TCVN10891:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10891:2015 (IEC 60724:2008) về Giới hạn nhiệt độ ngắn mạch của cáp điện có điện áp danh định bằng 1kV (Um = 1,2kV) và 3kV (Um = 3,6kV) TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10891:2015 IEC 60724:2008 GIỚI HẠN NHIỆT ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA CÁP ĐIỆN CÓ ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH BẰNG 1 KV (UM = 1,2 KV) ĐẾN 3 KV (UM = 3,6 KV) Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages of 1 kV (Um = 1,2 kV) and 3 kV(Um = 3,6 kV) Lời nói đầu TCVN 10891:2015 hoàn toàn tương đương với IEC 60724:2008; TCVN 10891:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chu ẩ n quốc gia TCVN/TC/E4 D â y và cáp đ iệ n bi ê n soạn, Tổng c ụ c Ti ê u chu ẩ n Đo lường Ch ất lượng đ ề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công b ố . GIỚI HẠN NHIỆT ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA CÁP ĐIỆN CÓ ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH BẰNG 1 KV (UM = 1,2 KV) ĐẾN 3 KV (UM = 3,6 KV) Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages of 1 kV (Um = 1,2 kV) and 3 kV(Um = 3,6 kV) 1 Phạm vi áp dụng T iê u chuẩn này đưa ra hướng dẫn v ề g iớ i h ạ n nhiệt độ ngắn mạch lớn nhất của cáp điện có điện áp danh định 1 kV (U m = 1,2 kV) và 3 kV ( U m = 3,6 kV) liên quan đ ến : - vật liệu cách điện; - vật liệu v ỏ ngoài và vật liệu độn; - vật liệu ruột dẫn và v ỏ bọc kim loại và phương pháp nối. Thiết kế của phụ kiện và ảnh hư ở ng của điều kiện l ắp đặt l ên các giới hạn nhiệt độ đang được xem xét Việc t í nh toán dòng ngắn mạch cho phép trong thành ph ầ n mang điện của cáp được thực hiện theo IEC 60949. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây l à cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi n ă m công b ố , áp dụng bản được n ê u. Đối với các tài liệu không ghi năm c ô ng bố, áp dụng phiên bản mới nh ấ t (bao g ồ m cả các s ử a đ ổ i). TCVN 8091 (IEC 60055) (t ấ t c ả các phần), Cáp cách điện bằng giấy có vỏ bọc kim loại dùng cho điện áp danh định đ ế n 18/30 kV (một dẫn đồng hoặc nhôm k hô ng kể cáp khí nén và cáp dầu IEC 60502-1:1998, Po we r cables with ext rud ed insulation and their acc e ssori e s for rated voltages f ro m 1 kV (U m = 1,2 kV) up to 30 kV (U m = 36kV) - Part 1: Cables for rated voltages of 1 kV (( U m = 1,2 kV) and 3 kV (U m = 3,6 kV) (Cáp điệ n có cách đ iệ n d ạng đùn và phụ kiện cáp dùng cho đ iệ n áp danh định từ 1 kV (U m = 1,2 kV) đến 30 kV (U m = 26kV) - Phần 1: Cáp dùng cho điện á p danh đị nh bằng 1 kV ( (U m =1,2 kV) và 3 kV (U m = 3,6 kV)) 1 IEC 60949:1988, Calculation of thermally permissible short-circuit curr e nts, tak i ng into account no n - adiabatic heating e ff ects (T í nh to á n d ò ng điện ngắn mạc h cho ph é p, có t í nh đế n c á c ảnh hư ở ng đốt nóng kh ô ng đoạn nhiệt) 3 Các yếu tố chi phối việc áp dụng các giới hạn nhiệt độ 3.1 Quy định chung Nhiệt độ ngắn mạch đưa ra trong Đi ề u 4 là nhiệt độ thực t ế của thành ph ầ n mang điện được giới hạn bởi vật liệu liền k ề trong cáp và có hiệu lực trong thời gian ngắn mạch lên đ ế n 5 s. Khi tính dòng ng ắ n mạch cho phép, nhiệt độ này s ẽ đạt được nếu tổn thất nhiệt trong lớp cách điện được tính đ ế n khi ng ắ n mạch (không đoạn nhiệt). N ế u t ổ n thất nhiệt khi ng ắ n mạch được b ỏ qua (đoạn nhiệt) thì việc t ín h toán c h o ra dòng ngắn mạch là an toàn. CHÚ TH Í CH: Không được vượt quá giới hạn nhiệt độ nêu ở Đi ề u 4 với ngắn mạch lập lại xảy ra trong th ờ i gian ng ắ n. Khoảng thời gian 5 s nêu tr ê n là giới hạn đối với nhiệt độ ngắn mạch có hiệu lực nhưng k h ô ng áp dụng cho phương pháp t í nh toán đoạn nhiệt. Giới hạn thời gian cho việc sử dụng phương ph á p đoạn nhiệt có cách xác định khác, l à một hàm của thời gian ngắn mạch và tiết di ệ n của thành ph ầ n mang điện. Việc này được đ ề cập trong IEC 60949. C ó th ể c ầ n c ó cảnh báo khi sử dụng nhiệt độ ruột dẫn quy định khi cáp có v ỏ bọc bằng vật liệu nhiệt độ thấp h ơ n, đặc bi ệ t đối với cáp có ti ế t diện ruột dẫn l ớ n 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 t ớ i nhiệt độ cao trong thời gian dài hơn. Ngoài ra, lực cơ học cao có thể làm bi ế n dạng cách điện. Tuy nhiên, c ầ n lưu ý rằng đối với ti ế t diện ruột dẫn tr ê n 1 000 mm 2 th ì dòng ngắn mạch cho phép là quá cao mà thường không đạt được tr ong hệ thống th ôn g thường. Trong trư ờ ng hợp giới hạn nhiệt độ khác được biết là chắc ch ắ n phù hợp với vật li ệ u hoặc thiết k ế cáp th ì có thể sử dụng các giới hạn này. 3.2 Cáp 3.2.1 Cáp cách điện bằng giấy (cáp được ngâm tẩm theo khối lượng theo TCVN 8091 ( I EC 60055)) Giới hạn nhiệt độ đối với cáp cách điện bằng giấy được ngâm t ẩ m bằng dầu/nhựa hoặc hợp chất không th ấ t thoát chịu tác động của xu hướng di chuyển hợp ch ấ t và v ô định h ì nh. T ấ t cả cáp cách điện bằng giấy còn bị giới hạn bởi suy giảm nhiệt của các thành phần cáp v à c ó thể rách b ă ng giấy do sự dịch chuyển của l õ i cáp. 3.2.2 Cáp cách đi ệ n bằng nhựa t ổ ng hợp (theo IEC 60502-1) Đối với vật liệu cách điện nhựa nhiệt dẻo, giới hạn nhiệt độ được áp dụng một cách thận trọng khi cáp được chôn tr ự c ti ế p hoặc được kẹp chắc ch ắ n trong kh ô ng kh í . Áp lực ép cục bộ d o kẹp hoặc sử dụng bán kính lắp đặt nh ỏ hơn giá trị quy đ ị nh cho cáp , đặc biệt đối với cáp được giữ cố định có thể dẫn đến các lực biến dạng cao trong đi ề u kiện ngắn mạch. Trong trường hợp kh ô ng th ể tr ánh được nh ữ ng điều kiện đó th ì giới hạn nhiệt độ được đề xu ấ t giảm 10 ° C. 3.3 Phụ kiện Cần chú ý đến việc thiết k ế và lắp đặt các mối n ố i và đầu nối nếu giới hạn ngắn mạch được quy định trong tiêu chu ẩ n này được sử dụng một cách an toàn. Các kh í a cạnh dưới đây kh ô ng ph ả i là duy nhất v à đ ược đưa ra chỉ để hướng dẫn. Mong muốn là tính năng của phụ kiện được xem xét trong trường hợp lắp đặt cụ thể: a) Lực đ ẩ y theo chi ề u dọc trong ruột dẫn có thể là đáng k ể , tùy thuộc vào mức độ của sức ép xung quanh cáp. Ruột dẫn có thể chịu ứng suất l ê n đến 50 N/mm 2 . Những lực này có thể gây cong v ê nh ruột dẫn và các nguy hại khác đến mối nối hoặc đ ầ u nối. b) Lực căng theo chiều dọc trong ruột dẫn cáp cũng có thể đ ư ợc dự tính sau khi ngắn mạch. Lực căng này có thể t ồ n tại trong một thời gian dài, đặc biệt n ế u cáp chỉ chịu tải một ph ầ n sau khi ngắn mạch, ứng suất nh ỏ nhất 40 N/mm 2 của ruột d ẫn có th ể được sử dụng cho mục đích thiết kế. c) Với cáp giấy được ngâm t ẩ m, sự giãn nở hợp ch ấ t có thể là m tăng đáng k ể áp lực chất lỏng. Nếu hợp chất rò r ỉ tại mối nối hoặc đầu nối, th ì việc n à y có th ể làm mềm chất độn bitum. Hơi ẩ m cũng có thể bị giữ lại trong phụ kiện và cáp với l ư ợng đ ủ đ ể ảnh hưởng đ ế n tính năng cách điện. d) Việc sử dụng giới hạn nhiệt độ chỉ ngụ ý rằng bất k ì sự k ế t hợp nào của d ò ng điện và thời gian tạo ra nhiệt độ không vượt quá giới hạn là được cho phép. Đối với d ò ng ngắn mạch th ì việc này là chưa đ ủ . Giới hạn bổ sung n ê n được thiết lập cho giá tr ị đỉnh của dòng điện để tránh lực điện từ quá mức. Lực n à y đặc biệt quan trọng ở đ ầ u nối và cần đỡ đúng đ ể tránh sự dịch chuyển và hư hại không mong muốn. e) Không n ê n sử dụng mối hàn nếu đoán trước được là nhiệt độ ruột dẫn lớn hơn 160 ° C . f) Lưu ý r ằ ng cần kiểm tra th iế t k ế đối với sự ổ n định ngắn mạch của các tiếp x ú c điện của t ấ t cả các mối n ố i được sử dụng đ ể n ố i các ruột dẫn và nối áo giáp và li ê n k ế t v ỏ bọc kim loại. g) Màn chắn và/hoặc áo giáp dạng s ợ i dây khi tập hợp lại với nhau tại một điểm nối hoặc đầu nối, có thể có t í nh năng ngắn mạch th ấ p hơn khi ở trong cáp. Tại các mối nối này, độ tăng nhiệt dự ki ế n không được vượt quá đối v ớ i các vật liệu liên quan và cần cung c ấ p đủ việc đ ỡ b ằ ng cơ. h) Cần tính đến rủi ro co rút theo chi ề u dọc của các thành ph ầ n polyme ở hai đầu cáp ở nhiệt độ ngắn mạch. 3.4 Điều kiện lắp đặt Khi cáp được dự định sử dụng đến giới hạn ngắn mạch, c ầ n xem xét các đi ề u kiện lắp đặt . Một khía cạnh quan trọng là mức độ và bản chất của việc hạn ch ế về cơ lê n cáp. Độ gi ã n theo chi ề u d ọc c ủa cáp khi ngắn mạch có thể l à đáng k ể và khi hạn ch ế độ gi ã n này th ì lực tạo ra là r ấ t đáng k ể. Đối với cáp trong kh ô ng khí, nên lắ p cáp sao cho độ giãn được phân b ố đều theo chiều dài bằng cách l ắ p cáp uốn lượn mà không phải để cáp di chuyển quá m ứ c ch ỉ ở một vài điểm. Cơ cấu cố định cần được đặt cách nhau đủ xa để cho phép chuyển động ngang của cáp nhiều lõ i hoặc nhóm các cáp một lõi. Trong trường hợp cáp được ch ô n trực tiếp trong đất, hoặc y ê u cầu hạn ch ế bằng cơ cấu cố đ ị nh thông thường thì cần có biện pháp xử lý lực dọc trục gây ra trên các phụ kiện. Nên tránh việc uốn cong đột ngột vì lực dọc trục được chuy ể n thành l ực hướng tâm tại các đi ể m uốn trong tuy ế n cáp và chúng có thể làm hỏng các thành ph ầ n bằng nhựa nhiệt dẻo của cáp như cách điện và vỏ bọc. Cầ n lưu ý r ằ ng b á n kính uốn lắp đặt nhỏ nhất được khuy ế n cáo trong y ê u cầu kỹ thuật tương ứng. Đối với cáp trong không khí, tránh c ố định tại điểm uốn v ì có th ể gây áp lực cục bộ trên cáp. 4 Nhiệt độ ngắn mạch lớn nhất cho phép đối với cáp có điện áp danh định bằng 1 kV (Um =1,2 kV) và 3 kV (Um = 3,6 kV) Các bảng sau đây cần được sử dụng cùng Đi ề u 3. Các giá trị được đưa ra là nhiệt độ thực tế của bộ phận mang điện. Các giới hạn n à y dành cho ngắn mạch trong khoảng thời gian l ê n đến 5 s Các điều từ 4.1 đến 4.3 n ê n được xem xét c ù ng nhau khi lựa chọn một giới hạn nhiệt độ cho kết c ấu cáp cụ th ể . 4.1 Vật liệu cách điện Các giới hạn nhiệt độ đ ố i với tất c ả các loại ruột dẫn khi ti ế p xúc với vật liệu cách điện được đưa ra trong Bảng 1. Bảng 1 -Gi ớ i hạn nhi ệ t độ cho vật li ệ u cách đi ệ n V ậ t liệu 1) Nh iệ t độ ° C Giấy 250 Polyvinyl clorua (PVC/A) - Tiết di ện ruột dẫn ≤ 300 mm 2 160 - Tiết d iện ruột dẫn >300 mm 2 140 P ol yetylen liên k ế t ngang (XLPE) 250 Cao su etyl e n propy l en (EPR v à HEPR) 250 1) Vật li ệ u và ký hiệu theo TCVN 8091 (IEC 60055) and IEC 60502-1. 4.2 Vật liệu vỏ ngoài và vật liệu độn không có yêu cầu về điện hoặc yêu cầu khác Các giới hạn nhiệt độ v ỏ bọc/áo giáp bằng màn chắn/kim loại k hi tiếp xúc hoặc được gắn vào vật liệ u vỏ ngoài, nhưng cách nhi ệ t riêng biệt từ các lớp cách điện bằng vật li ệ u và chi ề u dày thích hợp được đưa ra trong Bảng 2. Nếu không có cách nhiệt thì cần sử dụng giới hạn nhiệt độ của cách điện nếu giới hạn này th ấ p h ơ n giới hạn nhiệt độ của vỏ ngoài. Bảng 2 - Gi ới hạn nhiệt độ của vật l iệ u vỏ ngoài Vật li ệ u 1) Nh iệ t độ 2 ) ° 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 1 ) Vật liệu và ký hiệu theo IEC 60502-1. 2) Nhiệt độ cao hơn c ó th ể được cho phép, v ớ i đ iề u kiện có sẵn d ữ li ệ u th ự c nghi ệ m đ ể chứng minh việc sử dụng chúng. 4.3 Vật liệu vỏ bọc/màn chắn/áo giáp bằng chất dẫn điện/kim loại và các phương pháp nối Giới hạn nhiệt độ của th à nh phần mang điện được đưa ra trong Bảng 3. Giới hạn c ủ a 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 đi ệ n 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 số thấp h ơn . 3 ) Tham khảo khuy ế n nghị của nhà chế tạo. MỤC LỤC L ờ i n ó i đầu 1 Phạm vi áp dụng 2 Tài liệu viện dẫn 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 l ắ p đặt 4 Nhiệt độ ng ắ n mạch lớn nh ấ t cho phép đ ố i với cáp có điện áp danh định bằng 1 kV (Um = 1,2 kV) và 3 kV (Um = 3,6 kV) 4.1 Vật liệu cách điện 4.2 Vật liệu vỏ ngoài và vật liệu độn không có yêu cầu v ề điện hoặc y ê u c ầ u khác 4.3 Vật liệu vỏ bọc/màn chắn/áo giáp bằng chất dẫn điện/kim loại và các phương pháp nối 1 Đã có TCVN 5935-1:2012 (IEC 60502-1:2009)