Cáp chịu nhiệt, độ võng thấp (HTLS) là gì?

cáp-htls-cho-đường-dây-trên-cao

HTLS là viết tắt của High Temperature Low Sag nghĩa là dây cáp độ võng thấp, nhiệt độ cao. Các loại cáp này có thể chịu được nhiệt độ cao và độ võng thấp, được sử dụng cho đường dây điện trên cao.

Trong hơn 100 năm, các đường dây điện cao thế đã phụ thuộc vào dây dẫn nhôm kết hợp dây lõi thép gia cường lực kéo căng, thường được gọi là dây dẫn ACSR. Những dây dẫn này có hiệu suất truyền tải và độ bền hợp lý với khả năng hoạt động ở nhiệt độ lên đến 93°C.

Ở ngưỡng nhiệt độ này, các sợi nhôm sẽ bắt đầu ủ mềm và mất độ bền. Vào những năm 1970, một nâng cấp mới của dây dẫn ACSR đã được giới thiệu, bằng cách sử dụng nhôm được ủ trước và trong một số trường hợp lõi thép được phủ nhôm. Loại dây dẫn này được gọi là ACSS (Aluminum Conductor Steel-Supported).

Các dây dẫn ACSS được thiết kế để hoạt động ở ngưỡng nhiệt độ trên 200°C, cho phép chúng truyền tải được nhiều điện hơn.

Sự thay thế cho ACSR

Dây dẫn ACSS đã giúp điện lực thích ứng với nhu cầu sử dụng điện tăng lên và thường được chọn để thay thế các dây dẫn ACSR cũ hơn trên hệ thống hiện có. Dây dẫn ACSS được phân loại là dây dẫn “nhiệt độ cao, độ võng thấp” (High Temperature Low Sag). Trong những năm tiếp theo, các dây dẫn HTLS khác cũng được giới thiệu.

Chúng bao gồm các dây dẫn Invar sử dụng lõi thép có  hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn (“CTE”); khe hở ruột dẫn được tra một lớp mỡ chịu nhiệt cao để kiểm soát độ võng nhiệt; và ACCR của Công ty 3M đã được thay thế dây lõi thép bằng dây nhôm được gia cố bằng sợi gốm để cải thiện độ dẫn điện và giảm độ võng. Năm 2005, một loại dây dẫn mới đã được giới thiệu sử dụng lõi carbon và sợi thủy tinh để thay thế các loại trên: ACCC.

cáp-htls-cho-đường-dây-trên-cao
cáp-ACCC-bên-phải

Cáp ACCC® được phát triển bởi Công ty Cổ phần Công nghệ Composite (nay là CTC Global). Giống như các loại cáp HTLS khác, nó có khả năng tải điện gấp đôi so với dây dẫn ACSR thông thường, nhưng ở nhiệt độ hoạt động lớn hơn nhiều.

Bằng cách nào? Lõi composite của ACCC nhẹ hơn khoảng 70% so với lõi thép, cho phép dây có thể sử dụng thêm khoảng 30% nhôm.

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của lõi composite cũng ít hơn thép khoảng 10 lần, vì vậy nó mang lại hiệu suất chống bị võng rất tốt. Nó cũng có lực kéo căng cao hơn so với thép (~ 310 đến 375 ksi so với thép ~ 210 đến 285 ksi). Không giống như thép sẽ biến dạng và chảy xệ trong điều kiện tải khắc nghiệt, lõi composite của ACCC có độ đàn hồi hoàn toàn.

CTC Global cũng phát triển các thiết kế dây dẫn sử dụng sợi nhôm Zirconium độ bền cao để giúp quản lý các điều kiện tải khắc nghiệt.

Hiệu suất được cải thiện của dây dẫn giúp giảm tổn thất đường dây từ 25 đến 40% hoặc hơn – ngay cả khi đường dây được tải nhẹ. Thuộc tính này không chỉ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải liên quan, nó còn hạn chế công suất tải lãng phí, giúp cung cấp một cách hiệu quả nhiều điện năng hơn với mức đầu tư phát điện ít hơn.

Trong trường hợp sản xuất nhiệt điện và điện hạt nhân, nó cũng có thể tiết kiệm một lượng lớn nước lọc sạch được chuyển hóa thành hơi nước để chạy các máy phát điện tuabin. Bạn có biết rằng một nhà máy nhiệt điện điển hình tiêu thụ 10.000 đến 60.000 gallon nước để sản xuất một MWh?

Dự án thực tế

đường-dây-220kV-Phả-Lại---Phố-Nối,-Phả-Lại---Hải-Dương-1--Ảnh-PTC1
đường-dây-220kV-Phả-Lại-Phố-Nối,-Phả-Lại-Hải-Dương-1-Ảnh-PTC1

Năm 2016, American Electric Power đã giành được Giải thưởng Edison cho Dự án Truyền tải của năm. Họ đã thay thế hai mạch 345 kV dài 120 dặm dây ACSR bằng  ACCC với mục tiêu tăng gần gấp 2 lần công suất đường dây mà không cần phải xây dựng lại hoặc thay thế các cấu trúc hiện có (để tiết kiệm thời gian và tiền bạc). Dự án đã hoàn thành trong khi đường dây vẫn đóng điện.

Trong khi các mục tiêu chính đã đạt được và dự án hoàn thành trước kế hoạch 8 tháng, việc sử dụng Dây dẫn ACCC cũng giúp giảm tổn thất đường dây đến 30%. Ở hệ số phụ tải rất thấp là 34%, tổn thất đường dây giảm trong trường hợp này chuyển thành tiết kiệm 300.000 MWh điện mỗi năm, tương đương 15 triệu $ mỗi năm. Nó cũng làm giảm lượng khí thải CO2 200.000 tấn mỗi năm (tương đương với việc loại bỏ 34.000 ô tô trên đường).

Dự án này cũng giải phóng 34 MW nguồn phát phụ tải cơ bản hoạt động ở mức 100%. Nếu chúng ta chuyển số tiền tiết kiệm này thành sản xuất điện từ gió, nó sẽ đòi hỏi một khoản đầu tư ~ 80 MW / $ 80 triệu. Mặc dù chi phí của dây dẫn chỉ là một tỷ lệ nhỏ trong tổng chi phí dự án (bao gồm nâng cấp trạm biến áp), việc sử dụng dây dẫn ACCC đã mang lại lợi ích cho AEP, khách hàng và môi trường của họ và tiết kiệm hơn 3,6 triệu gallon nước sạch mỗi năm – lượng nước tiêu thụ của hơn 68.000 người!

Việt Nam hiện có khoảng 1.600 km dây ACCC đang vận hành trên lưới 110 – 220 kV. Công trình đầu tiên sử dụng loại dây dẫn này là đường dây 220 kV Phả Lại – Phố Nối – Hải Dương 1, được lắp đặt và đưa vào vận hành từ tháng 3/2013.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.