2 – 2 – 1
Hỏi: Trong hệ thống 6 ~ 10 kV của nhà máy phát điện và trạm biến điện, tại sao đều sử dụng dây cái chữ nhật?
Đáp: Khi diện tích tiết diện như nhau, thì chu vi đây cái hình chữ nhật lớn hơn hình tròn; tức bề mặt tản nhiệt của thanh dẫn chính hình chữ nhật lớn hơn, do đó điều kiện làm mát tốt hơn, đồng thời, do ảnh hưởng của hiệu ứng điện tích tập trung bề mặt của điện xoay chiều, điện trở của dây chính tiết diện hình chữ nhật sẽ nhỏ hơn điện trở tiết diện hình tròn, đo đó khi diện tích tiết diện và nhiệt độ phát nhiệt cho phép giống nhau thì dòng điện chạy qua tiết diện hình chữ nhật sẽ lớn hơn. Cho nên, trong hệ thống 6 ~ 10kV nói chung đều sử dụng dây cái chữ nhật, còn trên thiết bị phân phối điện 35 kV và trên nữa, để phòng ngừa quầng điện tím, thường sử dụng dây chì hình tròn.
2 – 2 – 2
Hỏi: Tại sao trong máy điện xoay chiều nói chung không sử dụng dây cái bằng thép, nhưng trong một số mạch điện xoay chiều và mạng điện một chiều lại có sử dụng.
Đáp: Điện trở suất của thép gấp 6 ~ 8 lần của đồng; sử dụng trong mạch điện xoay chiều dung lượng lớn tất sẽ gây nên tổn thất điện áp và tiêu hao điện năng. Mặt khác tính dẫn từ của thép tương đối tốt, dễ gây nên từ trễ và tổn hao dòng xoáy (Fucô) nên nói chung những mạch điện xoay chiều dung lượng lớn đều không dùng thép làm dây cái. Nhưng cường độ cơ học của dây cái bằng thép lại cao, giá rẻ, nên có thể sử dụng trong mạch điện cao áp xoay chiều dung lượng nhỏ như bộ hỗ cảm điện áp bên cao áp của máy biến thế dùng trong nhà máy điện dung lượng nhỏ. Trong mạch điện một chiều, do không tồn tại từ trễ và tổn hao dòng xoáy, cho nên cũng có dùng đây cái bằng thép, như thanh dẫn điện một chiều của buồng ắc qui.
2 – 2 – 3
Hỏi: Với cường độ dòng điện rất lớn, khi chọn dây cái nên xem xét như thế nào ?
Đáp: Khi chọn dây cái không nên sử dụng tiết diện quá lớn. Vì cường độ dòng điện cho phép của nó sẽ giảm theo sự tăng lên của tiết điện, cũng tức là sự tăng lên của dòng điện cho phép không tỉ lệ thuận với sự tăng lên của tiết diện dây cái. Vì thế, khi cường độ dòng điện một pha vượt quá dòng điện cho phép của mặt tiết diện lớn nhất thì thường sử dụng nhiều dây ghép song song.
Dây cái trong một pha, nói chung, không quá hai dây. Vì khi số dây trong mỗi pha tăng lên, do làm nguội trở nên kém, sự gia tăng của phụ tải cho phép không tỉ lệ thuận với số dây, mà gia tăng tương đối nhỏ. Hơn nữa, khi là xoay chiều hiệu ứng lân cận rất lớn.
2 – 2 – 4
Hỏi: Tại sao khi sử dụng ghép song song dây cái hình chữ nhật, mỗi pha không được quá 3 dây, còn dây dẫn chia tách thì có thể dùng dây dẫn mềm có 3 sợi trở lên?
Đáp: Khi dòng điện làm việc vượt quá dòng điện cho phép của dây cái thì mỗi pha có thể dùng hai hoặc 3 dây cái hình chữ nhật ghép song song cố định lên giá cách điện. Để có thể tỏa nhiệt tốt, giữa các dây phải giữ khoảng cách bằng độ dày của nó, không được chồng lên nhau. Nhưng số dây dẫn mỗi pha tăng lên, thì dòng điện cho phép của nó bị ảnh hưởng bởi điều kiện tỏa nhiệt trở nên kém và hiệu ứng bề mặt, nên không tăng lên theo tỉ lệ thuận khi mỗi pha có 3 dây, dòng điện của dây giữa chiếm khoảng 20% tổng cường độ dòng điện, hai dây bên chiếm 40% mỗi dây. Do đó không nên sử dụng mỗi pha quá ba dây cái chữ nhật. Còn dây dẫn chia tách do nhiều sợi dây dẫn mềm tạo thành, do gia công và lắp ráp tương đối dễ, không cần phải xếp chồng, có thể xếp rỗng ở giữa, cho nên cho phép sử dụng 4 sợi trở lên.
2 – 2 – 5
Hỏi: Dây cái ba pha bố trí ngang bằng hoặc thẳng đứng thì pha nào chịu sức điện động lớn nhất?
Đáp: Căn cứ vào hiện tượng: chiều dòng điện giống nhau sinh ra lực hút, chiều dòng điện khác nhau sinh ra lực đẩy mà xét thì khi chiều dòng điện hai pha hai bên ngược nhau thì pha ở giữa chịu lực lớn nhất (xem hình 2 – 2 – 5). Giả thiết dòng điện trong ba pha là đối xứng và cân bằng thì dựa vào công thức F = có thể tính được lực đẩy mà pha giữa nhận được lớn hơn 1/4 so với mỗi pha hai bên.
2 – 2 – 6
Hỏi: Khi dây cái một pha chia thành vài dây lắp lên cùng vỏ sứ, tại sao phải tăng thêm đệm lót vào giữa hai thanh dẫn giữa vỏ sứ ?
Đáp: Trong tình hình đó lực điện động mà dây cái chịu không chỉ là lực giữa dây cái khác pha mà còn có lực tác dụng lẫn nhau giữa dây dẫn cùng pha. Vì khoảng cách dây cái cùng pha tương đối gần, do đó lực điện động tương đối lớn. Tăng thêm đệm lót có thể giảm khoảng cách điểm chống đỡ, giảm mômen của lực điện động.
2 – 2 – 7
Hỏi: Tại sao trong thiết bị phân phối điện, nói chung đều dùng dây cái để trần?
Đáp: Dây cái trần có các ưu điểm sau đây: Điều kiện tỏa nhiệt tốt, dòng điện cho phép tăng, lắp ráp dễ, sửa chữa đơn giản, giá thành tương đối thấp cho nên. bất kể là thiết bị phân phối điện ở trong phòng hay ngoài trời, nói chung đều sử dụng thanh dẫn trần.
2 – 2 – 8
Hỏi: Dây cái dạng đai sử dụng trong thiết bị phân phối điện, khi lắp đặt có hai cách: đặt ngang và đặt đứng (xem hình 2 – 2 – 8). Tại sao?
Đáp: Khi chọn kích thước dây cái cần xét tới hai điểm: ( l ) Lưu lượng tải-Dây cái có thể để cho dòng điện mà phụ tải cần thiết chạy qua an toàn. Nếu chọn quá nhỏ, dây cái sẽ nóng do quá tải. (2) Cường độ cơ học – thanh dẫn có ứng lực cơ học của dây cái đủ chịu được khi xảy ra sự cố ngắn mạch, không đến nỗi làm hỏng thiết bị của dây cái.
Nhưng tính năng của dây cái dạng đai có tiết diện như nhau, khi đặt ngang đặt đứng có chỗ khác nhau. Khi đặt đứng, lưu lượng tải điện tương đối lớn, nhưng chỉ có thể chịu được ứng lực cơ học tương đối nhỏ. Còn khi đặt ngang, lưu lượng tải điện giảm 5 – 8% so với đặt đứng, nhưng có thể chịu được ứng lực cơ giới tương đối lớn.
Do đó, khi lắp đặt dây chính dạng đai cần căn cứ vào tính năng trên đây để quyết định đặt ngang hay đặt đứng. Nếu công suất rất lớn, thường lắp đặt các pha trên dưới chứ không bố trí trên cùng mặt phẳng ngang bằng, và đặt đứng dây cái để lượng tải điện và cường độ cơ học đều thỏa mãn.
2 – 2 – 9
Hỏi: Điện áp giữa các rẻ (dẻ) đồng hợp lưu đùng trong lò điện tương đối thấp. Nhưng thông thường khoảng cách lắp đặt giữa chúng rất xa, liệu có thể căn cứ vào yêu cầu cách điện nói chung để rút ngắn khoảng cách?
Đáp: Đối với vấn đề khoảng cách giữa các dây cái cường độ dòng điện lớn, ngoài việc xem xét khoảng cách, cách điện giữa các dây ra, còn phải tính đến lực điện động do dòng điện sinh ra. Khi khoảng cách giữa hai dây dẫn nhỏ, thì sức điện động tương hỗ sẽ tăng lên, đặc biệt là lò điện trong thời gian nóng chảy, do nguyên liệu đổ xuống, nhào trộn, thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch. Lúc đó, lực điện động giữa các rẻ đồng hợp lưu rất lớn. Nếu khoảng cách chọn không chính xác, sẽ phá hỏng bộ phận chống đỡ của các rẻ đồng hợp lưu.
2 – 2 – 10
Hỏi: Tại sao bulông nối đối của dây cái không thể siết quá chặt?
Đáp: Bulông siết quá chặt thì bộ phận dây cái dưới vòng đệm bị nén, tiết diện của đây cái giảm. Trong vận hành, dòng điện chạy qua sẽ phát nóng, do hệ số nở của nhôm hoặc đồng lớn hơn thép, đây cái dưới vòng đệm càng bị nén thêm không thể giãn nở tự nhiên, nếu cường độ dòng điện trong dây cái giảm nhỏ, nhiệt độ giảm thấp, tỉ lệ co rút của dây cái lớn hơn bulông, thế là hình thành khe bở. Như vậy điện trở tiếp xúc sẽ lớn, nhiệt độ tăng cao, mặt tiếp xúc sẽ bị ôxy hóa, khiến điện trở tiếp xúc càng lớn. Cuối cùng làm cho phần liên kết của bulông xảy ra hiện tượng quá nóng, ảnh hưởng an toàn vận hành. Nói chung, nhiệt độ thấp, bulông nên siết chặt một chút, nhiệt độ cao, bulông nên siết lỏng một chút.
2 – 2 – 11
Hỏi: Kẹp vít dùng để cố định dây cái trên vỏ sứ đỡ dây cái, tại sao sau khi siết chặt lại phải nới ra 2 – 3 vòng, không thể vặn quá chặt ?
Đáp: Bởi vì trong vận hành, dây cái tăng nhiệt, đặc biệt là dòng điện chạy qua khi ngắn mạch, nhiệt độ tăng tương đối cao, dây cái bị nóng nổ ra. Nếu kẹp vít vặn quá chặt, dây cái chính không còn chỗ để giãn nở sẽ sinh ứng lực rất lớn đối với vỏ sứ, gây nên sự cố vỡ hỏng vỏ sứ. Vì thế, khi lắp ráp, sau khi vặn chặt phải nới ra 2 – 3 vòng.
2 – 2 – 12
Hỏi: Dây cái bằng đồng và bằng thép, liệu có thể trực tiếp nối với nhau bằng bulông ?
Đáp: Không được. Vì kim loại khác nhau nối với nhau giữa chúng chỉ cần có khe hở thì sẽ gây nên ăn mòn điện hóa do tác dụng pin. Kết quả là làm tăng điện trở tiếp xúc, tăng nhanh sự ăn mòn dây cái.
Để phòng ngừa ăn mòn điện hóa, cần áp dụng hàn nối hoặc sau khi mạ thiếc dây cái rồi mới liên kết bằng bulông.
2 – 2 – 13
Hỏi: Tại sao mặt tiếp xúc của dây cái bằng nhôm không cho phép dùng giấy nhám (vải nhám) để gia công phẳng bóng?
Đáp: Thông thường dùng dũa thô để gia công phẳng mặt tiếp xúc của dây cái bằng nhôm. Khi khối lượng công việc lớn có thể tiến hành bằng dao cạo hoặc dây thép (lắp trên máy phay). Bởi vì dùng giấy nhám (vải nhám) để làm phẳng thì cát và vụn vải bám vào kim loại, khiến điện trở mặt tiếp xúc của dây cái tăng lên, dễ oxy hóa, phát nhiệt gây nên sự cố.
2 – 2 – 14
Hỏi: Tại sao khi dùng bulông để nối dây cái đặt ngang, bulông phải xỏ từ dưới lên?
Đáp: Chủ yếu là để tiện kiểm tra. Bởi vì khi xỏ từ dưới lên, khi dây chính và bulông do hệ số nở không giống nhau hoặc khi ngắn mạch, dưới tác dụng của lực điện động gây nên khe hở không khí giữa dây cái, khiến bulông tuột xuống, khi kiểm tra sẽ nhanh chóng và kịp thời phát hiện ra, không để mở rộng sự cố. Đồng thời, cách lắp ráp này đẹp, ngay ngắn.
2 – 2 – 15
Hỏi: ống bọc xuyên tường có dòng điện 1500A trở lên chạy qua, khi lắp lên tấm thép tại sao lại phải xẻ một đường khe ngang khoảng 3 mm trên đường kéo dài đường kính ống bọc trên tấm thép (như hình 2 – 2 – 15)?
Đáp: Khi thép tấm không xẻ rãnh, do dòng điện xoay chiều chạy qua ống bọc, hình thành mạch từ khép kín xoay chiều trên thép tấm, sinh ra tiêu hao từ trễ khiến thép tấm phát nóng. Sự tổn hao này sẽ tăng mạnh theo sự tăng lên của dòng điện và do thép tấm quá nóng dễ làm lão hóa chất điện môi cách điện của ống bọc, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng. Sau khi thép tấm xẻ rãnh, do có khe hở, từ thông trong thép tấm giảm rõ rệt, từ đó làm giảm đáng kể sự tốn hao từ trễ.
2 – 2 – 16
Hỏi: Nối thanh dẫn hình chữ nhật nhiều thanh như thể hiện ở hình 2 – 2 – 16 (a), (b), cách nối nào tốt hơn?
Đáp: Phần nối của mạch điện phải làm sao điện trở tiếp xúc càng nhỏ càng tốt như vậy tổn hao do dòng điện chạy qua phần nối sinh ra cũng nhỏ. Do đó, phương pháp nối ô hình (a) tương đối tốt. Bởi vì dưới áp lực đơn vị diện tích nhất định, diện tích tiếp xúc càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng nhỏ, tổn hao do dòng điện chạy qua sinh ra cũng càng nhỏ, tổng dòng điện mà phương pháp nối ở hình (a) thể hiện chạy qua ba mặt tiếp xúc, ở hình (b) thể hiện chỉ chạy qua một mặt tiếp xúc .Rõ ràng điện trở tiếp xúc của cái trước nhỏ, tổn hao do dòng điện chạy qua sinh ra càng nhỏ.
2 – 2 – 17
Hỏi: Hai vít kẹp chặt trên cái cách điện đỡ dây cái, tại sao thường một cái bằng đồng, một cái bằng thép?
Đáp: Vì chung quanh vật tải dẫn điện sinh ra từ trường, nếu cả hai vít đều làm bằng thép thì tấm kẹp trên dưới và hai vít sẽ tạo thành mạch từ kín có từ trở thấp, tấm kẹp và vít sẽ phát nóng bởi tổn thất từ trễ và dòng xoáy do từ trường thay đổi gây nên. Sử dụng một vít bằng đồng sẽ làm tăng từ trở của mạch từ khiến nó không nóng. Có lúc để tăng từ trở cũng có thể sử dụng tấm kẹp đồng hoặc nhôm.
2 – 2 – 18
Hỏi: Khi lắp dây cái hình chữ nhật lên vỏ sứ, tại sao lỗ khoan của dây cái, nói chung đều có hình ô van?
Đáp: Khi dòng điện phụ tải chạy qua dây cái sẽ làm dây cái nóng nở ra. Khi dòng điện phụ tải luôn luôn biến động, do đó dây cái thường xuyên co giãn. Nếu khoan lỗ thành hình ô van thì khi dây cái co giãn sẽ thuận tiện cho nó xê dịch tự do theo hướng dọc, tránh được ứng lực cơ học tác dụng lên vỏ sứ.
2 – 2 – 19
Hỏi: Tại sao khi độ dài đoạn thẳng của dây cái quá dài cần phải có chỗ nối co giãn?
Đáp: Trên đoạn thẳng dây cái bằng nhôm dài 15 mét và dây cái bằng đồng dài 20 – 25 mét, nếu có lắp đầu nối co giãn (xem hình 2 – 2 – 19) thì khi có dòng phụ tải chạy qua, dây cái bị nóng nở ra sẽ có chỗ để co giãn, không đến nỗi làm hỏng vỏ sứ bởi ứng lực cơ học. Đầu nối co giãn làm từ phiến mỏng (0.1 ~ 0.4mm) bằng vật liệu giống với dây cái còn số lượng bao nhiêu thì phải tương ứng với tiết diện dây cái.
2 – 2 – 20
Hỏi: Chỗ cong của thanh dẫn xuống từ dây cái cứng nối với thiết bị nên làm theo đường nét đứt hay đường nét liền thể hiện ở hình 2 – 2 – 20 ? Tại sao?
Đáp: Bộ phận uốn cong nối từ thanh dây cái với thiết bị phải cố gắng gần điểm tựa đỡ nhất, như đường nét liền trong hình. Vì rằng như vậy dây dẫn xuống sẽ ngắn hơn so với đường nét đứt thể hiện sẽ làm cho ứng lực cơ học mà dây cái phải chịu khi xảy ra sự cố ngắn mạch tương đối nhỏ. Nhưng phải chú ý: theo qui định, phần tiếp xúc giữa dây cái với thiết bị phải ở ngoài 25mm sau đoạn thẳng từ chỗ uốn cong.
2 – 2 – 21
Hỏi: Tại sao không trực tiếp nối đầu nối bằng đồng, nhôm trong các thiết bị điện?
Đáp: Lấy Hydro làm chuẩn, các kim loại đều có thứ tự điện hóa khác nhau. Thứ tự điện hóa của nhôm nằm trước Hydro, điện thế điện cực tiêu chuẩn là – 1.34V. Thứ tự điện hóa của đồng ở sau Hydro, điện thế điện cực tiêu chuẩn là + 0.34V (Cu++) hoặc 0.521V (Cu+). Nếu nối đồng với nhôm bằng phương pháp cơ học đơn giản, đặc biệt là ở môi trường ẩm thấp và chứa nhiều thủy phần (trong không khí luôn chứa thủy phần nhất định và một ít muối vô cơ có tính hòa tan), đôi đầu nối đồng, nhôm sẽ như một đôi điện cực ngâm trong dung dịch điện giải, sẽ hình thành pin có hiệu điện thế là 0.34 (hoặc 0.521) – ( – l.34) = 1.68 (hoặc l.86)V. Dưới tác dụng của pin, nhôm sẽ nhanh chóng mất hết điện tử nên bị ăn mòn, như vậy làm cho đầu nối dần dần lỏng, gây nên điện trở tiếp xúc tăng. Khi dòng điện chạy qua, đầu nối nóng lên, nhiệt độ tăng cao còn làm cho nhôm biến dạng dẻo, càng làm tăng điện trở tiếp xúc của phần đầu nối. Cứ tuần hoàn như vậy cho đến khi đầu nối bị cháy hẳn. Do đó, đầu nối bằng đồng, nhôm của thiết bị điện phải dùng “đầu nối quá độ đồng nhôm” hàn bằng hồ quang lại.
2 – 2 – 22
Hỏi: Dây cái trần trong thiết bị phân phối điện sao lại phải sơn màu?
Đáp: Chủ yếu dùng để thể hiện công dụng của dây cái (dây cái điện xoay chiều ba pha hoặc dây cái điện một chiều), vị trí pha của dây cái xoay chiều và cực tính của dây cái một chiều. Trung Quốc qui định trong dây cái xoay chiều ba pha thì pha A sơn màu vàng, pha B sơn màu lục, pha C sơn màu đỏ; dây trung tính sơn màu tím (dây không tiếp đất) hoặc màu tím có vạch ngang màu đen (dây tiếp đất); trong dây cái một chiều, cực dương sơn màu đỏ, cực âm sơn màu xanh lam. Đồng thời dây chính trần sau khi sơn màu sẽ làm tăng khả năng bức xạ tỏa nhiệt, cải thiện được điều kiện tỏa nhiệt, cho nên có thể tăng lưu lượng tải so với dây không sơn, và có thể phòng ngừa rỉ mòn dây chính, đặc biệt quan trọng đối với dây cái bằng thép.
2 – 2 – 23
Hỏi: Dây cái phân phối điện đặt trong phòng nói chung nên sơn màu, tại sao dây cái phân phối điện ngoài trời lại không sơn màu?
Đáp: Do dây cái phân phối điện ngoài trời phần lớn dùng dây cáp (dây mắc trên không), khi nhiệt độ thay đổi, dây dẫn co giãn rất rõ rệt, nếu bề mặt dây có sơn thì sẽ nhanh chóng bị phá hỏng. Đồng thời, do tốc độ dòng khí không khí ngoài trời rất lớn, gấp hơn 4 – 6 lần so với tốc độ không khí làm mát tự nhiên trong phòng, cho nên hình thức tỏa nhiệt chủ yếu của bề mặt dây cái phân phối điện ở ngoài trời là đối lưu. Sơn màu không thể làm tăng một cách rõ rệt khả năng tỏa nhiệt của nó. Cho nên dây cái phân phối điện ngoài trời nói chung đều không sơn màu.
2 – 2 – 24
Hỏi: Tại sao dây cái bằng sắt hoặc nhôm không được sơn trực tiếp sơn biến màu để kiểm tra nhiệt độ vận hành?
Đáp: Đó là bởi vì thủy ngân và bạc chứa trong sơn biến màu có tác dụng ăn mòn tương đối mạnh đối với sắt hoặc nhôm. Nếu trước khi sơn không sơn một lớp sơn bảo vệ chống ăn mòn thì sẽ làm hỏng dây cái do bị ăn mòn.
2 – 2 – 25
Hỏi: Đồng vốn đã dẫn điện tốt hơn thiếc, tại sao lại thường mạ thiếc lên đầu dây đồng?
Đáp: Đó là nhằm phòng ngừa đồng bị gỉ tạo thành lớp “đồng xanh” trong không khí ẩm ướt, nó làm tăng điện trở tiếp xúc khiến mặt tiếp xúc quá nóng. Sau khi mạ một lớp thiếc lên bề mặt đồng sẽ có thể phòng ngừa ôxy hóa đồng, đồng thời chất ôxy hóa của thiếc dẫn điện tương đối tốt, không dẫn đến hiện tượng làm tăng điện trở tiếp xúc làm mặt tiếp xúc quá nóng.
2 – 2 – 26
Hỏi: Tại sao dây cái cao áp dự bị, khi bình thường cũng phải để ở trạng thái có điện?
Đáp: Trong không khí chứa lượng hơi nước nhất định, sẽ bám vào dây cái và giá cách điện làm giảm độ cách điện của dây cái. Hơi nước và bụi than trong không khí đông kết lại với nhau cũng tạo thành mạch kín phóng điện. Khi dây cái ở trạng thái mạch điện, hơi nước có thể bốc hơi, không ảnh hưởng đến độ cách điện của dây cái. Cho nên, dây cái ngừng sử dụng thời gian lâu, trước khi sử dụng phải đo độ cách điện của dây cái.
2 – 2 – 27
Hỏi: Thanh rẻ hợp lưu sử dụng trong thiết bị phân phối điện tại sao phải sơn màu? Làm sao căn cứ vào màu sắc để phân biệt pha của dòng điện?
Đáp: Nói chung, việc sơn màu của thanh rẻ hợp lưu có ba mục đích: ( l ) Để nhân viên công tác dễ phân biệt. (2) Làm tăng phần nào lượng nhiệt tỏa vào môi trường xung quanh. Do đó tăng dòng phụ tải cho phép của thanh rẻ. (3) Có thể chống rỉ sét.Với điện một chiều, cực đương màu đỏ, cực âm màu lam. Điện xoay chiều: pha A màu vàng, pha B màu lục, pha C màu đỏ; điện xoay chiều một pha: màu vàng và màu đỏ.
Thanh rẻ hợp lưu trung tính và thanh rẻ hợp lưu cân bằng một chiều và xoay chiều không tiếp đất là màu tím, tiếp đất là màu tím có vạch ngang màu đen.
Điểm nối đất, điểm phân nhánh và điểm đất đấu với thiết bị thì không sơn màu.
