Dòng điện định mức của cáp nhôm vặn xoắn là bao nhiêu?

Chu Văn An

Là loại cáp chuyên dùng trong hệ thống phân phối điện trên không, cáp nhôm xoắn có thông số kỹ thuật khá độc đáo so với nhiều loại cáp khác. Để tìm hiểu về dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn mời các bạn theo dõi bài viết chi tiết này của Trường Chu Văn An.

Cáp nhôm xoắn là gì?

Cáp nhôm xoắn hay còn gọi là cáp ABC (Cáp hạ thế trên không) là loại cáp điện chuyên dùng để phân phối, truyền tải điện trên không. Đặc điểm của loại cáp này là lõi dẫn điện làm bằng nhôm hoặc hợp kim nhôm được bện tròn và ép chặt, phủ một lớp cách điện từ nhựa XLPE.

Cáp ABC khi chia theo cấp điện áp sẽ bao gồm 2 loại phổ biến là cáp nhôm xoắn hạ thế (Aerial Bundled Cable) và cáp nhôm xoắn trung thế (Medium Pressure Aerial Bundled Cable). Tuy nhiên, trong phạm vi bài viết này chúng tôi sẽ tập trung giới thiệu về cấu tạo, ứng dụng và dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn hạ thế.

Đặc tính kỹ thuật và cấu tạo của cáp nhôm xoắn

Đặc tính kỹ thuật của cáp nhôm xoắn hạ thế

Do môi trường lắp đặt chủ yếu là trên không nên cáp LV-ABC có những đặc tính kỹ thuật điển hình sau:

• Điện áp danh định: 0,6/1kV
• Điện áp kiểm tra xung sét 1,2/50µs:
  1. Mặt cắt danh nghĩa
  2. Mặt cắt danh định ≥ 35mm2: 20kV.
• Nhiệt độ hoạt động tiêu chuẩn: 80 độ C
• Nhiệt độ ngắn mạch tạm thời (<5s): 250 độ C
• Độ bền đứt tối thiểu: 140 Mpa
• Tiêu chuẩn: ISO 6447:1998, AS/NZS 3560, IEC 60502-1; IEC 60228

Cấu tạo của cáp nhôm xoắn

Cáp nhôm xoắn hạ thế có kết cấu khá đơn giản nhưng mang lại hiệu quả trong việc truyền tải điện năng với 2 bộ phận chính:

• lõi dẫn điện: Được làm từ nhôm hoặc hợp kim nhôm, trong đó các sợi nhôm được xoắn đồng tâm và ép cấp 2 nhằm tối ưu hóa khả năng dẫn điện, chịu lực và tăng độ bền kéo.
• Lớp cách nhiệt: Hầu hết là XLPE carbon đen 2% có khả năng chịu nhiệt, chống cháy và chống tia UV cao.

Ngoài ra, cáp nhôm xoắn còn đi kèm một số phụ kiện như khóa cáp, móc treo cáp và đầu nối kim loại để tăng độ bền trong quá trình sử dụng.

Ưu nhược điểm của cáp nhôm xoắn

So với dây dẫn trần trên không, cáp nhôm xoắn hạ thế có những ưu điểm và nhược điểm sau.

Ưu điểm vượt trội

• Tiết kiệm chi phí: Nhôm có giá thành rẻ hơn đồng nên giảm đáng kể chi phí đầu tư, lắp đặt cho hệ thống điện trên không.
• Trọng lượng nhẹ: Nhôm nhẹ hơn đồng khoảng 2,5 lần nên việc vận chuyển và thi công cáp trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
• Độ an toàn cao: So với cáp trần trên cao, LV-ABC hạn chế đoản mạch do tác động của môi trường lên dây dẫn, giảm thiểu hiện tượng phóng điện, tia lửa điện và đảm bảo an toàn cho kỹ sư điện trong quá trình sửa chữa, bảo trì.
• Cài đặt đơn giản: Không cần thanh ngang và vật cách điện như dây trần, dễ dàng dựng và căng dây, có thể lắp đặt ở những nơi chật hẹp, đặc biệt không cần dọn cây khi thi công ở địa hình phức tạp.
• Tuổi thọ dài: Vật liệu cách nhiệt XLPE có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa tốt, thích hợp lắp đặt ngoài trời.
• Cải thiện độ tin cậy: LV-ABC có thể duy trì nguồn điện tạm thời khi hệ thống treo bị sập và được thiết kế đặc biệt để hạn chế việc móc điện trái phép.
• Tăng vẻ đẹp đô thị: Thay vì phải sử dụng hệ thống dây điện rối rắm hay dây điện trần không an toàn, cáp nhôm xoắn giúp tối ưu hóa số lượng dây dẫn, tăng tính thẩm mỹ cho đường phố, khu vực công cộng.

Nhược điểm

• Điện trở suất của nhôm cao hơn đồng 1,64 lần dẫn đến tổn thất điện năng lớn hơn trên cùng khoảng cách truyền dẫn so với lõi đồng.
• Nhôm có độ bền kéo thấp hơn đồng nên một số loại cáp nhôm phải có lõi thép gia cố để tăng khả năng chịu lực. Điều này làm tăng chi phí sản xuất cáp nhôm.
• Dưới tác động của nhiệt độ ngoài trời, nhôm có thể giãn nở, lỏng các mối nối theo thời gian. Đồng thời, lớp cách nhiệt bên ngoài cũng bị ảnh hưởng sau thời gian dài tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời.
• Lõi nhôm khó hàn khi bị đứt hoặc mối hàn không đảm bảo như lõi đồng.
• Cáp LV-ABC yêu cầu độ tinh khiết lõi nhôm lên tới 99,7%
• So với dây dẫn trần, cáp nhôm xoắn có nhịp ngắn hơn và cần nhiều cột gia cố hơn.
• Cáp nhôm xoắn không thích hợp để lắp đặt dưới lòng đất.

Ứng dụng của cáp nhôm xoắn

Trên thực tế, cáp nhôm ít phổ biến hơn cáp đồng trong đường dây truyền tải trên không. Tuy nhiên, nhờ ưu điểm vượt trội là giá thành rẻ và nhẹ nên cáp nhôm xoắn sẽ là sự lựa chọn kinh tế và hiệu quả trong các hệ thống sau:

• Hệ thống phân phối điện hạ thế: Cáp nhôm xoắn thường được sử dụng trong các đường dây truyền tải trên không từ trạm biến áp đến các khu đô thị, đông dân cư hoặc các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa để tiết kiệm chi phí.
• Hệ thống điện công nghiệp: Cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp hoặc ứng dụng trong hệ thống điện dự phòng của các khu công nghiệp.
• Hệ thống chiếu sáng công cộng: Nguồn truyền tải điện cho hệ thống chiếu sáng đường phố, công viên, khu vui chơi giải trí.

Dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn

Dòng điện định mức là công suất tải dòng điện tối đa mà LV-ABC có thể hoạt động an toàn. Vượt quá giới hạn này, dây cáp điện có nguy cơ bị quá tải, quá nhiệt, chập mạch, thậm chí có thể gây cháy nổ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn

Dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn thường được nhà sản xuất cung cấp trong tài liệu hoặc in trên vỏ cáp, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và ISO.

Tuy nhiên, trên thực tế, thông số này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tiết diện dây dẫn, số lõi dây dẫn, điều kiện môi trường… nên cần phải xác định chính xác để đảm bảo khả năng chịu tải của dây dẫn phù hợp.

• Mặt cắt dây: Tiết diện dây tỷ lệ thuận với dòng điện định mức của dây. Nghĩa là, dòng điện định mức càng lớn thì diện tích mặt cắt dây cần thiết càng cao.
• Số lượng lõi: Cáp nhôm xoắn có 2-4 lõi, trong đó cáp càng có nhiều lõi thì khả năng tản nhiệt càng kém so với dây một sợi, tương ứng với đó dòng điện định mức cũng có thể thấp hơn.
• Vật liệu cách nhiệt: Cáp LV-ABC thường sử dụng chất cách điện XLPE cho khả năng chịu nhiệt tốt hơn PVC, giúp cáp chịu được tải dòng điện lớn hơn.
• Nhiệt độ môi trường xung quanh: Giá trị dòng điện định mức thường được xác định ở nhiệt độ tiêu chuẩn là 30 độ C. Nếu nhiệt độ môi trường cao hơn mức này thì cần giảm dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn.
• Điều kiện lắp đặt: So với cáp ngầm hay cáp đặt trong đường ống, cáp trên không có khả năng tản nhiệt tốt hơn nên dòng điện định mức cũng cao hơn.

Bảng kiểm tra dòng điện cho phép của dây dẫn nhôm hạ thế

Ở Việt Nam hiện nay, cáp xoắn 4 lõi được sử dụng chủ yếu có tiết diện trung bình 25-120mm2, tương ứng với dòng điện định mức 105-260A. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn cung cấp bảng kiểm tra dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn hoàn toàn 2-4 lõi, cách điện XLPE, lắp đặt trên cao trong điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn 30 độ C.

Hỏi về dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn

Câu hỏi 1: Sử dụng cáp nhôm xoắn vượt quá dòng điện định mức có ảnh hưởng gì không?

Hồi đáp: Mỗi thiết bị điện đều có dòng điện định mức được coi là giới hạn vận hành an toàn. Nếu vượt quá giá trị này, không chỉ cáp nhôm xoắn mà tất cả các loại cáp điện khác đều có nguy cơ:

• Quá nóng: Làm tan chảy vỏ cáp, gây nguy cơ đoản mạch và cháy nổ.
• Giảm tuổi thọ cáp: Quá tải trong thời gian dài khiến lớp cách điện của cáp bị lão hóa, có thể gây rò rỉ điện, gây mất an toàn điện.
• Lãng phí điện: Cáp vận hành không đúng cách sẽ gây tổn thất điện năng, sụt áp trên lưới hoặc mất cân bằng pha, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng.

Câu hỏi 2: Làm thế nào để xác định chính xác dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn?

Hồi đáp: Có hai cách nhanh chóng và đơn giản để xác định dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn: xem thông số in trên vỏ cáp/tài liệu của nhà sản xuất hoặc tra bảng dòng điện cho phép của dây dẫn nhôm.

Tuy nhiên, dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn có thể thay đổi tùy theo nhiều yếu tố. Vì vậy bạn cần căn cứ vào nhiệt độ môi trường, diện tích lắp đặt, yêu cầu lõi cáp… để tính toán dòng điện định mức tiêu chuẩn của từng loại cáp nhôm.

Bảng tra cứu dòng điện định mức của cáp nhôm xoắn là công cụ hữu ích dành cho các kỹ sư điện chuyên nghiệp, giúp tối ưu hóa thời gian lựa chọn và thi công; Đồng thời, nó cũng là cơ sở để những người không chuyên lựa chọn mặt cắt thích hợp cho hệ thống và ứng dụng.

Bạn có thể tìm hiểu thêm về dây cáp điện tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-day-cap-dien/.