Hồ sơ tính sụt áp cáp trung thế cần thể hiện những đầu vào nào

Hồ sơ tính sụt áp cáp trung thế không nên bắt đầu bằng một tiết diện có sẵn rồi tìm cách chứng minh nó đạt. Hồ sơ tốt bắt đầu từ sơ đồ, chế độ vận hành, tải, chiều dài tuyến và dữ liệu điện của đúng loại cáp; sau đó mới tính điện áp tại đầu nhận, tổn hao, khả năng tải nhiệt và ứng xử khi sự cố.

Bài viết này trình bày bộ đầu vào, cách kiểm tra độc lập và cấu trúc bàn giao cho tuyến 22–35 kV của nhà máy. Các con số minh họa là giả định kỹ thuật, không phải dữ liệu của một dự án hay model sản phẩm cụ thể.

1. Sụt áp là một kiểm tra hệ thống, không phải một cột trong bảng cáp

Điện áp tại phụ tải chịu ảnh hưởng của trở kháng nguồn, máy biến áp, thanh cái, cáp, công suất tác dụng và phản kháng, vị trí nấc phân áp, cấu hình lưới và trạng thái thiết bị. Nếu chỉ nhân dòng với một hệ số mV/A/m nhưng không ghi nhiệt độ ruột dẫn, kiểu bố trí, tần số, hệ số công suất và chiều dài một chiều, kết quả khó truy vết.

Với tuyến trung thế, phần trăm sụt áp ở tải ổn định thường nhỏ hơn phía hạ áp do dòng thấp. Điều đó không cho phép bỏ kiểm tra. Tuyến dài, khởi động động cơ lớn, chuyển nguồn, N-1, công suất phản kháng hoặc điện áp nguồn thấp có thể làm điện áp đầu nhận trở thành điều kiện quyết định.

2. Khóa phạm vi trước khi nhận số liệu

Nếu tuyến đi qua nhiều đoạn lắp đặt, mỗi đoạn phải có chiều dài, phương thức lắp, cấu hình pha và dữ liệu R/X riêng. Một tổng chiều dài duy nhất có thể đủ cho dự toán sơ bộ nhưng thường không đủ cho kiểm tra nhiệt và tổn hao.

3. Nhóm dữ liệu nguồn và sơ đồ cần có

3.1 Điện áp và trở kháng nguồn

• Điện áp danh định và dải điện áp vận hành tại điểm đấu nối; giá trị thấp nhất dùng cho kiểm tra undervoltage phải có nguồn.
• Mức ngắn mạch hoặc tương đương Thevenin tại bus nguồn, kèm X/R và phương pháp tính.
• Trở kháng, công suất, nhóm nối dây và nấc phân áp của MBA nằm trong biên mô hình.
• Trạng thái thanh cái, bus coupler, feeder song song và nguồn dự phòng.

Mức ngắn mạch không chỉ dành cho chọn khả năng cắt. Nó còn giúp kiểm tra mô hình nguồn có hợp lý và đánh giá điện áp trong các tình huống động. Phương pháp tính ngắn mạch phải được kiểm soát theo phiên bản tiêu chuẩn và giả định mạng.

3.2 Sơ đồ đơn tuyến và nhận dạng

SLD phải cho thấy tag nguồn, thiết bị đóng cắt, CT/VT, cáp, đầu cáp, MBA và tải. Mỗi đoạn cáp trong bảng tính phải map một-một với tag trên SLD. Khi có hai tuyến song song, phải ghi rõ có cùng chiều dài, cùng tiết diện và cùng điều kiện đấu nối hay không; không chia đôi dòng bằng giả định nếu hình học hoặc tiếp xúc khác nhau.

4. Nhóm dữ liệu tải

Đầu vào tối thiểu gồm công suất biểu kiến hoặc công suất tác dụng, hệ số công suất, hiệu suất nếu đi từ công suất cơ, hệ số nhu cầu, profile theo thời gian và tình trạng tải lớn nhất. Phải tách tải nền, tải theo mẻ, motor khởi động và tải có bộ biến đổi.

• Với tải ba pha cân bằng: I = S/(√3·U).
• Nếu xuất phát từ công suất tác dụng: I = P/(√3·U·η·cosφ).
• Đơn vị phải thống nhất: S theo VA, P theo W, U là điện áp dây theo V, dòng I theo A.

Không dùng công suất lắp đặt như công suất đồng thời nếu chưa có kịch bản vận hành. Ngược lại, cũng không giảm tải bằng hệ số đồng thời tùy ý khi feeder cấp một MBA hoặc một tải chuyên dùng có thể vận hành toàn phần.

5. Nhóm dữ liệu cáp và phụ kiện

IEC 60502-2:2014 cùng Amendment 1:2024 là phạm vi cấu tạo, kích thước và thử nghiệm của cáp cách điện đùn từ 6 kV đến 30 kV, với Um đến 36 kV. Tiêu chuẩn này không thay thế dữ liệu điện của đúng cáp được chào. Hồ sơ cần datasheet hoặc submittal xác định:

• U₀/U (U_m), vật liệu và tiết diện ruột dẫn, loại cách điện, màn chắn kim loại, giáp và vỏ.
• Điện trở DC tham chiếu, điện trở AC tại nhiệt độ vận hành, điện kháng hoặc dữ liệu hình học đủ để xác định điện kháng.
• Điện dung, tổn hao điện môi khi cần cho tuyến dài hoặc nghiên cứu dòng nạp.
• Nhiệt độ ruột dẫn bình thường và ngắn mạch cho đúng hệ cách điện, theo tài liệu được duyệt.
• Khả năng mang dòng ứng với điều kiện tham chiếu và các hệ số hiệu chỉnh được phép áp dụng.
• Loại đầu cáp, mối nối, phương án bonding/earthing màn chắn và giới hạn của phụ kiện.

Không trộn R của một hãng, X của bảng kinh nghiệm khác và ampacity của cáp có cấu tạo khác. Nếu dùng giá trị sơ bộ, đánh dấu PROVISIONAL và lập hold point cập nhật sau vendor submittal.

6. Điều kiện lắp đặt quyết định cả nhiệt và điện

IEC 60287-1-1:2023 cung cấp phương trình tính khả năng tải dòng ở chế độ hệ số tải 100% và tổn hao; IEC 60287-3-1:2017 nêu điều kiện vận hành tham chiếu tại hiện trường. Hồ sơ phải nói rõ dùng điều kiện tham chiếu hay dữ liệu đo tại site. Việc cáp “đạt sụt áp” không chứng minh cáp “đạt nhiệt”.

Khảo sát tuyến nên nối với hồ sơ giao cắt, hố ga, duct bank và hành lang. Có thể tham khảo checklist khảo sát giao cắt cáp ngầm 22 kV để gắn tọa độ, cao độ, phương pháp xác minh và uncertainty vào từng vị trí.

7. Công thức kiểm tra sụt áp ba pha

Với một đoạn cáp ba pha cân bằng và tải trễ, phép tính screening thường dùng:

ΔU = √3·I·L·(R_ac·cosφ + X·sinφ)

Trong đó ΔU theo V; I theo A; L là chiều dài một chiều theo km; R_ac và X theo Ω/km/pha tại điều kiện được chỉ rõ. Phần trăm sụt áp là ΔU% = 100·ΔU/U, với U là điện áp dây tại cấp đang xét.

Với tải dẫn, dấu của thành phần phản kháng cần được xử lý theo quy ước mô hình; không tự đổi dấu mà không ghi. Với tuyến nhiều đoạn, cộng sụt áp phức theo từng đoạn hoặc dùng load-flow. Khi điện áp biến thiên đáng kể, tải không cân bằng, harmonic cao, tuyến song song không đều hoặc động cơ khởi động, phép tính một dòng trên chỉ là screening.

8. Ví dụ kiểm tính độc lập có ghi giả định

Giả sử một feeder 22 kV cấp tải 2.500 kVA, cosφ = 0,90 trễ. Tuyến dài một chiều 1,20 km. Để minh họa, lấy R_ac = 0,125 Ω/km/pha và X = 0,090 Ω/km/pha từ một bảng dữ liệu giả định đã quy về nhiệt độ vận hành. Đây không phải thông số của sản phẩm được chỉ định.

• I = 2.500.000/(√3×22.000) = 65,61 A.
• sinφ = √(1−0,90²) = 0,4359.
• ΔU = √3×65,61×1,20×(0,125×0,90 + 0,090×0,4359) = 20,69 V.
• ΔU% = 100×20,69/22.000 = 0,094%.
• Tổn hao đồng screening: P_loss = 3I²R_total = 3×65,61²×(0,125×1,20) ≈ 1,94 kW.

Kết quả 0,094% chưa phải kết luận thiết kế. Nó chưa gồm trở kháng nguồn/MBA, sai số R/X, đầu nối, nhiệt độ thực, load profile, tuyến khác, trạng thái N-1 và transient. Để phê duyệt, phải thay toàn bộ dữ liệu giả định bằng dữ liệu đúng revision và kiểm điện áp tổng tại điểm sử dụng.

9. Kiểm tra chéo bằng ba cách

1. Kiểm tra đơn vị: Ω/km nhân km cho Ω; A nhân Ω cho V. Nếu bảng nhận chiều dài mét nhưng công thức hiểu km, kết quả sai 1.000 lần.
2. Kiểm tra biên: khi L hoặc I bằng 0 thì ΔU phải bằng 0; tăng gấp đôi L trong mô hình tuyến tính phải làm ΔU xấp xỉ gấp đôi.
3. Kiểm tra độc lập: so sánh bảng tính tay với phần mềm load-flow, dùng cùng R/X, nhiệt độ, S, cosφ và bus voltage. Chênh lệch phải được giải thích, không chỉ sửa để hai số giống nhau.

Một control total hữu ích là tính lại dòng từ S và U rồi so với dòng trong phần mềm. Sau đó tính tổn hao 3I²R và đối chiếu tổng losses. Nếu phần mềm dùng constant-power load, kết quả có thể lặp theo điện áp; cần ghi rõ.

10. Không tách sụt áp khỏi ampacity và ngắn mạch

10.1 Khả năng mang dòng

Dòng thiết kế phải nhỏ hơn hoặc bằng khả năng mang dòng đã hiệu chỉnh cho điều kiện lắp đặt, nhưng hồ sơ cần cho thấy chuỗi tính: rating tham chiếu, nhiệt độ, soil thermal resistivity, grouping, depth, duct, bonding, harmonic và hệ số áp dụng. Không nhân các hệ số vừa bảo thủ vừa trùng nguồn.

10.2 Chịu nhiệt ngắn mạch

Kiểm tra dạng S ≥ I_k√t/k chỉ hợp lệ khi điều kiện adiabatic và hệ số k phù hợp vật liệu, nhiệt độ đầu/cuối và cấu tạo. I_k theo A, t theo s, S theo mm² và k theo A·√s/mm². Không lấy một k chung cho mọi cáp. Mức và thời gian cắt phải đến từ nghiên cứu bảo vệ, theo phương pháp ngắn mạch được kiểm soát; IEC 60909-0:2026 là phiên bản hiện hành được đối chiếu cho tính dòng ngắn mạch ba pha 50/60 Hz tại thời điểm viết.

Tham khảo hồ sơ phối hợp bảo vệ trung thế để khóa fault level, CT/relay, curve và clearing time. Setting minh họa không được dùng làm setting hiện trường.

11. Các chế độ phải chạy

• Phụ tải cực đại ở điện áp nguồn thấp hợp lý.
• Phụ tải tối thiểu để kiểm overvoltage/dòng nạp khi tuyến dài.
• N-1 hoặc chuyển nguồn, khi dòng dồn sang feeder còn lại.
• Khởi động motor lớn cùng tải nền; tách static voltage drop và dynamic dip.
• Máy phát/nguồn yếu, nếu có vận hành island hoặc emergency.
• Harmonic load, nếu R/X hiệu dụng và losses cần mô hình tần số.
• Mở rộng tương lai đã được phê duyệt, không cộng dự phòng vô căn cứ.

Trong mỗi scenario, ghi bus voltage, feeder current, cable temperature assumption, losses và pass/fail theo tiêu chí có nguồn. Một bảng tóm tắt scenario giúp chủ đầu tư nhìn thấy rủi ro mà không phải đọc toàn bộ file phần mềm.

12. Cấu trúc bảng đầu vào có thể kiểm toán

Mỗi hàng dữ liệu nên có: tên biến, giá trị, đơn vị, nguồn, revision/ngày, trạng thái VERIFIED/PROVISIONAL, người xác nhận và tác động nếu thay đổi. Các biến chưa chốt như X/R nguồn, chiều dài as-built hoặc bonding phải xuất hiện trong open-point register.

Hồ sơ bàn giao nên gồm SLD, route drawing, cable schedule, vendor datasheet, bảng load, bảng R/X, assumption register, calculation file, kết quả load-flow, review comments và bản PDF ký duyệt. File tính phải khóa version và có ô kiểm tra để tránh thay dữ liệu mà không cập nhật kết quả.

13. ITP, FAT, SAT và T&C liên quan

13.1 ITP thi công

• Kiểm đúng cable drum, loại cáp, chiều dài, route và bending radius theo OEM.
• Hold point trước lấp đất/đóng nắp: ống, khoảng cách, cát/bedding, marker, tọa độ và ảnh.
• Kiểm đầu cáp/mối nối, torque, earthing/bonding màn chắn và nhận dạng pha.
• Ghi chiều dài as-built để cập nhật mô hình, không giữ chiều dài thiết kế nếu tuyến đổi.

13.2 FAT/SAT và đóng điện

FAT của cáp và phụ kiện dựa trên tiêu chuẩn/hợp đồng và chứng chỉ đúng lô; SAT gồm kiểm tra theo hồ sơ được duyệt và phương pháp phù hợp với hệ thống. Không tự áp một điện áp thử hoặc thời gian thử từ bài viết. Trước đóng điện, xác nhận phasing, continuity, insulation/test records, bonding, protection và trạng thái thiết bị.

Quy trình nghiệm thu tổng thể có thể liên kết với hướng dẫn thi công, nghiệm thu và phối hợp đóng điện trạm biến áp.

14. HSE khi khảo sát và xác minh số liệu

Không mở tủ trung thế, tháo che chắn hoặc lắp thiết bị đo lên mạch đang mang điện chỉ để hoàn thiện đầu vào. Ưu tiên dữ liệu từ meter/relay/SCADA và điểm đo cố định. Công việc đo kiểm, cô lập, thử cáp, phasing và đóng cắt phải do người đủ thẩm quyền theo permit, LOTO, đánh giá rủi ro, khoảng cách an toàn và hướng dẫn OEM.

Đi tuyến phải kiểm giao thông, không gian hạn chế, hố ga, khí nguy hiểm, nước, nâng kéo và dịch vụ ngầm. Nếu chưa xác minh hạ tầng giao cắt, ghi rủi ro và hold point; không biến kết quả dò sơ bộ thành tọa độ “as-built”.

15. Tiêu chuẩn và phạm vi áp dụng

• IEC 60502-2:2014 + AMD1:2024: cấu tạo, kích thước và thử nghiệm cáp cách điện đùn 6–30 kV; kiểm corrigendum hiện hành trong bộ tài liệu dự án.
• IEC 60287-1-1:2023: phương trình khả năng tải dòng và tổn hao ở hệ số tải 100%.
• IEC 60287-3-1:2017: điều kiện vận hành tham chiếu tại site.
• IEC 60909-0:2026: tính dòng ngắn mạch trong hệ thống AC ba pha 50/60 Hz.

Các tiêu chuẩn IEC trên không tự động là toàn bộ căn cứ pháp lý của dự án tại Việt Nam. Hồ sơ phải kiểm QCVN, TCVN, yêu cầu điện lực, PCCC, môi trường, hợp đồng và bản tiêu chuẩn được phê duyệt tại thời điểm thiết kế. Bài viết không gán điều khoản hay giới hạn sụt áp pháp lý khi chưa có phạm vi cụ thể.

16. Câu hỏi thường gặp

Có thể dùng điện trở DC 20°C để tính sụt áp vận hành?

Chỉ cho screening nếu ghi rõ và hiệu chỉnh thích hợp. Thiết kế cần R AC tại nhiệt độ vận hành hoặc phương pháp chuyển đổi có căn cứ, vì nhiệt độ, skin/proximity effect và cấu tạo ảnh hưởng kết quả.

Chiều dài dùng một chiều hay hai chiều?

Trong công thức ba pha nêu trên, L là chiều dài một chiều và hệ số √3 đã phản ánh quan hệ ba pha. Không nhân đôi như mạch một pha nếu công thức không yêu cầu.

Cáp đạt ampacity thì có chắc đạt sụt áp?

Không. Ampacity là giới hạn nhiệt; sụt áp là chất lượng điện áp. Cả hai phải kiểm cùng với chịu ngắn mạch, cách điện, cơ khí và phụ kiện.

Tuyến song song có thể chia dòng đều tuyệt đối?

Không nên mặc định. Cần cùng loại/tiết diện/chiều dài, bố trí và đầu nối tương đương; kiểm trở kháng, thứ tự pha, bonding và đo dòng sau đóng điện.

Phần mềm cho PASS có đủ để duyệt?

Chưa. Cần kiểm input, revision, model boundary, scenario, tiêu chí và kiểm tính độc lập. Một file đẹp với đầu vào sai vẫn cho kết quả sai.

Khi nào cần load-flow thay vì công thức tay?

Khi mạng nhiều bus/nguồn, điện áp phụ thuộc tải, có N-1, motor start, harmonic, tuyến song song không đều hoặc cần xét điều khiển điện áp. Công thức tay vẫn hữu ích làm kiểm tra chéo.

17. Kết luận và CTA kỹ thuật

Hồ sơ sụt áp cáp trung thế đáng tin cậy phải trả lời được: đang tính đoạn nào, ở chế độ nào, bằng dữ liệu nào, tiêu chí nào và ai xác nhận. Dòng, R/X và chiều dài chỉ là phần đầu; quyết định cuối phải đồng thời xét nguồn, ampacity, ngắn mạch, bảo vệ, lắp đặt, phụ kiện và dữ liệu as-built.

QuangAnhcons có thể hỗ trợ xây dựng input register, kiểm SLD/tuyến cáp, lập các scenario và rà soát độc lập phép tính sụt áp 22–35 kV. Đầu vào ban đầu gồm SLD, load list, cable schedule, route/as-built, dữ liệu nguồn, vendor submittal và tiêu chí điện áp của tải. Kết quả cần được kỹ sư có thẩm quyền và các bên dự án phê duyệt trước mua sắm, chỉnh định hoặc đóng điện.