Hướng dẫn thi công & lắp đặt cáp điện ngầm

I. Quy tắc lắp đặt & sai lầm cơ bản

Khi lắp đặt dây & cáp điện trong rãnh ngầm, có một số quy tắc cần phải tính đến theo Quy tắc xây dựng lắp đặt điện. Ví dụ, đầu tiên là phải bố trí tuyến rãnh theo đường thẳng để tiết kiệm đáng kể chi phí đào lấp và mua vật liệu, tất nhiên vẫn có những trở ngại ở nhiều khu vực khiến việc này không đảm bảo được. Do đó có một số quy tắc cần đảm bảo khi lắp đặt cáp đúng cách trong rãnh ngầm.

1. Tốt hơn là tránh những cây lớn vì hệ thống rễ của chúng có thể phá vỡ tính toàn vẹn của cấu trúc. Tốt hơn là giữ khoảng cách ít nhất 1 – 1.5 mét.
2. Hạn chế tôi đa lắp đặt dây điện ở những khu vực đã có tải trọng cao như các khu đỗ xe, lối đi dành cho người đi bộ hoặc những nơi dành cho xe tải thoát nước. Trong trường hợp này cần phải sử dụng ống bảo vệ như ống nhựa HDPE hoặc ống kim loại.
3. Nếu rãnh đặt song song với móng thì khoảng cách tối thiểu là 0.6 mét nếu không khi có động đất dù ở mức nhỏ nhất cũng có thể làm hỏng đường dây điện.
4. Không được đặt giao nhau với các dây khác, nếu không sẽ phải mua vỏ bọc bảo vệ cho cả hai đường dây và đảm bảo chừa khoảng trống ít nhất 15 cm giữa 2 dây (1 dây cao 1 dây thấp).

Một số lỗi thường gặp cần lưu tâm

1. Tuyệt đối không tiết kiệm tiền và lắp đặt ống bảo vệ PVC.
2. Băng tín hiệu được đặt cách cáp ít nhất 250 mm.
3. Nếu sử dụng các đường ống bảo vệ cho cáp thì có thể không cần lắp băng báo hiệu.
4. Không sử dụng đá, chất thải xây dựng và xỉ để lấp rãnh.

II. Quy trình lắp đặt cáp ngầm

1. Đào rãnh

Đào rãnh bằng máy xúc là phương pháp phổ biến nhất khi lắp đặt cáp điện ngầm và thường sử dụng ống dẫn, chiều rộng rãnh tối đa có thể mở rộng là 15m sau đó rãnh được lấp lại bằng vật liệu chèn lấp nhiệt tầng sôi (FTB, lớp vỏ bê tông) hoặc cát nhiệt (vật liệu lấp đầy dạng hạt).

Các ống dẫn dự phòng thường được lắp đặt để phù hợp với dự án khác. Các rãnh điển hình rộng 0.6m  – 1.2m và thường sâu ít nhất 1,2m.

Công nghệ không rãnh: Ở những khu vực không thể đào rãnh thì có thể sử dụng phương pháp kích ống (giắc và lỗ khoan), đường hầm vi mô hoặc khoan định hướng ngang (Horizontal Directional Drill).

Kích ống và đào vi mô liên quan đến việc đào các hố ở hai bên của chướng ngại vật (ví dụ đường sắt hoặc đường bộ); chiều dài điển hình là 30-100m. Trong các phương pháp này, một ống vách bằng thép hoặc bê tông cốt thép được luồn qua hoặc dùng máy khoan để khai thông đường dẫn.

HDD được phóng từ bề mặt ở góc nông với một lỗ thí điểm nhỏ ~ 152mm được khoan dưới chướng ngại vật (sông hoặc vùng nước khác, khu vực nhạy cảm với môi trường, v.v.) và thép hoặc ống vỏ bọc bằng polyetylen mật độ cao được kéo lại khi đủ lỗ khoan; các bó ống dẫn hoặc ống cáp cũng có thể được lắp đặt mà không cần sử dụng vỏ bọc bên ngoài.

Sử dụng HDD để lắp đặt ống dẫn hoặc đường ống, cáp đùn được lắp đặt có chiều dài nhịp lên tới 600m, trong khi cáp luồn ống có chiều dài nhịp lên tới 2,3km.

2. Đặt cáp ngầm

Việc lắp đặt cáp ngầm dưới dạng cáp đùn hoặc cáp luồn ống kín đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận và thường là các nghiên cứu địa kỹ thuật đi kèm các kỹ thuật nối đất cáp, giáp bảo vệ… Do độ dài liên quan, hầu hết các công trình lắp đặt cáp ngầm dưới biển đều được liên kết nhiều điểm để kiểm soát điện áp vỏ bọc bên ngoài.

Cáp SCFF có lợi thế khi lắp đặt ngầm dưới biển. Trong quá trình lắp đặt, cáp được kéo ra khỏi tàu vận chuyển và đặt trực tiếp xuống đáy biển hoặc sử dụng robot đào rãnh dưới nước, rãnh đào sâu tới 5m tùy thuộc vào điều kiện và yêu cầu của dự án. Các đoạn cuối cáp được thả nổi vào bờ để đấu nối trạm biến áp hoặc nối trên đất liền.

Lắp đặt trên cao & đường hầm: Cáp điện cách điện cũng có thể được lắp đặt trong không bên trong các trạm biến áp mặc dù việc này không phổ biến.

Một số dự án cáp nhựa đùn 500kV và cáp SCFF đầu tiên được lắp đặt trên sàn của hầm hoặc dìm vào cát hoặc vật liệu khác ở dưới sàn hầm. Thiết bị thông gió được sử dụng để giám sát nhiệt độ không khí trong đường hầm.

3. Kéo cáp

Sau khi các ống dẫn hoặc đường ống được lắp đặt thì cáp sẽ được kéo. Điều kiện thời tiết và các thử nghiệm thiết bị phải được đánh giá trước khi bắt đầu kéo cáp. Một trục gá nhỏ hơn một chút (9,5mm) so với đường kính bên trong của ống dẫn hoặc đường ống được đưa qua để kiểm tra các vật cản.

Chất bôi trơn được bôi lên cáp trong quá trình kéo để giảm thiểu lực kéo, và lực căng được theo dõi và ghi lại bằng lực kế để đảm bảo lực căng cho phép không bị vượt quá mức. Có thể sử dụng phanh cuộn để tránh cáp chạy quá mức, nhưng phải kiểm soát lực căng trở lại một cách cẩn thận để tránh lực kéo quá mức.

Cáp chôn trực tiếp thường được kéo qua các con lăn cách nhau 1,5m trong rãnh; lực căng khi kéo bằng phương pháp này thường thấp và không đáng quan tâm nhưng phải cẩn thận để tránh hư hỏng cơ học cho lớp vỏ bọc.

4. Nối cáp

Để kết nối hai đoạn cáp với nhau thì cần có ống nối. Các mối nối có đường kính lớn hơn so với ruột dẫn mà chúng kết nối vì có thêm vật liệu cách điện để quản lý ứng suất điện.

Đối với cáp đùn như XLPE, các đầu cáp được tách bỏ các lớp ngoài để tiếp cận ruột dẫn, sau đó hai đầu cáp cần nối được đặt chung vào một ống nối và mối nối được niêm phong kín bằng các dụng cụ nối cáp.

Cáp HPPT và SCFF cần cuộn băng giấy dán tay phải được đặt trên các đầu cáp đã chuẩn bị sau khi đã lắp đặt đầu nối. Tính thủy lực liên tục, cũng như áp suất dương bên trong, cũng phải được xem xét với các loại cáp này. Kết nối liên kết được sử dụng để nối cáp SCFF tương tự như cáp đùn. Ống bọc thép hàn qua mối nối 3 pha và với các đầu ống trước khi tạo áp suất bằng dầu điện môi hoặc khí nitơ khô.

5. Hoàn tất công việc

Cáp được kết nối với thiết bị khác bằng cách sử dụng các đầu cuối để giám sát quá trình chuyển đổi giữa lớp cách điện của cáp có độ bền điện môi cao và không khí có độ bền điện môi thấp đồng thời ngăn hơi ẩm và chất gây ô nhiễm xâm nhập vào cáp và đối với cáp HPPT và SCFF, chứa áp suất bên trong dương. Các đầu cáp được chuẩn bị, cuộn giấy (HPPT hoặc SCFF) hoặc hình nón ứng suất đúc sẵn (đùn) được áp dụng trên cáp và thân đầu cuối bằng sứ hoặc polyme được lắp đặt.

Tấm đế của đầu nối được cách ly khỏi cấu trúc hỗ trợ để quản lý dòng điện tuần hoàn và cho phép (đối với HPPT) đặt điện áp bảo vệ cathodic vào ống cáp.

Trình bày tại 47th Minnesota Power Systems Conference (MIPSYCON)