Công Ty TNHH Thương Mại Và Xuất Nhập Khẩu Đông Nguyên Gia

Sự bùng nổ của xe điện (EV) đã và đang tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành giao thông vận tải. Cùng với đó, nhu cầu về cơ sở hạ tầng sạc cũng tăng lên một cách chóng mặt. Để hiểu rõ hơn về các chuẩn sạc và phân loại dây sạc, việc lựa chọn và tính toán dây nguồn trạm sạc cấp điện chuẩn xác là yếu tố then chốt.

Một hệ thống dây dẫn không phù hợp không chỉ gây lãng phí năng lượng, giảm hiệu suất sạc mà còn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ, gây mất an toàn nghiêm trọng. Bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn toàn diện về cách chọn dây điện trạm sạc và tính toán dây cáp trạm sạc một cách khoa học, dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành và những kinh nghiệm thực tế nhất trong năm 2024.

I. Tại sao việc chọn dây nguồn đúng là cực kỳ quan trọng cho trạm sạc EV?

Việc đầu tư vào một trạm sạc EV không chỉ dừng lại ở việc mua thiết bị sạc. Phần "xương sống" của hệ thống - dây nguồn cấp điện cho trạm sạc xe điện - đóng vai trò quyết định đến sự an toàn và hiệu quả hoạt động lâu dài. Dưới đây là những lý do chính:

• Đảm bảo an toàn PCCC và người dùng: Dây dẫn quá nhỏ so với tải sẽ gây quá nhiệt, chảy cách điện, thậm chí dẫn đến cháy nổ. Việc tính toán đúng tiết diện dây giúp tránh hiện tượng quá tải, bảo vệ cả trạm sạc, xe điện và người sử dụng. Đây là yếu tố hàng đầu không thể bỏ qua khi lắp đặt trạm sạc EV.
• Hiệu suất sạc tối ưu: Dây dẫn không đủ lớn có thể gây sụt áp đáng kể trên đường truyền, đặc biệt với khoảng cách dài. Sụt áp làm giảm công suất thực tế đến trạm sạc, kéo dài thời gian sạc và lãng phí điện năng dưới dạng nhiệt. Một hệ thống cáp sạc EV được tính toán chuẩn sẽ giảm thiểu tổn thất này.
• Kéo dài tuổi thọ thiết bị: Dòng điện không ổn định, sụt áp thường xuyên có thể gây hại cho các linh kiện điện tử nhạy cảm bên trong trạm sạc và bộ sạc trên xe, làm giảm tuổi thọ của chúng.
• Tuân thủ tiêu chuẩn và quy định: Các tiêu chuẩn về điện lực và an toàn luôn yêu cầu dây dẫn phải có tiết diện phù hợp với dòng điện định mức và điều kiện lắp đặt. Việc tuân thủ giúp hệ thống được cấp phép và hoạt động hợp pháp.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn dây nguồn trạm sạc

Để chọn dây điện trạm sạc một cách chính xác, chúng ta cần xem xét nhiều yếu tố kỹ thuật. Mỗi yếu tố đều có ảnh hưởng trực tiếp đến loại và kích thước của cáp điện trạm sạc cần sử dụng.

1. Công suất trạm sạc (kW/A)

Đây là yếu tố quan trọng hàng đầu. Công suất càng cao, dòng điện càng lớn, và do đó, tiết diện dây nguồn trạm sạc càng phải lớn để chịu được tải. Để hiểu rõ cách chọn tiết diện dây theo công suất cho từng cấp độ sạc, hãy xem xét chi tiết:

• Sạc AC (Cấp 1 & Cấp 2): Thường có công suất từ 3.7 kW đến 22 kW. Dòng điện tương ứng thường từ 16A đến 32A (một pha) hoặc 32A (ba pha).
• Sạc DC (Nhanh & Siêu nhanh): C&ó; công suất từ 25 kW, 50 kW, 120 kW, 180 kW đến 350 kW hoặc hơn. Dòng điện rất lớn, đòi hỏi dây cáp sạc xe điện có tiết diện cực lớn và khả năng chịu nhiệt cao.

Lưu ý: Luôn lấy công suất tối đa của trạm sạc để tính toán và nên có một hệ số an toàn nhất định (thường 1.25 đến 1.5 lần dòng định mức).

2. Điện áp hệ thống (V)

Điện áp phổ biến ở Việt Nam là 220V/một pha và 380V/ba pha. Với cùng một công suất, hệ thống ba pha sẽ có dòng điện nhỏ hơn so với hệ thống một pha. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn dây nguồn cấp điện cho trạm sạc xe điện.

• Hệ thống 1 pha (220V-240V): Phù hợp cho trạm sạc AC công suất nhỏ và trung bình tại nhà.
• Hệ thống 3 pha (380V-415V): Phù hợp cho trạm sạc AC công suất lớn (ví dụ 11kW, 22kW) và đặc biệt là trạm sạc DC công suất cao.

3. Chiều dài dây dẫn

Khoảng cách từ nguồn điện chính đến trạm sạc càng dài, điện trở của dây càng lớn, dẫn đến sụt áp và tổn thất năng lượng càng nhiều. Để bù đắp sụt áp và duy trì hiệu suất, cách tính toán tiết diện dây cáp điện cho trạm sạc ô tô cần phải tính đến chiều dài này. Dây càng dài, tiết diện càng cần lớn hơn.

4. Môi trường lắp đặt

Môi trường xung quanh ảnh hưởng lớn đến khả năng tản nhiệt của dây và tuổi thọ của vật liệu cách điện:

• Trong nhà/Ngoài trời: Dây ngoài trời cần có khả năng chống UV, chống thấm nước tốt hơn.
• Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ cao làm giảm khả năng tải dòng của dây. Cần áp dụng hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.
• Cách lắp đặt: Chôn ngầm trực tiếp, đi trong ống, đi trên thang máng cáp, đi trên không... Mỗi cách lắp đặt có hệ số giảm tải khác nhau do khả năng tản nhiệt khác nhau. Ví dụ, dây chôn ngầm hoặc đi trong ống kín sẽ tản nhiệt kém hơn dây đi trên thang máng cáp hở. Đặc biệt, việc lựa chọn cáp ngầm chống thấm cho trạm sạc ngoài trời c&ó; yêu cầu kỹ thuật riêng về khả năng chịu lực và độ bền môi trường.

5. Loại dây và vật liệu cách điện

• Vật liệu ruột dẫn:
  • Đồng: Có độ dẫn điện cao, bền, ổn định. Là lựa chọn phổ biến và tốt nhất cho dây nguồn trạm sạc.
  • Nhôm: Nhẹ hơn, rẻ hơn nhưng độ dẫn điện thấp hơn (cần tiết diện lớn hơn cho cùng dòng tải), dễ bị oxy hóa tại điểm đấu nối. Thường dùng cho đường trục chính dài, ít khi dùng cho kết nối trực tiếp trạm sạc công suất lớn. Để có cái nhìn toàn diện về lựa chọn vật liệu, bạn có thể tham khảo bài viết chi tiết về Cáp đồng vs nhôm.
• Vật liệu cách điện:
  • PVC (Polyvinyl Chloride): Phổ biến, chi phí thấp, nhưng khả năng chịu nhiệt và chống cháy kém hơn.
  • XLPE (Cross-linked Polyethylene): Khả năng chịu nhiệt, chống cháy, cách điện và độ bền cơ học vượt trội hơn PVC, phù hợp cho trạm sạc công suất lớn và môi trường khắc nghiệt. Để biết thêm chi tiết về các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật của từng loại, hãy tìm hiểu về Vỏ cách điện XLPE/PVC.

6. Hệ số sử dụng đồng thời

Nếu bạn c&ó; nhiều trạm sạc EV được cấp điện từ cùng một nguồn, không phải lúc nào tất cả các trạm cũng hoạt động hết công suất đồng thời. Hệ số sử dụng đồng thời (Diversity Factor) giúp tối ưu hóa việc chọn tiết diện dây nguồn cho đường trục chính, tránh lãng phí. Tuy nhiên, đối với dây nhánh cấp riêng cho từng trạm, vẫn cần tính toán đủ tải tối đa.

III. Hướng dẫn tính toán tiết diện dây cáp trạm sạc chuẩn 2024

Việc tính toán dây cáp trạm sạc một cách khoa học là bước không thể thiếu để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Dưới đây là các bước cơ bản để cách tính toán tiết diện dây cáp điện cho trạm sạc ô tô:

1. Xác định dòng điện định mức (I_đm)

Đây là dòng điện tối đa mà dây cáp trạm sạc cần phải tải liên tục. Công thức tính dòng điện:

• Đối với hệ thống 1 pha: I = P / (U * cosφ)
• Đối với hệ thống 3 pha: I = P / (√3 * U * cosφ)

Trong đó:

• I: Dòng điện (Ampe, A)
• P: Công suất trạm sạc (Watt, W) - chuyển từ kW sang W (ví dụ: 22kW = 22000W)
• U: Điện áp hệ thống (Volt, V) - 220V hoặc 380V
• cosφ: Hệ số công suất (thường lấy 0.85 – 0.95 cho tải sạc, an toàn hơn nên lấy 0.85)
• √3 ≈ 1.732

Sau khi có I, cần thêm hệ số an toàn (thường là 1.25 đến 1.5) để c&ó; dòng điện tính toán (I_tt):

I_tt = I * Hệ số an toàn

Ví dụ: Trạm sạc 22kW, 3 pha, 380V, cosφ = 0.9.
I = 22000 / (1.732 * 380 * 0.9) ≈ 37.1 A
Với hệ số an toàn 1.25, I_tt = 37.1 * 1.25 = 46.3 A

2. Chọn tiết diện dây dựa trên dòng điện và bảng tra

Sau khi c&ó; dòng điện tính toán (I_tt), bạn cần tra cứu bảng tra cứu dây dẫn điện phù hợp cho trạm sạc tại nhà hoặc các tiêu chuẩn về khả năng chịu tải của dây dẫn. Các bảng này cung cấp thông tin về dòng điện tối đa mà một tiết diện dây cụ thể có thể chịu được trong các điều kiện lắp đặt khác nhau. Điều này rất quan trọng để chọn dây điện trạm sạc phù hợp.

Các yếu tố cần xem xét khi tra bảng:

• Số lõi dây: Dây 1 lõi, 2 lõi, 3 lõi, 4 lõi...
• Vật liệu ruột dẫn: Đồng hay nhôm.
• Vật liệu cách điện: PVC hay XLPE.
• Phương pháp lắp đặt: Đi trong ống, trên không, chôn ngầm...
• Nhiệt độ môi trường: Hầu hết các bảng tra đều c&ó; các hệ số hiệu chỉnh cho nhiệt độ khác 30°C.

Chọn tiết diện dây sao cho khả năng chịu tải của nó lớn hơn hoặc bằng I_tt.

3. Kiểm tra sụt áp

Mặc dù đã chọn tiết diện dây dựa trên dòng tải, nhưng với khoảng cách dài, sụt áp vẫn có thể vượt quá giới hạn cho phép. Tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam thường khuyến nghị sụt áp không quá 2-5% điện áp định mức.

Công thức tính sụt áp:

• Sụt áp 1 pha: ΔU = (2 * I * L * cosφ) / (γ * S)
• Sụt áp 3 pha: ΔU = (√3 * I * L * cosφ) / (γ * S)

Trong đó:

• ΔU: Độ sụt áp (V)
• I: Dòng điện định mức (A)
• L: Chiều dài dây (m)
• cosφ: Hệ số công suất
• γ: Độ dẫn điện của vật liệu (Đồng khoảng 56 m/(Ω.mm²), Nhôm khoảng 34 m/(Ω.mm²))
• S: Tiết diện dây (mm²)

Nếu sụt áp tính toán lớn hơn giới hạn cho phép, bạn cần tăng tiết diện dây lên một cấp và tính toán lại cho đến khi đạt yêu cầu.

4. Kiểm tra ngắn mạch (tùy dự án lớn)

Đối với các dự án trạm sạc công suất lớn hoặc quy mô công nghiệp, việc kiểm tra khả năng chịu dòng ngắn mạch của dây dẫn là cần thiết. Dây dẫn phải có khả năng chịu được dòng ngắn mạch trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 1 giây) mà không bị hư hỏng.

IV. Các tiêu chuẩn và quy định liên quan đến dây cáp sạc xe điện

Để đảm bảo lắp đặt trạm sạc EV an toàn và đúng quy định, việc tuân thủ các tiêu chuẩn là bắt buộc. Ở Việt Nam, các dự án điện cần tuân thủ:

• Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN): Ví dụ, TCVN 9206:2012 về "Lắp đặt hệ thống điện của các tòa nhà" hoặc các TCVN liên quan đến dây và cáp điện.
• Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN): Như QCVN QTĐ 05:2008/BCT về "Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn điện".
• Luật Điện lực và các Nghị định hướng dẫn thi hành.

Trên thế giới, các tiêu chuẩn phổ biến bao gồm:

• IEC (International Electrotechnical Commission): Bộ tiêu chuẩn toàn cầu về điện và điện tử, bao gồm các tiêu chuẩn cho cáp điện trạm sạc và thiết bị sạc.
• UL (Underwriters Laboratories): Tiêu chuẩn an toàn của Mỹ, thường được yêu cầu ở Bắc Mỹ.
• ISO (International Organization for Standardization): Một số tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống quản lý chất lượng và môi trường trong sản xuất cáp.

Việc lựa chọn dây cáp sạc xe điện đạt các tiêu chuẩn này là minh chứng cho chất lượng và độ an toàn của sản phẩm.

V. Bảng tra cứu tiết diện dây dẫn gợi ý cho các công suất trạm sạc EV phổ biến

Dưới đây là một bảng tra cứu dây dẫn điện phù hợp cho trạm sạc tại nhà hoặc các trạm sạc công cộng nhỏ mang tính chất tham khảo. Luôn nhớ rằng đây chỉ là gợi ý và cần được kiểm tra bằng tính toán chi tiết dựa trên các yếu tố thực tế của dự án.

Bảng này giả định dây đồng, cách điện XLPE, đi trong ống hoặc trên thang máng cáp, chiều dài không quá 50m, nhiệt độ môi trường 30°C. Cần tính toán lại cho điều kiện cụ thể.

Loại Trạm Sạc	Công Suất (kW)	Điện Áp	Dòng Điện Gợi Ý (A)	Tiết Diện Dây Gợi Ý (mm²)
AC Cấp 2	7 kW	1 pha, 220V	~32 A	4 - 6 mm² (2 lõi + 1 đất)
AC Cấp 2	11 kW	3 pha, 380V	~18 A	2.5 - 4 mm² (3 lõi + 1 trung tính + 1 đất)
AC Cấp 2	22 kW	3 pha, 380V	~36 A	6 - 10 mm² (3 lõi + 1 trung tính + 1 đất)
DC Nhanh	25 kW	3 pha, 380V	~41 A	10 - 16 mm² (3 lõi + 1 trung tính + 1 đất)
DC Nhanh	50 kW	3 pha, 380V	~82 A	25 - 35 mm² (3 lõi + 1 trung tính + 1 đất)
DC Nhanh	120 kW	3 pha, 380V	~197 A	70 - 95 mm² (3 lõi + 1 trung tính + 1 đất)

VI. Quy trình thi công cáp sạc và lắp đặt dây cáp điện an toàn cho trạm sạc nhanh

Ngoài việc hướng dẫn chọn dây nguồn cấp điện cho trạm sạc xe điện và tính toán đúng, quy trình lắp đặt cũng vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất. Đây là các bước cơ bản trong quy trình lắp đặt dây cáp điện an toàn cho trạm sạc nhanh:

1. Khảo sát và thiết kế: Xác định vị trí lắp đặt, nguồn điện cấp, đường đi dây, chiều dài, môi trường. Lập bản vẽ thiết kế chi tiết.
2. Chuẩn bị vật tư: Dây nguồn đúng tiết diện, loại vỏ bọc và vật liệu cách điện theo tính toán. Ống luồn (ống thép, ống nhựa cứng chống cháy), thang máng cáp, tủ điện, thiết bị đóng cắt (CB, RCD), vật tư phụ trợ khác.
3. Thi công hạ tầng: Đào rãnh, lắp đặt ống luồn/thang máng cáp, bố trí tủ điện, chuẩn bị điểm tiếp địa.
4. Kéo và đấu nối dây: Kéo dây nhẹ nhàng, tránh làm xước vỏ bọc. Đấu nối các đầu cáp vào thiết bị đóng cắt và trạm sạc. Đảm bảo các mối nối chắc chắn, đúng kỹ thuật, sử dụng đầu cốt phù hợp và siết chặt bằng dụng cụ chuyên dụng.
5. Hệ thống tiếp địa: Đảm bảo hệ thống tiếp địa cho trạm sạc và các thiết bị điện được thực hiện đúng tiêu chuẩn, có điện trở tiếp địa thấp. Hãy tìm hiểu thêm về Dây tiếp địa & cáp tín hiệu để đảm bảo an toàn tối đa.
6. Bảo vệ quá dòng và quá áp: Lắp đặt cầu dao tự động (Circuit Breaker - CB) và thiết bị chống dòng rò (Residual Current Device - RCD) phù hợp với dòng định mức và loại tải, đảm bảo an toàn khi có sự cố.
7. Kiểm tra và thử nghiệm: Đo kiểm tra cách điện, điện trở tiếp địa, kiểm tra thông mạch, kiểm tra hoạt động của CB/RCD. Tiến hành chạy thử tải.
8. Nghiệm thu và bàn giao: Hoàn thiện hồ sơ, nghiệm thu và bàn giao cho chủ đầu tư.

VII. Những lưu ý quan trọng khi chọn và lắp đặt dây nguồn trạm sạc EV

• Không tự ý giảm tiết diện dây: Đây là sai lầm nguy hiểm nhất, có thể dẫn đến hậu quả khôn lường. Luôn tuân thủ nguyên tắc tính toán và hệ số an toàn.
• Chất lượng dây dẫn: Ưu tiên mua dây nguồn trạm sạc từ các thương hiệu uy tín, c&ó; chứng nhận chất lượng (TCVN, IEC) để đảm bảo vật liệu ruột dẫn và cách điện đạt chuẩn.
• Dự phòng cho tương lai: Nếu có kế hoạch nâng cấp công suất trạm sạc hoặc mở rộng trong tương lai, nên chọn dây có tiết diện lớn hơn một chút để tránh phải thay thế toàn bộ hệ thống sau này, đặc biệt khi xem xét Dây dẫn tích hợp năng lượng mặt trời.
• Bảo vệ cơ học: Dây dẫn cần được bảo vệ khỏi các tác động cơ học (va đập, gặm nhấm của động vật) bằng cách đi trong ống luồn hoặc thang máng cáp.
• Kiểm tra định kỳ: Sau khi lắp đặt và đưa vào vận hành, cần có kế hoạch kiểm tra định kỳ tình trạng của dây dẫn, các mối nối và thiết bị bảo vệ.
• Tham khảo ý kiến chuyên gia: Nếu không chắc chắn về các tính toán hoặc quy trình, hãy luôn tìm đến các kỹ sư điện hoặc đơn vị chuyên nghiệp về lắp đặt trạm sạc EV để được tư vấn và hỗ trợ.

Kết luận

Việc chọn dây điện trạm sạc và tính toán dây cáp trạm sạc đúng cách không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là cam kết về sự an toàn và hiệu quả đầu tư. Thông qua bài viết này, hy vọng bạn đã có cái nhìn tổng quan và chi tiết về các yếu tố cần xem xét, cũng như quy trình hướng dẫn chọn dây nguồn cấp điện cho trạm sạc xe điện một cách chuẩn mực nhất năm 2024.

Hãy luôn nhớ rằng, đầu tư vào một hệ thống dây dẫn chất lượng và được lắp đặt chuyên nghiệp là đầu tư vào sự an toàn, ổn định và bền vững cho trạm sạc EV của bạn. Đừng ngần ngại tìm kiếm sự trợ giúp từ các chuyên gia để đảm bảo mọi thứ được thực hiện một cách hoàn hảo.