Dây cáp điện ngầm là gì? Cấu tạo, phân loại và phương pháp lắp đặt

Chu Văn An

Cáp điện ngầm thường được sử dụng để truyền tải điện ở những khu vực mà việc lắp đặt đường dây trên không thực sự không khả thi. Vậy cáp điện ngầm là gì? Cấu trúc và phương pháp cài đặt là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết sau.

Cáp điện ngầm là gì?

Cáp điện ngầm là loại cáp điện được thiết kế đặc biệt phù hợp để lắp đặt dưới lòng đất hoặc chôn trong tường nhằm thực hiện chức năng truyền tải điện năng từ trạm biến áp đến khu vực tiêu thụ mà không cần sử dụng cột điện hoặc dây dẫn trên không.

Do hoạt động ở điện áp cực cao nên loại cáp này sẽ được thi công dưới một lớp vật liệu có đặc tính cách điện tốt như đất/tường bê tông. Ngoài ra, để phù hợp với môi trường khép kín, cáp điện ngầm có kết cấu chắc chắn với nhiều lớp bảo vệ, đảm bảo dây dẫn không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố cơ học, thời tiết (nước, độ ẩm, nhiệt độ…)

Cáp điện ngầm thường được sử dụng rộng rãi trong các công trình công cộng, khu đô thị, khu công nghiệp, đường cao tốc… để vận chuyển năng lượng và bảo vệ mỹ quan đô thị.

Kết cấu cáp điện ngầm

Tùy thuộc vào nhà sản xuất, cáp điện ngầm có thể có kết cấu khác nhau. Tuy nhiên, kết cấu cơ bản vẫn phải đảm bảo các lớp sau:

• Dây dẫn điện chủ yếu được làm từ đồng nguyên chất
• Tấm chắn dây dẫn phi kim loại (PP, PVC, v.v.)
• Lớp cách nhiệt chất lượng cao (có thể là PVC, XLPE, EPR, HEPR,…)
• Màn cách nhiệt
• Lớp độn từ giấy hoặc PP
• Màn hình kim loại (thường là đồng)
• Màn hình bán dẫn (PVC, EPR,…)
• Lớp giáp kim loại nhôm
• Vỏ bọc PVC bên ngoài

Riêng đối với cáp ngầm hạ thế, kết cấu có thể đơn giản hơn:

• Dây dẫn điện được làm bằng đồng hoặc nhôm
• Lớp cách nhiệt XLPE.
• Lớp độn làm bằng PP hoặc PVC
• Lớp phủ bên trong bằng nhựa PET hoặc PVC.
• 2 lớp giáp bảo vệ băng nhôm (DATA) hoặc băng thép (DSTA)
• Vỏ bảo vệ PVC

Đọc thêm: Cáp điện kế là gì? Cấu trúc và phân loại

Phân loại cáp điện ngầm

Cáp điện ngầm thường được phân loại theo tiêu chí điện áp. Theo đó, có 2 loại cáp phổ biến là cáp ngầm trung thế và cáp ngầm hạ thế. Việc thiết kế hai loại cáp này phải đảm bảo tiêu chuẩn kết cấu theo tiêu chuẩn ISO 5935-2:2013.

Cáp ngầm hạ thế (Cáp hạ thế)

Cáp ngầm hạ áp được quy định về điện áp định mức, vật liệu cấu thành, độ dày cách điện, cụm cáp… cụ thể như sau:

• Điện áp định mức: 0,6/1 (1,2) kV và 1,8/3 (3,6) kV.
• Hợp chất lớp cách điện: Có thể là nhựa nhiệt dẻo PVC/A, cao su EPR, cao su HEPR hoặc XLPE.
• Hợp chất vỏ bọc: Bao gồm cao su PVC, PE, CR, polyetylen chlorosulfonate hoặc cao su halogen.
• Dây dẫn điện: Làm bằng đồng, nhôm, hợp kim nhôm loại 1 hoặc loại 2,
• Màn chắn kim loại: Thường ở dạng băng, dây đồng tâm, lưới dệt hoặc kết hợp giữa băng và dây đồng tâm.

Cáp ngầm trung thế

TCVN 5935-2:2013 cũng quy định các thông số chính của cáp điện ngầm trung thế:

• Điện áp định mức: 3,6/6 (7,2), 6/10 (12), 8,7/15 (17,5), 12/20 (24) kV hoặc 18/10 (36) kV.
• Hợp chất cách điện: Nhựa nhiệt dẻo PVC/A, cao su EPR, cao su polymer HEPR hoặc cao su liên kết ngang XLPE.
• Hợp chất vỏ bọc: PVC, PE, CR, cao su polyetylen chlorosulfonate hoặc cao su halogen hóa.
• Dây dẫn điện: Làm bằng đồng, nhôm, hợp kim nhôm loại 1 hoặc loại 2.
• Màn kim loại: Ruy băng, dây đồng tâm, lưới dệt hoặc băng đồng tâm – dây kết hợp.
• Tấm chắn dây dẫn: Chất bán dẫn phi kim loại hoặc ép đùn.
• Màn hình cách điện: Có thể kết hợp phi kim loại và kim loại bán dẫn.

Ưu nhược điểm của cáp điện ngầm

Lợi thế

• Độ an toàn cao: Với môi trường lắp đặt điển hình là tường ngầm hoặc tường chôn, cáp điện ngầm tránh tiếp xúc với môi trường bên ngoài, ít bị ảnh hưởng bởi sét đánh và tác động mạnh, thích hợp lắp đặt ở khu vực đông dân cư hoặc các công trình công cộng. Ngoài ra, việc chôn cáp còn hạn chế tối đa hiện tượng phóng điện cao thế có thể gây nguy hiểm cho con người.
• Tính thẩm mỹ cao: Sử dụng cáp ngầm giúp loại bỏ tình trạng dây điện rối và cột điện dày đặc, đảm bảo mỹ quan đô thị.
• Ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết: Cáp điện ngầm ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố thời tiết khắc nghiệt như mưa, bão, thay đổi nhiệt độ… nên duy trì được sự ổn định của hệ thống trong nhiều điều kiện vận hành.
• Bảo vệ môi trường: Môi trường lắp đặt cáp ngầm ít ảnh hưởng đến hệ sinh thái tự nhiên nên đặc biệt quan trọng khi cần xây dựng cáp xuyên qua các khu bảo tồn hoặc đất nông nghiệp.

Nhược điểm

• Đắt: So với truyền tải trên không, việc lắp đặt cáp điện ngầm đắt hơn rất nhiều từ thiết bị đến thi công, nhất là khi cáp đi qua một số khu vực có địa hình khó khăn như đồi núi, sông ngòi. Hơn nữa, việc sinh nhiệt trong cáp ngầm cũng đòi hỏi yêu cầu cao về tiết diện dây dẫn và tiêu chuẩn cách điện.
• Khó sửa chữa: Việc tìm ra vị trí chính xác của cáp ngầm bị hỏng là một vấn đề khó khăn hơn nhiều so với cáp trên cao. Chưa kể, việc nâng cấp cáp ngầm còn đòi hỏi sự phức tạp liên quan đến hiện tượng phát nhiệt của cáp.
• Vẫn bị ảnh hưởng bởi thiên tai: Cáp ngầm tuy không bị ảnh hưởng bởi bão, sấm sét nhưng có thể bị hư hỏng do động đất, lũ lụt hoặc các hoạt động sản xuất, nông nghiệp của con người.

Xem thêm: Dây dẫn cách điện: Công dụng, phân loại và so sánh với dây dẫn trần

Phương pháp lắp đặt cáp ngầm

Có 4 phương pháp lắp đặt cáp điện ngầm phổ biến.

Chôn trực tiếp vào đất

Với phương pháp này, dây cáp điện ngầm phải được chôn trong rãnh sâu khoảng 1,5m, rộng 45cm và phủ một lớp cát dày 10cm để đảm bảo cách điện cũng như khả năng chống chịu tác động cơ học. Đây cũng là phương pháp thi công phổ biến nhất hiện nay với ưu điểm là đơn giản, chi phí thấp.

Đổ bê tông rãnh hoặc lắp vào ống nhựa

Để tăng cường bảo vệ cáp ngầm, cáp có thể được thi công trong hào bê tông hoặc qua ống nhựa. Nhờ đó, hệ thống cũng ít xảy ra lỗi hơn, thuận tiện cho việc sửa chữa, bảo trì. Tuy nhiên chi phí lắp đặt ban đầu khá cao.

HPFF (Đổ đầy chất lỏng áp suất cao)

Trong trường hợp này, cáp sẽ được đặt trong một ống thép kín, đổ đầy dầu cách điện và tuần hoàn qua bơm áp lực ở hai đầu. Ưu điểm của phương pháp HPFF là tối ưu hóa khả năng cách điện của cáp, chịu được nhiệt độ cao và tăng cường khả năng bảo vệ chống lại các tác động cơ học nhưng bù lại chi phí vận hành cao.

HPGF (Đổ đầy khí áp suất cao)

Phương pháp HPGE khá giống với HPFE, điểm khác biệt duy nhất là môi trường cách điện là khí nitơ điều áp giúp tăng tuổi thọ cáp và chống lại các tác nhân oxy hóa, ăn mòn. Phương pháp này có chi phí lắp đặt ban đầu cao nhưng lại tiết kiệm chi phí bảo trì định kỳ.

Ở Việt Nam, phương pháp thi công cáp điện ngầm được quy định theo tiêu chuẩn ISO 7997:2009 (áp dụng cho công trình có điện áp ≤7000V), trong đó có 2 phương pháp chính là đặt trực tiếp xuống đất hoặc đi qua hệ thống đường ống.

Trường Chu Văn An tự hào là nhà phân phối cáp điện ngầm chính hãng của thương hiệu nổi tiếng Cadisun. Chúng tôi cung cấp 2 dòng cáp ngầm phổ biến là cáp đồng và cáp nhôm phù hợp cho hệ thống điện từ dân dụng đến công nghiệp, đạt tiêu chuẩn ISO 5935-1/IEC 60502-1.

• Cáp đồng ngầm 4 dây DSTA 3×50+1×35: Có dây dẫn làm bằng đồng nguyên chất, bện tròn ép chặt cấp 2, cách điện nhiều lớp, hoạt động ở cấp điện áp 0,6/1kV với nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn của dây dẫn lên tới 90 độ C.
• Cáp nhôm ngầm Cadisun 4 dây ADSTA 4×120: Dây dẫn được làm từ nhôm tròn bện chặt cấp 2, cách điện nhiều lớp, điện áp danh định 0,6/1kV, nhiệt độ tiêu chuẩn lên tới 90 độ C, thích hợp cho tường chôn, môi trường ngầm hoặc nước…

Một số câu hỏi về cáp điện ngầm

Câu 1: Điện áp hoạt động tối đa của cáp điện ngầm là bao nhiêu?

Trả lời: Tùy theo tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu hệ thống, cáp điện ngầm có điện áp danh định khác nhau. Tuy nhiên, tiêu chuẩn ngành áp dụng cho cáp ngầm thường là ≤ 1000V. Riêng cáp ngầm cao thế có thể chịu được điện áp từ 11 kV – 400 kV.

Câu 2: Dây cáp điện ngầm có chống thấm nước không?

Trả lời: Có. Để phù hợp với môi trường lắp đặt dưới lòng đất hoặc dưới nước, cáp điện ngầm phải có đặc tính chống thấm nước để đảm bảo sự ổn định trong quá trình truyền tải điện.

Dây cáp điện ngầm không chỉ có vai trò ổn định hệ thống điện tại các khu dân cư đông đúc, xung quanh các nhà máy, trạm biến áp,… mà còn góp phần bảo vệ cảnh quan đô thị. Tuy chi phí lắp đặt và vận hành cao hơn dây dẫn trên không nhưng vẫn đảm bảo tính thẩm mỹ và hạn chế ảnh hưởng của điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Để tìm hiểu các thông tin khác liên quan đến dây cáp điện, bạn có thể truy cập website của chúng tôi: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-day-cap-dien/