Các kỹ thuật lắp đặt cáp điện ngầm: HPFF, HPGF, SCFF, XLPE

hpff vs xlpe vs hpgf

Cáp ngầm có yêu cầu kỹ thuật khác với đường dây trên không và có tác động môi trường khác nhau. Do các nhu cầu vật lý, môi trường và xây dựng khác nhau, đường dây điện ngầm thường tốn nhiều chi phí hơn và có thể phức tạp hơn nhiều nếu so với lắp đặt đường dây trên không.

Việc thiết kế và xây dựng đường dây điện ngầm khác với đường dây trên không vì hai thách thức kỹ thuật quan trọng cần phải đảm bảo. Đó là:

  • Cáp có đủ khả năng cách điện giữa các pha ở khoảng cách chỉ vài cm;
  • Nhiệt sinh ra trong quá trình tải điện phải được phân tán đều.

Có hai loại đường dây điện ngầm chính đang được sử dụng hiện nay. Một loại được đặt trong một đường ống đổ đầy chất lỏng hoặc khí cách điện. Loại còn lại là cáp sử dụng chất điện môi rắn như nhựa mà không cần chất lỏng hoặc khí và loại này là công nghệ hiện đại hơn. Hai loại đó bao gồm:

  • High-pressure, fluid-filled pipe (HPFF);
  • High-pressure, gas-filled pipe (HPGF);
  • Self-contained fluid-filled (SCFF);
  • Solid cable, cross-linked polyethylene (XLPE).

1. Cáp HPFF

Cáp điện ngầm kiểu ống áp suất cao, chứa đầy chất lỏng (High Presure Fluid Filled), bao gồm một ống thép có chứa ba dây dẫn điện áp cao. Mỗi dây có ruột dẫn được làm bằng đồng hoặc nhôm; chúng được cách nhiệt bằng giấy kraft tẩm dầu chất lượng cao và dầu cách điện; sau đó được che chắn bằng màn chắn kim loại (thường là chì) và dây trượt (để bảo vệ các lớp bên trong trong quá trình lắp đặt & thi công).

Bên trong các ống thép, ba dây dẫn được ngâm trong một loại dầu điện môi được duy trì ở áp suất 200psi. Chất lỏng này hoạt động như một chất cách điện và nó hoàn toàn không dẫn điện. Dầu điện môi dưới áp suất cao sẽ ngăn cản sự phóng điện từ trong cách điện của ruột dẫn.

Việc phóng điện có thể làm hỏng cách điện của dây, từ đó làm hỏng dây. Dầu cách điện còn có vai trò tản nhiệt từ lõi dây, nó sẽ được bơm qua lại đường ống và được làm mát thông qua việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt cũng như bơm điều áp ở hai đầu cáp.

Trạm bơm sẽ theo dõi áp suất và nhiệt độ của dầu. Có một thiết bị kiểu tản nhiệt sẽ chuyển nhiệt từ bên trong ống ra bên ngoài khí quyển. Dầu cũng được theo dõi xem có bị hao mòn chất lượng hoặc sự cố nào đối với vật liệu của cáp hay không. Ống thép sẽ có nhiệm vụ bảo vệ dây dẫn khỏi hư hỏng cơ học, ngăn thấm nước và giảm thiểu khả năng rò rỉ dầu ra ngoài.

Các vấn đề liên quan đến đường truyền ngầm kiểu ống HPFF chủ yếu bao gồm các vấn đề về bảo trì và nguy cơ ô nhiễm đất + nước ngầm xung quanh do dầu rò rỉ.

Ống thép được bảo vệ khỏi môi trường xung quanh và sự ăn mòn bằng lớp phủ cách nhiệt bằng băng polyetylen, epoxy liên kết nung chảy và bê tông polyme, hoặc mastic nhựa đường hoặc cathodic. Hệ thống bảo vệ cathodic rất quan trọng để bảo vệ đường ống khỏi bị ăn mòn.

HPFF là kỹ thuật lắp đặt cáp ngầm có điện áp lên tới 345kV.

2. Cáp HPGF

Cáp đặt trong ống khí nén áp suất cao (High Presure Gas Filled) của đường cáp điện ngầm là một dạng khác tương tự như HPFF nhưng thay vì dầu cách điện, thì khí nitơ cách điện được nén áp suất sẽ được sử dụng. Khí nitơ kém hiệu quả hơn chất lỏng điện môi trong việc ngăn chặn phóng điện và làm mát nên nó thường được ứng dụng cho dự án tải điện có mức điện áp tối đa tới 138kV.

Ngoài ra để bù đắp nhược điểm này, lớp giấy cách điện của cáp sẽ dày hơn khoảng 20% ​​so với cáp HPFF.

3. Cáp SCFF

Cáp sử dụng ống ngầm, chứa đầy chất lỏng (Self – Contained Fluid Filled) thường được sử dụng để xây dựng đường dây cáp ngầm đặt dưới nước. Các dây dẫn rỗng và chứa đầy chất lỏng cách điện có áp suất 25 đến 50 psi. Ngoài ra, ba pha độc lập với nhau, tức là không được đặt cùng nhau trong một ống.

Mỗi cáp bao gồm một dây dẫn chứa đầy chất lỏng VÀ được cách điện bằng giấy kraft chất lượng cao và được bảo vệ bằng đồng chì hoặc vỏ nhôm và một vỏ bọc nhựa.

Chất lỏng làm giảm nguy cơ phóng điện và sự cố đường dây. Vỏ bọc giúp tạo áp suất cho chất lỏng của ruột dẫn và lớp vỏ bọc giữ cho nước không thoát ra ngoài. Kiểu xây dựng này giúp giảm nguy cơ hư hỏng toàn bộ, nhưng chi phí cao hơn nhiều so với HPFF hoặc HPGF.

4. XLPE

Cáp điện ngầm được bọc cách điện bằng polyethylene (XLPE) liên kết ngang thường được gọi là cáp điện môi rắn. Vật liệu điện môi rắn sẽ thay thế cho chất lỏng hoặc khí cách điện. Cáp XLPE đã trở thành tiêu chuẩn của nhiều quốc gia cho các đường dây tải điện ngầm dưới 200 kV, thậm chí lên tới 450kV.

Việc bảo trì với cáp chắc chắn sẽ ít hơn, nhưng nếu xảy ra hư hỏng thì sẽ khó phát hiện hơn. Đường kính của cáp XLPE sẽ tăng theo điện áp. Mỗi đường dây tải điện yêu cầu ba dây riêng biệt cho ba pha. Chúng không được đặt cùng nhau trong một đường ống mà được đặt trong các ống dẫn bê tông hoặc chôn cạnh nhau. Mỗi cáp bao gồm một ruột đồng hoặc nhôm và nhiều tấm chắn bán dẫn giữa các lớp.

Đối với các dự án cáp ngầm XLPE 345 kV, hai bộ ba cáp (tổng sáu dây cáp) là cần thiết vì một số lý do, chủ yếu để tăng công suất tải điện và hạn chế nguy cơ ngắt mạch khi một mạch bị sự cố.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.