Lựa chọn dây dẫn điện phù hợp là quyết định quan trọng nhằm đáp ứng xác thực yêu cầu về an toàn điện và tiết kiệm chi phí trong quá trình xây dựng, lắp đặt hệ thống thiết bị điện. Để có thể tính toán và chọn dây cáp điện chính xác về tiết điện ruột dẫn điện đáp ứng an toàn cho công suất hoạt động của dự án, người thiết kế hệ thống điện cần phải có kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thi công, lắp đặt hệ thống điện. Dưới đây, Công ty Thiết Bị Điện Kim Quang xin đưa ra tham khảo một số cách tính và chọn tiết diện dây cáp dẫn điện cho nhà phố, biệt thự…
Công thức tính tiết diện dây điện (mm²) theo công suất sử dụng:
S = I/J ≈ P/Jp (mm²)
(I=P/U & Jp = J x U)
-
- Tính tiết diện dây điện lõi đồng theo công suất sử dụng:
- Scu-220V = I/Jcu = I/6 ≈ P/Jpcu-220V = P/1.320
- Scu-380V = I/Jcu = I/6 ≈ P/Jpcu-380V = P/2.280
- Tính tiết diện dây điện lõi nhôm theo công suất sử dụng:
- Sal-220V = I/Jal = I/4,5 ≈ P/Jpal-220V = P/990
- Sal-380V = I/Jal = I/4,5 ≈ P/Jpal-380V = P/1.710
- Tính tiết diện dây điện lõi đồng theo công suất sử dụng:
Công thức tính tải dây cáp điện (W) theo tiết diện ruột dẫn điện:
P = S x Jp (W)
Khái niệm tiết điện dây cáp điện
Tiết diện dây cáp điện là gì? Tiết diện dây cáp điện là diện tích phần mặt cắt ngang ruột dẫn điện vuông góc với dây dẫn
Một dây cáp điện cơ bản gồm 3 phần sau:
-
- Phần dẫn điện: Được làm bằng nhôm hoặc đồng, vì hai loại này dẫn điện tốt nhất.
- Phần cách điện: Phần này nằm ở giữa, thường được làm từ nhựa tổng hợp PVC hoặc XLPE
- Lớp bảo vệ cơ học: Lớp này là lớp vỏ bảo vệ bên ngoài, thường được làm từ nhựa tổng hợp PVC. Một số trường hợp đặc biệt, tùy vào từng môi trường làm việc như ngập nước, chất kiềm hoặc phải chịu tác động lực lớn mà có các vật liệu tương ứng cho lớp bảo vệ cơ học này.
Mỗi cỡ dây/cáp và mỗi chủng loại dây/cáp có mức chịu tải khác nhau. Đối với công trình nhà ở, hướng dẫn này đưa ra cách tính và bảng mô tả công suất chịu tải của các loại dây cáp điện thông dụng. Ngoài tính tới sự an toàn điện là trên hết, thì điều này còn giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt, giảm thiểu điện năng dư thừa cho người sử dụng (Đảm bảo đủ tiết diện sử dụng điện an toàn mà không phải mua dây quá lớn dẫn tới tốn kém; hoặc sau khi biết được tiết diện của dây dẫn ta có thể dễ dễ dàng chọn được quy cách ống dây luồn dây cáp điện sao cho phù hợp, không bị dư thừa; Một số chủng loại ống thông dụng dùng để bảo vệ dây cáp điện như: Ống HDPE để đi cáp điện ngầm; Thang cáp, máng cáp, khay cáp dùng để chứa dây cáp điện cho tòa nhà hoặc nhà xưởng; Ống luồn cứng PVC Ø16, Ø20, Ø25, Ø32, Ø40, Ø50, Ø63 dùng đi điện âm sàn hoặc âm tường; ống luồn mềm PVC (ống gen, ruột gà) Ø16, Ø20, Ø25, Ø32, Ø40, Ø50 dùng đi điện âm tường; Ống nẹp vuông dùng đi điện nổi)
Cách tính tiết diện dây dẫn theo công suất sẽ giúp hệ thống điện hoạt động ổn định với các thiết bị điện liên kết đồng bộ trong cùng hệ thống.
Các bước khảo sát ban đầu để chọn dây cáp điện
Trước khi tính toán tải cho dây cáp điện cần sử dụng, thì việc đầu tiên cần làm trước các bước sau:
Xác định nguồn điện sử dụng
Xác định nguồn điện sử dụng là loại 1 pha hay 3 pha khi vào hệ thống, từ đó xác định quy cách số lõi dây cáp điện cần dùng đấu nối vào nguồn điện đến của nhà cung cấp
Tổng công suất thiết bị tiêu thụ
Trong từng dự án nhà ở, công ty, doanh nghiệp có mức sử dụng điện và hệ thống điện thiết kế khác nhau. Việc tính toán công suất điện tiêu thụ tổng / nhánh (Bao gồm cả phụ tải phát sinh) sẽ quyết định lựa chọn dây cáp điện, thiết bị đóng cắt bảo vệ mạch điện như MCB, MCCB, RCCB, RCBO,… chính xác hơn, an toàn hơn và tốt hơn; cũng như các tiết kiệm nhân công và các vật tư điện đi kèm như ống luồn dây điện…
Việc xác định công suất điện tiêu thụ tổng & nhánh cơ bản dựa tổng công suất của thiết bị điện sử dụng đầu cuối (Đèn, máy bơm, nồi cơm điện, máy lạnh, máy giặt, tủ lạnh, bếp ga, bếp từ, các phụ tải phát sinh,…) và các yếu tố ảnh hưởng tới tiêu hao điện trong hệ thống. Việc xác định tổng công suất sử dụng khá đơn giản do trên mỗi sản phẩm thiết bị điện khi sản xuất đều được nhà sản xuất ghi trị số công suất tiêu thụ, điện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn để hỗ trợ người mua lựa chọn, tổng công suất tiêu thụ sẽ là tổng của các trị số công suất của các thiết bị tiêu thụ sử dụng điện trong nhà.
Các đợn vị công suất được quy định như sau:
– W (Watt)
– kW (Kilô-Watt)
– HP (Horse Power- Mã Lực (ngựa))
Người mua có thể gặp các đơn vị khác nhau ghi trên các thiết bị, thì để dễ tính tổng công suất nên quy đổi ra cùng một đơn vị:
1kW = 1.000W
1HP = 750W
Thời gian cũng như mức độ sử dụng trong từng phần ngôi nhà là khác nhau dẫn dến công suất chịu tải của từng nhánh điện hoạt động sẽ khác nhau. Dựa trên yếu tố này, kỹ sư sẽ tính toán có thể lắp đặt nhiều loại dây, tiết diện dây dẫn điện khác nhau đẻ phù hợp cho từng không gian ngôi nhà.
Lựa chọn dây dẫn theo từng phần
Dây ngoài trời:
Là dây cáp điện dẫn điện từ địa phương nhà cung cấp dịch vụ điện cho người dùng hoặc các thiết bị công cộng ngoài trời. Những loại dây dẫn điện này thường được điện lực địa phương cung cấp
Đoạn cáp điện kế:
Dây điện từ điểm cuối của dây ngoài trời (Trụ điện) đến điện kế (Công tơ điện, đồng hồ điện) trong nhà dân. Thường đối với dân dụng thì dây này đã có quy cách sẵn áp dụng chung; trừ các công xưởng, tòa nhà thì sẽ xin thiết kế riêng. Phần cáp điện kế này Điện lực địa phương đáp ứng khi đăng ký mở công tơ điện mới. Vì vậy người sử dụng không cần quan tâm!
Dây dẫn trong nhà:
Phần này người sử dụng phải tính toán kĩ, đường dây dẫn trong nhà gồm có:
-
- Đường dây trục chính trong nhà: Là dây truyền tải điện chính trực tiếp từ sau đồng hồ điện không rẽ nhánh trong căn nhà
-
- Dây dẫn nhánh: Là dây truyền tải điện từ dây dẫn chính đến công tắc, ổ cắm hoặc thiết bị sử dụng điện
Sau khi khảo sát hệ thống điện ban đầu như trên, ta tiến hành tính toán tiết diện dây cáp điện cần sử dụng để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện
Chọn dây dẫn điện dựa trên các cách tính tiết diện dây cáp điện
Hiện có khá nhiều cách chọn dây cáp điện truyền tải điện được áp dụng. Tuy nhiên, có 3 phương pháp chính lựa chọn tải dây điện dân dụng được các kỹ thuật viên thường dùng:
Chọn dây điện dựa theo công thức tính tiết diện dây cáp điện
Bảng công thức tính tải dây cáp điện |
|||
| S = I/J ≈ P/Jp |
|
|
S (mm²) – Tiết diện dây dẫn
J (A/mm²): Mật độ dòng điện dây dẫn định sẵn
Jp (W/mm²): Công suất chịu tải dây dẫn định sẵn
P (W): Công suất sử dụng U (V): Hiệu điện thế
I (A): Cường độ dòng điện
|
|
|
||
| I = P/U |
|
|
|
| Jp = J x U |
|
|
|
|
|
||
Tóm tắt công thức tính tiết diện dây điện cơ bản
Tính tải dây điện (W):
P = S x Jp (W)
Tính tiết diện dây điện:
S = I/J ≈ P/Jp (mm²)
(I=P/U & Jp = J x U)
-
- Tính tiết diện dây điện đồng:
- Scu-220V = I/Jcu = I/6 ≈ P/Jpcu-220V = P/1.320
- Scu-380V = I/Jcu = I/6 ≈ P/Jpcu-380V = P/2.280
- Tính tiết diện dây điện nhôm:
- Sal-220V = I/Jal = I/4,5 ≈ P/Jpal-220V = P/990
- Sal-380V = I/Jal = I/4,5 ≈ P/Jpal-380V = P/1.710
- Tính tiết diện dây điện đồng:
Trong đó:
S: Là tiết diện dây dẫn được tính bằng mm²
P: Là công suất sử dụng, đơn vị tính Watt (W)
U: Là hiệu điện thế định mức, đơn vị tính volt (V)
I: Là dòng điện chạy qua mặt cắt vuông, đơn vị tính bằng Ampe (A)
J: Là mật độ dòng điện cho phép trên 1 mm² tiết diện ruột dẫn, và được xác định sẵn (A/mm²)
Jp: Là công suất chịu tải cho phép trên 1 mm² tiết diện ruột dẫn, và được xác định sẵn (W/mm²)
-
- Mật độ của dòng điện được quy ước được cho phép của dây đồng Jcu ≈ 6A/mm²
→ Công suất chịu tải tương đương cho phép trên 1 mm² tiết diện ruột dẫn đồng là:
-
-
- Jpcu-220V ≈ 6 x 220 = 1.320 W/mm²
- Jpcu-380V ≈ 6 x 380 = 2.280 W/mm²
- Mật độ dòng điện được cho phép của dây nhôm Jal ≈ 4,5 A/mm²
-
→ Công suất chịu tải tương đương cho phép trên 1 mm² tiết diện ruột dẫn nhôm là:
-
-
- Jpal-220V ≈ 4,5 x 220 = 990 W/mm²
- Jpal-380V ≈ 4,5 x x 380 = 1.710 W/mm²
-
Ví dụ tính tiết diện dây điện dùng 1 pha 220V:
- Tổng công suất các thiết bị điện dùng đồng thời trong gia đình P = 3 kW = 3000 W. Nếu dùng dây đồng làm trục chính trong gia đình thì có cách tính tiết diện dây dẫn như sau:
- Cường độ dòng điện là:
I = P/U = 3000/220 = 13,6 A
-
- Mỗi pha phải có tiết diện (S) tối thiểu:
S = I/J = 13,6/6 ≈ 2,3 mm² ≈ P/Jp =3000/1320
Vậy tiết diện tối thiểu của dây điện đường trục chính trong gia đình là 2,3mm². Trên thị trường thực tế không có quy cách dây điện ruột đồng 2.3 mm² mà có loại lớn hơn gần nhất là 2.5 mm². Tuy nhiên, để dự phòng phát triển phụ tải nên sử dụng cỡ dây 4mm²
- Dây nhánh trong gia đình (dây di động) từ ổ cắm điện hoặc công tắc điện đến đèn, quạt, ti vi, tủ lạnh hoặc các thiết bị khác có công suất dưới 1kW thì nên dùng đồng loạt 1 dây dẫn điện ruột đồng cách điện PVC có tiết diện 1.5mm². Các dây di động dùng cho bếp điện, lò sưởi… có công suất từ 1kW đến 2kW nên dùng loại cáp 2 lớp cách điện PVC ruột đồng có tiết diện 2×2.5mm² để đảm bảo an toàn cả về điện và về cơ. Đối với thiết bị điện khác có công suất lớn hơn 2kW thì phải tuỳ theo công suất mà tính toán chọn tiết diện dây như trên đã hướng dẫn.
Ví dụ tính tiết diện dây điện dùng 3 pha 380V:
Một thiết bị 3 pha có công suất là là 10 kW ta có cách tính tiết diện của đoạn dây dẫn có ruột bằng đồng cho thiết bị này như sau:
- Cách tính cường độ dòng điện tổng là:
I = P/U = 10000 / 380 ≈ 26,3 A
- Tiết diện dây dẫn tối thiểu (S):
S = I/J = 26,3 / 6 ≈ 4,4 mm² ≈ P/Jp = 10000 / 2280
Tuy nhiên, trong thực tế, theo khuyến cáo của các nhà sản xuất dây cáp điện thì để đảm bảo an toàn điện (Phòng tránh nguy cơ chập, cháy nổ điện do trong quá trình sử dụng dây cáp điện sẽ bị nóng lên có thể dẫn tới quá tải điện) thì tổng tải của thiết bị sử dụng điện chỉ nên bằng tới 70% tải của dây cáp điện sử dụng cho thiết bị đó, hay nói cách khác là chỉ nên dùng 70% tải của dây cáp điện. Do đó, với 2 ví dụ trên, để đảm bảo an toàn điện trong quá trình sử dụng thì đối với thiết bị điện 1P 220V có công suất sử dụng 3000W thì nên dùng dây cáp dẫn điện ruột đồng 3.5 mm², còn đối với điện 3 pha công suất 10kW nên dùng dây cáp điện ruột đồng ≈ 6mm² (Chưa tính phụ tải phát sinh, khi lắp đặt phải tính dự phòng phụ tải phát sinh theo nhu cầu thực tế để dùng dây dẫn điện có tiết diện phù hợp).
Chọn dây điện dựa theo tra bảng tính tiết diện dây cáp điện
Hiện nay có nhiều nhà sản xuất đã tính toán và sản xuất các loại dây dẫn được mặc định tiết diện dẫn điện. Giúp người dùng dễ dàng tìm hiểu các loại dây dẫn điện và cân nhắc trước khi chọn tiết diện dây dẫn điện phù hợp và tiết kiệm thời gian hơn.Việc chọn công thức để tính tiết diện dây dẫn theo công suất 3 pha hay theo công suất 1 pha sẽ được tính toán của bộ phận thiết kế và thi công dựa vào dòng định mức cáp điện.
Công suất chịu tải trong các bảng dưới là phù hợp với nhiệt độ môi trường tới 40°C và cũng tính đến vấn đề sụt áp nhằm đảm bảo chất lượng điện sinh hoạt cho nhà ở
Chọn dây điện dựa theo quy chuẩn tính tải kết hợp kinh nghiệm lắp đặt, sử dụng dây cáp điện
Do liên quan đến sự An Toàn Điện, nên người dùng phương pháp này phải là người chuyên nghiệp về kĩ thuật điện, phương pháp này không khuyến khích áp dụng với đa số mọi người
Phương pháp này, ngoài phải rành về các phương pháp tính tải, tính hệ thống điện, các kĩ thuật chuyên ngành… thì các kĩ thuật viên đã là người trực tiếp thiết kế, thi công và vận hành các dự án; từ đó sẽ đưa ra được giải pháp tối ưu cho tiết diện chịu tải của dây cáp điện nói riêng, và của An toàn toàn hệ thống điện nói chung
Trên đây là 3 phương pháp chính tham khảo trong việc tính tiết điện dây cáp điện và chỉ mang tính chất tương đối, chưa là chính xác và toàn diện trong 1 hệ thống điện cụ thể. Để đảm bảo an toàn hệ thống điện khi sử dụng, người không có chuyên môn về điện không nên tự thiết kế và thi công hệ thống điện, vì việc tính tiết diện dây cáp điện chỉ là 1 phần nhỏ trong hệ thống điện An toàn. Riêng việc tính tiết diện dây cáp điện không chỉ dựa trên công thức hay kinh nghiệm đơn thuần, mà lạ sự kết hợp kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm để khảo sát hệ thống điện cũng như đánh giá các yếu tố tiêu hao ảnh hưởng tới tải của dây dẫn, từ đó mới tính toán đưa ra quy cách tiết diện dây cáp điện chính xác cần sử dụng trong hệ thống. Việc thiết kế hoàn chỉnh hệ thống điện để đảm bảo an toàn điện tuyệt đối đã là rất khó, ngoài ra còn yêu cầu tiết kiệm điện, tính thẩm mỹ khi sử dụng, hay việc tiết kiệm các chi phí liên quan như nhân công / vật tư khác trong quá trình thi công cũng cần tính tới là công việc có tính hệ thống đồng bộ & logic phức tạp đòi hỏi người thiết kế, thi công hệ thống điện phải có hiểu biết chuyên sâu về kỹ thuật điện & hệ thống điện.
Một số yếu tố ảnh hưởng tới tải của dây cáp điện
Dòng điện định mức
Dòng điện định mức ở một thiết bị điện, điện tử là giới hạn cho phép của dòng điện trong thiết bị đó.
Ở dây dẫn, khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, do dòng điện sinh nhiệt nên dây dẫn sẽ nóng lên. Trường hợp nhiệt độ của dây vượt quá mức chịu đựng cho phép thì sẽ dẫn đến hiện tượng cháy, hỏng dây dẫn mất an toàn điện.
Để tránh hiện tượng mất an toàn trên xảy ra cần lựa chọn dây dẫn điện có tải điện lớn hơn tổng tải (Lưu ý phải tính bao gồm cả phụ tải) của thiết bị sử dụng điện. Cụ thể, tổng tải của thiết bị sử dụng điện chỉ nên bằng tới 70% tải của dây cáp điện sử dụng cho thiết bị đó, hay nói cách khác là chỉ nên dùng 70% tải của dây cáp điện (Theo khuyến cáo từ các nhà sản xuất dây cáp điện).
Độ sụt áp
Sụt áp là hiện tượng đo điện áp đầu nguồn cao hơn điện áp cuối nguồn do điện áp bị mất do điện trở của dây tải. Độ sụt áp phụ thuộc vào các yếu tố:
– Dòng điện tải
– Hệ số công suất
– Chiều dài cáp
– Điện trở cáp
– Điện kháng cáp.
Một số yếu tố ảnh hưởng khác
– Dòng điện ngắn mạch;
– Cách lắp đặt;
– Nhiệt độ môi trường hoặc nhiệt độ đất,…
Các yếu tố trên cũng tác động đáng kể lên sức chịu tải của dây cáp điện trong hệ thống điện sử dụng, đặc biệt các hệ thống điện có công suất sử dụng điện lớn như các dự án công nghiệp, công ty xản xuất, nhà xưởng, hay các tòa nhà, trung tâm thương mại, nhà hàng,… Nên khi tính toán tiết diện dây cáp điện cần đặc biệt lưu ý tính tới các yếu tố tiêu hao ảnh hưởng tới sức chịu tải của dây cáp điện trong hệ thống
Một số lưu ý cách dùng dây cáp điện trong hệ thống điện
- Nên thiết kế hệ thống đường điện phân phối trong nhà thành nhiều nhánh để thuận tiện cho việc ngắt điện khi cần sửa chữa, thay thế.
- Các dây pha phải thiết kế cùng màu, nên tốt nhất là màu đỏ, cam hoặc vàng.
- Đối với hệ thống điện nối đất nên thiết kế có màu riêng biệt với tất cả các dây khác và nên chọn dây màu xanh- sọc- vàng hoặc vàng- sọc- xanh (Te).
- Khi luồn dây trong ống hoặc trong nẹp, phải chọn kích thước ống đủ rộng sao cho dễ luồn, dễ rút mà không ảnh hưởng đến dây.
- Không đi dây điện nơi ẩm thấp hay quá gần các nguồn nhiệt, hóa chất.
- Mối nối dây điện phải chặt, tiếp xúc tốt.
- Không nối trực tiếp ruột dẫn đồng và nhôm với nhau.
- Đoạn dây đi trong ống không để mối nối.
- Không đi dây âm trong nền của tầng trệt
Xem thêm: