Giáo trình Mạng điện nông nghiệp - Chương 1: Những khái niệm cơ bản về mạng điện

Lời nói đầu 
 Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n−ớc cần phải tiến hμnh 
điện khí hoá, cơ khí hoá vμ tự động hoá. Mạng điện nông nghiệp gắn liền với quá trình 
điện khí hoá nông thôn - lμ một mắt xích của công cuộc điện khí hoá toμn quốc, đáp 
ứng yêu cầu của phát triển sản xuất đem lại ánh sáng tinh thần cho nhân dân, rút ngăn 
khoảng cách giữa nông thôn vμ thμnh phố. 
 Để góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển mạng l−ới điện ở nông thôn, chúng 
tôi biên soạn cuốn " Mạng điện nông nghiệp". Nội dung cuốn sách dựa theo ch−ơng 
trình đã đ−ợc Bộ Giáo dục vμ Đμo tạo phê duyệt. Nó đ−ợc dùng lμm tμi liệu học tập 
cho sinh viên ngμnh Điện khí hoá nông nghiệp. Đồng thời có thể lμm tμi liệu tham 
khảo cho cán bộ kỹ thuật vμ kỹ s− chuyên ngμnh. 
 Cuốn sách gồm 10 ch−ơng; trình bμy khá đầy đủ vμ tỉ mỉ lý thuyết tính toán 
phần điện của mạng điện, những vấn đề có liên quan đến mạng điện ở chế độ xác 
lập; đặc biệt đi sâu tính toán mạng điện địa ph−ơng, cấp điện áp từ 35 kV trở xuống. 
Để đảm bảo độ bền cơ học của đ−ờng dây, cuốn sách trình bμy tính toán phần cơ 
khí dây dẫn, cột vμ móng. Đồng thời tóm tắt quá trình thiết kế mạng điện. ở cuối mỗi 
ch−ơng đều có các ví dụ mẫu minh hoạ cho lý thuyết để đọc giả tiện so sánh, vận 
dụng. Các số liệu tra cứu cho trong phần phụ lục. 
 Chúng tôi xin chân thμnh cảm ơn tập thể Bộ môn Cung cấp vμ Sử dụng điện, 
Khoa Cơ - Điện, Tr−ờng ĐHNNI Hμ Nội đã cho nhiều ý kiến đóng góp bổ ích. 
 Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng 
tôi mong đ−ợc tiếp thu những ý kiến đóng góp của độc giả vμ xin chân thμnh cảm ơn. 
 Địa chỉ liên hệ: 
Bộ môn Cung cấp và Sử dụng Điện 
Khoa Cơ - Điện, Tr−ờng ĐHNNI Hà Nội 
 Tác giả 
Ch−ơng 1 
Những khái niệm cơ bản về mạng điện 
Đ 1-1. Lịch sử phát triển của mạng điện 
 những năm 60 của thế kỷ XIX, máy phát điện ra đời ng−ời ta đã tìm cách đ−a dòng 
điện từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ. Tuy nhiên thành tựu mới nhất lúc bấy giờ chỉ là đ−a 
dòng điện một chiều điện áp 100 V đi xa vài trăm mét. Những năm 70 hình thành một số 
đ−ờng dây điện áp thấp. Những năm 80 của thế kỷ XIX, mạng điện mới thực sự trở thành 
một ngành khoa học kỹ thuật đ−ợc lý luận soi sáng. Năm 1880, nhà khoa học Nga Latrinốp 
nghiên cứu về vấn đề truyền tải điện năng đi xa đã chỉ ra rằng: Với khoảng cách càng xa, 
công suất truyền càng lớn thì có lợi nhất là nâng cao cấp điện áp truyền. Các n−ớc Pháp, 
Anh, Nga, Mỹ đều tích cực nghiên cứu nâng cao điện áp để vận chuyển điện năng đi xa 
hơn. 
 Năm 1882 ở Pháp có đ−ờng dây dòng điện một chiều điện áp 1,5 kV. Năm 1891 cùng 
với việc chế tạo máy phát điện, máy biến áp, động cơ dị bộ, điện áp đã đ−ợc nâng lên 15 
kV. Cuối thế kỷ XIX ở Pháp đã xây dựng đ−ờng dây 35 kV. Đầu thế kỷ XX mạng điện phát 
triển hết sức mạnh mẽ, công suất, điện áp và chiều dài đ−ờng dây tăng lên không ngừng. 
 Từ năm 1908 - 1910 xuất hiện đ−ờng dây 110 kV. Những năm 20 của thế kỷ XX điện 
áp nâng lên 220 kV. Trong những năm 50 đã khánh thành đ−ờng dây 500 kV. Hiện nay 
đ−ờng dây truyền tải dòng điện xoay chiều điện áp 750 kV và cao hơn, dòng điện một chiều 
điện áp 1500 kV đã đ−ợc xây dựng và thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới. 
 ở n−ớc ta d−ới thời Pháp thuộc, đầu thế kỷ thứ XX xây dựng đ−ợc một vài nhà máy 
điện nh− Yên Phụ - Hà Nội, Th−ợng Lý - Hải Phòng, Thủ Đức - Sài Gòn. Những năm 20 
điện áp truyền tải lớn nhất là 35 kV. 
 Từ năm 1965 miền Bắc n−ớc ta đã xây dựng đ−ờng dây 110 kV. Sau khi đất n−ớc 
thống nhất ta đã xây dựng và mở rộng hàng loạt nhà máy điện nh− Thác Bà công suất 108 
MW, Hoà Bình 1920 MW, Yaly 700 MW, thuỷ điện Trị An 400 MW, nhiệt điện Uông Bí 
300 MW, nhiệt điện Phả Lại I 400 MW, Phả lại II 600 MW, nhịêt điện chạy khí Phú Mỹ I 
900 MW, Phú Mỹ 2.1 và 2.2 gần 600 MW, ... Và đang dự kiến xât dựng hàng loạt các nhà 
máy thuỷ điện, nhiệt điện chạy than, chạy khí và nghiên cứu sử dụng các nguồn năng l−ợng 
mới để phát điện nh− năng l−ợng mặt trời, năng l−ợng gió, năng l−ợng thuỷ triều, năng 
l−ợng địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tửTừ năm 1978 n−ớc ta tiến hành xây dựng đ−ờng 
dây 220 kV chuyên tải điện từ Uông Bí về Hà Nội và các tỉnh miền Trung. Tuy nhiên hệ 
thống điện đó vẫn ch−a đáp ứng đ−ợc nhu cầu sử dụng điện cho cả n−ớc; đòi hỏi phải có 
đ−ờng dây điện áp cao hơn chuyên tải điện vào các tỉnh phía nam. Trong các năm 1992 - 
1993 ta tiến hành xây dựng đ−ờng dây siêu cao áp 500 kV. Năm 1994 đ−ờng dây 500 kV từ 
Hoà Bình vào Phú Lâm ( thành phố Hồ Chí Minh ) dài 1487 km đã đ−a vào vận hành. 
 Cùng với việc tăng công suất, chiều dài đ−ờng dây cao áp thì mạng điện hạ áp cũng phát 
triển rộng khắp ở các tỉnh đồng bằng, nông thôn. Đến nay một số tỉnh 100% số xã đã có 
điện nh− Hà Nội, Hải Phòng ( trừ hải đảo), thành phố Hồ Chí Minh, Thái Bình, Hải D−ơng, 
H−ng Yên, Bắc Ninh, Nam Định, Hà Nam, Tiền Giang...Các tỉnh miền Nam do nguồn năng 
l−ợng thiếu nên điện khí hoá nông thôn và mạng điện nông nghiệp phát triển chậm hơn nhất 
là các tỉnh vùng cao, vùng sâu, vùng xa. Tới nay cả n−ớc có trên 60%(*) số xã đã có điện. 
Điện năng tiêu thụ tính theo đầu ng−ời trong một năm ở mức gần 300 kWh. Trong một vài 
năm tới cả n−ớc phấn đấu sẽ có 80% số xã có điện và sản l−ợng điện bình quân đầu ng−ời là 
400 kWh. 
 Đ 1-2. những khái niệm cơ bản về mạng điện 
 1. Những khái niệm cơ bản 
 Hệ thống dây dẫn, dây cáp, cột xà sứ, thiết bị nối... dùng để truyền tải điện năng gọi là 
đ−ờng dây tải điện. 
 Đ−ờng dây có điện áp Udm ≤ 1 kV gọi là đ−ờng dây điện áp thấp, đ−ờng dây có điện 
áp định mức lớn hơn 1 kV gọi là đ−ờng dây điện áp cao. 
 Mạng điện là tập hợp các đ−ờng dây trên không, dây cáp, các trạm biến áp và trạm 
đóng cắt điện ở các cấp điện áp khác nhau. 
 Hệ thống điện là tập hợp bao gồm các nguồn điện và các phụ tải điện nối liền với 
nhau bởi các trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện và đ−ờng dây tải điện ở các 
cấp điện áp định mức khác nhau. Nói cách khác, hệ thống điện bao gồm nguồn điện, mạng 
điện và phụ tải. Hệ thống điện là 1 bộ phận của hệ thống năng l−ợng, nó làm nhiệm vụ sản 
xuất, truyền tải và sử dụng điện năng. 
 Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện đ−ợc gọi là phần tử của hệ thống. Có những phần 
tử trực tiếp làm nhiện vụ sản xuất, biến đổi, chuyên tải và tiêu thụ điện nh− máy phát, 
đ−ờng dây, máy biến đổi dòng điện và điện ápCó những phần tử làm nhiệm vụ điều 
khiển, điều chỉnh và bảo vệ quá trình sản xuất và phân phối điện năng nh− tự động điều 
chỉnh kích từ, bảo vệ rơ le, máy cắt điện. 
 Mỗi phần tử của hệ thống đ−ợc đặc tr−ng bởi các thông số, các thông số này xác định 
bởi các tính chất vật lý, sơ đồ nối các phần tử và các điều kiện giản −ớc tính toán khác. Nói 
chung thông số của các phần tử có giá trị phụ thuộc vào quá trình công tác của hệ thống 
song trong nhiều tr−ờng hợp có thể xem các thông số đó là bất biến. Các thông số của các 
phần tử trong hệ thống điện đ−ợc gọi là thông số hệ thống điện nh−: tổng trở, tổng dẫn, hệ 
số biến áp ... 
 Tập hợp các quá trình tồn tại trong hệ thống điện và xác định trạng thái làm việc của 
nó trong một thời điểm hoặc một khoảng thời gian nào đó gọi là chế độ của hệ thống điện. 
Nó đ−ợc đặc tr−ng bởi các chỉ tiêu định l−ợng về trạng thái làm việc của nó. Các chỉ tiêu đó 
là công suất, điện áp, dòng điện, góc lệch pha giữa dòng và áp, hao tổn công suất. Các chỉ 
tiêu này đ−ợc gọi là thông số chế độ, nó chỉ xuất hiện khi hệ thống điện làm việc và biến 
đổi không ngừng theo thời gian, tuân theo quy luật ngẫu nhiên và có mối liên hệ qua lại với 
các thông số phần tử. 
 Hệ thống điện có 2 chế độ làm việc là chế độ xác lập và chế độ quá độ. 
 Chế độ xác lập là chế độ có các thông số chế độ không đổi theo thời gian, nó có chế 
độ xác lập bình th−ờng và chế độ xác lập sau sự cố. Chế độ xác lập bình th−ờng là chế độ 
làm việc th−ờng xuyên của hệ thống nên yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, chất l−ợng điện 
và các chỉ tiêu kinh tế. Đối với chế độ xác lập sau sự cố thì các yêu cầu trên đ−ợc giảm đi 
nh−ng không đ−ợc kéo dài. Chế độ quá độ có các thông số biến đổi mạnh theo thời gian 
nh− ngắn mạch, dao động công suất của máy phát nên không có lợi, phải nhanh chóng 
đ−a về chế độ xác lập. 
 2. Phân loại mạng điện và thụ điện 
 Căn cứ vào nhiệm vụ, cấp điện áp, dòng điện ng−ời ta phân mạng điện thành các loại nh− 
sau: 
 + Theo loại dòng điện có 
 Mạng dòng điện một chiều, 
 Mạng điện xoay chiều một pha tần số từ 50 - 60 Hz, 
 Mạng điện xoay chiều 3 pha tần số từ 50 - 60 Hz. 
 + Theo điện áp 
 Mạng cao áp có Udm > 1 kV 
 Mạng hạ áp có Udm ≤ 1 kV. 
 Hiện nay, trên thế giới ng−ời ta phân loại theo cấp điện áp nh− sau: 
Đ−ờng dây hạ áp (LV - Low voltage) Udm < 1 kV 
Đ−ờng dây trung áp (MV - Medium voltage) 1 kV≤ Udm < 66 kV 
Đ−ờng dây cao áp (HV - High voltage) 66 kV≤ Udm ≤ 220 kV 
Đ−ờng dây siêu cao áp (EHV -Extra high voltage) 330 kV≤ Udm ≤ 750 kV 
Đ−ờng dây cực cao áp (UHV -Ultra high voltage) Udm ≥ 800 kV 
 + Theo số dây dẫn có mạng một chiều và một pha 2 dây dẫn, mạng xoay chiều 3 pha 
3 dây, mạng xoay chiều 3 pha 4 dây và 5 dây. 
 + Theo hình dáng có mạng điện hở và mạng điện kín. 
 Mạng hở là mạng có nguồn cung cấp từ một phía, 
 Mạng kín là mạng mà mỗi phụ tải có khả năng nhận năng l−ợng từ hai phía. 
 + Theo cấu trúc có mạng điện bên trong và mạng điện bên ngoài, nó đ−ợc xây dựng 
trong nhà và ngoài nhà. Mạng bên ngoài đ−ợc xây dựng bằng dây trần và dây bọc gọi là 
đ−ờng dây trên không (ĐDK) và thực hiện bằng cáp gọi là mạng cáp. 
 + Theo nhiệm vụ ng−ời ta phân ra làm 2 loại: 
 Đ−ờng dây cung cấp (truyền tải) có điện áp định mức Udm ≥ 220 kV dùng để truyền 
tải công suất lớn với khảng cách hàng trăm km cho một khu vực rộng lớn. 
 Đ−ờng dây phân phối có điện áp định mức Udm ≤ 110 kV dùng để phân phối điện tới 
các địa ph−ơng với khảng cách vài chục km và trong một phạm vi nhỏ hơn. 
 + Phân loại theo vùng cung cấp: 
Mạng khu vực là mạng cung cấp điện năng cho một khu vực rộng lớn, điện áp th−ờng 
từ 110 - 220 kV trở lên và các đ−ờng dây có chiều dài lớn. 
Mạng địa ph−ơng truyền tải năng l−ợng đến các hộ tiêu thụ trong phạm vi nhỏ hơn, 
th−ờng có điện áp từ 110 kV trở xuống, chiều dài đ−ờng dây ngắn. 
 + Điện áp định mức của mạng điện ( ký hiệu là Udm ). 
 Mỗi mạng điện đặc tr−ng bởi một điện áp đã đ−ợc tiêu chuẩn hoá, nó đảm bảo cho thiết 
bị làm việc bình th−ờng và kinh tế nhất gọi là điện áp định mức. Điện áp định mức có ghi 
trên lý lịch và trên nhãn của máy điện và các thiết bị điện. Trong các thiết bị điện 3 pha, 
Udm là điện áp dây. Điện áp định mức của mạng điện và của thụ điện phải bằng nhau. Do 
phụ tải luôn luôn thay đổi theo quy luật ngẫu nhiên, có hao tổn điện áp trong mạng điện 
nên điện áp trên các điểm của mạng điện th−ờng xuyên khác Udm . Ng−ời ta phải điều chỉnh 
điện áp của đầu ra thanh cái máy phát điện và các nấc điều chỉnh của máy biến áp th−ờng 
cao hơn điện áp định mức để bù vào phần hao tổn trên đ−ờng dây, sao cho độ lệch điện áp 
của thụ điện tại mọi điểm không v−ợt quá giới hạn cho phép. 
 Điện áp định mức của mạng điện và thiết bị điện đ−ợc tiêu chuẩn hoá gồm các giá trị 
nh−: 
 Udm : 0,22 kV; 0,38 kV; 6 kV; 10 kV; 15 kV; 22 kV; 35 kV; 110 kV; 150 kV; 220 
kV; 330 kV; 400 kV; 500 kV ... 
 Cấp điện áp tiêu chuẩn hoá cho phép giảm bớt một số cỡ máy và thiết bị điện, giảm 
bớt chi phí xây dựng mạng điện. 
 Hộ tiêu thụ điện là các thiết bị sử dụng điện riêng lẻ hoặc là tập hợp tất cả các thiết bị 
đó. Phụ tải điện là đại l−ợng đặc tr−ng cho công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện. Dựa 
vào yêu cầu cung cấp điện và tính chất quan trọng của hộ tiêu thụ ng−ời ta chia thụ điện 
thành 3 loại: 
 - Thụ điện loại I là những phụ tải quan trọng; ngừng cung cấp điện sẽ gây tai nạn 
nguy hiểm cho con ng−ời; làm tổn thất lớn đến nền kinh tế quốc dân làm h− hỏng hàng loạt 
sản phẩm, thiết bị; làm rối loạn quá trình sản xuất phức tạp (ví dụ nh− thông gió hầm lò, cấp 
điện cho phòng mổ, các lò luyện thép, mhà khách ngoại giao). 
 Thụ điện loại I phải đ−ợc cung cấp điện liên tục bằng 2 đ−ờng dây độc lập. Việc cung 
cấp điện chỉ đ−ợc gián đoạn trong thời gian đóng điện dự phòng bằng thiết bị tự động. 
 - Thụ điện loại II là phụ tải khi ngừng cung cấp điện sẽ làm sản xuất bị đình trệ; hàng 
loạt sản phẩm bị phế bỏ; vi phạm hoạt động bình th−ờng của nhân dân thành phố (ví dụ nh− 
các nhà máy công cụ, dây chuyền SX tự động, công trình thuỷ nông lớn, hệ thống điện 
thành phố thị xã,...) Thụ điện loại II đ−ợc phép gián đoạn trong thời gian cần thiết để 
đóng điện bằng tay chuyển sang nguồn dự phòng. 
 - Thụ điện loại III bao gồm tất cả các thụ điện còn lại. Thụ điện loại III cho phép 
ngừng cung cấp điện trong thời gian sửa chữa, khắc phục những h− hỏng xảy ra nh−ng phải 
khẩn tr−ơng, nhanh chóng. 
Đ 1-3. Những điểm đặc biệt về phân phối điện trong nông nghiệp 
 1. Những yêu cầu chung của mạng điện 
 Để đảm bảo cung cấp một l−ợng điện năng có chất l−ợng điện tốt và liên tục, yêu cầu 
đặt ra đối với mạng điện là: 
 - Đảm bảo độ bền cơ học của đ−ờng dây để mạng điện làm việc vững chắc và an toàn. 
 - Cung cấp điện th−ờng xuyên liên tục, nhất là các thụ điện loại I. 
 - Giới hạn vị trí h− hỏng để sửa chữa bằng các thiết bị bảo vệ có tính chất chọn lọc. 
 - Cung cấp một điện năng có chất l−ợng tốt. Độ lệch điện áp tại thụ điện nằm trong 
giới hạn cho phép. 
 - Bảo đảm điều kiện kinh tế: vốn đầu t− cơ bản và chi phí vận hành là ít nhất. 
 - Có khả năng phát triển trong t−ơng lai mà không cần cải tạo lại mạng điện. 
 Để thoả mãn những yêu cầu trên, khi thiết kế, thi công mạng điện cần l−u ý nh− sau: 
 Tính toán mạng điện theo các chỉ tiêu kinh tế, chọn điện áp, vật liệu, tiết diện dây dẫn 
phù hợp; lựa chọn sơ đồ nối dây tối −u. Tính tiết diện dây theo hao tổn điện áp cho phép 
hoặc theo điều kiện kinh tế, kiểm tra độ lệch tại thụ điện nằm trong giới hạn cho phép. 
Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện đốt nóng. Tính toán cơ khí đ−ờng dây bảo đảm độ bền cơ 
học của dây dẫn, cột và móng. Ngoài ra còn chú ý tới các biện pháp điều chỉnh điện áp. 
 2. Những điểm đặc biệt về phân phối điện năng trong nông nghiệp 
 Mạng điện nông nghiệp phục vụ cho các thụ điện nông nghiệp, có đặc điểm riêng so 
với mạng điện thành phố. Điểm nổi bật là, đ−ờng dây kéo dài, phân tán, công suất truyền tải 
t−ơng đối nhỏ, phần lớn thụ điện làm việc có tính chất thời vụ, đồ thị tải không bằng phẳng 
và cực đại vào một số giờ cao điểm, chênh lệch giữa phụ tải cực đại và cực tiểu lớn nên thời 
gian máy biến áp làm việc non tải kéo dài. Kết quả là giá thành của mạng điện nông nghiệp 
tính theo công suất truyền tải rất cao. Qua tính toán ng−ời ta thấy rằng, giá thành mạng điện 
kể cả các trạm biến áp chiếm tới 2/3 tổng giá thành những thiết bị điện trong đó chi phí về 
vật liệu và dây dẫn chiếm tới 95% giá thành mạng điện. Vì vậy, khi thiết kế mạng điện phải 
giảm tới mức thấp nhất chi phí vật liệu và kim loại làm dây dẫn. 
 Các thụ điện trong nông nghiệp phần lớn là thụ điện loại II và loại III nên yêu cầu 
cung cấp điện không chặt chẽ nh− thụ điện loại I. nhiều tr−ờng hợp không cần phải dùng 
đ−ờng dây cấp điện dự phòng. 
 Để giảm giá thành mạng điện nông nghiệp ng−ời ta có thể sử dụng nhiều biện pháp 
khác nhau nh− nâng cao cấp điện áp định mức sử dụng từ mạng 220/127 V lên 380/220 V 
đ−a sâu điện áp cao vào trung tâm phụ tải và nâng cao cấp điện áp vận hành từ 6 - 10 kV lên 
22 kV hay 35 kV, đ−a điện áp một pha trên l−ới cao áp để cung cấp cho các thụ điện nhỏ 
nằm phân tán, rải rác Sử dụng hợp lý kim loại làm dây dẫn bằng cách thay vật liệu nhôm và 
thép nhâm cho đồng, nâng cao hao tổn điện áp cho phép để giảm tiết diện dây dẫn bằng 
cách lựa chọn và điều chỉnh các đầu phân áp hợp lý. 
 Ngoài ra để đạt hiệu quả kinh tế giảm giá thành truyền tải và phân phối điện năng còn 
sử dụng các loại kết cấu cột điện hợp lý, sử dụng đất làm dây dẫn bằng cách chọn hệ thống 
điện hai pha một đất, một pha một đất, rút ngắn thời gian thi công bằng cơ giới ... 
Đ 1-4. Kết cấu dây dẫn 
 1. Dây dẫn của đ−ờng dây trên không 
 Đ−ờng dây trên không th−ờng dùng kim loại không bọc cách điện ( dây trần ), ngày 
nay tại các thành phố, thị trấn sử dụng dây bọc và dây vặn xoắn để đảm bảo an toàn và 
chống hao tổn kinh doanh. Dây bọc ít sử dụng vì nó dễ bi phá huỷ bởi điều kiện thời tiết và 
môi tr−ờng, làm tăng tải trọng đ−ờng dây, tăng giá thành dây dẫn và giảm khả năng toả 
nhiệt ra môi tr−ờng. Dây dẫn cho đ−ờng dây bao gồm loại một sợi hay nhiều sợi. Dây dẫn 
một sợi th−ờng có tiết diện không lớn lắm ( F ≤ 10 mm2 ). Dây dẫn nhiều sợi chế tạo với tiết 
diện lớn F ≥ 16 mm2 trở lên. 
 Về cấu tạo, dây dẫn đ−ờng dây bao gồm 
 Dây dẫn một sợi làm bằng một kim loại, 
 Dây dẫn nhiều sợi làm bằng một kim loại, 
 Dây dẫn nhiều sợi làm bằng 2 kim loại, 
 Dây dẫn l−ỡng kim, 
 Dây dẫn rỗng. 
 Dây dẫn nhiều sợi đ−ợc chế tạo bao gồm một sợi ở chính giữa, xung quanh quấn 
nhiều sợi xoắn với nhau theo nhiều lớp. Th−ờng lớp ngoài nhiều hơn lớp trong 6 sợi và mỗi 
lớp xoắn lại theo chiều ng−ợc nhau để dây dẫn không tự xổ và có dạng tròn. 
 Tuỳ theo vật liệu và cách chế tạo dây mà nó có những mã hiệu khác nhau. Mã hiệu 
dây dẫn gồm chữ cái chỉ vật liệu làm dây dẫn và con số chỉ tiết diện ( mm2) hoặc đ−ờng 
kính ( mm ). Ví dụ: A - dây nhôm; AC - thép nhôm; M - đồng; C - thép, ACO - dây thép 
nhôm có lõi thép giảm nhẹ; ACY - dây thép nhôm có lõi thép tăng c−ờng... 
 Tiết diện dây dẫn đ−ợc tiêu chuẩn hoá gồm các giá trị nh− sau: 
 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 90; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 
700 (mm2). 
 Những số ghi trong mã hiệu dây dẫn rất gần với tổng tiết diện thực của tất cả các sợi 
dây riêng rẽ. Trong tính toán ta lấy đ−ờng kính ngoài và đ−ờng kính tính toán của dây dẫn 
nh− trong phụ lục. 
 - Dây đồng (M): là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất. Dây đồng trần đ−ợc 
chế tạo nh− sau: bằng nhiệt luyện, ng−ời ta có sợ đồng đ−ờng kính từ 5 - 10 mm, đ−a vào 
kéo ở trạng thái nguội đến khi đ−ờng kính đạt 2,5 - 4 mm ta đ−ợc dây đồng cứng dùng làm 
dây dẫn của ĐDK, ký hiệu MT. Dây đồng cứng có điện trở suất ở nhiệt độ 200C là ρ = 18,2 
Ωmm2/km và sức cản đứt tức thời là Fcd = 382 N/mm2 . Dây đồng cứng đem đốt nóng và 
làm lạnh từ từ (ủ) ta đ−ợc đồng mềm, ký hiệu MM th−ờng dùng làm lõi cáp. Dây đồng mềm 
có ρ = 17,5 Ωmm2/km và Fcd = 196 N/mm2. 
 Dây dẫn bằng đồng chịu đựng tốt ảnh h−ởng của khí quyển và đa số các phản ứng hoá 
học xảy ra trong không khí. Khi làm việc, trên bề mặt của dây dẫn tạo một lớp oxít dày bảo 
vệ cho các lớp bên trong không bị phá huỷ tiếp vì vậy nó không cần sử dụng các biện pháp 
chống ăn mòn. Về độ bền cơ, nó chỉ thua kém dây thép và các hợp kim đồng. Tuy nhiên do 
dây đồng đắt nên nó bị hạn chế sử dụng, th−ờng dùng khi có những khoảng v−ợt lớn và điều 
kiện môi tr−ờng có hàm l−ợng muối hay hoá chất mà các vật liệu khác không sử dụng đ−ợc. 
 - Dây nhôm (A): Đ−ờng dây trên không th−ờng sử dụng nhôm kéo cứng không bọc 
cách điện. Điện trở suất của dây nhôm là ρ = 29,5Ωmm2/km và sức cản đứt tức thời Fcd = 
147 - 157 N/mm2. Dây nhôm dẫn điện kém đồng khoảng 1,6 lần. Tuy nhiên nó nhẹ, giá 
thành hạ nên đ−ợc sử dụng rộng rãi làm dây dẫn ĐDK. D−ới tác động của khí quyển, nhôm 
bị o xy hoá tạo thành lớp vỏ bảo vệ giống nh− dây đồng, lớp này có thể bị phá huỷ bởi một 
số chất hoá học. Vì độ bền cơ học kém nên đ−ợc chế tạo thành nhiều sợi tiết diện từ 16 mm2 
trở lên và đ−ờng dây nhôm khi lắp đặt sẽ có độ võng lớn nên chỉ sử dụng ở khoảng v−ợt 
ngắn ( l < 150 m ), và điện áp thấp ( U < 35 kV ). 
 Để tăng độ bền cơ học, dây nhôm có pha thêm măng gan và Silic ( ≤ 1,2% ) gọi là dây 
Andre (AΛ); Nó có Fcd = 243 -294 N/mm2. 
 - Dây thép nhôm ( AC ) để tăng độ bền cơ học cho dây dẫn và thực hiện đ−ợc những 
khoảng v−ợt lớn ng−ời ta chế tạo dây dẫn làm bằng hai kim loại (dây phức hợp( Thông dụng 
nhất là dây thép nhôm đ−ợc làm từ nhôm và thép. Nó là dây nhiều sợi, lớp trong cùng là 
một hoặc một số sợi thép tráng kẽm có độ bền cơ học cao, bên ngoài là các lớp nhôm để 
dẫn điện. Nó có độ bền cơ học cao hơn dây nhôm, dùng cho các khoảng v−ợt lớn và điện áp 
cao ( Điện áp từ 35 kV trở lên ). Dây thép nhôm đ−ợc chế tạo ở 3 loại 
 - Dây AC có tỷ số tiết diện giữa nhôm và thép là 5,5 - 6, tiết diện từ 10 - 400 mm2. 
 - Dây ACO là thép nhôm có lõi thép giảm nhẹ, có tỷ số tiết diện giữa nhôm và thép là 
7,5 - 8, tiết diện chế tạo từ 150 - 700 mm2. 
 - Dây ACY là thép nhôm có lõi thép tăng c−ờng, , có tỷ số tiết diện giữa nhôm và thép 
là 4,5 và có tiết diện từ 120 - 400 mm2. Dây dẫn đ−ợc dùng trong các khoảng v−ợt rất lớn 
cần tăng c−ờng khả năng chịu lực của dây, chiều dài khoảng v−ợt có khi tới hàng ngàn mét. 
 - Dây thép: gồm loại một sợi ( ký hiệu là ΠCO ) và nhiều sợi ( ΠC ), con số kèm theo 
chỉ đ−ờng kính dây thép. Dây nhiều sợi có ký hiệu ΠMC là dây thép có đồng, con số kèm 
theo chỉ tiết diện ( mm2 ). Vì dây thép dẫn điện kém, sử dụng không hợp lý nên nó dần đ−ợc 
thay thế bằng dây A và AC. 
 - Dây dẫn rỗng: để tăng đ−ờng kính của dây tránh hiện t−ợng vầng quang điện, giảm 
tổn thất điện năng nh−ng không tăng chi phí vật liệu làm dây dẫn ng−ời ta chế tạo dây dẫn 
rỗng. Nó có 2 loại: một loại gồm các sợi dây bằng đồng vặn xoắn từng lớp theo chiều ng−ợc 
nhau và rỗng ở giữa; loại khác gồm các thanh đồng ghép lại với nhau theo chiều xoắn. Loại 
này vì chế tạo phức tạp, đấu nối khó khăn và đắt nên hiện nay không dùng làm dây dẫn của 
đ−ờng dây, số ít dùng làm thanh cái trong trạm biến áp từ 330 kV trở lên. 
 2. Dây cáp điện lực 
 Những cấu trúc của dây dẫn đ−ợc cách điện riêng biệt và đ−ợc bảo vệ bằng lớp vỏ bọc 
ngoài gọi là dây cáp. Dây cáp có thể đặt trực tiếp trong đất, n−ớc và không khí. Cấu trúc của 
cáp phụ thuộc vào cấp điện áp, loại dòng điện và ph−ơng thức lắp đặt trong đó ảnh h−ởng 
lớn nhất là điện áp. 
 Theo điện áp ng−ời ta chia cáp thành các loại nh− sau: cáp từ 10 kV trở xuống ( có từ 
1 - 4 lõi ); cáp 3 lõi điện áp 20 và 35 kV; cáp 2 lõi điện áp 110 và 220 kV. 
 - Cáp điện lực điện áp U ≤ 10 kV: 
 Lõi cáp sử dụng vật liệu bằng những sợi đồng hay nhôm đ−ợc ủ sơ bộ. Mỗi lõi có lớp 
vỏ bọc cách điện riêng gọi là cách điện pha. Vật liệu làm cách điện pha th−ờng bằng giấy 
tẩm hoá chất đặc biệt hay một số lớp cao su, kết cấu tuỳ thuộc vào điện áp định mức của 
cáp. Các pha đ−ợc vặn xoắn với nhau và chèn bằng các nêm giấy ngâm tẩm để tạo cho vỏ 
cáp có dạng tròn đều. Tiếp theo, tính từ trong ra ngoài vỏ cáp gồm các lớp sau: 
 - Đai cách điện bằng giấy tẩm các thành phần đặc biệt hay các lớp cao su. 
 - Vỏ bằng chì hay nhôm bảo vệ cho đai. 
 - Lớp giấy cáp và sợi tẩm dùng để bảo vệ cho vỏ chì hay nhôm không bị phá huỷ bởi a 
xít và kiềm. 
 - Cuốn bằng những giải thép (băng thép) phẳng hay tròn. 
 - Bọc bằng sợi gai tẩm dùng để chống gỉ cho giải thép. 
 - Vỏ bảo vệ bằng chì, nhôm hay nhựa tổng hợp. 
 Vỏ chi chế tạo bằng cách kéo sợi còn vỏ nhôm là hàn lạnh, chúng rất kín nên có thể 
đặt trực tiếp trong các môi tr−ờng đát, n−ớc và không khí. Cáp vỏ chì co độ dẻo lớn nh−ng 
đắt và ảnh h−ởng tới môi tr−ờng nên ít đ−ợc dùng, đa số là vỏ nhôm. Vỏ nhôm có −u điểm 
là nhẹ, sức bền cắt lớn hơn nên ít bị rạn nứt khi đất bị lún sụt. 
 Đối với mạng điện hạ áp, cáp đều có cách điện và chất bảo vệ bằng nhựa tổng hợp, 
Polyclovinin, hay polyêtylen ( ví dụ ABB; AΠB ). Tiết diện dây cáp th−ờng từ 2,5 - 185 
mm2; cáp có thể có từ 1 đến 4 lõi. Ký hiệu cáp có các chữ chỉ vật liệu, chỉ cách điện và vỏ 
bọc. Ví dụ: cáp Liên Xô cũ: chữ đầu tiên là A chỉ lõi nhôm; không có chữ A là lõi đồng; vỏ 
ký hiệu C là chì; A là nhôm; B là polyclovinin; Π là pôlyêtylen ; P là cao su. 
 Vỏ bảo vệ ngoài có chữ b là thép; chữ Γ là không bọc bảo vệ. 
 - Cáp điện lực 20 và 35 kV: 
 Khi số lõi bằng nhau thì cấu trúc của cáp 20 kV và 35 kV giống nh− với cáp 10 kV 
nh−ng cách điện đ−ợc tăng c−ờng hơn, nó có 3 lõi tiết diện lên đến 240 mm2. Th−ờng 
th−ờng cáp 20 kV và 35 kV đ−ợc chế tạo với lớp vỏ bảo vệ riêng cho từng lõi, việc chế tạo 
nh− vậy sẽ tạo ra một điện tr−ờng h−ớng tâm có c−ờng độ phân bố đều trên bề mặt lõi và 
trong các lớp cách điện đồng thời chống ngắn mạch giữa các pha. Các pha đ−ợc đặt trong 
cùng vỏ bọc ngoài. 
 Muốn nối cáp ng−ời ta hàn ruột, bọc cách điện đặt trong hộp hay vỏ bảo vệ rồi đổ 
bitum hay êpôxi. 
 - Cáp điện lực 110 và 220 kV: 
 Đ−ợc chế tạo khác với cáp có điện áp từ 35 kV trở xuống, nó gồm 2 loại: cáp nạp dầu 
và nạp khí. 
 Cáp đầy dầu: Lõi cáp là ống kim loại rỗng chứa đầy dầu có áp suất từ 2 đến 4 at. Để 
duy trì áp suất dầu trong một giới hạn khi có tải thay đổi ng−ời ta dùng các thùng điều hoà 
áp suất. Ngoài lớp cách điện bằng giấy tẩm dầu, lõi cáp còn có các lớp bảo vệ nh−: băng 
cuốn tráng kẽm hoặc chì, băng đồng đ−ợc phủ lớp chống rỉ, ngoài cùng là lớp vỏ bọc thép 
có bảo vệ chống rỉ. 
 Cáp đầy khí: mỗi cáp đều đ−ợc cách điện bằng giấy và vỏ bảo vệ riêng biệt đặt trong 
các ống thép chứa đầy khí trơ, áp suất từ 10 -15 at. Mặt trong của ống thép có lót cách điện 
bằng giấy tẩm dầu. Chúng có bộ phận đặc biệt để duy trì áp suất khí khi tải thay đổi bằng 
các nồi hơi ở hai đầu đ−ờng dây. Các loại cáp này lớp bảo vệ lõi cũng đ−ợc tăng c−ờng hơn, 
 3. Dây dẫn có bọc cách điện 
 Những mạng điện đ−ợc xây dựng trong nhà, trong các công x−ởng, nhà máy xí nghiệp 
... gọi là mạng điện bên trong, th−ờng dùng dây dẫn có bọc cách điện, cáp hay thanh dẫn 
với các ph−ơng pháp lắp đặt khác nhau. Dây bọc có lõi bằng đồng hay nhôm, cách điện cao 
su, polyclovinin hay polyêtylen. Đối với dây dẫn loại nhiều lõi thì mỗi lõi đ−ợc cách điện 
riêng biệt và trong cùng một vỏ bọc ngoài. 
 Ký hiệu dây bọc có các chữ chỉ cách điện và con số chỉ tiết diện dây dẫn. ở Việt Nam 
gọi chung là dây bọc nhựa hoặc cao su ( Ví dụ PVC ). Còn ở Liên Xô cũ nhập về các loại 
nh− : 
 ΠP là dây đồng cách điện cao su 1 lõi đặt trong ống sợi dệt tẩm dầu. 
 AΠP là dây nhôm cách điện nh− trên. 
 AP là dây đồng 1 lõi cách điện cao su. 
 ΠB là dây đồng 1 lõi cách điện polyclovinin.. 
 Dây bọc có 2 cách đặt là đặt kín và đặt hở. 
 - Đặt hở dùng cho điện áp U ≤ 220 V. Dây dẫn đi trên t−ờng hoặc trần bằng cách đặt 
trong ống ghen nhựa, thuỷ tinh, móc sắt và bắt chặt vào trần hoặc t−ờng bằng vít hoặc bắt 
bằng puli sứ. Đối với những nơi ẩm −ớt, có hoá chất, dễ xảy ra hoả hoạn thì dây bọc phải 
dùng loại có vỏ bảo vệ bằng chì hay thép nh− ΠPΓ hay CPΓ. 
 - Đặt kín dùng ở nơi khô ráo điện áp ≤ 500 V. Khi đặt dây kín tiết diện dây phải lớn 
hơn hoặc bằng 1,5 mm2 đối với dây đồng và lớn hơn hoặc bằng 2,5 mm2 với dây nhôm. Dây 
đặt kín có thể lồng trong ống nhựa tổng hợp, ống cao su, thuỷ tinh hay kim loại rồi trát kín 
bằng vữa. Khi đặt theo nền gỗ giữa ống và nền phải đ−ợc lót bằng cách điện nh− amiăng ... 
Mỗi ống có thể đặt từ 1 đến 4 dây nh−ng không đầy quá 2/3 diện tích ống. 
Ch−ơng 2 
Tính toán dây dẫn vμ cáp theo đốt nóng 
Đ 2-1. Điện trở của dây dẫn vμ cáp 
 1. Điện trở tác dụng 
 Khi có dòng điện một chiều đi qua dây dẫn, dòng điện sẽ phân bố đều đặn trên toàn 
bộ bề mặt tiết diện của dây. Điện trở Ôm míc trên 1 km chiều dài dây dẫn ở nhiệt độ tiêu 
chuẩn ( θ0 = 20 0 C ) xác định theo công thức: 
 R0 = FF γ
ρ 1000= (Ω/km) ( 2-1 
) 
 ρ - là điện trở suất ( Ωmm2/km ). 
 F - là tiết diện dây dẫn ( mm
2 ). 
 γ - là điện dẫn xuất ( m/Ωmm2 ). 
 Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ khác tiêu chuẩn thì điện trở 
xác định theo công thức: 
 Rt = R0 [ 1 + α ( θ - 20 ) ] ( Ω/km) ( 2-2 
) 
 α - là hệ số nhiệt điện trở, với đồng và nhôm α = 0,004 ( 10C ) .