Cáp ngầm cung cấp một giải pháp rất hợp lý cho các bộ phận quan trọng và trong một số trường hợp là toàn bộ đường dây truyền tải và phân phối điện. Với công nghệ thích hợp được sử dụng ở những nơi thích hợp, tác động môi trường của cáp ngầm có thể được giảm thiểu…
Điện năng được truyền tải và phân phối bằng hệ thống đường dây trên không hoặc bằng cáp ngầm. Cáp điện ngầm về cơ bản là một vật dẫn cách điện và được sử dụng để truyền tải và phân phối điện dưới đất hoặc dưới nước.
Cáp ngầm là một cụm bao gồm một hoặc nhiều ruột dẫn có cách điện riêng, lớp bọc riêng, lớp bảo vệ lắp ráp và lớp bọc bảo vệ. Vật liệu cách điện được sử dụng để bao bọc ruột dẫn và cách ly với môi trường xung quanh.
Cáp điện ngầm thường được sử dụng ở các khu vực đông dân cư như thành phố và đô thị, nơi có mật độ ô tô cao; Các tòa nhà thương mại, dân cư cao tầng và những nơi cần lắp đặt hệ thống cấp điện liên tục như hệ thống cấp nước, bệnh viện và dịch vụ CNTT, v.v. Cáp ngầm (UG) cũng được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp, trạm phụ.
Lợi ích của cáp điện ngầm
Cáp ngầm giúp đảm bảo cung cấp điện liên tục, điều này không phổ biến trong hệ thống trên không (OH). Trở ngại chính trong việc đảm bảo cung cấp điện liên tục trong hệ thống OH là không có sẵn không gian ở các khu vực đô thị phát triển. Các sự cố như gãy cành cây trên đường dây trên không và đoản mạch dây dẫn do gió lớn, rồi mưa, tai nạn do dây dẫn trần, hỏng kết cấu hỗ trợ, v.v.
Với công nghệ thích hợp được sử dụng ở những nơi thích hợp, tác động môi trường đến cáp ngầm có thể được giảm thiểu đi rất nhiều. Cáp ngầm giúp đảm bảo cung cấp điện không bị gián đoạn, điều không phổ biến trong các hệ thống trên không.
Cáp ngầm được sử dụng để truyền tải và phân phối điện năng ở những nơi không thể sử dụng các công trình xây dựng trên cao. Những vị trí như vậy có thể là những khu vực tắc nghẽn, nơi chi phí thuận lợi sẽ cao hơn hoặc pháp lệnh địa phương cấm đường dây trên không vì lý do an toàn, hoặc xung quanh nhà máy và trạm biến áp hoặc giao cắt của các vùng nước rộng mà vì nhiều lý do sẽ không cho phép giao cắt trên cao. Loại cáp được sử dụng sẽ phụ thuộc vào điện áp và yêu cầu dịch vụ. Những cải tiến gần đây trong thiết kế và sản xuất đã dẫn đến sự phát triển của các loại cáp phù hợp để sử dụng ở điện áp cao. Điều này đã làm cho nó có thể sử dụng cáp ngầm để truyền tải điện trong khoảng cách ngắn hoặc vừa phải.
Các xu hướng thiết kế và công nghệ tiên tiến trong cáp tập trung vào việc giảm yêu cầu về chiều thuận cũng như tăng khả năng chịu tải hiện tại của các đường dây truyền tải và phân phối. Do không gian thường bị hạn chế ở các khu vực đô thị, các tiện ích truyền tải và phân phối ngày càng lắp đặt các đường dây truyền tải và phân phối nhỏ gọn. Hơn nữa, các dây dẫn mới đang được triển khai để mang dòng điện cao hơn trong khi vẫn cho phép xếp hạng nhiệt độ cao hơn. Chi phí lớn ban đầu là yếu tố duy nhất ngăn cản việc sử dụng cáp ngầm cho mục đích truyền tải và phân phối điện năng.
Đặc điểm cáp ngầm
Cáp ngầm được thiết kế và sản xuất dựa theo điện áp, dòng điện tải, nhiệt độ hoạt động tối đa và mục đích của các ứng dụng mà khách hàng mong muốn.
- Cáp ngầm được thiết kế theo số lượng lõi dẫn và kích thước của lõi dẫn.
- Đường kính càng lớn thì khả năng mang dòng điện của dây dẫn càng lớn.
- Kim loại được sử dụng phổ biến nhất cho dây dẫn là đồng do hiệu quả của nó như một chất dẫn điện.
- Cáp ngầm bao gồm một lõi trung tâm hoặc một số lõi của dây dẫn đồng bện bằng thiếc (đôi khi cũng sử dụng dây dẫn bằng nhôm) cách điện với nhau bằng giấy hoặc cambric hoặc bitum lưu hóa hoặc giấy tẩm dầu. Cách điện nên có điện trở cao, độ bền điện môi cao, độ bền cơ học cao và độ bền lâu.
Cáp ngầm có một số ưu điểm như ít bị hư hỏng do bão, sét, chi phí bảo trì thấp, ít khả năng xảy ra sự cố hơn, sụt áp nhỏ hơn và hình thức chung đẹp hơn. Hệ thống cáp mang lại độ tin cậy cao, ít bị gián đoạn do sự cố đường dây và đảm bảo an toàn tốt. Tổn thất điện áp bởi điện trở khá thấp so với hệ cáp trên không do không có dây thép. Ưu điểm của nó là khả năng bảo vệ bên ngoài chống lại chấn thương cơ học, sự xâm nhập của hơi ẩm và các phản ứng hóa học. Ít chịu tác động của các điều kiện thời tiết khắc nghiệt (chủ yếu là sét, gió, băng giá). Cáp ngầm không gây nguy hiểm cho máy bay bay thấp hoặc động vật hoang dã. Cáp ngầm có ít nguy cơ bị mất cắp dây dẫn, kết nối bất hợp pháp, phá hoại và thiệt hại do xung đột vũ trang. Hầu hết các tiện ích phân phối đang sử dụng cáp để giảm tổn thất AT&C.
Xu hướng công nghệ
1. Polyethylene liên kết ngang (XLPE)
Polyethylene liên kết ngang (XLPE), polyethylene mật độ cao, cáp chùm trên không và hệ thống cáp đệm là những loại cáp có vỏ bọc được sử dụng phổ biến nhất. Cáp XLPE sử dụng polyethylene liên kết ngnag làm vật liệu cách điện chính và có thể vận hành ở nhiệt độ cao hơn, cho cả tải bình thường và trong điều kiện ngắn mạch. Cáp XLPE dạng đùn ngày càng được triển khai bởi các tiện ích như PGCIL để thiết lập cơ sở hạ tầng truyền dẫn ở những địa hình khó khăn.
Liên kết ngang XLPE gây ức chế sự chuyển động của các phân tử dưới sự kích thích của nhiệt và điều này mang lại cho các loại cáp ngầm độ ổn định cao hơn ở nhiệt độ cao, so với các vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Cáp XLPE có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, cho cả tải bình thường và trong điều kiện ngắn mạch. Các loại cáp này có đánh giá dòng điện cao hơn so với loại cáp dùng bọc cách điện PVC tương đương.
Cáp cách điện XLPE cũng rất hữu ích trong việc truyền tải điện một chiều. Cáp nguồn DC truyền thống bao gồm cáp không thoát nước được ngâm trong dầu hoặc ngâm tẩm khối lượng lớn có những hạn chế đối với việc truyền tải điện khoảng cách xa. Trong khi loại trước yêu cầu đổ dầu thường xuyên, loại sau có nhiệt độ hoạt động thấp. Cáp XLPE đùn ngày càng được triển khai trong hệ thống truyền dẫn ngầm mới trên khắp thế giới. Cáp XLPE đùn có khả năng truyền dẫn cao, không bị giới hạn bởi chiều dài tuyến.
2. Cáp cách điện bằng khí (GIL)
Các dây chuyền cách điện bằng gas cũng đang có đà phát triển trên thị trường quốc tế, thông qua thị trường nội địa vẫn chưa chứng kiến sự áp dụng rộng rãi của chúng. GIL đóng vai trò như một giải pháp thay thế khả thi cho các đường dây trên không khi không có sẵn RoW để truyền tải điện. Điều này chủ yếu là do GIL có thể được lắp đặt dưới mặt đất cũng như trong các đường hầm và hào. Hơn nữa, tổn thất điện trở của GIL thấp hơn so với đường dây trên không và chúng mang lại độ tin cậy cao hơn mà không có nguy cơ cháy nổ. GIL có nitơ và lưu huỳnh hexafluoride làm môi trường cách điện. Nó bao gồm các dây dẫn bằng nhôm được hỗ trợ bởi các ống kín được điều áp bằng khí nitơ và lưu huỳnh hexafluoride theo tỷ lệ 80:20 làm vật liệu cách điện chính. Những đường dây này lý tưởng cho các khu vực đô thị và thành phố nơi có giới hạn RoW cho các đường dây trên không. GIL cũng có thể được lắp đặt trong các khu vực nông nghiệp và mặt đất phía trên vẫn có thể trồng trọt được. Việc lắp đặt GIL thẳng đứng phổ biến trong các nhà máy thủy điện vì không có nguy cơ hỏa hoạn liên quan đến chúng.
GIL đi kèm với một số lợi ích.
- Thứ nhất, tổn thất điện trở của GILs thấp hơn so với đường dây trên không và các loại cáp ngầm khác do kích thước ruột dẫn lớn hơn và điện trở thấp hơn.
- Thứ hai, các đường dây này mang lại độ tin cậy cao hơn, không có nguy cơ cháy nổ và có điện từ trường nhỏ hơn từ 15 đến 20 lần so với các hệ thống truyền tải điện thông thường.
- Hơn nữa, GIL không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, bức xạ mặt trời cao và ô nhiễm. Các vấn đề liên quan đến GIL bao gồm sự suy giảm các đặc tính cách điện do ô nhiễm hạt và khả năng bảo vệ hạn chế khỏi các hoạt động địa chấn / động đất và hạn chế về độ thành thục của công nghệ.
Tiềm năng phát triển cáp ngầm
Nhìn chung, ngành công nghiệp dây cáp và dây dẫn điện đã phát triển đáng kể trong vài năm qua với các khoản đầu tư vào lĩnh vực điện và cơ sở hạ tầng của chính phủ. Một trong những động lực chính cho ngành công nghiệp sản xuất cáp điện là nhu cầu tích hợp công suất dựa trên năng lượng tái tạo mới được bổ sung vào lưới điện. Với sự phát triển của các nhà máy năng lượng tái tạo quy mô lớn và các công viên năng lượng mặt trời, cần phải hạ đường dây để kết nối chúng với lưới điện hiện có. Đối với nhà máy điện gió, khách hàng thường yêu cầu cáp điện có độ mềm dẻo và được bảo vệ khỏi tia cực tím với vỏ bọc cứng cơ học.
Ngoài động lực từ chính phủ, một động lực quan trọng khác cho sự tăng trưởng của mảng cáp là sự chuyển hướng sang các đường dây tải điện cao thế. Nhu cầu này về cơ bản được thúc đẩy bởi việc tạo ra các hành lang đường dài điện áp cao để cung cấp điện cho các vùng có nhu cầu cao và phát triển các hành lang năng lượng xanh để tích hợp tỷ trọng ngày càng tăng của năng lượng tái tạo vào lưới điện. Sự tăng trưởng trong tương lai của mảng cáp có thể sẽ được thúc đẩy bởi các đường dây 132 kv và 400 kv. Hệ thống cáp ngầm cũng đang ngày càng được các cơ quan truyền tải trung tâm và nhà nước chấp nhận vì nó mang lại sự an toàn cao hơn so với cáp trên không. Sự gia tăng chi tiêu cho cơ sở hạ tầng của chính phủ, đặc biệt là trong sứ mệnh thành phố thông minh,
Những thách thức
Thách thức lớn nhất đối với những đơn vị sản xuất dây cáp là sự biến động giá nguyên vật liệu đầu vào. Sự chậm trễ trong việc thực hiện các dự án là một trở ngại lớn khác. Hầu hết các dự án đều bị trì hoãn do yêu cầu nhiều lần phê duyệt và phê duyệt, đồng thời thiếu nhân lực. Việc đạt được giải phóng mặt bằng RoW là đặc biệt, khó khăn do hạn chế về không gian ở các thành phố. Do đó, điều quan trọng là chính phủ phải xây dựng cơ chế để tạo điều kiện cho tất cả người chơi thông qua một cửa sổ.
Một vấn đề khác là thiếu một sân chơi bình đẳng trong ngành. Hồ sơ dự thầu do các công ty điện lực đưa ra thường chỉ định tiêu chí sơ tuyển liên quan đến một quy trình sản xuất cụ thể trong hồ sơ dự thầu có xu hướng hạn chế sự tham gia rộng rãi của các nhà thầu khác, đặc biệt là từ các nhà thầu có quy mô nhỏ hơn. Thiếu tiêu chuẩn hóa sản phẩm cuối cùng cũng là một thách thức đối với ngành.
Con đường phía trước
Với sự phát triển của công nghệ lưới điện thông minh và sự gia tăng công suất năng lượng tái tạo, các loại cáp wngaafm chuyên dụng đang được thiết kế. Ví dụ, cáp thông minh trung thế, tích hợp cáp quang với cáp nguồn, được ưu tiên cho các ứng dụng lưới điện thông minh. Tương tự, các loại cáp DC chuyên dụng trong đó việc lắp đặt được liên kết chéo thông qua chiếu xạ chùm tia điện tử đang được triển khai cho các dự án điện mặt trời. Những loại cáp này bắt buộc phải làm việc trong môi trường khắc nghiệt và chịu được ánh nắng trực tiếp, độ ẩm, sự tấn công của loài gặm nhấm, v.v.
Cáp ngầm cung cấp một giải pháp hợp lý và hợp lý cho các bộ phận quan trọng và trong một số trường hợp là toàn bộ chiều dài của đường dây điện cao thế trên không. 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. Thị trường dây cáp có vẻ khả quan do chính phủ tiếp tục đầu tư thông qua các chương trình khác nhau và tăng cường bổ sung năng lượng tái tạo.
