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 không thể lắp đặt đường dây trên không. Vậy cáp điện ngầm là gì? Cấu trúc và phương pháp cài đặt của nó là gì? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Cáp ngầm là gì?

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

Vì hoạt động ở điện áp cực cao nên những loại cáp như vậy sẽ được xây dựng dưới một lớp vật liệu có đặc tính cách điện tốt (chẳng hạn như tường đất/bê tông). Hơn nữa, để phù hợp với môi trường khép kín, cáp ngầm có kết cấu chắc chắn, 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 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 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 bằng đồng nguyên chất
• Lớp bảo vệ dây dẫn phi kim loại (PP, PVC, v.v.)
• Cách nhiệt chất lượng cao (có thể là PVC, XLPE, EPR, HEPR…)
• màn cách nhiệt
• Lớp điền giấy hoặc PP
• Lưới thép (thường là đồng)
• Màn hình bán dẫn (PVC, EPR…)
• Lớp giáp kim loại nhôm
• Vỏ ngoài PVC

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

• Dây dẫn điện được làm bằng đồng hoặc nhôm
• Cách nhiệt XLPE.
• Lớp làm đầy được làm bằng PP hoặc PVC
• Lớp bên trong được ép đùn từ PET hoặc PVC.
• 2 lớp băng nhôm bảo vệ áo giáp (DATA) hoặc băng thép (DSTA)
• Vỏ bảo vệ PVC

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

Phân loại cáp ngầm

Cáp điện ngầm thường được phân loại theo tiêu chuẩn điện áp. Vì vậy, có 2 loại cáp phổ biến là cáp ngầm trung thế và cáp ngầm hạ thế. Việc thiết kế hai loại cáp này phải tuân thủ các tiêu chuẩn kết cấu của tiêu chuẩn ISO 5935-2:2013.

Cáp ngầm hạ thế (cáp hạ thế)

Cáp ngầm hạ thế có quy định về điện áp định mức, vật liệu xây dựng, độ dày cách điện, thành phần cáp, v.v. 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.
• Cao su vỏ bọc: bao gồm PVC, PE, CR, cao su polyetylen axit chlorosulfonic hoặc cao su halogen.
• Dây dẫn điện: Làm bằng đồng, nhôm, hợp kim nhôm loại 1 hoặc 2,
• Màn hình kim loại: Thường có dạng băng, dây đồng tâm, lưới bện 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.
• Cao su cách điện: Nhựa nhiệt dẻo PVC/A, cao su EPR, cao su polymer HEPR hoặc cao su liên kết ngang XLPE.
• Cao su vỏ bọc: PVC, PE, CR, cao su polyetylen axit chlorosulfonic hoặc cao su halogen hóa.
• Dây dẫn điện: Làm bằng đồng, nhôm, hợp kim nhôm loại 1 hoặc 2.
• Màn chắn kim loại: ruy băng, dây đồng tâm, lưới bện hoặc kết hợp dây ruy băng đồng tâm.
• Che 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 điểm và nhược điểm của cáp ngầm

Thuận lợi

• Bảo mật cao: Môi trường lắp đặt điển hình của cáp ngầm là đi ngầm hoặc chôn trong tường để tránh tiếp xúc với môi trường bên ngoài. Chúng ít bị ảnh hưởng bởi sét đánh và va đập và thích hợp lắp đặt ở những khu vực đông dân cư hoặc các công trình công cộng. Ngoài ra, cáp chôn còn giảm thiểu 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 dây điện rối và cột dày đặc, giữ cho thành phố luôn đẹp.
• Ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết: Cáp 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.
• Thân thiện với môi trường: Môi trường lắp đặt cáp ngầm ít ảnh hưởng đến hệ sinh thái tự nhiên nên đặc biệt quan trọng khi cáp cần đi qua các khu bảo tồn hoặc đất nông nghiệp để thi công.

thiếu sót

• Đắt: So với truyền tải trên không, chi phí lắp đặt cáp ngầm từ thiết bị đến thi công cao hơn rất nhiều, đặc biệt khi cáp đi qua một số khu vực có địa hình phức tạp như đồi núi, sông ngòi… Ngoài ra, nhiệt lượng do cáp ngầm tỏa ra cũng đặt ra yêu cầu cao về tiết diện dây dẫn và tiêu chuẩn cách điện.
• Khó khăn sửa chữa: Việc tìm kiếm chính xác vị trí cáp ngầm bị hư hỏng khó khăn hơn nhiều so với cáp treo trên cao. Chưa kể, việc nâng cấp cáp ngầm còn kéo theo những phức tạp liên quan đến hiện tượng cáp nóng lên.
• Vẫn bị ảnh hưởng bởi thiên tai: Cáp ngầm tuy không bị ảnh hưởng bởi bão, sét nhưng có thể bị hư hỏng do động đất, lũ lụt hoặc các hoạt động của con người và nông nghiệp.

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

Các phương pháp đặt cáp ngầm

Có 4 phương pháp lắp đặt cáp ngầm phổ biến.

chôn trực tiếp trong đất

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

Đổ bê tông rãnh hoặc lắp vào ống nhựa

Để tăng khả năng bảo vệ cho cáp ngầm, cáp có thể được đặt trong hào bê tông hoặc đi qua ống nhựa. Vì vậy, hệ thống cũng ít xảy ra lỗi hơn và dễ sửa chữa, bảo trì hơn. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt ban đầu khá cao.

HPFF (Đổ 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 sốc cơ học nhưng đi kèm với đó là chi phí vận hành cao.

HPGF (làm đầy khí áp suất cao)

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

Ở Việt Nam, biện pháp thi công cáp ngầm được quy định theo tiêu chuẩn ISO 7997:2009 (áp dụng cho công trình có điện áp ≤ 7000V). Có hai phương pháp chính: đặt trực tiếp dưới lòng đất hoặc thông qua hệ thống đường ống.

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

• Cáp đồng ngầm 4 lõi DSTA 3×50+1×35: Dây dẫn được làm bằng đồng nguyên chất, bện tròn nén thứ cấp, cách điện nhiều lớp, cấp điện áp làm việc 0,6/1kV, nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn của dây dẫn có thể đạt tới 90 độ C.
• Cáp ngầm nhôm Cadisun 4 lõi ADSTA 4×120: Dây dẫn được làm bằng bện nhôm tròn ép 2 cấp, 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 làm việc tối đa của cáp điện ngầm là bao nhiêu?

Trả lời: Cáp điện ngầm có điện áp danh định khác nhau tùy theo tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu hệ thống. Tuy nhiên, tiêu chuẩn công nghiệp đối với cáp ngầm thường là ≤1000V. Riêng cáp ngầm cao thế có thể chịu được điện áp từ 11 kV đến 400 kV.

Câu hỏi 2: Cáp 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.

Cáp ngầm không chỉ có vai trò ổn định hệ thống điện xung quanh các khu dân cư, nhà máy, trạm biến áp đông đúc mà còn giúp 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 biết thêm các thông tin khác liên quan đến cáp, bạn có thể truy cập website của chúng tôi: