối nối để tạo lớp vỏ bảo vệ cáp dùng băng dính
nhựa quấn bọc lại. Phương pháp bịt kín các ống nối nhựa bằng cách hàn nhựa, được
dùng để nối cáp ở tất cả các dạng lắp đặt kể cả lắp đặt ngầm trong đất. Để làm hộp
nối có thể dùng các ống nhựa tổng hợp có bề dày 2÷3 mm, khi không có ống nhựa
có thể dùng các ống nhựa vỏ cáp có đường kính lớn hơn. Đường kính trong của ống
nối nhựa phải bằng đường kính ngoài của vỏ cáp hoặc lớn hơn tối đa từ 3÷5 mm.


Hình 1.5: Nối cáp có vỏ bọc nhựa tổng hợp bằng ống nối nhựa
với các đầu của vỏ cáp
1. lớp quấn băng dính nhựa; 2. vị trí hàn;
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp

SVTH: Hồng Tấn Q Trang 16
3. ống nối nhựa; 4. mối nối ruột cáp
+ Nối cáp bằng cách dán:
Phương pháp nối hộp ống nối bằng cách dán khác với phương pháp hàn nối
trên chỉ ở chổ đầu ống nối được dán với vỏ đầu cáp bằng keo dán đặc biệt. Dung
dịch keo này được pha trộn lẫn tỷ lệ 1÷2 phần bột thủy tinh với 100 phần dung dịch
cltan.
Trước khi bơi qt keo, bề mặt được dán cần phải tẩy sạch hết dầu mỡ bằng
xăng, axêton, đicltan. Lớp keo dán được bơi qt với bề dày khơng dưới 0,25 mm
và chiều dài vệt dán lồng giữa vỏ cáp và ống nối khơng dưới 30 mm.
+ Phương pháp nối bằng cách phục hồi lớp vỏ phủ bảo vệ của cáp.
Phương pháp này khi bóc tách các lớp vỏ ngồi của cáp khơng cắt bỏ đi. Sau
khi nối ruột cáp bọc cách điện mối nối rồi lần lượt bọc lại các lớp vỏ về vị trí cũ rồi
phục chế lại các lớp vỏ cáp.

1.3.3. Nối hộp đầu cáp (phễu cáp)



Dạng lắp đặt bòt kín đầu cáp điện tới
1000V bằng cách quấn băng vải, sợi
đai, sơn gliptan.
1. dây nối đất, 2. vỏ chì hoặc nhôm,
3. cách điện đai của cáp, 4. lớp sợi
bông chèn mép vỏ chì tẩm sơn keo
cách điện, 5. lớp chèn bòt đầu tiên
bằng sợi đay tẩm sơn cách điện, 6.
lớp chèn thứ hai tương tự, 7. hai lớp
băng dải sợi bông tẩm sơn cách điện
có 50% được che và phủ bằng

khoảng d các lớp sơn keo cách điện
và sơn keo trong suốt, 8. lớp cách
điẹn chèn bằng băng vải sợi bông
tẩm sơn cách điện giữa các lớp được
phủ bằng sơn keo gliptan, 9. đai bằng
dây bện tròn phủ sơn atfan.


Hình 1.6: Lắp đặt bịt kín đầu cáp tới 1000 V

+ Phễu cáp bằng thép.
Phễu cáp dùng để bịt các đầu cáp điện lực có cách điện giấy điện áp 1-10 kV
đặt trong nhà khơ ráo. Phễu cáp được chế tạo bằng thép lá quấn theo hình ơ van
hoặc hình tròn.
Để kết thúc cáp tới 1 kV thường dùng phễu cáp có kích thước nhỏ.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 17
Phễu cáp ô van và tròn được đậy kín bằng nắp trên đó có khoét một lỗ để
lồng các ống sứ và lỗ để rót keo cách điện. Phễu cáp kích thước nhỏ không có lắp
đặt và không có ống sứ đầu ra
Cần phải lồng đầu cáp qua phễu cáp đã được lau chùi cẩn thận trước khi bóc
tách đầu cáp theo phương pháp đã trình bày ở trên.
+ Bịt kín đầu cáp bằng cách quấn băng vải và sơn gliptan.
Việc bịt kín các đầu cáp khô bằng cách điện giấy tẩm dầu cách điện, điện áp
tới 1000 V dùng các băng vải sợi bông và sơn cách điện được dùng để lắp đặt trong
các nhà khô ráo .
Các đầu cáp được bóc tách để bịt đầu cáp khô được tiến hành tương tự như
khi lắp đặt phễu cáp. Các đầu ruột cáp được bóc trần và lồng ép vào trong các đầu
cốt .



1.4. Thử nghiệm cáp và các phụ kiện

Thử nghiệm cáp được tiến hành để biết mức xuống cấp của cáp theo thời
gian. Để thử nghiệm thu sau khi lắp đặt kiểm tra các hộp đầu nối và thử nghiệm sửa
chữa đặc biệt.
Thông thường các thử nghiệm bảo dưỡng được tiến hành với điện áp bằng
60 % điện áp thử nghiệm xuất xưởng.

1.4.1. Thử nghiệm đo điện trở cách điện

Điện trở cách điện được đo bằng mêgaôm kế xách tay đó là phương pháp đo
không phá hỏng mẫu để kiểm tra mức độ nhiễm ẩm, bụi, cacbon của cách điện cáp.
Phương pháp đo điện trở cách điện không cho ứng suất điện của cách điện cáp hoặc
các điểm trên cáp có cách điện yếu có thể sử dụng các điện áp sau đây đối với
mêgaôm kế cho trong bảng sau:

Bảng 1.2: Điện áp định mức của Mêgaôm kế
Điện áp định mức của cáp (V) Điện áp mêgaôm kế (V)
≤
300
300-600
2400-5000
5000-15000
>15000
500
500-1000
2500-5000
5000-15000
10000-15000


Trình tự thử nghiệm đo điện trở cáp bằng mêgaôm kế
Tháo cáp cần thử ra khỏi các thiết bị và mạch, đảm bảo cáp không có điện
• Phóng tất cả điện tích trong cáp xuống đất khi thử nghiệm cũng như
sau khi thử nghiệm.
• Nối đầu dây mêgaom kế với lõi cáp cần thử.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 18
• Nối đất tất cả các lõi khác cùng với vỏ nối đầu nối đất này với đầu nối
đất của thiết bị thử nghiệm.
• Đo giá trị điện trở cách điện giữa 1 lõi và các lõi khác nhau, nối một
lõi với đất .




Hình 1.7: Nối cáp một pha với dụng cụ đo





Hình 1.8: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối với dụng cụ đo,
hai lõi kia nối với đất




Hình 1.9: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối với dụng cụ đo,
hai lõi kia nối với màn bảo vệ

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 19


Hình 1.10: Nối cáp 3 lõi, một lõi nối ứng với dụng cụ đo,
hai lõi kia nối đất, vỏ nối với màn bảo vệ

Phải tiến hành đo điện trở cách điện trong các khoảng thời gian bằng nhau và
ghi lại nhằm mục đích so sánh cần lưu ý rằng để so sánh các giá trị điện trở cách
điện phải được qui về nhiệt độ chuẩn. Đánh giá tình trạng xuống cấp của điện trở
cách điện, mặc dù giá trị đo lớn hơn giá trị cực tiểu cho phép.
Các giá trị tối thiểu đối với dây mới một lõi và cáp được tiến hành thử
nghiệm với cao áp xoay chiều và dựa trên cơ sở thử nghiệm điện áp một chiều
500 V sau 1 phút ở nhiệt độ 15,6
o
C (60
o
F).
Đối với cáp một lõi có thể tính điện trở cách điện cực tiểu tiêu chuẩn theo
công thức.
R = Klog(D/d)
R: điện trở trên chiều dài 305 m
K: hằng số vật liệu cách điện
D: khoảng cách ngoài của cách điện dây dẫn
d: khoảng cách dây dẫn

Bảng 1.3: Trị số cực tiểu của K ở 15.6
o
C/305m cáp
Giá trị cực tiểu của K ở 15.6

o
C/305m cáp
Loại cách điện M
Ω

Giấy ngâm tẩm
Lụa tẩm vecni
Pôlyêtilen tổng hợp
Pôlyêtilen
PVC 60
o
C
PVC 75
o
C
Cao su tổng hợp
Cách điện EP
Pôlime liên kết ngang XLPE
Cao su tự nhiên

Cao su tự nhiên chịu ôzon
2640
2640
30000
50000
500
2000
2000
20000
20000

10560
10000

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 20
Điện trở cách điện một lõi của cáp nhiều sợi được tính bằng công thức trên.
Ở đây D là đường kính tương đương cáp một lõi.
D = 2c + 2b
c: chiều dày cách điện lõi
b: chiều dày cách điện bó
Theo tiêu chuẩn IEEE 690-1984 và 422-1986 giới hạn điện trở cách điện
nghiệm thu tại chổ theo công thức.

L
UK
IR
)10*(
*1000
−
=
L: chiều dài cáp tính bằng (feet)
U: điện áp định mức của cáp (kV)

1.4.2. Thử nghiệm quá điện áp một chiều

Trước đây thử nghiệm này được sử dụng rộng rãi để nghiệm thu và thử
nghiệm cáp. Các nghiên cứu về hư hỏng cáp gần đây cho thử nghiệm quá điện áp
một chiều có thể gây hư hỏng một số cáp cách điện như pôlyêtilen liên kết ngang.
Thử nghiệm này cũng còn được sử dụng để xác định sự suy giảm cách điện cáp và
cũng dùng để đánh thủng hư hỏng mới xuất hiện. Nói chung là không nên sử dụng

thử nghiệm này để đánh thủng chổ hư hỏng mới xuất hiện.

1.4.3. Thử nghiệm điện rò phụ thuộc điện áp

Trong thử nghiệm này điện áp được nâng từng nấc bằng nhau trong khoảng
thời gian đủ để dòng điện rò mỗi nấc là ổn định. Khi đặt điện áp vào cách điện dòng
điện nạp điện dung và dòng hấp thụ tương đối cao. Sau một khoảng thời gian dòng
điện quá độ này đạt tới giá trị xác lập, bây giờ dòng điện rò và dòng điện hấp thụ rất
nhỏ. Ở mỗi nấc điện áp đọc giá trị dòng điện rò trước khi chuyển sang nấc sau.
Thông thường nên chia thành 8 nấc điện áp bằng nhau và thời gian giữa các nấc ít
nhất là 1 đến 4 phút.
Dòng điện cực đại cho phép đối với nghiệm thu cáp mới được ICEA xác
định theo công thức.

Klog(D/d)
E
I
L
=
I
L
: dòng dẫn hoặc dòng rò
E: điện áp thử nghiệm
K: điện trở cách điện MΩ/305m
D: đường kính ngoài của cách điện sợi
d: đường kính sợi

1.4.4. Thử nghiệm dòng điện rò theo thời gian

Khi đặt tới điện áp thử nghiệm cuối cùng có thể cắt điện áp ít nhất 5 phút và

có thể vẽ đồ thị dòng điện rò theo thời gian từ giá trị ban đầu tương đối lớn đến giá
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 21
trị xác lập. Đối với cáp tốt đồ thị dòng điện rò sẽ giảm liên tục và đạt tới giá trị xác
lập mà không có giá trị tăng nào trong quá trình thử nghiệm.
Dòng điện rò(μA)



Hình 1.11: Dòng điện rò theo thời gian

1.4.5. Thử nghiệm quá điện áp

Trong thử nghiệm này điện áp được nâng dần tới giá trị qui định. Tốc độ
tăng điện áp được duy trì để dòng điện rò đạt tới trạng thái xác lập khi điện áp đạt
tới giá trị thử nghiệm cuối cùng. Thông thường cần từ 1÷15 phút để đạt tới điện áp
thử nghiệm cuối. Điện áp có thể duy trì trong 5 phút, nếu dòng điện rò không tăng
đột ngột thì thử nghiệm đạt kết quả tốt. Thử nghiệm không cho các dữ liệu để phân
tích tình trạng cáp nhưng cũng cung cấp đầy đủ thông tin về cường độ trường đánh
thủng. Kiểu thử nghiệm thường đựơc sử dụng sau khi lắp đặt và sửa chữa cáp, khi
đó chỉ chứng nhận cáp được kiểm tra mà không bị đánh thủng.


1.5. Các phương pháp xác định chổ hư hỏng của cáp


Sự cố hư hỏng của cáp có nhiều dạng khác nhau, những sự cố có thể phân
thành 3 loại chính.
• Ngắn mạch
• Đứt dây

• Chập chờn


Ngắn mạch Đứt dây Điện trở cao chập chờn

Hình 1.12: Các loại sự cố
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 22
1.5.1. Cầu Murry

Là cầu đo điện trở sử dụng cáp như nhánh của cầu. Nối đầu cáp qua cầu nối,
còn đầu kia được nối với các chỉ không. Khi cân bằng ta được từ đầu cáp tới nơi sự
cố là X, xác định theo điều kiện cân bằng.
BA
A
*2LX
+
=




Hình 1.13: Cầu Murry

1.5.2. Cầu đo điện dung

Ta chỉ cần đo điện dung ở một đầu cuối của cáp bị sự cố và so sánh với điện
dung của dây không bị sự cố của cùng một cáp.





Hình 1.14: Cầu đo điện dung xác định chổ hư hỏng của cáp

Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 23
Khoảng cách tới nơi không bị sự cố L
1
được cho theo biểu thức
L
1
= L
2
(I
1
/I
2
). Ở đây L
2
là chiều dài của cáp không bị sự cố, I
2
dòng điện của cáp
không bị sự cố, I
1
dòng điện trong cáp bị sự cố. Sơ đồ đo dòng điện.




Hình 1.15: Dòng điện nạp của cáp bị sự cố


Phương pháp cầu đo điện dung có thể áp dụng cho mọi loại cáp. Tuy nhiên
cầu Murry chỉ áp dụng có hiệu quả khi sự cố ngắn mạch, dây song song có điện trở
thấp, sự cố hở mạch có thể được xác định bằng cầu đo điện dung. Một số sự cố cáp
hạ áp có thể được xác định bằng cầu đo điện dung khi sự cố có điện trở cao tới
200 Mêgaôm.
Phương pháp cầu đo điện dung có đặc điểm là:
• Cần cáp có tới hai đầu nối.
• Chỉ cho kết quả gần đúng.
• Khó áp dụng cho hệ thống cáp có phân nhánh.
• Cáp có cùng tiết diện.
• Dây nối có điện trở nhỏ.

1.5.3. Phương pháp dùng Rada

Phương pháp dùng rada còn gọi là phương pháp phản xạ hay phương pháp
đo tiếng dội, dựa trên cơ sở đo thời gian xung tới nơi bị sự cố và phản xạ lại. Ta có
thể tính khoảng cách dây của cáp bị sự cố theo biểu thức.
d = v*t/2
v: vận tốc truyền sóng
t: thời gian xung đạt tới chổ sự cố và phản xạ lại.
+ Xung thời gian ngắn so với xung truyền sóng, là phương pháp được sử
dụng rộng rãi. Độ dài xung đủ để có khả năng quan sát trên màn dao động ký. Thực
tế độ dài xung phải lớn hơn 1% thời gian chuyển tiếp tới hàm chiều dài của cáp thử
nghiệm. Biên độ xung rất nhỏ khoảng vài vôn.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 24
+ Xung dài sử dụng khi chiều dài xung so sánh được với thời gian truyền tín
hiệu từ một đầu cáp tới nơi sự cố và phản xạ lại. Bất kỳ sự không liên tục nào của
cáp đều làm thay đổi điện áp xung. Điều đó dễ dàng thực hiện dữ liệu.

Trong các hệ thống rada về mục tiêu cho biết tín hiệu truyền và phản xạ.
Phân cách giữa hai tín hiệu được đo và nhân với tỷ lệ mục tiêu cho ta thời gian
truyền. Sóng phản xạ có thể được biểu hiện theo sóng tới theo biểu thức.

t
Z
I*
R
Z
R
r
I
+
−
=

I
r
: sóng phản xạ
I
t
: sóng tới
Z: trở kháng đường đây
R: điện trở cuối đường dây
Nếu đường dây hở mạch R = ∞ và sóng phản xạ bằng sóng tới I
r
= I
t
, do vậy
sóng phản xạ có cùng pha và cùng cực tính với sóng tới. Nếu đường dây ngắn mạch

R = 0 sóng phản xạ bằng và ngược dấu với sóng tới. Trường hợp này sóng phản xạ
bằng sóng tới và ngược pha 180
o
.







Hình 1.16: Dạng sóng trong cáp khi có sự cố đứt cáp hay ngắn mạch

Phương pháp rada có thể là phương pháp cho mọi loại cáp 2 hoặc nhiều lõi
có tốc độ truyền sóng không đổi theo chiều dài của cáp. Hệ thống rada không làm
việc khi sự cố chập chờn, tuy nhiên có thể sử dụng khi sự cố chập chờn điện trở
nhỏ.


Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 25
1.5.4. Phương pháp cộng hưởng

Kỹ thuật cộng hưởng trên nguyên lý phản xạ sóng. Phương pháp xác định
chổ hỏng của cáp bằng cộng hưởng đo tần số cộng hưởng ở chiều dài cáp giữa đầu
cáp và điểm sự cố. Gọi d là khoảng cách tới điểm sự cố ta có.
N*
r
f
v

d =
v: vận tốc truyền sóng
f
r
: tần số cộng hưởng
N: số một phần tư hoặc một nửa bước sóng
Thông thường cộng hưởng một phần tư bước sóng được sử dụng để định cáp
bị đứt, khi đó N = 2. Kỹ thuật cộng hưỡng sử dụng máy phát tần số nối vào đầu của
cáp bị sự cố. Tần số được biến thiên cho đến khi đạt tới cộng hưởng. Khi cộng
hưởng điện áp thay đổi nhanh, sẽ tăng khi sự cố ngắn mạch và giảm khi sự cố đứt
dây.
Tần số nhỏ nhất đòi hỏi được xác định theo chiều dài cáp, còn tần số cực đại
được xác định theo khoảng cách tới điểm gần nhất có thể xảy ra sự cố. Đối với cáp
cách điện sự đổi pha quyết định bởi tốc độ sóng tới và sóng phản xạ tới chổ sự cố và
trở về, phụ thuộc vào hệ số điện môi của vật liệu. Bình thường tốc độ truyền sóng
của đường dây là 300 m/μs. Vận tốc truyền của cáp từ 100 ÷ 80 m/μs, do đó mỗi
môi trường điện môi phải biết vận tốc sóng của chúng. Quan hệ giữa tần số cộng
hưởng và khoảng cách tới điểm sự cố được cho theo biểu thức.

K*
r
f
N
*
466
d =

K: Hằng số điện môi của cáp
f
r

: Tần số cộng hưởng
N: Số một phần tư hoặc một nửa bước sóng
Phương pháp này có thể sử dụng cho mọi loại cáp và áp dụng tốt cho các hệ
thống phân nhánh, nhưng áp dụng không kết quả đối với hệ thống chập chờn.

1.5.5. Phương pháp dòng điện rò

Áp dụng cho cả tín hiệu dòng điện một chiều và xoay chiều, có thể áp dụng
cho cáp phân nhánh và cáp chạy thẳng. Dòng điện sự cố là dòng điện được bơm vào
mạch tạo bởi cáp bị sự cố và đất. Sử dụng cảm biến đo dòng điện cáp ở vị trí sự cố.
Kỹ thuật này được áp dụng khi sự có điện trở nhỏ hoặc điện áp của thiết bị thử
nghiệm đủ lớn để phát hiện dòng điện tới chổ sự cố.
Phương pháp này thường được áp dụng cho đường cáp trong rãnh cáp giữa
các đầu nối vì toàn bộ đoạn cáp bị sự cố tải được thay thế. Khi sử dụng phương
pháp này cần chú ý là dòng điện trở về qua đất ít hơn qua trung tính.
Phương pháp rò dòng điện một cách có mô đun từ 500 V đến 20 kV: và dòng
điện trong khoảng 0,25 ÷ 12,5 A. Bộ cảm biến có thể ghép nối điện từ sử dụng cuộn
dây và điện kế phát hiện dòng điện trực tiếp hoặc thử nghiệm. Vỏ cáp khi sử dụng
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 26
điện áp rơi với điện kế phát hiện trực tiếp hoặc thử nghiêm trên vỏ cáp khi sử dụng
điện áp rơi với điện kế phát hiện trực tiếp tín hiệu.
Phương pháp rò xoay chiều sử dụng máy phát tần số 25 ÷ 60 Hz, điều chỉnh
cảm ứng 100 % hoặc máy biến dòng. Công suất thử nghiệm 15 - 450 kVA, bộ
khuếch đại âm cho phép đầu ra là dụng cụ đo, micro hoặc loa.
Phương pháp này áp dụng cho cáp chôn ngầm, cáp cách điện ngắn mạch với
đất. Phương pháp ít hiệu quả đối với các loại sự cố. Tần số âm thanh có thể được sử
dụng để phát hiện sự cố pha chạm đất (hoặc trung tính). Nếu trung tính không cách
ly dòng sự cố trở về tạo nên từ trường làm giảm độ nhạy bộ cảm biến, vì áp dụng
cho cách điện âm tần thường được sử dụng để tìm các sự cố thứ cấp.

Phương pháp này xác định sự cố có điện trở gần bằng 0 rất có hiệu quả,
nhưng kém hiểu quả khi điện trở sự cố lớn hơn vài ôm. Phương pháp này áp dụng
tốt cho hệ thống hạ áp.

1.5.6. Phương pháp âm tần

Trong phương pháp này âm tần được bơm vào mạch sự cố giữa cáp bị sự cố
và đất. Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo nên từ trường tồn tại cả trong không khí và
đất. Từ trường có thể được phát hiện bằng anten. Vòng từ đơn giản, ngoài ra từ
trường có thành phần nằm ngang và thẳng đứng dùng để định hướng anten trước.
Anten vòng ứng với thành phần từ trường nằm ngang cực đại kích thích trực tiếp
vào cáp, khi đó âm thanh vòng ứng với thành phần từ trường vuông góc có kích
thước cực tiểu. Do vậy từ trường thay đổi lân cận sự cố.
Đặt tính từ trường thay đổi theo, do sự cố vì không có dòng điện chạy qua do
đó đầu ra anten phân cực nằm ngang giảm rất nhanh. Sự thay đổi đặt tính của thành
phần từ trường thẳng đứng không xảy ra khi chuyển tới điểm sự cố.

1.5.7. Phương pháp phóng điện

Phương pháp này sử dụng điện tích của tụ điện để truyền xung năng lượng
cao giữa dây dẫn bị sự cố và đất. Xung tạo nên hồ quang ở vị trí sự cố và biến thành
nhiệt độ ở môi trường xung quanh. Năng lượng này tạo nên tiếng động nghe rỏ. Vị
trí sự cố có thể được xác định bằng cách nghe tiếng động hoặc vẽ từ trường do hồ
quang tạo nên.
Tín hiệu có thể được xác định bằng anten vòng từ, micro, bộ cảm biến
gradient đất, bộ cảm biến địa chấn. Quan hệ giữa độ lớn và tín hiệu nghe thấy và độ
dài phụ thuộc vào độ cảm nhận vật lý.
Phương pháp này có thể áp dụng cho cả hệ thống thứ cấp và cao áp. Phương
pháp này được ứng dụng có hiệu quả đối với sự cố ngắn mạch. Tuỳ theo phương
pháp phát hiện tín hiệu ta phân thành 3 loại.

• Bố trí tín hiệu âm thanh: Trong trường hợp sự cố điện trở cao tạo nên hồ
quang theo xung điện áp chu kỳ và tạo nên âm thanh rất to. Bộ khuếch
đại âm tần được sử dụng phù hợp với tay nghe.
Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp
SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 27
• Bộ dò điện tử: Khi sự cố điện trở bằng không, khi đó không có tiếng ồn.
Ngay cả khi sự cố điện trở cao, khi xung quanh cáp là bùn và nước sẽ
không sinh ra tiếng ồn lớn. Các sự cố giữa các pha, giữa pha với vỏ, khi
vỏ cáp bị nứt cũng không tạo nên âm thanh. Trong trường hợp này bộ
phát tín hiệu phóng điện có thể là loại điện từ, gồm cuộn dây, bộ khuếch
đại tín hiệu có cầu đo điện kế. Phương pháp này áp dụng cho cáp đặt
trong rãnh và cáp chôn không có vỏ chì.
• Bộ dò dòng phóng điện: Phương pháp này tín hiệu dòng phóng điện được
tách từ bộ ghép nối có thể đặt ở máy phát xung hoặc ở ngoài. Trong cả
hai trường hợp mạch trở về là vỏ cáp. Có thể định sự cố điện trở cao,
chập chờn bằng cách sử dụng xung ngoài do máy phát xung cao áp tạo
nên. Tín hiệu phát ra được lưu giữ dưới dạng số trong bộ nhớ của thiết bị
thử nghiệm. Dạng sóng lưu trữ có thể được khai thác một cách liên tục và
hiển thị trên màn hiện sóng. Đo trực tiếp vị trí sự cố bằng thời gian tính
bằng micrô giây và xác định vị trí sự cố theo công thức.
L= T*V
p
/2
L: khoảng cách tới vị trí sự cố
T: thời gian
V
p
: vận tốc truyền sóng điện từ của điện cáp
Cần lưu ý rằng hệ số truyền sóng thay đổi theo khoảng cách tới chổ sự cố, đó
là nhược điểm hạn chế độ chính xác của phương pháp này.


1.5.8. Phương pháp hồ quang phản xạ

Phương pháp hồ quang phản xạ kết hợp máy phát xung với miền thời gian
phản xạ kết hợp bộ lọc hồ quang phản xạ. Sự phân phối thiết bị trong thích hợp cho
phép định vị mọi loại sự cố cáp. Đối với sự cố chập chờn, hồ quang phản xạ được
phép định vị mọi loại sự cố cáp. Đối với sự cố chập chờn, hồ quang phản xạ được
đưa vào máy hiện sóng, xung cao áp được đưa vào thử nghiệm gây chọc thủng cách
điện tạo nên sự cố hồ quang điện trở thấp. Xung phản xạ được hiển thị trên màn
hình bộ phân tích hồ quang. Bộ lọc hồ quang bảo vệ bộ phân tích khỏi cao áp của
máy phát xung. Bộ lọc điện cảm cũng hạn chế cao áp đủ tạo nên đánh thủng ở
những điểm sự cố. Cần lưu ý rằng bộ lọc điện trở không hạn chế được điện áp như
bộ lọc điện cảm. Phương pháp hồ quang phản xạ có thể phát hiện sự cố đứt dây
trung tính hoặc đứt pha, sự cố điện trở thấp (dưới 200) giữa các pha, giữa pha và
trung tính. Hình ảnh ở trên màn hình của bộ phân tích cho đối với từng điều kiện đã
cho ở trên. Bộ phân tích phản xạ hiển thị một cách tự động, khoảng cách tới chổ sự
cố cáp tính bằng mét dựa trên tốc độ truyền của cáp.