Cấu tạo cáp điện đầy đủ

kết cấu cáp điện
  1. Lõi dẫn
  2. Màn chắn lõi dẫn
  3. Băng đệm, chất độn
  4. Lớp cách điện
  5. Màn chắn cách điện
  6. Lớp bọc bán dẫn (vỏ bọc bên trong)
  7. Màn chắn kim loại
  8. Áo giáp kim loại
  9. Vỏ bọc ngoài
  10. Băng chặn nước –Tùy chọn
  11. Băng cách điện – Tùy chọn

Tùy thuộc cấp điện áp hạ thế, trung thế, cao thế; đặc tính cáp ngầm, cáp treo hoặc số lõi cáp sẽ có kết cấu khác nhau. Mỗi loại cáp điện sẽ có kết cấu khác nhau với chức năng riêng, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết dưới đây.

1. Lõi dẫn điện

  • Thường sử dụng đồng (Cu) hoặc nhôm (Al) dạng sợi.
  • Đồng đặc hơn và nặng hơn, dẫn điện tốt hơn nhôm.
  • Các dây dẫn bằng nhôm tương đương về hiệu suất truyền tải điện cần phải có diện tích mặt cắt ngang lớn hơn đồng khoảng 1,6 lần, nhưng trọng lượng vẫn chỉ bằng một nửa.
  • Kích thước của dây dẫn đồng / nhôm tạo thành một trong các lõi của cáp được biểu thị bằng milimét vuông (mm2) và định mức hiện tại của cáp phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang của mỗi lõi.
  • Dây dẫn nhôm hoặc đồng nhiều lõi được sản xuất bởi hai hình dạng
    • Lõi dẫn tròn: nhiều lớp dây bện được ghép lại với nhau để tạo thành hình tròn. Để đạt được dây dẫn tròn, số lượng sợi tuân theo một tiến trình cụ thể: 3, 7, 19, 37, 61 và 127, v.v., đường kính của mỗi sợi được chọn để đạt được diện tích mặt cắt mong muốn của toàn bộ dây dẫn.
    • Lõi dẫn phân đoạn:  Năm đoạn dây dẫn nén chặt theo hình tam giác 72 độ được lắp ráp với nhau bằng cách tách băng phi kim loại.
lõi-dẫn-phân-đoạn
lõi-dẫn-phân-đoạn

2. Màn chắn lõi dẫn

  • Thường được sử dụng cho: Cáp điện truyền tải điện áp từ 6 đến 30kV;
  • Màn hình này bao gồm một băng đồng hoặc lá kim loại có độ dày thường nhỏ hơn 1,0mm, là mặt phân cách giữa ruột dẫn và lớp cách điện (PVC, XLPE).
  • Mục đích chính của màn chắn lõi dẫn là duy trì điện trường phân kỳ đồng đều và chứa điện trường trong lõi cáp.
  • Màn chắn dẫn điện là vật liệu bán dẫn vì vật liệu bán dẫn không dẫn điện đủ tốt để làm vật dẫn điện nhưng cũng sẽ không giữ lại điện áp. Nó “làm ổn định” các bất thường bề mặt của lõi dẫn. Tấm chắn lõi dẫn làm cho điện áp ở bên trong cách điện giống nhau;
  • Vật liệu sàng lọc bán dẫn dựa trên muội than được phân tán trong ma trận polyme. Nồng độ của muội than cần phải đủ cao để đảm bảo độ dẫn điện ổn định và đầy đủ.
  • Việc kết hợp phải được tối ưu hóa để cung cấp giao diện trơn tru giữa phần dẫn điện và phần cách điện của cáp.
  • Bề mặt nhẵn rất quan trọng vì nó làm giảm sự xuất hiện của các vùng có ứng suất điện cao.

3. Chất độn

  • Trong trường hợp cáp hai lõi trở lên, lõi dẫn được đặt bằng hợp chất polyme hoặc chất độn không hút ẩm như chất độn polypropylene (PP) và một băng dính được dán chồng lên nhau để tạo hình tròn cho cáp.
  • Các loại băng dính này có thể bằng PVC hoặc Polyetylen xốp.

4. Lớp cách điện

  • Mục đích là để chịu được điện trường đặt vào cáp trong tuổi thọ thiết kế của nó;
  • Đây sẽ là một lớp ép đùn của XLPE, Elastomer, Cao su hoặc PVC được áp dụng trên màn chắn ruột dẫn theo quy trình đùn ba lần cùng với màn chắn ruột dẫn và màn chắn cách điện.
  • Có nhiều loại vật liệu cách điện khác nhau được sử dụng cho cáp nhưng được sử dụng rộng rãi là:

a. XLPE

  • Chúng được gọi là PEX hoặc XLPE. Nó là dạng polyetylen với các liên kết ngang;
  • XLPE tạo ra bằng các liên kết hoặc liên kết trực tiếp giữa xương sống carbon của các chuỗi polyetylen riêng lẻ tạo thành cấu trúc polyetylen liên kết chéo.
  • Kết quả của liên kết này là hạn chế chuyển động của các chuỗi polyetylen so với nhau, do đó khi tác dụng nhiệt hoặc các dạng năng lượng khác, cấu trúc mạng cơ bản khó bị biến dạng hơn;
  • Các đặc tính hữu ích của XLPE là khả năng chịu nhiệt độ, chịu áp lực (chống đứt gãy do ứng suất), chống nứt do ứng suất môi trường (esc), và khả năng chống lại tia UV, kháng hóa chất, chống oxy hóa, nhiệt độ phòng và các đặc tính nhiệt độ thấp.
  • Cáp XLPE hoạt động ở điện áp làm việc từ 240V đến 500 KV.

b. PVC

  • Chúng được biết đến là loại cáp cách điện PVC được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau.
  • Chi phí tương đối thấp, khả năng chống sinh học và hóa học và khả năng làm việc của PVC đã dẫn đến việc nó được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
  • Đối với cáp điện, PVC được trộn với chất hóa dẻo. PVC có độ bền kéo cao, độ dẫn điện vượt trội, tính linh hoạt tốt hơn và dễ nối.
  • PVC là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo, do đó phải cẩn thận để không làm nó quá nóng; nó phù hợp với nhiệt độ dây dẫn lên đến 70°C. Không nên đặt cáp cách điện PVC khi nhiệt độ nhỏ hơn 0ºC vì nó trở nên giòn và có khả năng bị nứt.
  • Ứng dụng: Cáp PVC ruột đồng điện áp thấp được sử dụng rộng rãi cho hệ thống dây điện gia dụng trong nhà, hệ thống dây điện trong nhà và hệ thống dây điện nội bộ cho các mạch chiếu sáng trong nhà máy, cung cấp điện cho tự động hóa văn phòng, trong các ứng dụng điều khiển, thiết bị đo đạc, tàu ngầm, hầm mỏ, tàu thủy, v.v.

c. Cáp cách điện Elastomer

  • Các loại cáp này thích hợp để sử dụng khi có sự kết hợp giữa nhiệt độ môi trường xung quanh và sự gia tăng nhiệt độ do tải dẫn đến nhiệt độ ruột dẫn không vượt quá 90°C trong điều kiện hoạt động bình thường và 250°C trong điều kiện ngắn mạch.
  • Cách điện này phải được đặt sao cho nó vừa khít với ruột dẫn (có hoặc không có ngăn cách hoặc màn chắn) nhưng không được dính vào nó. Cách điện, trừ khi được áp dụng bằng cách ép đùn, phải được đặt thành hai lớp hoặc nhiều hơn và nó có thể áp dụng cho cáp có điện áp danh định đến 100 vôn.
  • Ứng dụng : Cáp hàn, Cáp đi dây tàu thủy, Cáp chịu lực và cáp kết nối chìm, Đầu máy đường sắt và cáp đi dây xe khách, Cáp khai thác mỏ.

d. EPR

  • Đối với cáp cao áp, lớp cách điện là cao su ethylene propylene (EPR) và đối với cáp hạ thế là polyvinyl chloride (PVC).
  • EPR có đặc tính điện tốt, chịu được nhiệt và hóa chất; nó phù hợp với nhiệt độ dây dẫn lên đến 85 ºC.

e. Cách điện bằng cao su

  • Chúng được sử dụng trong các tiện ích điện như sản xuất và truyền tải điện. Tuổi thọ lâu dài trong môi trường bình thường trong các trạm phát điện hạt nhân và thông thường cộng với các cân nhắc về an toàn là những yếu tố quan trọng của các thiết bị điện này.
  • Khi tiếp xúc với lửa, Silicon cung cấp tính toàn vẹn của mạch, ít tạo khói và không bị nhiễm axit halogen.

5. Màn chắn cách điện

  • Thường được sử dụng cho: Cáp truyền tải điện áp từ 6 đến 30kV;
  • Một lớp bán dẫn đùn được áp dụng trên lớp cách điện để đảm bảo rằng ứng suất điện là đồng nhất xung quanh lõi cách điện. Lớp bán dẫn phải được liên kết chắc chắn với lớp ngoài của lớp cách điện.
  • Mục đích của màn chắn cách điện giống như màn chắn lõi dẫn: giảm ứng suất điện áp tại mặt phân cách giữa thành phần dẫn điện và thành phần cách điện;
  • Kết cấu là một bề mặt hình trụ, nhẵn giữa lớp cách nhiệt và tấm chắn kim loại;
  • Khi cắt hoặc nối các dây cáp, cần phải loại bỏ một phần của màn chắn cách điện.

6. Lớp bán dẫn

  • Được sản xuất bằng cách ép đùn nhựa nhiệt dẻo lên trên các lõi dẫn hoặc bằng cách quấn băng nhựa nhiệt dẻo, tương thích với vật liệu cách điện và có thể tháo rời mà không làm hỏng lớp cách điện;
  • Cáp 1 lõi không có vỏ bọc bên trong.

7. Màn chắn kim loại

  • Màn chắn này bao gồm một hoặc nhiều lớp của dây đồng dẫn điện được quấn, băng đồng hoặc lá kim loại, chì, nhôm theo hình xoắn ốc có chồng lên nhau trên màn chắn cách điện.
  • Tấm chắn kim loại cần phải có điện liên tục trên chiều dài cáp để thực hiện đầy đủ các chức năng của nó là bảo vệ tĩnh điện, bảo vệ điện từ và bảo vệ khỏi quá áp, chẳng hạn như sét và dòng điện đột biến hoặc sự cố.
  • Chức năng của màn chắn kim loại có thể bao gồm:
    • Tấm chắn bức xạ điện từ: Một lớp băng kim loại được sử dụng như một tấm chắn để giữ bức xạ điện từ trong cáp. Chức năng chính của màn chắn kim loại là vô hiệu hóa điện trường bên ngoài cáp – nó hoạt động như một điện cực thứ hai của tụ điện do cáp tạo thành. Màn chắn cần kết nối với đất ít nhất tại một điểm nào đó dọc trên đường dẫn của cáp.
    • Dây nối đất: Tạo đường dẫn cho dòng điện rò rỉ xuống đất;
    • Ngăn ẩm: Chức năng khác của vỏ bọc kim loại là chặn nước và tạo thành một rào cản hướng tâm để ngăn độ ẩm xâm nhập vào lớp màn chắn cách điện của cáp;
    • Bảo vệ cơ học cho cáp.

8. Lớp giáp kim loại

  • Chức năng bảo vệ cơ học, ngăn ngừa quá nhiệt: Khi dòng điện chạy qua dây cáp, nó sẽ tạo ra từ trường (điện áp càng cao thì từ trường càng lớn). Từ trường sẽ tạo ra dòng điện trong áo giáp thép (dòng điện xoáy), có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt trong hệ thống điện xoay chiều. Lớp giáp nhôm phi từ tính ngăn điều này xảy ra.
  • Kết cấu: Dải băng thép, nhôm, đồng phi từ tính

9. Vỏ bọc ngoài

  • Nó là phần bảo vệ bên ngoài của cáp chống lại môi trường xung quanh.
  • Được bảo vệ chống lại sự xâm nhập của nước, Bảo vệ chống lại mối mọt, Bảo vệ chống lại tia cực tím và Bảo vệ chống lại các thành phần đất khác nhau.
  • Vỏ bọc bên ngoài có thể là vật liệu nhựa nhiệt dẻo hoặc vật liệu nhiệt rắn. Chủ yếu lớp bỏ bọc ngoài là nhựa nhiệt dẻo do chi phí ít tốn kém hơn.
  • Các vật liệu làm vỏ bọc ngoài gồm:
    • PVC:
      • PVC cách nhiệt trở nên cứng nên khó gấp lại và PVC mềm mất chất làm mềm theo năm tháng, khiến nó trở nên giòn và dễ bị xé.
      • Ngay tại thời điểm xử lý, PVC cháy còn thải ra chất độc điôxin, chất này có thể gây ung thư và khi thải bỏ sẽ phân hủy
      • PVC là lớp cách điện mỏng chủ yếu được sử dụng trong cáp bên LT và XLPE là lớp cách điện dày được sử dụng trong cáp MV & HT.
    • XLPE:
      • Công suất hiện tại cao hơn: XLPE có khả năng mang dòng điện cao hơn như
      • Khả năng chịu nhiệt độ cao hơn : Nó có thể chịu được nhiệt độ cao hơn so với cáp PVC.
      • Khả năng quá tải cao hơn: XLPE có khả năng quá tải cao.
      • Hằng số điện môi thấp: XLPE có điện môi thấp hơn và hệ số công suất không đổi.
      • Trọng lượng nhẹ & Bán kính uốn nhỏ: Cáp XLPE có trọng lượng nhẹ hơn, bán kính uốn cong nhỏ hơn và do đó chi phí lắp đặt thấp hơn.
      • Khả năng ngắn mạch cao hơn : XLPE có xếp hạng ngắn mạch cao hơn. XLPE có thể chịu được nhiệt độ cao hơn và nhiệt độ thấp hơn. Lớp cách nhiệt thường mỏng hơn nhưng độ bền cao hơn.
      • Khả năng chống ẩm cao hơn: XLPE cũng có khả năng chống ẩm và hóa chất cao hơn.
      • Công việc lắp đặt cáp cho XLPE dễ dàng hơn so với cáp cách điện PVC vì ít Wt hơn, đường kính ít hơn và bán kính uốn ít hơn.
    • Elastomer:
      • Cáp đàn hồi được ưu tiên cho các ứng dụng linh hoạt và ở những vị trí tắc nghẽn nơi bán kính uốn cong rất nhỏ. Cáp đàn hồi có sẵn từ cấp điện áp thấp đến 33 kV.
      • Cáp đàn hồi cũng có sẵn với ruột đồng cứng và có các đặc tính như Fire Survival, Zero Halogen và các đặc tính FS độc hại thấp.
    • Cao su:
      • Lớp cách nhiệt bằng cao su vẫn ở tình trạng tốt nhất sau một thời gian dài, chẳng hạn như 25-30 năm và vẫn mềm và dẻo ngay cả khi nhiệt độ thấp.
      • Cáp cao su chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt như khai thác mỏ, hệ thống dây điện tàu thủy, lĩnh vực giao thông vận tải và các ứng dụng Quốc phòng & máy di chuyển trên mặt đất.
      • Những vật liệu này có tiềm năng tái chế vì chúng có thể được đúc, đùn và tái sử dụng như nhựa, nhưng chúng có các đặc tính đàn hồi điển hình của cao su không thể tái chế do đặc tính nhiệt rắn của chúng.

10. Băng chắn nước

  • Mục đích là ngăn chặn hơi ẩm xâm nhập vào trong lõi;
  • Băng chặn nước hoặc bột trương nở được phủ giữa các sợi của ruột dẫn để chặn nước xâm nhập vào bên trong ruột dẫn cáp (nếu cần).
  • Bột: Bột có khả năng trương nở được sử dụng làm khối nước dọc trong dây cáp để ngăn chặn sự xâm nhập của nước theo chiều dọc. Những loại bột này sẽ nở ra vừa đủ khi tiếp xúc với nước để tạo thành một vật liệu giống như gel để chặn dòng nước.
  • Băng chắn nước: Băng chắn nước thường là một loại băng dệt tổng hợp được ngâm tẩm hoặc có chứa một loại bột có thể trương nở.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.