TCVN10892:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10892:2015 (IEC 60986:2008) về Giới hạn nhiệt độ ngắn mạch của cáp điện có điện áp danh định từ 6kV (Um = 7,2kV) đến 30kV (Um = 36kV) TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10892:2015 IEC 60986:2008 GIỚI HẠN NHIỆT ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA CÁP ĐIỆN CÓ ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH TỪ 6 KV (UM = 7,2 KV) ĐẾN 30 KV (UM = 36 KV) Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages from 6 kV (Um = 7,2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV) L ờ i nói đầu TCVN 10892:2015 hoàn toàn tương đương với IEC 60986:2008; TCVN 10892:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chu ẩ n quốc gia TCVN/TC/E4 Dây và c á p đ i ệ n bi ê n soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Ch ấ t lượng đ ề n gh ị , Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. GIỚI HẠN NHIỆT ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA CÁP ĐIỆN CÓ ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH TỪ 6 KV (UM = 7,2 KV) ĐẾN 30 KV (UM = 36 KV) Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages from 6 kV (U m = 7,2 kV) up to 30 kV (U m = 36 kV) 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chu ẩ n này đưa ra hướng dẫn v ề giới hạn nhiệt độ ngắn mạch lớn nh ấ t của cáp điện có điện áp danh định từ 6 kV (U m = 7,2 kV) đến 30 kV (U m = 36 kV) liên quan đến: - vật liệu c á ch điện; - vật liệu v ỏ ngoài và vật liệu độn; - vật liệu ruột dẫn v à vỏ bọc kim loại và phương pháp n ối . Thiết kế của phụ kiện và ả nh hưởng của điều kiện lắp đặt lên các giới hạn nhiệt độ đang được xem xét. Việc tính toán d òng ngắn mạch cho phép tr ong thành phần mang điện của cáp được thực hiện theo IEC 60949. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu vi ệ n dẫn sau đây l à c ầ n thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu kh ô ng ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (bao g ồ m cả các sửa đ ổ i). TCVN 8091 (IEC 60055) (t ấ t cả các phần), Cáp cách điện bằng giấy có v ỏ bọc kim loại d ùng cho điện áp d anh định đ ế n 18/30 kV (ruột dẫn đồng hoặc nhôm không kể cáp kh í nén và cáp dầu IEC 60141 (tất cả các phần), Tests on oi l -fi l led and gas-pressure cables and their accessories (Thử nghiệm cáp dầu và cáp kh í n é n và phụ ki ệ n cáp) IEC 60502-2:1998, Po w er cables with extruded insulation and their accessories f or rated vo l tages from 1 kV (U m = 1,2 kV) up to 30 kV (U m = 36 kV) - Part 2: Cabl es for rated vo l tages of 6 kV ((U m = 7,2 kV) up to 30 kV (U m = 36 kV) (Cáp điện có cách điện dạng đùn và phụ kiện cáp dùng cho điện áp danh định từ 1 k V (Um = 1,2 kV) đế n 30 kV (Um = 36 kV)- Phần 2: Cáp dùng cho điện á p danh định từ 6 kV ((U m = 7,2 kV) đến 30 kV (U m = 36 kV)) 1 IEC 60949:1988, Calculation of the rm ally permissible short-ci r cuit currents, taking into account non - a d iabatic heating effects ( T í nh to á n dòng điện ngắn mạch cho phép, có tính đến các ảnh h ư ởng đốt nóng kh ô ng đoạn nhiệt) 3 Các yếu tố chi phối việc áp dụng các giới hạn nhiệt độ 3.1 Quy đ ị nh chung Nhiệt độ ngắn mạch đưa ra trong Đi ề u 4 là nhiệt độ thực tế của thành phần mang điện được giới hạn bởi vật liệu liền k ề trong cáp và có hiệu lực trong thời gian ngắn mạch lên đến 5 s. Khi t í nh dòng ngắn mạch cho phép, nhiệt độ này sẽ đạt được nếu tổn thất nhiệt trong lớp cách điện được tính đến kh i ngắn mạch ( k hông đoạn nhiệt). N ế u t ổ n thất nhiệt khi ngắn mạch được bỏ qua (đoạn nhiệt) thì việc tính toán cho ra dòng ng ắ n mạch là an toàn. CHÚ THÍCH: Không đ ược vượt quá giới hạn nhiệt độ nêu ở Đi ề u 4 với ngắn mạch lặp lại xảy ra trong thời gian ng ắ n. Khoảng thời gian 5 s nêu trên l à giới hạn đối với nhiệt độ ngắn mạch có hiệu lực nhưng không áp dụng cho phương pháp tính toán đoạn nhiệt. Giới hạn th ờ i gian cho việc sử d ụng phương pháp đoạn nhiệt c ó c á ch xác định khác, là một hàm của thời gian ngắn mạch và tiết diện của thành phần mang điện. Việc này được đề cập trong IEC 60949. Các giới hạn nhiệt độ ngắn mạch kh u y ế n cáo trong tiêu chuẩn này dựa tr ê n vi ệ c xem xét d ả i các gi ớ i hạn được sử dụng bởi nhiều tài liệu kh á c nhau. Chúng không nh ấ t t hiế t phải là giá trị lý tưởng v ì r ấ t í t dữ liệu thực nghiệm có thể áp dụng là s ẵ n có cho cáp thực t ế . Tuy nhiên, các giá trị này được xem xét về khía cạnh an toàn. Các giới hạn đối với cáp trong tiêu chu ẩ n này được lựa chọn để các đặc tính điện môi không bị suy giảm. Sự suy giảm của đặc tính điện môi phụ thuộc vào loại cáp, v í dụ như độ bám dính của màn ch ắ n bán dẫn nhi ề u k hả năng sẽ thi ế t lập gi ớ i hạn cho cáp c ó cách điện bằng chất tổng hợp , trong khi các đặc tính của chất điện môi bản thân nó là quan trọng h ơ n đối với cáp cách điện bằng giấy (cả cáp được điền đầy d ầ u và cáp ngâm tẩm theo kh ố i lượng). Có thể c ầ n c ó cảnh báo khi sử d ụng nhiệt độ ruột dẫn quy định khi cáp c ó vỏ bọc bằng vật liệu nhiệt độ th ấ p hơn, đặc biệt đối với cáp c ó tiết diện ruột d ẫ n l ớn hơn hoặc bằng 1 000 mm 2 . Việc này là do hằng số thời gian nhiệt lớn của cáp sẽ làm cho vỏ bọc đạt tới nhiệt độ cao trong thời gian d à i hơn. Ngoài ra, I ự c cơ học cao c ó thể làm bi ế n dạng cách điện. Tuy nhiên, cần l ư u ý rằng đ ố i với tiết di ệ n ruột dẫn trên 1 000 mm 2 thì dò ng ngắn mạch cho phép là quá cao mà thường không đạt được trong hệ thống thông thường. Trong t rư ờng hợp giới hạn nhiệt độ khác được biết là chắc chắn phù hợp với vật liệu hoặc thiết kế cáp thì có th ể s ử dụng các giới hạn này. 3.2 Cáp 3.2.1 Cáp cách điện bằng gi ấ y (cáp được điền đầy dầu theo IEC 60141 và cáp ngâm tẩm theo khối lư ợ ng theo TCVN 8091 (IEC 60055)) Giới hạn nhiệt độ đối với cáp cách điện bằng giấy được ngâm tẩm bằng d ầ u/nhựa hoặc hợp chất kh ô ng thất thoát chịu tác động của xu hướng di chuyển hợp chất và vô định hình. Tất cả cáp cách điện bằng giấy c ò n bị giới hạn bởi suy gi ả m nhi ệ t của các thành ph ầ n cáp và c ó thể rách b ă ng gi ấ y do sự d ị ch chuyển của lõi cáp. 3.2.2 Cáp cách điện bằng polyme (theo IEC 60502-2 ) Giới hạn nhiệt độ đối với cáp cách điện bằng po l yme b ị tác động bởi đặc tính điện môi của ch ấ t cách điện. Nhiệt độ cao, lực điện từ v à lực giãn nở được sinh ra dưới điều kiện ngắn mạch c ó th ể ảnh hư ở ng đáng k ể đ ế n t ì nh trạng vật lý của cáp. Do vậy, việc xem xét tính toàn v ẹn của liên kết giữa màn chắn bán d ẫ n với lớp cách điện và bi ế n dạng của cách điện là quan trọng đối với cáp cách điện bằng polyme. Th ê m nữa, nhiệt độ cao có thể l à m thay đổi đặc tính của vật liệu bán dẫn và vỏ bọc. Đối với vật liệu cách điện nhựa nhiệt dẻo , giới hạn nhiệt độ được áp dụng một cách thận tr ọ ng khi cáp được chôn trực tiếp hoặc được kẹp chắc ch ắ n trong không kh í . Áp lực ép cục bộ do kẹp hoặc sử dụng bán k í nh lắp đặt nhỏ h ơ n giá trị quy định cho cáp, đặc biệt đ ố i với cáp được giữ cố định có thể dẫn đến các lực biến dạng cao trong điều kiện ngắn mạch. Trong trường hợp không thể tránh được những điều ki ệ n đ ó th ì giới hạn nhiệt độ được đ ề xuất giảm 10 ° C . 3. 2 Phụ kiện Cần chú ý đến vi ệ c thiết kế và lắp đặt các m ố i nối v à đầu nối n ế u giới hạn ngắn mạch được quy định trong t iê u chu ẩ n này được sử dụng một cách an toàn. Các khía cạnh dưới đây không phải là du y nhất và được đưa ra chỉ đ ể hướng dẫn. Mong muốn là t í nh năng của phụ kiện được xem xét trong t rư ờng hợp lắp đặt cụ thể: a) Lực đẩy theo chi ề u dọc trong ruột dẫn có th ể là đáng kể , t ù y thuộc vào mức độ của sức ép xung quanh cáp. Ruột dẫn có th ể chịu ứng su ấ t đến 50 N/mm 2 . Những lực nà y có th ể gây cong vênh ruột dẫn và các nguy hại khác đ ế n mối nối hoặc đầu nối. b) Lực căng theo chiều d ọc trong ruột d ẫn cáp cũng có th ể được dự tính sau khi ngắn mạch. Lực căng này có thể tồn tại trong một thời gian d ài, đặc biệt nếu cáp chỉ chịu t ả i một ph ầ n sau khi ngắn mạch . Ứ ng su ấ t nh ỏ nh ấ t 40 N/mm 2 của ruột dẫn có thể được sử d ụng cho mục đích thiết kế. c) Với cáp gi ấ y được ngâm t ẩ m, sự giãn nở hợp ch ấ t c ó thể làm tăng đáng kể áp l ực ch ấ t lỏng. Nếu hợp ch ấ t rò r ỉ tại mối nối hoặc đầu n ố i, th ì việc này có thể làm m ề m ch ất độn bitum. Hơi ẩ m cũng có thể bị giữ lại tr ong phụ kiện và cáp với lượng đủ để ảnh hưởng đến tính năng cách điện. d ) Việc sử dụng giới hạn nhiệt độ chỉ ngụ ý rằng bất k ì sự kế t hợp n à o của d òng điện và thời gian tạo ra nhiệt độ không vượt quá giới hạn là được cho phép. Đối với dòng ngắn mạch th ì việc này là chưa đ ủ . Giới hạn b ổ sung n ê n được thiết lập cho giá trị đỉnh của dòng điện để tránh lực điện từ quá mức. Lực này đặc biệt quan trọng ở đầu nối và cần đ ỡ đúng để tr á nh sự dịch chuyển và hư hại không mong muốn. e) Không nên sử dụng mối hàn nếu đoán trước được là nhiệt độ ruột dẫn lớn hơn 160 ° C . f) Lưu ý r ằ ng c ầ n kiểm tr a thiết k ế đ ố i với sự ổn định ngắn mạch của các t iế p xúc điện của t ấ t cả các mối nối được sử dụng đ ể nối các ruột dẫn và nối áo giáp và liên kết vỏ bọc ki m loại. g) Màn chắn và/hoặc áo giáp dạng sợi dây k hi tập hợp lại với nhau tạ i một đ iể m nối hoặc đầu nối, c ó th ể c ó tính n ă ng ngắn mạch thấp hơn khi ở trong cáp. Tại các m ố i nối này, độ t ă ng nhiệt dự kiến không được vượt quá đối với các vật liệu liên quan và cần cung c ấ p đ ủ việc đỡ bằng cơ . h) Cầ n tính đ ế n rủi ro co rút theo chiều dọc của các thành phần polyme ở hai đ ầ u cáp ở nhiệt độ ngắn mạch. 3.4 Đi ề u kiện l ắ p đặt Khi cáp được dự định sử dụng đ ế n giới hạn ngắn mạch, cần xem xét các điều kiện lắp đặt. Một khía cạnh quan trọng l à mức độ và bản chất của việc hạn ch ế về cơ lên cáp. Độ gi ã n theo chiều dọc của cáp khi ngắn mạch c ó thể l à đáng k ể và khi hạn chế độ giãn này th ì lực tạo ra là rất đáng kể. Đối với cáp trong k hông khí , n ê n l ắ p cáp sao cho độ gi ã n được phân bố đều theo chiều dài. Khi lắp cáp uốn lượn, cơ cấu cố định c ầ n được đặt cách nhau đ ủ xa để cho phép chuyển động ngang của cáp. Trong trường hợp cáp được chôn trực tiếp trong đ ấ t , hoặc y ê u c ầ u hạn ch ế bằng cơ c ấ u cố định th ô ng thường thì cần c ó biện pháp x ử lý lực dọc trục gây ra trên các phụ kiện. N ê n tránh việc uốn cong đột ngột v ì lực dọc trục được chuyển thành lực hướng tâm tại các điểm uốn trong tuyến cáp và chúng c ó thể làm h ỏ ng các thành phần bằng nhựa nhiệt dẻo của cáp như cách điện và vỏ bọc. C ần lưu ý rằng bán kính uốn lắp đặt nh ỏ nhất đ ư ợc khuyến cáo trong yêu cầu kỹ thuật tương ứng. 4 Nhiệt độ ngắn mạch lớn nhất cho phép đối với cáp có điện áp danh định từ 6 kV (Um = 7,2 kV) đến 30 kV (Um = 36 kV) Các bảng sau đây cần được sử dụng c ù ng Điều 3. Các giá tr ị được đưa ra là nhiệt độ thực tế của thành phần mang điện. Các giới hạn này dành cho ngắn mạch trong khoảng thời gian lên đ ế n 5 s. Các điều từ 4.1 đến 4.3 nên được xem xét cùng nhau khi lựa chọn một giới hạn nhiệt độ cho k ế t c ấ u cáp cụ th ể . 4.1 Vật liệu cách điện Các giới hạn nhiệt độ đối với tất cả các loại ruột dẫn khi tiếp xúc với vật liệu cách điện được đưa ra trong Bảng 1. Bảng 1 - Giới hạn nhiệt độ cho vật liệu cách điện Vật liệu 1) Nhiệt độ ° C Gi ấ y: - MIND (tẩm khối không thoát nước) ≤ 20 kV 170 > 20 kV 150 - dầu/nhựa ≤ 20KV 170 > 20 kV 150 - t ẩ m dầu 250 Polyvinyl clorua (PVC/B) - Tiết diện ruột dẫn ≤ 300 mm 2 160 - Ti ết diện ru ột dẫn >300 mm 2 140 P o Iyetylen liên k ế t ngang (XLPE) 250 Cao su etylen propylen (EPR và HEPR) 250 1 ) Vật liệu và ký hiệu theo TCVN 8091 ( I EC 60055), IEC 60141 and IEC 60502-2. 4.2 V ậ t liệu vỏ ngoài và vật liệ u độn không có yêu c ầ u v ề điện hoặc yêu c ầ u khác Các giới hạn nhiệt độ vỏ bọc/áo giáp bằng màn chắn/kim loại k hi tiếp xúc hoặc được gắn vào vật liệu vỏ ngoài, nhưng cách nhiệt r iê ng biệt từ các lớp cách điện bằng vật liệu và chiều d à y th í ch hợp được đưa ra tr ong Bảng 2. Nếu kh ô ng c ó cách nhiệt th ì cần sử dụng giới hạn nhiệt độ của cách điện nếu giới hạn này th ấ p hơn giới hạn nhi ệ t độ của vỏ ngo à i. Bảng 2 - Giới hạn nhiệt độ của vật li ệ u vỏ ngoài V ậ t liệu 1 ) Nhiệt độ 2), 3) ° C Po l yvinyl clorua (ST 1 v à ST 2 ) 200 Polyety l en (ST 3 ) 150 (ST 7 ) 180 P o ly cl oropr e n, cloro sunphonat polyetylen hoặc các polyme tương tự (SE.) 200 Polyetylen li ê n k ế t với nhôm hoặc băng đồng 150 P ol yvinyl cl orua li ê n kết với nhôm hoặc b ă ng đồng 160 1) Vật li ệ u v à k ý hiệu theo IEC 60502-1. 2) Nhiệt độ cao hơn có th ể được cho ph é p, với điều ki ệ n có sẵn d ữ liệu thực nghiệm đ ể chứng minh việc sử dụng ch ú ng. 3) Đối v ớ i cáp dạng ba lá , c ẩ n thận k hi sử dụng nhiệt độ này do có th ể có nhiệt độ cao ở trung tâm cáp. 4.3 Vật liệu vỏ bọc/màn ch ắ n/áo giáp bằng chất d ẫ n điện/kim loại và các phương pháp nối Giới hạn nhiệt độ của thành ph ầ n mang điện được đưa r a trong Bảng 3. Giới hạn của vật liệu phi kim loại tiếp xúc với các kim loại này cũng n ê n được xem xét. Bảng 3 - Giới hạn nhiệt độ cho thành ph ầ n mang điện Kim loại Điều kiện Nhiệt độ ° C Đồng Nh ô m Thành ph ầ n ch ỉ mang đi ệ n 1) Mối h à n điện 1) Mối h à n đi ệ n tỏa nhi ệ t 250 2 ) Mối hàn thiếc 160 N é n (bi ế n dạng c ơ học) 250 2 ) Mối nối cơ (bu l ô ng) 3 ) Ch ì 170 Hợp kim ch ì 210 Thép 1) 1 ) Được giới hạn bởi vật liệu ti ế p xúc với nó ( xem 4.1 và 4.2). Trong tr ườn g hợp của màn chắn (tr ừ sợi dây được gắn vào) có một l ớ p cách nhiệt màn ch ắ n với vật li ệ u khác trong cáp th ì không được vượt quá nhiệt độ 350 °C. 2 ) Nhiệt độ của ruột dẫn li ề n k ề , điểm nối thực tế s ẽ thấp h ơn . 3 ) Tham khảo khuy ế n nghị của nhà chế tạo. MỤC LỤC Lời n ó i đầu 1 Phạm vi áp d ụng 2 Tài liệu viện d ẫ n 3 Các yếu tố chi phối việc áp dụng các giới hạn nhiệt độ 3.1 Quy định chung 3.2 Cáp 3.3 Phụ kiện 3.4 Điều kiện lắp đặt 4 Nhiệt độ ngắn mạch lớn nhất cho phép đối với cáp có điện áp danh định từ 6 kV (Um = 7,2 kV) đến 30 kV (Um = 36 kV) 4.1 Vật liệu cách điện 4.2 Vật liệu v ỏ ngoài và vật liệu độn không c ó yêu cầu v ề điện hoặc yêu cầu khác 4.3 Vật liệu vỏ bọc/màn ch ắ n/áo giáp bằng chất dẫn điện/kim loại và các phương pháp nối 1 Đã có TCVN 5935-2:2012 (IEC 60502:2005).