Tất tần tật về cáp điện ngầm

Cáp ngầm thường được sử dụng để truyền tải và phân phối điện năng ở những nơi không thể lắp đặt đường dây trên cao, những vị trí như vậy có thể là những khu vực đông dân cư, xung quanh nhà máy và trạm biến áp hoặc khu giao cắt của các hồ nước rộng và nhiều lý do khác.

I. Cấu tạo chung của cáp điện ngầm

Các nhà sản xuất dây cáp điện có thể tùy chọn sắp xếp các lớp của cáp điện ngầm nhưng về cơ bản, cáp ngầm phải được sản xuất theo tiêu chuẩn có quy định kết cấu từng lớp và về cơ bản từ trong ra ngoài cáp ngầm sẽ như sau:

• Ruột dẫn (lõi dẫn điện thường là đồng, hiếm khi là nhôm);
• Màn chắn ruột dẫn phi kim loại (PVC, PP…);
• Lớp cách điện (PVC, XLPE, EPR, HEPR…);
• Màn chắn cách điện;
• Lớp độn giấy (hoặc nhựa PP);
• Màn chắn (vỏ bọc) bằng kim loại (thường là đồng, nhôm);
• Màn chắn phi kim loại/ lớp bán dẫn (thường là PVC, EPR…);
• Giáp kim loại (dạng dải băng, dạng sợi);
• Lớp vỏ bọc ngoài cùng (thường là PVC).

1. Ưu điểm

• An toàn hơn: Tin tức về những người bị thương hoặc tử vong do tiếp xúc với dây điện bị hỏng rất phổ biến. Nguyên nhân là do lớp cách điện và vỏ bọc ngoài thường xuyên bị nắng mưa, tác động chưa kể đường dây điện bị đứt vì nhiều nguyên nhân như sét, bão, ô tô đâm vào cột điện… trong khi hệ thống cáp điện ngầm được đặt trong các đường ống ngầm riêng, ngay cả khi cáp bị hỏng cũng không gây cản trở sinh hoạt của người dân nên cáp ngầm rất an toàn với cộng đồng.
• Tuổi thọ cao hơn: Dây dẫn trên không thường sử dụng cáp bọc PVC, thời tiết cực đoan có thể khiến tuổi thọ của cáp bị hao hụt đáng kể, trong khi cáp ngầm có nhiều lớp bảo vệ hơn, chưa kể được lắp đặt trong ống hoặc rãnh ngầm nên độ bền cao hơn, khả năng cáp bị hỏng là rất thấp. Nhìn chung cáp ngầm được đánh giá có tuổi thọ lên tới 50 năm trong khi tuổi thọ trung bình của cáp trên không chỉ 25 năm.
• Ổn định hơn: Hệ thống cáp ngầm dùng dây đồng có tính dẫn điện cao,giúp chống nhiễu rất tốt. Nó cũng có thể truyền tải điện năng cũng như tín hiệu điện thoại, internet một cách trơn tru ngay cả trong những ngày mưa gió, do đó cáp ngầm sẽ có độ ổn định hơn so với cáp trên không.

2. Nhược điểm

• Chi phí lắp đặt cáp điện ngầm có thể đắt gấp 10 – 14 lần so với đường cáp điện trên cao.
• Vị trí cáp ngầm không phải lúc nào cũng rõ ràng, điều này có thể dẫn đến việc thợ đào không cẩn thận làm hỏng cáp.
• Cáp ngầm dễ bị hư hại do động đất.

Để đảm bảo tuổi thọ dài hơn của cáp, cáp ngầm không bao giờ được quá tải trong thời gian dài hơn và luôn nên hạn chế tải ở khoảng 75% công suất danh định.Trước khi tiến hành bảo trì cáp ngầm thì phải luôn cẩn thận xả các điện tích tĩnh trong cáp.

II. Tiêu chí lựa chọn cáp ngầm

Để chọn đúng loại và kích thước cáp ngầm cho một mục đích sử dụng cụ thể, các yếu tố cần được xem xét là:

• Điện áp tải: Loại hệ điều hành như dc (2 dây hoặc 3 dây) hoặc ac (1 pha, 3 pha), nối đất hoặc không nối đất và điện áp hoạt động như 415/240 V, 11, 33, 66, 132 KV…
• Đáp ứng tiêu chuẩn ngắn mạch: Đối với việc lựa chọn dây cáp điện hạ thế thì yếu tố này không quan trọng nhưng đối với dây cáp điện cao thế thì yếu tố này là quan trọng nhất bởi vì trong hệ thống điện áp cao, dòng điện sự cố rất cao. Cáp phải được lựa chọn sao cho nó có thể chịu được các ứng suất điện và sự gia tăng nhiệt độ do dòng ngắn mạch tạo ra trong khoảng thời gian 1s trước khi thiết bị ngắt mạch hoạt động.
• Loại ruột dẫn: Kết cấu lõi dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong cáp là cáp đồng, hiếm khi là cáp nhôm.
• Loại cách điện: Hầu hết các loại cáp ngày nay đều được cách điện bằng PVC hoặc bằng XLPE. Rõ ràng, đối với cùng một vật liệu làm dây dẫn, xếp hạng điện áp, loại, cách điện và các thông số khác, chi phí trên một đơn vị chiều dài của cáp cách điện XLPE cao hơn đáng kể so với cáp cách điện PVC nhưng chất lượng cao hơn. Cáp cách điện XLPE cũng đang dần thay thế cho các loại cáp ngầm cũ có cách điện bằng giấy tẩm dầu, cách điện khí…

III. Phương pháp lắp đặt cáp ngầm

Có 2 phương pháp lắp đặt cáp điện ngầm cơ bản: Chôn trực tiếp xuống đất hoặc chôn trong ống.

1. Chôn trực tiếp cáp xuống đất

• Một rãnh sâu khoảng 1,5 mét, rộng 45 cm được đào xuống.
• Rãnh được phủ một lớp cát dày 10 cm sau đó đặt cáp và phủ liên tục xuống đất.

2. Đổ bê tông rãnh hoặc đặt ống nhựa

• Có thể dễ dàng sửa chữa, bổ sung hoặc bảo trì;
• Trong phương pháp này, vì cáp không cần bọc giáp kim loại
• Ít khả năng xảy ra lỗi hơn do hệ thống bảo vệ cơ học.
• Chi phí ban đầu cao.

Hai phương pháp trên sử dụng cáp ngầm có kết cấu tiêu chuẩn, cách điện thường là XLPE. Phương pháp dưới đây được gọi là lắp đặt cáp ngầm trong ống thép và được cách điện bằng áp suất. Chất cách điện có thể là khí nén áp suất hoặc dầu điện môi có điều áp.

3. HPFF (High Pressure Fluid Filled)

Cáp được đặt trong ống thép kín, ống thép được đổ đầy dầu cách điện và được lưu thông dòng chảy thông qua máy bơm áp suất ở 2 đầu.

4. HPGF (High pressure Gas Filled)

Tương tự phương pháp trên, môi trường cách điện là khí nito nén áp suất.

Xem chi tiết các kỹ thuật lắp đặt cáp ngầm.

IV. Các xác định vị trí của cáp điện ngầm

Không chỉ các đơn vị quản lý đường cáp điện mà cả các đơn vị cần đào đất cũng phải có biện pháp xác định vị trí của cáp ngầm, việc tìm thấy một sợi cáp đang tải điện sẽ rất dễ dàng nhưng cái khó là tìm ra những đoạn cáp không hoạt động (tức là bị ngắt kết nối tạm thời). Vì thế dưới đây là một số biện pháp xác định cáp điện ngầm.

1. Phương pháp thụ động

Nếu cáp đang tải điện thì được phép sử dụng phương pháp định vị thụ động. Dòng điện chạy qua lõi cáp điện tạo ra một trường điện từ xung quanh nó với tần số 50 – 60Hz. Trường này có thể được phát hiện bởi máy thu định vị.

Phương pháp này đơn giản nhưng không phải lúc nào cũng hiệu quả, dù vậy thì với sự trợ giúp của nó, người ta có thể dễ dàng xác định rằng có đường cáp ngầm ở dưới nhưng không thể phân biệt được cáp này với cáp khác. Tín hiệu từ tất cả các đường cáp có thể sẽ có cùng tần số.

2. Phương pháp chủ động

Trong phương pháp này thì máy phát điện được kết nối với cáp bằng kẹp cảm ứng hoặc ăng-ten. Nếu cáp đang hoạt động, bạn chỉ có thể gửi tín hiệu đến nó bằng ăng-ten cảm ứng hoặc kẹp. Máy phát tạo ra tín hiệu trong cáp ở tần số khác 50Hz. Nhờ đó, cáp rất dễ nhận biết và theo dõi.

Bạn xem đầy đủ các phương pháp xác định cáp ngầm tại đây.