Cáp 0,6/1 kV Cu/XLPE/PVC và Al/XLPE/PVC 4×150, 4×240 mm²: chọn đồng hay nhôm cho tuyến cấp điện tại cảng
Bài viết phân tích cấu tạo cáp bốn lõi hạ áp cách điện XLPE, đối chiếu số liệu catalog khác nhau, kiểm tra bằng tính toán (điện trở, sụt áp 400 V, ngắn mạch, bán kính uốn, lực kéo), so sánh đồng với nhôm và nêu điều kiện lắp đặt cho trạm điện, giàn reefer, đèn cao áp và tuyến cấp cho cẩu.
1. Tổng quan và cách đọc ký hiệu
Cu/XLPE/PVC (kiểu Đức N2XY) và Al/XLPE/PVC (NA2XY) là cáp lực hạ áp 0,6/1 kV cách điện polyethylene liên kết ngang, vỏ PVC, thiết kế theo IEC 60502-1[4]. Mã 4×150 và 4×240 là bốn lõi cùng tiết diện (L1, L2, L3 và trung tính N đủ cỡ), khác kiểu 3×150+1×70 dùng trung tính giảm. Trung tính đủ cỡ có ý nghĩa khi tải có sóng hài bậc ba lớn (biến tần, LED, chỉnh lưu): dòng trung tính có thể bằng hoặc vượt dòng pha, và IEC 60364-5-52 đưa ra hệ số theo hàm lượng hài (mốc 15 % và 33 %). Đây là cáp lắp đặt cố định, không dùng cho tang cuốn hay festoon; cho cẩu di động hãy xem cáp cao su NSHTÖU.
2. Cấu tạo: ruột ép chặt hình quạt, XLPE và vỏ PVC
Ruột đồng hoặc nhôm class 2 (nhiều sợi cứng); với cáp 4 lõi từ 50 mm² trở lên ruột thường ép chặt hình quạt để giảm đường kính và khối lượng[1]. Cách điện XLPE chịu 90 °C liên tục và 250 °C khi ngắn mạch[4]; bốn lõi xoắn quanh lớp chèn, ngoài cùng là vỏ PVC, đen là phổ biến.
3. Thông số chung
| Thông số | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Điện áp danh định | 0,6/1 kV (Um = 1,2 kV) | tần số 50 Hz |
| Điện áp thử | 3,5 kV AC, 5 phút[2] | nguồn Al 4 lõi |
| Nhiệt độ ruột | 90 °C làm việc; 250 °C ngắn mạch[4] | |
| Cấu tạo ruột | class 2, ép chặt[4] | theo IEC 60228 |
| Bán kính uốn tối thiểu | 15×D[4] | cáp không giáp, lắp đặt cố định |
| Điện trở DC 20 °C | Cu: 0,124 (150), 0,0754 (240); Al: 0,206 (150), 0,125 (240) Ω/km[4][5] | R nhôm ≈ 1,66 × đồng |
| Chống cháy | IEC 60332-1-2 (cáp đơn) | bó cáp cần thử 60332-3 |
4. Kích thước và dòng theo nguồn
| Cáp | Cách điện, mm | Vỏ, mm | Ø, mm | Khối lượng, kg/km | R 20 °C, Ω/km | Dòng tham chiếu, A |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu 4×150 | 1,4 | 2,4 | 40,9 | 6 079 | 0,124 | 380 (nguồn 1); có giáp: 406 trong không khí, 287 khi chôn |
| Cu 4×240 | 1,7 | 2,8 | 51,1 | 9 620 | 0,0754 | 510 (nguồn 1); có giáp: 546 và 375 |
| Al 4×150 | 1,4 | 2,2 – 2,4 | 38 – 45,2 | 2 348 – 2 517 | 0,206 | 250 – 270 trong không khí; 270 – 300 khi chôn |
| Al 4×240 | 1,7 | 2,5 – 2,8 | 47 – 51,1 | 3 651 – 3 825 | 0,125 | 345 trong không khí; 355 khi chôn |
Nguồn: [1][2][3][5][6]. Kiểm tra nhất quán: đồng 4×150 có 600 mm² × 8,89 = 5 334 kg/km, nhôm 600 × 2,70 = 1 620 kg/km, phần còn lại (cách điện, chèn, vỏ) lần lượt ≈ 745 và 728 kg/km; với 4×240 là ≈ 1 086 và 1 059 kg/km. Hai kết quả khớp nhau, chứng tỏ số liệu khối lượng ở nguồn 1 nhất quán.
5. Kiểm tra bằng tính toán
R ở 90 °C: Cu 150 ≈ 0,158; Cu 240 ≈ 0,096; Al 150 ≈ 0,264; Al 240 ≈ 0,160 Ω/km (trùng với 0,263 và 0,159 Ω/km ở nguồn 4). Với X = 0,08 Ω/km (giả định) và cos φ = 0,85, sụt áp đơn vị lần lượt ≈ 0,306 / 0,215 / 0,462 / 0,309 mV/A/m; hai giá trị đồng khớp 0,30 và 0,21 mV/A/m của NPC[6].
| Cáp | 100 m | 200 m | 300 m |
|---|---|---|---|
| Cu 4×150 | ≈ 6,1 V (1,5 %) | ≈ 12,2 V (3,1 %) | ≈ 18,3 V (4,6 %) |
| Cu 4×240 | ≈ 4,3 V (1,1 %) | ≈ 8,6 V (2,1 %) | ≈ 12,9 V (3,2 %) |
| Al 4×150 | ≈ 9,2 V (2,3 %) | ≈ 18,5 V (4,6 %) | ≈ 27,7 V (6,9 %) |
| Al 4×240 | ≈ 6,2 V (1,5 %) | ≈ 12,3 V (3,1 %) | ≈ 18,5 V (4,6 %) |
| Tiết diện | Cu | Al |
|---|---|---|
| 150 mm² | 21,5 kA | 14,1 kA |
| 240 mm² | 34,3 kA | 22,6 kA |
Bán kính uốn 15×D: 614 mm (Cu 4×150, Ø 40,9 mm) và 767 mm (Cu 4×240, Ø 51,1 mm); nhôm 4×150 ở Ø 38 – 45,2 mm cần 570 – 678 mm. Lực kéo cho phép khi kéo bằng đầu cốt gắn lên ruột thường lấy 50 N/mm² với đồng và 30 N/mm² với nhôm (giá trị hướng dẫn lắp đặt phổ biến, cần xác nhận với nhà sản xuất): Cu 4×150 ≈ 30 kN, Cu 4×240 ≈ 48 kN, Al 4×150 ≈ 18 kN, Al 4×240 ≈ 28,8 kN.
6. Chọn đồng hay nhôm
| Tiêu chí | Cu/XLPE/PVC | Al/XLPE/PVC |
|---|---|---|
| Điện trở DC 20 °C | 0,124 (150) · 0,0754 (240) Ω/km | 0,206 (150) · 0,125 (240) Ω/km (≈ 1,66 lần) |
| Khối lượng | 6 079 · 9 620 kg/km | 2 348 · 3 651 kg/km (≈ 38 %) |
| Dòng cùng nhiệt độ | chuẩn so sánh | ≈ 1/√1,66 ≈ 0,78 lần đồng |
| Ngắn mạch 1 s | 143 A/mm² | 94 A/mm² |
| Đầu nối | đầu cốt đồng thông thường | đầu cốt lưỡng kim hoặc ép Al chuyên dụng, chống oxy hóa |
| Lực kéo khi lắp | ≈ 50 N/mm² | ≈ 30 N/mm² |
| Môi trường ven biển | ít lo ăn mòn điện hóa | đầu nối cần bảo vệ chống ẩm và muối |
7. Ứng dụng tại cảng
| Kịch bản | Tải chính | Cần kiểm tra |
|---|---|---|
| Tuyến trạm biến áp đến tủ phân phối | dòng liên tục 200 – 500 A | dòng theo cách đặt, sụt áp, ngắn mạch |
| Giàn reefer, cột đèn cao | tuyến dài, tải phân tán | sụt áp, đầu nối, bảo vệ vỏ ngoài |
| Tuyến cấp cho cẩu RTG bờ | cấp cố định đến điểm tiếp nối | cáp đến hộp nối; đoạn di động dùng cáp tang cuốn (N)SHTÖU |
| Qua đường xe container | tải nén | ống bảo vệ chịu tải, ống dự phòng, khoảng cách kéo cáp |
| Khu vực có dầu, hóa chất | tiếp xúc | vỏ PVC không chịu dầu như cao su CR; cần vỏ chuyên dụng |
8. Dữ liệu cần yêu cầu khi đặt hàng
| Dữ liệu | Vì sao cần |
|---|---|
| Vật liệu ruột (Cu hoặc Al) và kiểu ruột (tròn hoặc hình quạt) | quyết định đường kính, khối lượng |
| Bảng dữ liệu theo lô: Ø, chiều dày cách điện và vỏ | số liệu công khai chênh nhau |
| Cách đặt: chôn, ống, thang cáp; nhiệt độ, điện trở nhiệt đất | tính dòng cho phép |
| Tính chất cháy: 60332-1 hay 60332-3, PVC hay LSZH | yêu cầu an toàn cháy |
| Biên bản thử điện áp 3,5 kV và điện trở ruột | nghiệm thu |
| Chứng nhận theo mã cáp | hồ sơ dự án |
9. Chứng nhận của FeiChun
Yêu cầu kỹ thuật và dự án: [email protected]
+86 13855123218
Hỏi đáp
0,6/1 kV Cu/XLPE/PVC 4×150 và 4×240 là cáp gì?
Cáp lực hạ áp 4 lõi cùng tiết diện, ruột đồng hoặc nhôm class 2, cách điện XLPE chịu 90 °C, vỏ PVC; thiết kế theo IEC 60502-1 và IEC 60228, dùng cho lắp đặt cố định.
Cáp nhôm 240 mm² thay được cáp đồng 150 mm² không?
Về điện trở thì gần tương đương: 0,125 so với 0,124 Ω/km ở 20 °C. Cáp nhôm nhẹ hơn khoảng 40 %, nhưng đường kính lớn hơn khoảng 25 % và cần đầu cốt lưỡng kim.
Dòng cho phép của 4×150 và 4×240?
Tùy điều kiện lắp đặt. Cáp đồng có giáp thép, Nexans ghi 406 A và 546 A trong không khí, 287 A và 375 A khi chôn. Cáp nhôm không giáp theo nguồn khác khoảng 250 – 270 A và 345 A trong không khí. Cần tính lại theo điều kiện dự án.
Dòng ngắn mạch chịu được?
Tính theo k·S/√t với k = 143 cho đồng và 94 cho nhôm: trong 1 s, 150 mm² chịu 21,5 kA (Cu) hoặc 14,1 kA (Al); 240 mm² chịu 34,3 kA (Cu) hoặc 22,6 kA (Al).
Bán kính uốn tối thiểu?
Catalog ghi 15×D; với Ø 40,9 mm và 51,1 mm là khoảng 614 mm và 767 mm.
Chứng nhận của FeiChun gồm những gì?
Theo thông tin của FeiChun: CE, UKCA, VDE, EAC, ATEX, IECEx và chứng nhận an toàn cháy của Nga; hãy xin bản sao đối chiếu đúng mã cáp và điện áp.
Nguồn
- China Cable Factory, XLPE Cable Specifications (4C Cu/XLPE/PVC không giáp: Ø, khối lượng Cu và Al, dòng tham chiếu) [liên kết]
- Shan Power Cable, AL/XLPE/PVC 0,6/1 kV bốn lõi (4×150, 4×240: Ø, khối lượng, dòng, thử 3,5 kV) [liên kết]
- Hongda Cable, AL/XLPE/PVC 4×150 (Ø 45,2 mm, 2 369 kg/km, 270/300 A) [liên kết]
- Eland Cables, IEC 60502-1 AL/XLPE/PVC 0,6/1 kV (90/250 °C, 15×D, điện trở Al) [liên kết]
- Nexans, 4-core XLPE SWA PVC theo IEC 60502-1 (406/546 A trong không khí; 287/375 A khi chôn) [liên kết]
- NPC, 4/5 core Cu/XLPE/PVC 0,6/1 kV (điện trở, mV/A/m) [liên kết]
Tên tiêu chuẩn và thương hiệu của bên thứ ba chỉ dùng để nhận diện kỹ thuật, không hàm ý liên kết. Số liệu các nguồn có thể khác nhau; hãy đối chiếu với bảng dữ liệu của lô hàng.
[…] Cáp 0,6/1 kV Cu/Al XLPE/PVC 4×150, 4×240[19] […]
[…] FeiChun, Cáp 0,6/1 kV Cu/XLPE/PVC và Al/XLPE/PVC 4×150, 4×240 (k = 143 cho đồng-XLPE; lực kéo khoảng 50 N/mm² khi kéo bằng đầu kéo gắn lên ruột đồng) [liên kết] […]