Cáp điện có lớp cách điện XLPE là gì?

Việc sử dụng cáp điện có lớp cách điện làm bằng polyetylen liên kết ngang trên thế giới bắt đầu từ những năm 1970 của thế kỷ 20, kể từ đó các nước phương Tây đã tích lũy kinh nghiệm trong vận hành, thử nghiệm và cải tiến, lắp đặt cho tới ngày nay, cáp cách điện XLPE là một trong những loại cáp điện phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng và ngành công nghiệp với những đặc tính và hiệu suất cực tốt.

Cáp XLPE là gì?

Cáp điện XLPE là loại cáp điện có lớp cách điện làm từ nhựa polyethylene liên kết ngang (Cross-link Polyetylen – viết tắt là XLPE hoặc XPE, đôi khí là PEX). XLPE được sản xuất từ nhựa polyethylene (PE) bằng cách thay đổi cấu trúc phân tử tuyến tính thành cấu trúc mạng ba chiều thông qua hóa học hoặc vật lý.

• Nhiệt độ hoạt động lên tới 90°C mà không bị hư hỏng, nhiệt độ ngắn mạch tối đa 250°C, thích hợp sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao.
• Tính linh hoạt cao, dễ dàng lắp đặt và uốn cong khi cần thiết.
• Lắp đặt tốt ở các môi trường khác nhau như hóa chất, độ ẩm và ăn mòn, tuổi thọ lâu dài.
• Độ an toàn cao vì nó có thể cách điện được dòng điện cao mà không gây nguy hiểm.

Loại cáp này đã được sản xuất và ứng dụng cho mọi mức điện áp từ hạ thế 1KV đến cao thế 500kV loại lõi đơn và nhiều lõi), dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm tùy theo yêu cầu của khách hàng.

Cấu tạo chung của loại cáp này tại SUNWON như sau:

1. Ruột dẫn: Đồng hoặc nhôm;
2. Cách điện: XLPE;
3. Lớp độn (cố định các lõi): nhựa PP;
4. Lớp bán dẫn trong: Nhựa PVC;
5. Lớp giáp kim loại: Băng thép DSTA (hoặc băng nhôm DATA), giáp sợi thép SWA.
6. Vỏ bọc ngoài: Nhựa PVC.

Đối với cáp điện áp cao, trước lớp cách điện, lớp bán dẫn trong, lớp giáp kim loại có thể có thêm lớp màn chắn bán dẫn có tác dụng tạo sự chuyển tiếp giữa các lớp, hạn chế phóng điện hoặc tăng cường độ chống thấm nước cho cáp khi lắp đặt ngầm. Bạn có thể xem đầy đủ về cấu tạo dây cáp điện trong bài viết này.

Ưu và nhược điểm của XLPE

Nhựa XLPE đã được sử dụng cho cáp điện ngầm dưới biển từ năm 1973, thậm chí còn sớm hơn đối với cáp ngầm dưới đất. Nếu PE ngày càng mềm và cuối cùng tan chảy khi nhiệt đến 80 – 110°C thì XLPE ổn định ở 90°C, trong điều kiện ngắn mạch là 250°C và thay vì nóng chảy, nó chỉ bị phá hủy bằng nhiệt phân trên 300°C. Nó cũng được cải thiện khả năng chống chịu hiện tượng cây nước, “water treeing” khi phải tải điện áp cao.

• Có độ bền cao ở cả môi trường nhiệt cao và thấp, độ ẩm cao.
• Có khả năng chống mài mòn và các hao mòn tương tự, chống nứt vỡ do ứng suất môi trường, chống va đập tốt;
• Có khả năng chịu nhiệt và không biến dạng ở nhiệt độ cao trong 1 thời gian nhất định;
• Có khả năng chống nước. Độ hút ẩm thấp, đảm bảo độ ổn định điện môi.
• Có khả năng chống nứt và lão hóa nhiệt, hạn chế ảnh hưởng của bức xạ;
• Không cần bổ sung lớp vỏ bọc nhôm và chì cho cáp ngầm, giúp giảm trọng lượng, đường kính và bán kính uốn (đơn giản hóa việc lắp đặt).
• Chiều dài một đoạn cáp liên tục có thể dài tới 2000 – 4000m.
• Có thể hoạt động bình thường khi nhiệt độ xuống -20°C.

Cáp XLPE đã được sử dụng trong xây dựng và công nghiệp, lắp đặt dưới đất, dưới nước, ở những điều kiện khắc nghiệt như chống cháy, chịu dầu, môi trường hóa học… Vật liệu XLPE ngày nay đã được ứng dụng làm lớp cách điện chính cho dây cáp điện hạ thế, trung thế và cao thế.

Tiêu chuẩn thử nghiệp cáp XLPE

Các tiêu chuẩn và phạm vi thử nghiệm cho cáp sẽ được xác định bởi các nhà sản xuất. Tuy nhiên, trong các tiêu chuẩn mới nhất về phạm vi thử nghiệm thiết bị điện thì thử nghiệm cao áp Hipot test sẽ được thực hiện như sau:

• Thử nghiệm các lõi với điện áp xoay chiều có tần số 0.1 Hz trong 15 phút ở mức gấp 3 lần điện áp định mức của cáp.
• Thử nghiệm vỏ với điện áp chỉnh lưu 10 kV trong 600s (10 phút). Điện áp này được đặt giữa tấm chắn kim loại và điện cực nối đất.

Ngoài ra có thể lấy dữ liệu về điện dung, điện trở chủ động và điện cảm từ nhà sản xuất. Điện trở hoạt động có thể thay đổi tùy theo mặt cắt từ 0.01 đến 0.4 Ohm/km, điện trở cảm ứng (tùy theo mặt cắt đối với cấp điện áp 6-35 kV) là từ 0.08 đến 0.2 Ohm/km. Bán kính uốn của cáp ít nhất phải bằng 15 đường kính ngoài của cáp đối với điện áp đến 35 kV và 20 đường kính đối với điện áp 110 – 220 kV.