Trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, cáp điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo dòng điện được truyền dẫn hiệu quả và an toàn từ nguồn phát đến các thiết bị tiêu thụ. Cấu trúc cáp điện được thiết kế với nhiều thành phần đặc thù, mỗi thành phần đóng góp vào hiệu suất tổng thể và độ bền của cáp.
Từ lõi dẫn, màng chắn, lớp cách điện cho đến lớp bảo vệ ngoài cùng, mỗi lớp đều có nhiệm vụ riêng, phối hợp để chống lại các yếu tố môi trường, điện từ và cơ học. Bài viết này sẽ khám phá chi tiết các thành phần chính của cáp điện, làm rõ vai trò và tầm quan trọng của từng thành phần trong việc nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống điện.
LÕI
Lõi dẫn điện (Conductor), là thành phần trung tâm của mọi cáp điện và có nhiệm vụ chính là truyền dẫn dòng điện từ nguồn đến các điểm sử dụng. Thông thường, lõi dẫn được làm từ các vật liệu có khả năng dẫn điện cao như đồng hoặc nhôm, được chọn lựa dựa trên sự cân bằng giữa chi phí, trọng lượng, tính linh hoạt, và khả năng dẫn điện.
Trong thiết kế cáp, lõi dẫn có thể được thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau tùy theo ứng dụng cụ thể—bao gồm lõi đơn rắn cho độ bền cơ học cao, hoặc lõi bện linh hoạt cho khả năng uốn lượn tốt. Điều quan trọng là lõi dẫn không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về dẫn điện mà còn phải đảm bảo độ bền và tính năng an toàn khi vận hành, đặc biệt trong các môi trường làm việc khắc nghiệt hoặc khi phải chịu tải điện cao.
CÁCH ĐIỆN
Cách điện (Insulation), là một thành phần không kém phần quan trọng trong thiết kế cáp điện, với nhiệm vụ chính là ngăn cản dòng điện rò ra khỏi lõi dẫn điện và bảo vệ người sử dụng cũng như thiết bị điện khỏi sự cố điện giật. Cách điện đảm bảo rằng dòng điện được giữ an toàn bên trong lõi dẫn và không có bất kỳ sự rò rỉ nào có thể dẫn đến hỏng hóc hoặc nguy hiểm.
Vật liệu cách điện thường được sử dụng bao gồm nhựa PVC, polyethylene (PE), cao su tổng hợp, và cross-linked polyethylene (XLPE), mỗi loại có những đặc tính cách điện, độ bền và khả năng chống chịu môi trường riêng biệt. Sự lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào yêu cầu về điện áp hoạt động của cáp, điều kiện môi trường và yêu cầu về độ linh hoạt của cáp.
LỚP CÓ TÁC DỤNG VỚI TRƯỜNG ĐIỆN
Các lớp bảo vệ như Shield và Screen đóng vai trò thiết yếu trong việc giảm thiểu sự can thiệp của trường điện từ lên các cáp. Shield bảo vệ cáp khỏi tác động vật lý và nhiễu điện từ bên ngoài, trong khi Screen chủ yếu ngăn chặn sự lan truyền của trường điện từ từ bên trong cáp, đảm bảo tín hiệu được truyền đi một cách sạch sẽ và không bị suy giảm.
Màng chắn lõi dẫn:Màng chắn lõi dẫn là lớp bán dẫn được bố trí tiếp giáp trực tiếp với lõi dẫn của cáp điện lực trung áp và cao áp. Chức năng chính của lớp này là làm mịn phân bố điện trường quanh lõi và ngăn chặn sự hình thành các vùng tập trung điện trường cục bộ tại bề mặt tiếp xúc giữa lõi và cách điện.
Nhờ đó, lớp bán dẫn giúp giảm ứng suất điện, hạn chế khởi phát phóng điện cục bộ và kéo dài tuổi thọ cách điện. Trong công nghệ hiện đại, lớp bán dẫn được ép đùn trực tiếp và đồng thời với lớp cách điện, đảm bảo sự kết dính chặt chẽ và duy trì phân bố điện trường ổn định. Vật liệu sử dụng thường là polymer trộn than chì với điện trở suất đủ thấp để dẫn điện đều, nhưng vẫn cao hơn lõi dẫn.
Màng chắn bảo vệ cách điện: Màng chắn cách điện, còn gọi là lớp bán dẫn ngoài, được bố trí ở ranh giới giữa cách điện và vỏ kim loại (sheath). Tương tự lớp bán dẫn trong, nó có nhiệm vụ đảm bảo điện trường trong khối cách điện được phân bố đồng đều và ngăn ngừa sự tập trung ứng suất điện tại bề mặt tiếp giáp với vỏ kim loại. Nhờ có lớp này, điện trường trong cáp được kiểm soát hiệu quả, giúp hạn chế phóng điện cục bộ và duy trì độ tin cậy của hệ thống cáp điện lực
LỚP GIÁP BẢO VỆ (Armour)
Lớp bảo vệ (Armour) trong cáp điện chịu trách nhiệm bảo vệ cấu trúc nội bộ của cáp khỏi các yếu tố bên ngoài như cắt, gãy, nén và bị mài mòn. Đối với cáp phân phối điện, các lớp bảo vệ thông thường bao gồm băng thép (STA) hoặc dây thép mạ kẽm (GSW), được thiết kế để cung cấp sự cứng cáp và bảo vệ chống ăn mòn.
Đối với cáp có lớp bọc chì và cách điện bằng giấy, băng thép được quấn xen kẽ với lớp vật liệu dệt bitum để tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn và cơ học. Đối với các loại cáp khác như cáp có cách điện bằng polymer, lớp bảo vệ bằng dây thép mạ kẽm thường được ưu tiên vì khả năng chịu lực tốt hơn và tính tương thích cao với các lớp phủ nhiệt dẻo ép.
LỚP GIÁP THỨ 2 (Sheath)
Lớp “Sheath” trong cáp điện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và cách điện cho các thành phần bên trong của cáp. Đây là lớp vỏ bọc bên ngoài của cáp, được thiết kế để đảm bảo tính nguyên vẹn của dây dẫn và cách điện trong mọi điều kiện môi trường.
Dưới đây là một số loại Sheath thông dụng:
Lead Sheath (Vỏ bọc chì): Lớp vỏ chì được sử dụng để cung cấp bảo vệ chống lại ẩm ướt, ăn mòn và các yếu tố môi trường khác. Mặc dù hiệu suất cao, nhưng vì tính nặng và tác động đến môi trường, nên ít được sử dụng trong các ứng dụng hiện đại.
Aluminum Sheath (Vỏ bọc nhôm): Lớp vỏ nhôm thường được sử dụng trong các ứng dụng cần bảo vệ chống lại ăn mòn và cách điện tốt. Nhôm là một vật liệu nhẹ và dễ uốn cong, dễ làm việc và có khả năng chống ăn mòn tốt.
Copper Sheath (Vỏ bọc đồng): Lớp vỏ đồng thường được sử dụng trong các ứng dụng cần bảo vệ cơ học và điện từ cao. Đồng có độ dẫn điện tốt và khả năng chống oxi hóa, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất và độ bền cao.
VỎ NGOÀI (Jacket)
Lớp jacket, hay còn gọi là vỏ bọc ngoài, là phần cuối cùng của một cáp điện, đóng vai trò bảo vệ và cách điện cho các lớp bên trong. Được làm từ các vật liệu chịu lực và cách điện như nhựa PVC, polyethylene, hoặc cao su, lớp jacket giúp bảo vệ cáp khỏi các yếu tố bên ngoài như ẩm ướt, bụi bẩn, va đập và các tác động cơ học khác.
Một trong những ưu điểm của lớp jacket là khả năng cách điện tốt, giúp ngăn chặn sự rò rỉ điện và ngăn chặn nguy cơ gây chập điện. Ngoài ra, nó cũng giúp cố định và cách ly các dây dẫn bên trong cáp, tạo ra một hệ thống cáp vững chắc và an toàn.
Lớp jacket cũng có thể được thiết kế để chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, ẩm ướt, hoặc tác động hóa học. Điều này làm cho nó trở thành một phần không thể thiếu trong việc xây dựng hệ thống dây điện đáng tin cậy và an toàn.