Ruột dẫn của dây cáp điện là gì?

Ruột dẫn (conductor) được hiểu là lõi dẫn điện của dây cáp điện. Lõi này có nhiệm vụ dẫn điện, tải điện từ nguồn tới các thiết bị điện. Ruột dẫn điện có thể là đồng, đồng phủ, nhôm, nhôm phủ, hợp kim nhôm, nhôm + thép và thông thường:

• Ruột đồng đối với mạng lưới điện dân dụng, sinh hoạt gia đình.
• Ruột đồng hoặc nhôm đối với mạng lưới điện hạ thế và trung thế, cao thế;
• Ruột nhôm + thép và các dòng tương tự đối với đường dây điện trên cao.

I. Các kiểu ruột dẫn theo TCVN 6612

Kết cấu lõi gồm nhiều sợi đồng (đồng phủ hoặc có phủ – coating copper) hoặc sợi nhôm (hợp kim nhôm) hoặc sợi nhôm + sợi thép xoắn bện với nhau (stranded) và có thể ép chặt lại (compacted). Các sợi này có thể là sợi mềm, sợi cứng và theo TCVN 6612 (IEC 60227) thì nó sẽ được phân loại như sau:

• Ruột dẫn cấp 1: Sợi đặc, cứng duy nhất (solid conductor). Gồm một sợi đặc chỉ có một sợi duy nhất, sợi cứng. Nếu sợi đặc bằng nhôm (hoặc hợp kim nhôm) thì tiết diện của sợi (diện tích mặt cắt tròn) phải tối thiểu 10mm2.

• Ruột dẫn cấp 2: Sợi xoắn bện (stranded conductor). Lõi gồm nhiều sợi xoắn bện với nhau theo một trong các kỹ thuật sau:
  •  Xoắn bện đồng tâm (các sợi xoắn bện với nhau tạo thành nhiều lớp và đồng tâm): Có thể ép chặt (compacted) hoặc không ép chặt.
  • Xoắn bện dạng section (1/3 hoặc 1/4 vòng tròn).

Dây cáp điện có ruột dẫn cấp 2 là loại phổ biến nhất, được ứng dụng cho các cấp điện áp dân dụng, hạ thế, trung thế, cao thế, ngầm dưới đất, ngầm dưới biển… với tiết diện từ 0.5mm2 – 2500mm2 hoặc cao hơn. Nếu ruột dẫn xoắn bện cấp 2 bằng nhôm (hợp kim nhôm) có ép chặt thì tiết diện phải tối thiểu 10mm2, từ 10mm2 trở xuống thì không ép chặt. Số lượng sợi không được nhỏ hơn quy định trong TCVN 6612, số lượng các lớp từ trong ra ngoài thường là 1, 6, 12, 18, 24, 30…

• Ruột dẫn cấp 5: Sợi mềm siêu linh hoạt. Sợi phải là đồng ủ, có phủ (coating – đồng mạ kẽm, đồng mạ thiếc…) hoặc không phủ. Đường kính sợi không quá 0.61mm và tiết diện tổng của lõi không quá 630mm2.
• Ruột dẫn cấp 6: Sợi mềm và linh hoạt hơn cấp 5, vật liệu tương tự. Đường kính sợi không quá 0.41mm và tiết diện tổng của lõi không quá 300mm2. Các loại này dành cho các ứng dụng chuyên biệt yêu cầu độ linh hoạt tối đa, chẳng hạn như trong chế tạo robot hoặc trong các khu vực có tốc độ uốn rất cao. Các lõi được làm bằng dây rất mỏng và có độ linh hoạt cao.

Tiêu chuẩn quốc tế IEC còn quy định 2 loại nữa là loại 3 & 4 (lõi linh hoạt và rất linh hoạt). Sử dụng số lượng lớn các sợi mềm nhưng sợi này vẫn có thể ứng dụng trong cả cáp và dây, thường được sử dụng cho các kết nối di động cần phải uốn cong thường xuyên.

Bảng thông số sản xuất tiết diện & số lượng sợi trong ruột dẫn tùy theo loại, bạn tham khảo:

II. Vật liệu làm ruột dẫn

Ruột dẫn điện của dây phải được sản xuất từ các vật liệu có độ dẫn điện tốt như kim loại: Đồng, nhôm, bạc…

Lý do các kim loại này có độ dẫn điện tốt là vì chúng có mật độ electron tự do cao, tức là electron không liên kết với nguyên tử riêng lẻ: Các electron thay vì quay xung quanh một nguyên tử cụ thể thì nó có thể di chuyển khắp nơi trong phạm vi gồm một nhóm các nguyên tử. Khi đặt điện tích vào kim loại, các electron này rất dễ di chuyển và khi di chuyển chúng tạo thành dòng electron.

Mặc dù bạc là chất dẫn điện tốt hơn đồng nhưng việc sử dụng nó như một chất dẫn điện rất hạn chế vì chi phí cao. Đồng có độ dẫn điện cao, độ dẻo, độ bền kéo cao, không bị khí quyển ăn mòn, dễ hàn và giá thành vừa phải, được sử dụng rộng rãi làm chất dẫn điện hơn bất kỳ vật liệu nào khác hiện nay.

Nhôm có độ dẫn điện ~ 61% so với độ dẫn điện của đồng. Nó mềm hơn đồng và độ bền kéo của nó kém hơn nhiều nhưng nó vẫn được sử dụng làm ruột dẫn bên cạnh đồng vì giá thành rẻ, thậm chí ở một ngưỡng nhất định còn cho thấy nhôm có hiệu quả tải điện tốt hơn đồng.

Khi dây dẫn bằng thép được gia cố kết hợp với dây dẫn bằng nhôm, nó được gọi là dây dẫn ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced). Loại dây dẫn này thường được sử dụng làm dây dẫn cho đường dây tải điện cao thế. Ngoài ACSR còn một số loại dây cáp khác, bạn xem tại đây.