Xu hướng ngầm hóa lưới điện đang diễn ra mạnh mẽ tại các đô thị lớn, đánh dấu bước chuyển đổi từ hệ thống điện truyền thống sang công nghệ cáp ngầm hiện đại. Ngoc Lan Cable áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế IEC và TCVN trong nghiên cứu và sản xuất cáp ngầm. Bài viết này sẽ phân tích:

• • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cáp ngầm
  • Các dòng sản phẩm chuyên dụng theo môi trường lắp đặt
  • Ưu điểm về độ an toàn và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật
  • Ứng dụng thực tế trong công nghiệp và dân dụng

Cho dù bạn là kỹ sư có kinh nghiệm hay mới bước chân vào ngành điện, những thông tin dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về giải pháp công nghệ đang định hình tương lai của hệ thống truyền tải điện.

1. Cáp ngầm là gì?

Cáp ngầm là một loại cáp được thiết kế đặc biệt để lắp đặt dưới mặt đất và là loại cáp quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Đây là giải pháp hiện đại thay thế cho hệ thống dây điện trên không truyền thống, giúp đảm bảo an toàn và tăng tính thẩm mỹ cho không gian đô thị. Về cấu tạo, cáp ngầm thường bao gồm lõi dẫn điện được làm từ đồng hoặc nhôm, được bao bọc bởi lớp cách điện cao cấp như XLPE (Cross-linked polyethylene) hoặc PVC (Polyvinyl chloride). Các lớp giáp bằng kim loại hay màn chắn kim loại bao bọc bên ngoài có nhiệm vụ bảo vệ lõi dẫn khỏi các các tác động của môi trường như độ ẩm, áp lực và nhiệt độ dưới lòng đất.

2. Các loại cáp ngầm

2.1. Cáp ngầm hạ thế

Cấu tạo

• • Ruột dẫn: Làm bằng đồng hoặc nhôm nguyên chất( ~ 99,99%).
  • Cách điện: Vật liệu cách điện XLPE được sử dụng để bọc sợi lõi dẫn giúp ngăn ngừa rò rỉ điện và đảm bảo an toàn.
  • Giáp kim loại: Thường giáp bằng 2 lớp băng nhôm, 2 lớp băng thép hoặc sợi thép, được trang bị để bảo vệ lõi dẫn và ngăn chặn những ảnh hưởng đến từ môi trường xung quanh gây ảnh hưởng đến dòng điện.
  • Vỏ ngoài: Nhựa PVC có tính mềm dẻo cao, khả năng chịu nhiệt, chống nước tốt được sử dụng để chế tạo vỏ ngoài. Nhà sản xuất thường bổ sung thành phần làm chậm cháy lan, nâng cao khả năng chịu nhiệt và độ an toàn cho cáp ngầm hạ thế.

Tiêu chuẩn và đặc tính kỹ thuật

• • Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60502-1, IEC 60228, TCVN 5935-1, TCVN 6612
  • Điện áp danh định: 0.6/1kV
  • Điện áp thử 50Hz trong 5 phút: 3.5kV.
  • Nhiệt độ làm việc danh định tối đa của ruột dẫn: 90ºC.
  • Nhiệt độ ngắn mạch trong 5s tối đa ruột dẫn: 250ºC.

2.2. Cáp ngầm trung thế

Cấu tạo

• • Ruột dẫn: Làm bằng đồng hoặc nhôm nguyên chất (~ 99,99%).
  • Màn chắn ruột dẫn: thường làm từ hợp chất polyme có tính bán dẫn, làm giảm điện trường ở bề mặt ruột dẫn, giúp ngăn ngừa hiện tượng phóng điện cục bộ và tăng cường độ bền cách điện của cáp.
  • Cách điện: Vật liệu cách điện XLPE được sử dụng để bọc sợi lõi dẫn giúp ngăn ngừa rò rỉ điện và đảm bảo an toàn.
  • Màn chắn cách điện: thường làm từ hợp chất polyme có tính bán dẫn, làm giảm điện trường ở bề mặt ruột dẫn, giúp ngăn ngừa hiện tượng phóng điện cục bộ và tăng cường độ bền cách điện của cáp.
  • Màn chắn kim loại: Thường là lớp băng nhôm hoặc đồng, quấn quanh lớp cách điện. Chức năng chính là giảm thiểu nhiễu điện từ, bảo vệ tín hiệu truyền tải ổn định hơn.
  • Giáp kim loại: Giáp bằng sợi thép, sợi nhôm, băng thép hoặc băng nhôm, tăng cường khả năng chịu lực và bảo vệ cáp khỏi tác động cơ học.
  • Vỏ ngoài: Vật liệu thường là PVC hoặc HDPE, tùy thuộc vào điều kiện môi trường lắp đặt. Đây là lớp ngoài cùng của cáp, có nhiệm vụ bảo vệ toàn bộ cấu trúc bên trong khỏi tác động của môi trường như nước, hơi ẩm, hóa chất…

Tiêu chuẩn và đặc tính kỹ thuật

• • Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60502-2/ TCVN 5935-2; IEC 60228/ TCVN 6612
  • Điện áp danh định: 1.8/3(3.6)KV, 3.6/6(7.2)kV, 6/10(12)kV, 8.7/15(17.5)kV, 12/20(24)kV
  • Điện áp thử 50Hz trong 5 phút: 6.5kV, 12.5kV, 21kV, 30.5kV, 42kV
  • Nhiệt độ làm việc danh định tối đa của ruột dẫn: 90ºC.
  • Nhiệt độ ngắn mạch trong 5s tối đa ruột dẫn: 250ºC.

2.3. Cáp ngầm cao thế

Cấu tạo

• • Ruột dẫn: Làm bằng đồng hoặc nhôm nguyên chất (~ 99,99%), các sợi được bện tròn hoặc nén chặt. Đối với cáp có tiết diện hơn 1000 mm², ruột dẫn được làm theo dạng rẽ quạt để giảm hiệu ứng bề mặt.
  • Màn chắn ruột dẫn: làm từ hợp chất polyme có tính bán dẫn, làm giảm điện trường ở bề mặt ruột dẫn, giúp ngăn ngừa hiện tượng phóng điện cục bộ và tăng cường độ bền cách điện của cáp.
  • Cách điện: Vật liệu cách điện XLPE được sử dụng để bọc sợi lõi dẫn giúp ngăn ngừa rò rỉ điện và đảm bảo an toàn.
  • Màn chắn cách điện: thường làm từ hợp chất polyme có tính bán dẫn, làm giảm điện trường ở bề mặt ruột dẫn, giúp ngăn ngừa hiện tượng phóng điện cục bộ và tăng cường độ bền cách điện của cáp.
  • Băng bán dẫn: tạo trường điện từ đều, bảo vệ lớp cách điện, giảm ứng suất điện và tăng độ an toàn.
  • Màn chắn kim loại: là các màn chắn sợi đồng, vỏ nhôm gợn sóng hoặc vỏ chì. Vỏ nhôm và vỏ chì được áp dụng đối với môi trường có bề mặt ống không tốt và độ ẩm cao.
  • Giáp kim loại: Được giáp băng nhôm tăng cường khả năng chịu lực và bảo vệ cáp khỏi tác động cơ học.
  • Vỏ ngoài: Thường sử dụng chất liệu HDPE, đảm bảo độ bền cơ học và điện tốt. Ngoài ra, vỏ PE không chứa halogen và có thể được phủ lớp sơn chống cháy để hạn chế cháy lan trong các công trình. Trong những trường hợp yêu cầu khả năng chịu lửa cao, vỏ PVC được ưu tiên sử dụng, đặc biệt là ở các tòa nhà và đường hầm với nhu cầu an toàn cháy nghiêm ngặt.

Tiêu chuẩn và đặc tính kỹ thuật

• • Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60228, IEC 60287, IEC 60332, IEC 60502, IEC 60840, IEC 60853, IEC 61443, IEC 60949, IEC 62067, AS NZS 1429.2, IS 7098…
  • Điện áp danh định: 38/66(72.5)kV đến 64/110(123)kV.
  • Nhiệt độ làm việc danh định tối đa của ruột dẫn: 90ºC.
  • Nhiệt độ ngắn mạch trong 5s tối đa ruột dẫn: 250ºC.

3. Ưu nhược điểm của cáp ngầm

Cáp ngầm có những ưu điểm và nhược điểm riêng biệt mà bạn cần biết, cần chúng ta xem xét và cân nhắc các yếu tố trước khi thi công. Ưu điểm:

• • An toàn vượt trội so với cáp trên không, giảm thiểu rủi ro tai nạn điện cho người dân và các hoạt động xung quanh.
  • Góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu tác động của các yếu tố nhân tạo đến cảnh quan tự nhiên, gây ra sự rối loạn về thẩm mỹ, ảnh hưởng đến khả năng tiếp nhận thông tin của con người.
  • Nâng cao tính thẩm mỹ cho không gian đô thị khi không có các đường dây điện chằng chịt trên cao.
  • Có độ bền cao và khả năng chống chịu tốt trước các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
  • Giảm thiểu tổn thất điện năng do không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài.

Nhược điểm:

• • Chi phí đầu tư ban đầu cao, bao gồm chi phí vật liệu, thi công và lắp đặt.
  • Công tác bảo trì và sửa chữa gặp nhiều khó khăn do cáp được chôn dưới đất.
  • Thời gian thi công kéo dài và phức tạp hơn so với cáp trên không.
  • Khó khăn trong việc phát hiện và xác định vị trí sự cố.
  • Chi phí sửa chữa cao khi xảy ra hư hỏng.

4. Ứng dụng của cáp ngầm

Cáp ngầm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của hạ tầng đô thị hiện đại và trong hệ thống điện dân dụng

• • Truyền tải và phân phối điện năng đến các khu vực dân cư, khu công nghiệp và các công trình công cộng...
  • Đối với hệ thống viễn thông, cáp ngầm được sử dụng để truyền tải tín hiệu internet, điện thoại và truyền hình cáp...
  • Giải pháp về tính thẩm mỹ và an toàn cho các dự án xây dựng lớn như các khu đô thị mới, trung tâm thương mại, công trình cao tầng...
  • Ứng dụng trong các công trình giao thông như đường hầm, cầu vượt, nơi yêu cầu cao về độ tin cậy và an toàn trong cung cấp điện...
  • Sử dụng trong hệ thống phân phối điện đô thị, kết nối giữa các trạm biến áp phân phối.

Cáp ngầm là xu hướng hiện đại hóa hệ thống hạ tầng điện, mang lại những giá trị vượt trội về an toàn và thẩm mỹ. Đối với sinh viên và kỹ thuật viên mới gia nhập ngành điện, việc hiểu rõ về cấu tạo, ưu nhược điểm và ứng dụng của cáp ngầm không chỉ góp phần nâng cao kiến thức chuyên môn mà còn còn là kỹ năng thực tiễn quan trọng trong việc lựa chọn và tìm ra giải pháp truyền tải điện phù hợp cho từng công trình.