Sụt áp là gì
Mọi ruột dẫn đều có điện trở. Khi dòng chạy qua, một phần điện áp nguồn bị tiêu tốn để đẩy dòng qua cáp, nên điện áp tại tải thấp hơn tại nguồn. Mức mất tỷ lệ với ba đại lượng: điện trở ruột dẫn mỗi km, chiều dài tuyến và dòng điện. Gấp đôi chiều dài tuyến thì sụt áp gấp đôi; giảm nửa điện trở bằng cách chọn ruột dẫn lớn hơn thì sụt áp giảm nửa.
Sụt áp quá lớn gây ra vấn đề thật. Động cơ khởi động chậm và chạy nóng, đèn mờ, thiết bị điện tử ngắt do dưới áp, và ở các trạm mặt trời, năng lượng đơn giản bị mất thành nhiệt trong cáp. Vì vậy quy tắc đi dây và thông số dự án đặt một mức tối đa, thường là phần trăm điện áp danh nghĩa, hoặc cho từng mạch hoặc cho toàn bộ công trình từ nguồn đến tải xa nhất. Giới hạn dùng bao nhiêu lấy từ quy định áp dụng hoặc kỹ sư dự án; bài viết này giải thích phương pháp, không phải giới hạn.
Phép tính cơ bản
Với mạch DC hoặc mạch AC một pha, dòng đi ra trên một ruột dẫn và về trên ruột dẫn kia, nên chiều dài ruột dẫn gấp đôi chiều dài tuyến. Một ước lượng thuần điện trở là:
- DC hoặc một pha: sụt áp = 2 x chiều dài tuyến (km) x điện trở (ohm/km) x dòng điện.
- Ba pha cân bằng: sụt áp pha-pha = 1.732 x chiều dài tuyến (km) x điện trở (ohm/km) x dòng điện.
Những công thức này bỏ qua điện kháng và hệ số công suất, vốn quan trọng với cáp AC lớn, và dùng điện trở tại một nhiệt độ duy nhất. Chúng đủ để thấy ảnh hưởng của cỡ và chiều dài, chính là mục đích của bài viết. Thiết kế đúng đắn dùng các bảng mV mỗi ampe mỗi mét hoặc phương pháp trở kháng đầy đủ trong quy tắc đi dây áp dụng, tại nhiệt độ vận hành của ruột dẫn.
Giá trị điện trở lấy từ IEC 60228 hoặc bảng dữ liệu cáp. Với đồng hạng 2, đó là 7.41 ohm/km cho 2.5 mm2, 4.61 cho 4 mm2, 3.08 cho 6 mm2, 1.83 cho 10 mm2 và 1.15 cho 16 mm2, tất cả ở 20 °C. Ở nhiệt độ vận hành, điện trở cao hơn: một ruột dẫn đồng chạy gần giới hạn 90 °C của XLPE có điện trở nhiều hơn khoảng một phần tư so với 20 °C, nên các phép tính thiết kế dùng giá trị nóng.
Một phép so sánh có số liệu mà không dùng định mức dòng
Để giữ định mức dòng ra khỏi bức tranh, bảng diễn đạt sụt áp trên mỗi ampe dòng tải. Nhân với dòng thiết kế của mạch bạn để ra sụt áp tính bằng vôn, rồi chia cho điện áp danh nghĩa để ra phần trăm. Tuyến dài 100 m một pha, tức 200 m ruột dẫn, dùng các giá trị điện trở ở 20 °C.
| Cỡ | Điện trở, ohm/km | Điện trở vòng, ohm | Vôn mất trên mỗi ampe |
|---|---|---|---|
| 2.5 mm2 | 7.41 | 1.482 | khoảng 1.48 V |
| 4 mm2 | 4.61 | 0.922 | khoảng 0.92 V |
| 6 mm2 | 3.08 | 0.616 | khoảng 0.62 V |
| 10 mm2 | 1.83 | 0.366 | khoảng 0.37 V |
| 16 mm2 | 1.15 | 0.230 | khoảng 0.23 V |
Quy luật mới là điều đáng chú ý: mỗi lần lên một cỡ cắt mất khoảng một phần ba đến hai phần năm mức mất. Trên tuyến 100 m, chuyển từ 2.5 mm2 sang 6 mm2 hạ sụt áp xuống còn ít hơn một nửa nhiều. Trên tuyến 20 m, cùng mạch đó chỉ mất một phần năm, và cỡ nhỏ hơn có thể chấp nhận được. Đó là lý do hai mạch cùng tải có thể cần những cáp rất khác nhau.
Phép tính tương tự dùng được cho các tuyến ba pha. Một tuyến 200 m bằng 4x25 mm2 đồng, cấu tạo hạ thế tham chiếu với 0.727 ohm/km, cho 1.732 x 0.2 x 0.727, tức khoảng 0.25 V pha-pha trên mỗi ampe dòng pha ở 20 °C. Hãy đối chiếu với điện trở nóng và điện kháng từ bảng dữ liệu trước khi tin dùng, và kỹ sư sẽ làm đúng như thế trong thiết kế cuối.
Nơi sụt áp thường chi phối
Sụt áp có xu hướng định cỡ trong vài tình huống lặp lại:
- Chuỗi DC và tuyến cấp mặt trời: dòng khiêm tốn nhưng tuyến băng qua khu vực dài, và mỗi vôn mất đi là năng lượng mất đi. Mẫu cáp H1Z2Z2-K 1x4 mm2 tham chiếu trên trang cáp PV mặt trời có tối đa 5.09 ohm/km hạng 5 mạ thiếc; 6 mm2 là 3.39 ohm/km. Trên tuyến 50 m, cáp 4 mm2 mất khoảng 0.51 V mỗi ampe ở 20 °C, còn 6 mm2 khoảng 0.34 V.
- Nhà phụ, bơm và chiếu sáng đường phố: mạch đơn dài ở điện áp thấp.
- Mạch động cơ: dòng khởi động gấp vài lần dòng chạy, nên sụt áp lúc khởi động có thể là trường hợp giới hạn.
- Hệ DC áp thấp: ở 12, 24 hoặc 48 V, mất một đến hai vôn đã là phần trăm lớn.
- Tuyến cấp nhôm: nhôm 95 mm2 là 0.320 ohm/km so với 0.193 của đồng 95 mm2, nên thiết kế nhôm buộc phải nâng cỡ; xem bài đồng so với nhôm.
Sụt áp và quyết định mua
Sụt áp là một trong các phép kiểm trong phương pháp chọn cỡ cáp, cạnh khả năng dòng và chịu ngắn mạch. Kết quả lớn nhất định cỡ. Với người mua, ba điểm thực dụng rút ra.
Thứ nhất, một cỡ lớn hơn được chọn vì sụt áp không phải là quá cỡ; đó là cỡ đúng cho tuyến đó, và một nhà cung cấp gợi ý hạ cỡ để bớt đồng trên tuyến dài nên bị yêu cầu trình bày phép tính sụt áp. Thứ hai, sụt áp phụ thuộc điện trở ruột dẫn thực tế, nên ruột dẫn phải đạt giới hạn IEC 60228; một ruột dẫn thiếu cỡ cộng thêm sụt áp lẫn nhiệt, một lý do nữa khiến phép thử điện trở quan trọng. Thứ ba, chi phí thêm của ruột dẫn lớn hơn trên tuyến dài thường khiêm tốn so với năng lượng mất đi qua nhiều năm vận hành, điều kỹ sư dự án cân nhắc trong thiết kế.
Đồng chiếm phần lớn giá thành của cáp điện, và với đồng LME ba tháng quanh mức 14,315 USD mỗi tấn ngày 21 tháng 10 năm 2026, người mua tìm khoản tiết kiệm là điều dễ hiểu. Nơi đúng để tìm là các đầu vào thiết kế, chứ không phải cắt cỡ sau phép tính. Khi các cỡ đã chốt, mẫu báo giá nhận cỡ và chiều dài từng mạch, còn hướng dẫn chọn cỡ cáp giải thích trọn bộ phương pháp.