Cáp ngầm được sử dụng để truyền tải và phân phối điện năng ở những nơi không thể lắp đặt đường dây điện 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 vùng nước rộng và nhiều lý do khác.
Loại cáp được sử dụng sẽ phụ thuộc vào điện áp và mục đích sử dụng. Những cải tiến gần đây trong thiết kế và sản xuất đã mang đến sự phát triển của các loại cáp ngầm phù hợp để sử dụng ở điện áp cao.
Kết cấu cáp ngầm
Các nhà sản xuất dây cáp điện có thể tùy chọn sắp xếp các lớp của cáp điện ngầm. Dù vậy, cáp ngầm SUNWON được sản xuất theo tiêu chuẩn cáp ngầm 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 hoặc 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 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).
Kết cấu cáp có thể khác nhau một chút ở loại 1 lõi và loại nhiều lõi.
- Cáp ngầm có một số ưu điểm như ít bị hư hỏng do bão, sét, ít khả năng xảy ra sự cố hơn, sụt áp nhỏ hơn và hình thức chung đẹp hơn.
- Loại cáp được sử dụng tại một vị trí cụ thể được xác định bởi các cân nhắc cơ học và điện áp mà nó được yêu cầu để hoạt động. Theo điện áp, chúng được phân loại là cáp hạ thế cho điện áp hoạt động đến 1kV, cáp trung thế đến 36kV và cáp cao thế từ 36kV trở lên.
Tiêu chí lựa chọn
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…
- Cấp điện áp cho phép: Cáp phải được chọn có kích thước sao cho điện áp truyền tải của cáp nằm trong giới hạn cho phép;
- Đánh giá 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. Đó là bởi vì trong hệ thống điện áp cao, dòng điện sự cố (pha-pha hoặc pha-đất) rất cao. Cáp phải được lựa chọn sao cho nó có thể chịu được các ứng suất và sự gia tăng nhiệt độ do dòng ngắn mạch tối đa tạo ra trong khoảng thời gian 1 giây.
- Điều kiện kinh tế: Cáp cũng phải có chi phí vận hành tối thiểu (tổn thất điện năng, lãi suất vốn và khấu hao).
- Loại ruột dẫn: Kết cấu lõi dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong cáp là cáp đồng hoặc 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.
- Tính kinh tế: Đây cũng là một yếu tố quan trọng để lựa chọn loại cáp. Cần lưu ý rằng chi phí của cáp không được lớn đến mức gây ra suy hao và cáp khác có thể lấy cùng một kết quả dẫn đến tổn thất và chi phí thấp.
Ưu và nhược điểm của cáp ngầm
1. Ưu điểm
- Ít chịu tác động của các điều kiện thời tiết khắc nghiệt (chủ yếu là sét, gió, băng giá).
- Cáp điện ngầm cần dải xung quanh hẹp hơn khoảng 1-10 mét để lắp đặt và tối đa 30m đối với đường điện 400 KV, trong khi đường dây trên không yêu cầu dải hành lang an toàn khoảng 20-200 mét phải được giữ rõ ràng vĩnh viễn để đảm bảo an toàn, bảo trì và sửa.
- Cáp ngầm không gây nguy hiểm cho máy bay bay thấp hoặc cho động vật hoang dã.
2. Nhược điểm
- Việc đi ngầm tốn kém chi phí. Ở các khu vực đô thị hóa cao, chi phí truyền dẫn 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 hoặc bị điện giật.
- 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 , phải luôn cẩn thận xả các điện tích tĩnh còn trong cáp.
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.
Cáp ngầm XLPE
Cáp điện ngầm có lớp cách điện bằng XLPE được sử dụng phổ biến nhất trong mạng truyền tải và phân phối hiện nay. Polyetylen mật độ thấp được xử lý đặc biệt dẫn đến liên kết ngang của các nguyên tử cacbon và hợp chất là một vật liệu mới có điểm nóng chảy cực cao với trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, hằng số điện môi thấp, khả năng tải dòng cao hơn, xếp hạng ngắn mạch cao hơn và độ bền cơ học cao.
Các loại cáp này có thể được đặt trực tiếp trên nền đất và dễ dàng có giá trị điện áp lên đến 36 kV. Tùy thuộc vào loại lõi, cáp được phân loại thêm thành 1 lõi, 2 lõi, 3 lõi và 4 lõi. Vật liệu làm dây dẫn thường được sử dụng là nhôm và đồng. Tuy nhiên, cáp nhôm phổ biến hơn vì đồng đắt hơn.
