Trong thiết kế điện, busbar được coi là bộ phận dẫn điện chính, đảm bảo truyền tải dòng điện từ nguồn đến tải một cách an toàn và tin cậy. Vật liệu chế tạo busbar phải đáp ứng đồng thời hai yếu tố: độ dẫn điện cao và khả năng chịu cơ học tốt. Theo IEC 60228:2004 ruột dẫn phải làm bằng đồng ủ mềm (annealed copper), có thể trần hoặc phủ kim loại, hoặc thay thế bằng nhôm hay hợp kim nhôm nếu phù hợp.
Đồng ủ mềm là loại đồng đã trải qua quá trình xử lý nhiệt nhằm loại bỏ ứng suất dư sau khi kéo hoặc cán. Quá trình này phục hồi cấu trúc tinh thể, làm cho vật liệu vừa đạt độ dẫn điện tối đa, vừa có độ dẻo cao, dễ uốn, cắt và chấn theo yêu cầu chế tạo busbar.
Xem thêm:
Khả năng mang tải cáp là gì, nó quan trọng như thế nào
Ý nghĩa của việc nối đất đầu cáp trong hệ thống điện lực
Những nguyên nhân hư hỏng phổ biến trên Cáp ngầm điện trung thế
F1-Class Fire Resistance là gì? Vì sao quan trọng cho chống cháy?
Hiện tượng khi sử dụng vật liệu không ủ mềm
Nếu busbar được chế tạo từ đồng kéo cứng (hard-drawn copper), ruột dẫn có thể duy trì độ bền kéo cao nhưng sẽ mất đi tính dẻo cần thiết. Khi gia công uốn, khoan hoặc siết bulông, đồng dễ bị nứt hoặc gãy. Hiện tượng này dẫn đến nguy cơ tạo khe hở tiếp xúc, gây phát nhiệt cục bộ và làm tăng điện trở tiếp xúc tại các điểm nối.
Ngược lại, khi đồng được ủ mềm, độ dẻo tăng đáng kể, cho phép busbar dễ dàng gia công cơ học mà không phá hủy cấu trúc. Điều này đảm bảo tính toàn vẹn điện và cơ học trong suốt vòng đời vận hành của tủ điện.
Yêu cầu của IEC 60228 mang ý nghĩa chuẩn hóa vật liệu để đảm bảo tính đồng nhất và độ tin cậy trong hệ thống điện. Đồng ủ mềm đạt độ dẫn điện tiêu chuẩn 100% IACS, tương đương với điện trở suất 0,017241 Ω·mm²/m ở 20 °C. Điều này có nghĩa là với cùng tiết diện, đồng ủ mềm luôn truyền tải được dòng điện với tổn thất thấp nhất.
Ngoài ra, bề mặt thanh cái có thể được phủ một lớp kim loại như thiếc, bạc hoặc niken để tăng khả năng chống oxy hóa và cải thiện tiếp xúc điện. Tiêu chuẩn IEC cho phép sử dụng đồng ủ mềm dạng trần hoặc đồng ủ mềm có phủ kim loại. Quy định này thể hiện sự linh hoạt trong các môi trường lắp đặt khác nhau, nhưng vẫn giữ nguyên yêu cầu cốt lõi là ruột dẫn phải làm từ đồng ủ mềm.
Việc quy định đồng ủ mềm trong IEC không chỉ mang tính lý thuyết mà còn đem lại kết quả thực tế rõ rệt trong thiết kế và vận hành hệ thống điện. Với độ dẫn điện cao và tính ổn định cơ học, busbar chế tạo từ đồng ủ mềm có khả năng giảm tổn thất công suất và nhiệt trong quá trình truyền tải dòng điện. Nhờ đặc tính dẻo, vật liệu này còn hạn chế được nguy cơ phát sinh sự cố do tiếp xúc lỏng hoặc nứt gãy tại các mối nối, từ đó bảo đảm an toàn lâu dài cho hệ thống.
Đồng thời, sự bền vững của đồng ủ mềm giúp busbar duy trì độ tin cậy ngay cả trong những điều kiện vận hành khắc nghiệt. Khi tiến hành tính toán thiết kế, IEC 60228 cung cấp giá trị điện trở tối đa cho từng tiết diện danh định, đây chính là cơ sở quan trọng để xác định tổn thất điện áp, sự phát nhiệt và giới hạn tải mà hệ thống có thể chịu đựng.
Ứng dụng thực tế trong thiết kế busbar
Trong tủ điện hạ áp theo IEC 61439, busbar thường làm việc ở điện áp đến 1 000 V AC hoặc 1 500 V DC. Tại đây, dòng điện lớn chạy qua thanh cái yêu cầu vật liệu có tổn thất thấp và khả năng chịu nhiệt tốt. Đồng ủ mềm chính là lựa chọn tối ưu vì vừa đảm bảo dẫn điện, vừa dễ gia công để bố trí busbar trong không gian hạn chế.
Ở các cấp điện áp cao hơn, như trong cáp lực đến 30 kV theo IEC 60502, ruột dẫn cũng mặc định sử dụng đồng ủ mềm để duy trì độ tin cậy dài hạn. Điều này cho thấy tính bao trùm của IEC 60228 khi làm chuẩn tham chiếu chung cho nhiều tiêu chuẩn khác.
Việc IEC 60228 yêu cầu busbar phải dùng đồng ủ mềm xuất phát từ đặc tính kép: vừa đạt độ dẫn điện tối đa, vừa đảm bảo độ dẻo cơ học cần thiết trong chế tạo và vận hành. Quy định này không chỉ giúp chuẩn hóa vật liệu trên phạm vi quốc tế, mà còn trực tiếp nâng cao độ an toàn, giảm tổn thất và kéo dài tuổi thọ của hệ thống điện. Trong thực tiễn, lựa chọn đúng vật liệu busbar theo IEC 60228 là bước then chốt để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy cho mọi công trình điện.