- Ruột dẫn
- Màn chắn ruột dẫn
- Lớp cách điện
- Màn chắn cách điện
- Lớp bọc bán dẫn (vỏ bọc bên trong)
- Màn chắn kim loại
- Vỏ bọc kim loại
- Áo giáp kim loại
- Vỏ bọc ngoài
- Băng chặn nước –Tùy chọn
- 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 dây cáp điện sẽ có kết cấu khác nhau với chức năng riêng, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết dưới đây.
1. Ruột 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 đồng / nhôm tạo thành một trong các lõi của cáp được biểu thị bằng mm2 và định mức tải dòng điện phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang của mỗi lõi.
- Dây dẫn nhôm hoặc đồng nhiều lõi được sản xuất theo:
- Ruột dẫn dạng 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: 7, 19, 37, 61 và 127…
- Ruột dẫn dạng section: 4 hoặc 5 đoạn dây dẫn nén chặt theo hình tam giác 72 – 90 độ được lắp ráp với nhau;
2. Màn chắn ruột dẫn
- Thường được sử dụng cho: Cáp điện truyền tải điện áp từ 6 đến 30kV;
- Mục đích chính của màn chắn ruột dẫn là duy trì ứng suất điện đồng đều và giữ ứng suất điện trường chỉ trong ruột dẫn của cáp.
- Màn chắn dẫn là vật liệu bán dẫn vì vật liệu bán dẫn không dẫn điện tốt và cũng không cách điện tốt. Nhờ đó mà nó dễ “làm ổn định” các bất thường bề mặt của ruột dẫn.
- Bề mặt của lớp này phải nhẵn, nó rất quan trọng vì nó làm giảm sự xuất hiện của các vùng có ứng suất điện cao.
3. Lớp cách điện
- Mục đích là để chịu được điện trường đặt vào cáp trong suốt vòng đời của nó;
- Đây có thể là một lớp ép đùn nhựa XLPE, Elastomer, Cao su hoặc PVC theo quy trình đùn trực tiếp lên màn chắn ruột dẫn;
- Có nhiều loại vật liệu cách điện khác nhau được sử dụng cho cáp nhưng được sử dụng rộng rãi là:
a. XLPE
- Chúng còn được gọi là PEX, là polyetylen liên kết ngang;
- XLPE được tạo ra bằng các liên kết hoặc liên kết trực tiếp 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 polyetylen, do đó khi tác dụng nhiệt hoặc các dạng năng lượng khác, cấu trúc mạng cơ bản ít bị thay đổi;
- Các đặc tính 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;
- 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.
- PVC thường được trộn với chất hóa dẻo. PVC có độ bền kéo cao, độ cách điện tốt, tính linh hoạt tốt hơn và dễ nối.
- PVC là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo, phải cẩn thận để không làm nó quá nóng, phù hợp với nhiệt độ ruột dẫn lên đến 70°C. Không nên dùng cáp cách điện PVC khi nhiệt độ nhỏ hơn 0ºC vì nó trở nên giòn và có khả năng bị nứt.
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 85ºC.
4. Màn chắn cách điện
- Thường được sử dụng cho: Cáp truyền tải điện áp từ 6 đến 30kV;
- Một lớp bán dẫn ép đùn trực tiếp lên lớp cách điện để đảm bảo rằng ứng suất điện là đồng nhất ở lớp cách điện. Lớp bán dẫn phải được liên kết chắc chắn với bề mặt của lớp cách điện.
- Mục đích của màn chắn cách điện giống như màn chắn ruột dẫn: giảm ứng suất điện áp tại mặt phân cách giữa thành phần dẫn điện và thành phần cách điện;
- Khi cắt hoặc nối các dây cáp, cần phải loại bỏ một phần của màn chắn cách điện.
5. Màn chắn kim loại
- Màn chắn này bao gồm một hoặc nhiều lớp sợi đồng dẫn điện được quấn, lớp băng đồng, chì, nhôm theo hình xoắn ốc chồng lên nhau;
- Màn chắn kim loại có mục đích bảo vệ tĩnh điện, bảo vệ điện từ và bảo vệ khỏi quá áp, chẳng hạn như sét đánh hoặc dòng điện đột biến;
- Chức năng của màn chắn kim loại có thể bao gồm:
- Màn chắn bức xạ điện từ: Một lớp băng kim loại được sử dụng như một màn 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 kim loại cần kết nối với đất ít nhất tại một điểm nào đó dọc trên đường dẫn của cáp.
- Nối đất: Tạo đường dẫn cho dòng điện rò rỉ đi 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.
7. Vỏ bọc trong
Đối với các loại cáp ngầm đặt dưới nước còn có lớp vỏ bọc trong bằng kim loại hoặc phi kim loại, tác dụng của nó là chống thấm nước, chống hơi ẩm xâm nhập.
Vỏ bọc kim loại thường là vỏ bọc chì hoặc băng chắn nước bằng đồng. Vỏ bọc phi kim loại thường là nhựa dẻo HPDE và các vật liệu tương tự. Vì chì có thể gây ô nhiễm nước nên nhiều quốc gia đã cấm sử dụng vỏ bọc chì sản xuất cáp ngầm dưới nước.
Ngoài ra, lớp này có thể là băng chắn nước:
- 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.
7. Giáp kim loại
- Chức năng của giáp kim loại là bảo vệ cơ học cho cáp, 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.
8. 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.
