Ứng dụng thực tế của cos Đồng Nhôm DTL trong các nhà máy và trạm phân phối điện

Quick Review

• Cos DTL là loại đầu cos lưỡng kim dùng để tạo chuyển tiếp giữa dây dẫn nhôm và điểm đấu nối bằng đồng trong các ứng dụng phù hợp.
• Cấu tạo điển hình gồm phần ống nhôm để ép với dây dẫn nhôm và phần bản cực đồng để bắt nối với đầu cực hoặc thanh cái đồng.
• Trong nhà máy, cos DTL có thể được sử dụng tại các tủ phân phối, tủ điện công nghiệp, MCCB và các điểm đấu nối thiết bị có đầu cực đồng khi thiết bị cho phép sử dụng cáp nhôm.
• Trong hệ thống phân phối điện, DTL có thể được sử dụng tại các điểm chuyển tiếp cáp nhôm sang đầu nối đồng của thiết bị phù hợp, bao gồm một số kết nối với máy biến áp, thiết bị đóng cắt và đầu nối phân phối.
• Không phải mọi cos DTL đều có cùng kích thước, cấu tạo, cấp điện áp hoặc phạm vi ứng dụng; phải kiểm tra đúng model và tài liệu kỹ thuật.
• IEC 61238-1-1:2018 áp dụng cho đầu nối nén và cơ khí dùng cho cáp điện có ruột dẫn đồng hoặc nhôm với điện áp định mức đến 1 kV trong phạm vi tiêu chuẩn.
• Khi lắp đặt, cần kiểm tra vật liệu dây, tiết diện, đầu cực thiết bị, kích thước lỗ bắt bulông, dụng cụ và khuôn ép theo tài liệu của sản phẩm.

Ứng dụng thực tế của cos DTL trong các nhà máy và trạm phân phối điện

Trong hệ thống điện công nghiệp, cáp nhôm thường được sử dụng cho các tuyến cấp điện có tiết diện lớn. Trong khi đó, nhiều đầu nối của thiết bị điện được thiết kế cho điểm đấu nối bằng đồng hoặc vật liệu tương thích với đồng. Cos DTL, hay đầu cos đồng nhôm dạng lưỡng kim, được sử dụng để tạo điểm chuyển tiếp giữa dây dẫn nhôm và đầu nối đồng. Cấu tạo điển hình gồm phần barrel bằng nhôm để tiếp nhận dây dẫn nhôm và phần palm bằng đồng để liên kết với thiết bị hoặc thanh cái phía đồng. Nhiều nhà sản xuất DTL công bố cấu trúc này và sử dụng công nghệ hàn ma sát để liên kết phần nhôm với phần đồng.

Ứng dụng của DTL không chỉ giới hạn ở một loại thiết bị. Tùy thiết kế sản phẩm, loại dây và yêu cầu của hệ thống, cos DTL có thể xuất hiện tại tủ phân phối, thiết bị đóng cắt, máy biến áp và các điểm chuyển tiếp trong hệ thống điện công nghiệp.

Cos DTL giải quyết vấn đề gì trong hệ thống điện?

Vấn đề chính của DTL là tạo một giao diện phù hợp giữa hai hệ vật liệu dẫn điện khác nhau. Ví dụ, một tuyến cáp sử dụng ruột dẫn nhôm nhưng thiết bị phía cuối có điểm đấu nối bằng đồng. Nếu đầu cos không được lựa chọn phù hợp với cấu hình Al-Cu của hệ thống, mối nối cần được đánh giá về vật liệu tiếp xúc, điều kiện môi trường, phương pháp lắp đặt và yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị.

Cos DTL được thiết kế với hai vùng vật liệu tương ứng: phần nhôm tiếp nhận dây nhôm và phần đồng tiếp xúc với phía đấu nối đồng. Một số nhà sản xuất mô tả vùng chuyển tiếp này được tạo bằng hàn ma sát.  Như vậy, DTL không đơn thuần là một chiếc cos nhôm hoặc cos đồng. Nó là một đầu nối được thiết kế cho mục đích chuyển tiếp giữa dây nhôm và điểm đấu nối đồng.

Cos DTL trong tủ điện nhà máy

Nhà máy thường có nhiều cấp phân phối điện từ nguồn đến các tủ điện khu vực, tủ động lực và thiết bị tiêu thụ. Khi sử dụng cáp nhôm ở một số tuyến cấp nguồn, điểm kết nối cuối tuyến phải được lựa chọn phù hợp với đầu cực của thiết bị. Trong trường hợp tủ điện sử dụng MCCB hoặc thiết bị có đầu cực phù hợp với đầu nối đồng, DTL có thể được sử dụng để chuyển tiếp từ cáp nhôm sang phía đấu nối đồng nếu tài liệu của thiết bị và đầu cos cho phép.

Một số dòng DTL được nhà sản xuất thiết kế với bản cực có kích thước phù hợp cho các không gian đấu nối hạn chế. Tài liệu của một số sản phẩm DTL-MC mô tả ứng dụng cho MCCB và động cơ, nhưng đây là đặc điểm của dòng sản phẩm cụ thể và không nên áp dụng cho mọi cos DTL.

Đấu cáp nhôm vào MCCB

Đây là một ứng dụng dễ gặp trong hệ thống phân phối điện hạ áp.

Quy trình lựa chọn không nên bắt đầu bằng việc chỉ xác định tiết diện cáp. Cần xác định đồng thời:

• Vật liệu ruột dẫn.
• Tiết diện cáp.
• Loại đầu cực MCCB.
• Kích thước bulông hoặc lỗ bắt nối.
• Không gian lắp đặt tại đầu cực.
• Loại cos được MCCB cho phép sử dụng.
• Dụng cụ và khuôn ép phù hợp với cos.

Nếu MCCB không được nhà sản xuất cho phép sử dụng cáp nhôm hoặc không có phương án đầu nối phù hợp, không nên tự suy luận rằng sử dụng DTL sẽ làm cho mọi cấu hình đấu nối trở thành phù hợp.

Cos DTL trong tủ phân phối điện công nghiệp

Trong tủ phân phối, DTL có thể được sử dụng tại điểm chuyển tiếp giữa cáp nhôm và thanh cái hoặc đầu cực bằng đồng khi thiết kế của hệ thống cho phép. Phần bản cực đồng của DTL được bắt vào điểm đấu nối bằng cơ cấu bulông hoặc phương thức liên kết tương ứng. Phần barrel nhôm tiếp nhận dây dẫn nhôm và được ép bằng dụng cụ phù hợp.

Việc tách hai chức năng vật liệu trong cùng một đầu nối giúp mối nối được thiết kế theo đúng hướng chuyển tiếp Al-Cu thay vì sử dụng một đầu cos đơn kim loại cho toàn bộ mối nối. Tuy nhiên, kích thước bản cực, đường kính lỗ và hình dạng DTL thay đổi theo model. Một số nhà sản xuất cung cấp nhiều cấu hình và kích thước khác nhau cho từng tiết diện dây.

Cos DTL tại điểm đấu nối máy biến áp

Trong hệ thống phân phối điện, máy biến áp có thể là một trong những điểm xuất hiện kết nối giữa cáp nhôm và đầu nối phía thiết bị. Một số tài liệu sản phẩm DTL liệt kê máy biến áp cùng với thiết bị đóng cắt và các thiết bị phân phối trong nhóm ứng dụng của đầu nối lưỡng kim.  Tuy nhiên, khi áp dụng cho máy biến áp, cần xác định rõ điểm đấu nối đang xét thuộc phía nào của máy biến áp, cấp điện áp bao nhiêu và loại đầu nối được sử dụng. Không nên lấy thông tin “DTL dùng cho máy biến áp” làm cơ sở để áp dụng một model DTL bất kỳ cho mọi đầu cực máy biến áp.

Cos DTL trong thiết bị đóng cắt của trạm phân phối

Tại các trạm phân phối điện, nhiều điểm kết nối có thể sử dụng đầu nối, thanh cái hoặc thiết bị đóng cắt bằng đồng. Nếu tuyến cáp đến thiết bị sử dụng ruột dẫn nhôm, DTL có thể được xem xét cho điểm chuyển tiếp khi đáp ứng yêu cầu của thiết bị và hệ thống.

Một số tài liệu sản phẩm DTL mô tả ứng dụng cho thiết bị phân phối, thiết bị đóng cắt, máy cắt và các điểm kết nối nguồn.  Ở đây cần phân biệt rõ khả năng ứng dụng của một dòng sản phẩm với khả năng sử dụng của một model cụ thể. Cấp điện áp, tiết diện dây, kích thước đầu cực và yêu cầu thử nghiệm phải được kiểm tra riêng.

Cos DTL trong các tuyến cáp cấp nguồn động lực

Trong nhà máy, cáp cấp nguồn cho tủ động lực hoặc các thiết bị công suất lớn có thể có tiết diện lớn. Khi tuyến cáp sử dụng nhôm và đầu vào thiết bị sử dụng điểm đấu nối đồng, DTL là một dạng đầu nối có thể được xem xét. Đối với ứng dụng này, phần barrel của DTL phải phù hợp với dây dẫn. Sau khi dây được đưa vào đúng vị trí, quá trình ép phải sử dụng dụng cụ và khuôn theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Phần bản cực phải phù hợp với điểm bắt nối của thiết bị. Đường kính lỗ, kích thước bản cực và khoảng không gian xung quanh đầu nối cần được kiểm tra trước khi thi công.

Cos DTL trong hệ thống phân phối sử dụng cáp nhôm

Cáp nhôm có thể được lựa chọn cho một số tuyến phân phối điện nhờ các đặc tính về vật liệu, khối lượng và chi phí của hệ thống. Khi cáp nhôm đi đến thiết bị có điểm đấu nối bằng đồng, phần đầu cáp trở thành vị trí cần quan tâm đặc biệt về giao diện vật liệu. DTL được thiết kế để xử lý chính giao diện này bằng cấu trúc lưỡng kim. Một số nhà sản xuất mô tả DTL là đầu nối dùng cho dây nhôm hoặc cáp nhôm kết nối tới đầu cực đồng của thiết bị điện và hệ thống phân phối.

Do đó, DTL thường được xem xét tại các điểm như:

• Cáp nhôm vào tủ phân phối.
• Cáp nhôm vào MCCB.
• Cáp nhôm kết nối thanh cái đồng.
• Cáp nhôm vào một số đầu cực thiết bị điện.
• Điểm chuyển tiếp cáp nhôm với thiết bị phân phối có đầu nối đồng.
• Một số kết nối phía thiết bị của máy biến áp khi được thiết kế phù hợp.

DTL có thể sử dụng cho mọi cấp điện áp không?

Không nên kết luận như vậy. Khả năng sử dụng của cos DTL phụ thuộc vào thiết kế sản phẩm, cấp điện áp, loại đầu nối và tiêu chuẩn áp dụng. IEC 61238-1-1:2018 hiện quy định phương pháp thử và yêu cầu đối với đầu nối nén và cơ khí dùng cho cáp điện có ruột dẫn đồng hoặc nhôm với điện áp định mức đến 1 kV trong phạm vi tiêu chuẩn.

Vì vậy, không nên lấy IEC 61238-1-1:2018 làm căn cứ để khẳng định một loại DTL bất kỳ có thể sử dụng cho hệ thống điện trung áp hoặc cao hơn. Nếu DTL được sử dụng trong một hệ thống có cấp điện áp hoặc điều kiện làm việc khác với phạm vi tài liệu của sản phẩm, cần kiểm tra hồ sơ kỹ thuật và yêu cầu thử nghiệm tương ứng.

Ứng dụng DTL tại trạm phân phối cần kiểm tra những gì?

Trước khi đưa DTL vào một điểm đấu nối tại trạm phân phối, cần xác định đầy đủ các thông tin liên quan đến mối nối.

• Vật liệu của cáp hoặc ruột dẫn.
• Tiết diện dây dẫn.
• Cấu trúc ruột dẫn.
• Vật liệu của đầu cực hoặc thanh cái.
• Cấp điện áp của mạch.
• Dòng điện thiết kế hoặc dòng tải liên quan.
• Kích thước điểm đấu nối.
• Loại bulông và kích thước lỗ.
• Loại DTL và kích thước tương ứng.
• Dụng cụ và khuôn ép.
• Yêu cầu siết của đầu cực thiết bị.
• Điều kiện môi trường tại vị trí lắp đặt.

Những thông tin này phải được đối chiếu với tài liệu của thiết bị và đầu cos. Nếu thiếu dữ liệu, phần chưa xác định cần được kiểm chứng trước khi lựa chọn.

Đặc điểm của vùng chuyển tiếp nhôm – đồng trong cos DTL

Điểm khác biệt chính của DTL nằm ở vùng chuyển tiếp giữa phần nhôm và phần đồng. Một số nhà sản xuất sử dụng hàn ma sát để liên kết hai phần này. Các tài liệu sản phẩm DTL từ nhiều nhà sản xuất mô tả cấu trúc barrel nhôm và palm đồng được liên kết bằng friction welding.

Tuy nhiên, công nghệ chế tạo cụ thể không nên được mặc định cho mọi sản phẩm mang ký hiệu DTL. Khi viết hồ sơ kỹ thuật cho một model cụ thể, cần sử dụng đúng thông tin của nhà sản xuất.

Ép cos DTL trong thi công nhà máy

DTL có phần barrel bằng nhôm nên thao tác ép phải được thực hiện theo yêu cầu của loại đầu cos và dây dẫn nhôm tương ứng. Các bước cơ bản cần kiểm soát gồm:

• Xác định đúng loại và tiết diện dây.
• Chọn đúng DTL tương ứng.
• Chuẩn bị đầu dây theo hướng dẫn.
• Đưa dây vào đúng chiều sâu của barrel.
• Sử dụng đúng dụng cụ và khuôn ép.
• Thực hiện số lần và vị trí ép theo tài liệu sản phẩm.
• Kiểm tra vùng ép sau khi hoàn thành.
• Lắp bản cực vào đầu nối thiết bị theo yêu cầu của thiết bị.

Không nên đưa một con số cố định về lực ép hoặc số lần ép vào quy trình chung nếu chưa xác định model DTL và hệ thống khuôn sử dụng.

Những lỗi thường gặp khi sử dụng cos DTL

• Chọn DTL chỉ theo tiết diện mà không kiểm tra kích thước đầu cực.
• Dùng DTL không phù hợp với vật liệu hoặc cấu trúc dây dẫn.
• Sử dụng sai khuôn ép.
• Ép sai vị trí trên barrel.
• Không đưa dây vào đúng chiều sâu.
• Làm hỏng sợi dẫn trong quá trình chuẩn bị dây.
• Không kiểm tra bản cực DTL có phù hợp với đầu nối thiết bị.
• Áp dụng mô-men siết không theo tài liệu của thiết bị.
• Dùng một model DTL cho cấp điện áp hoặc điều kiện làm việc khác với phạm vi được nhà sản xuất công bố.

DTL khác gì so với việc dùng cos nhôm thông thường?

Cos nhôm thông thường có cấu trúc đơn kim loại bằng nhôm. Khi cần nối dây nhôm tới một điểm đấu nối bằng đồng, phương án sử dụng cos nhôm phải được đánh giá theo yêu cầu của thiết bị và thiết kế mối nối. DTL được chế tạo theo cấu trúc lưỡng kim, với phần barrel nhôm và phần palm đồng. Đây là điểm khác biệt về cấu tạo giúp DTL phù hợp với các ứng dụng chuyển tiếp Al-Cu mà sản phẩm được thiết kế và chứng nhận cho phép.  Do đó, không nên xem DTL đơn giản là “cos nhôm có thêm đồng”. Đây là một cấu trúc đầu nối riêng với yêu cầu sản xuất, kiểm tra và lắp đặt tương ứng.

DTL có phải lựa chọn bắt buộc trong mọi kết nối cáp nhôm?

Không. Việc sử dụng DTL phải dựa trên cấu hình cụ thể của mối nối. Nếu thiết bị có đầu cực được thiết kế và chứng nhận cho loại dây dẫn hoặc đầu nối khác, phương án đấu nối có thể không cần DTL. Ngược lại, khi hệ thống có dây dẫn nhôm và cần chuyển tiếp tới điểm đấu nối đồng, DTL là một trong những loại đầu nối được thiết kế cho mục đích này.

Điều quan trọng là phải xác định dây dẫn – đầu cos – thiết bị – dụng cụ ép như một hệ thống tương thích, thay vì lựa chọn đầu cos chỉ dựa vào tên gọi.

Ứng dụng DTL trong nhà máy và trạm phân phối: cần phân biệt phạm vi

Cùng một loại ký hiệu DTL có thể xuất hiện trong nhiều catalog khác nhau nhưng không có nghĩa mọi sản phẩm đều có cùng phạm vi sử dụng. Một model có thể được thiết kế cho tủ điện hạ áp, trong khi một sản phẩm khác có cấu hình cơ khí hoặc yêu cầu thử nghiệm khác. Vì vậy, khi triển khai dự án, cần lấy mã sản phẩm cụ thể làm cơ sở kiểm tra. Đặc biệt với trạm phân phối điện, cần xác định cấp điện áp và loại thiết bị trước khi lựa chọn. Không nên sử dụng thông tin ứng dụng của một DTL hạ áp để suy rộng sang toàn bộ hệ thống trạm điện.

Kết luận

Cos DTL được sử dụng chủ yếu để tạo điểm chuyển tiếp giữa cáp hoặc dây dẫn nhôm và đầu nối bằng đồng trong những hệ thống được thiết kế phù hợp. Trong nhà máy, DTL có thể xuất hiện tại tủ phân phối, MCCB, thanh cái và một số điểm đấu nối thiết bị. Trong hệ thống phân phối điện, loại đầu nối này cũng có thể được sử dụng tại các điểm chuyển tiếp cáp nhôm với thiết bị hoặc đầu nối đồng khi đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Giá trị của DTL nằm ở cấu trúc lưỡng kim: phần barrel nhôm tiếp nhận dây nhôm, trong khi phần palm đồng tạo giao diện với phía đấu nối đồng. Nhiều sản phẩm DTL trên thị trường sử dụng công nghệ hàn ma sát để tạo liên kết giữa hai phần vật liệu, nhưng thông tin này phải được xác nhận theo từng nhà sản xuất và model.

Khi lựa chọn DTL cho nhà máy hoặc trạm phân phối, không nên chỉ căn cứ vào tiết diện cáp. Cần kiểm tra vật liệu dây, cấp điện áp, đầu cực thiết bị, kích thước cơ khí, phương pháp ép, dụng cụ và phạm vi sử dụng được nhà sản xuất công bố.

FAQ

Cos DTL thường được sử dụng ở đâu trong nhà máy?

DTL có thể được sử dụng tại các điểm chuyển tiếp giữa cáp nhôm và đầu nối đồng trong tủ phân phối, thiết bị đóng cắt, MCCB và một số thiết bị điện khác nếu cấu hình của thiết bị cho phép. Phạm vi ứng dụng cụ thể phải kiểm tra theo model DTL và tài liệu của thiết bị.

Cos DTL có dùng được để nối cáp nhôm vào MCCB không?

Có thể sử dụng trong những trường hợp MCCB và đầu cos được thiết kế, chấp thuận cho cấu hình đó. Một số dòng DTL được nhà sản xuất mô tả cho kết nối cáp nhôm với đầu cực đồng của MCCB, nhưng không nên áp dụng thông tin của một model cho mọi MCCB hoặc mọi DTL.

Cos DTL có dùng được cho mọi trạm phân phối điện không?

Không thể kết luận chung. Cần kiểm tra cấp điện áp, loại cáp, đầu cực thiết bị, cấu hình DTL, tiêu chuẩn thử nghiệm và yêu cầu của nhà sản xuất. IEC 61238-1-1:2018 có phạm vi cụ thể đối với đầu nối nén và cơ khí cho cáp có ruột dẫn đồng hoặc nhôm đến 1 kV theo tiêu chuẩn này.