Lựa chọn cáp là một bước quan trọng trong thiết kế và lắp đặt điện. Lựa chọn sai có thể dẫn đến các nguy cơ về an toàn (như quá nhiệt hoặc cháy nổ), sụt áp quá mức, hư hỏng thiết bị hoặc hiệu suất hệ thống thấp. Dưới đây là các yếu tố cốt lõi cần xem xét khi lựa chọn cáp:
1. Các thông số điện cơ bản
(1)Diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn:
Khả năng chịu tải dòng điện: Đây là thông số quan trọng nhất. Cáp phải có khả năng chịu được dòng điện hoạt động liên tục tối đa của mạch mà không vượt quá nhiệt độ hoạt động cho phép. Tham khảo bảng khả năng chịu tải dòng điện trong các tiêu chuẩn liên quan (như IEC 60287, NEC, GB/T 16895.15).
Sụt áp: Dòng điện chạy qua dây dẫn gây ra hiện tượng sụt áp. Chiều dài quá lớn hoặc tiết diện không đủ có thể dẫn đến điện áp thấp ở đầu tải, ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị (đặc biệt là khởi động động cơ). Tính toán tổng độ sụt áp từ nguồn điện đến tải, đảm bảo nằm trong phạm vi cho phép (thường ≤3% đối với chiếu sáng, ≤5% đối với điện năng).
Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch: Cáp phải chịu được dòng ngắn mạch tối đa có thể xảy ra trong hệ thống mà không bị hư hỏng do nhiệt trước khi thiết bị bảo vệ hoạt động (kiểm tra độ ổn định nhiệt). Tiết diện càng lớn thì khả năng chịu đựng càng cao.
(2) Điện áp định mức:
Điện áp định mức của cáp (ví dụ: 0,6/1kV, 8,7/15kV) không được thấp hơn điện áp danh định của hệ thống (ví dụ: 380V, 10kV) và bất kỳ điện áp hoạt động tối đa nào có thể có. Cần xem xét sự dao động điện áp hệ thống và các điều kiện quá áp.
(3)Vật liệu dẫn điện:
Đồng: Có độ dẫn điện cao (~58 MS/m), khả năng dẫn điện mạnh, độ bền cơ học tốt, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, dễ gia công mối nối, giá thành cao hơn. Là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất.
Nhôm: Có độ dẫn điện thấp hơn (~35 MS/m), cần tiết diện lớn hơn để đạt được cùng cường độ dòng điện, trọng lượng nhẹ hơn, chi phí thấp hơn, nhưng độ bền cơ học thấp hơn, dễ bị oxy hóa, cần dụng cụ đặc biệt và hợp chất chống oxy hóa cho các mối nối. Thường được sử dụng cho các đường dây trên không có tiết diện lớn hoặc các ứng dụng đặc thù.
2. Môi trường và điều kiện lắp đặt
(1)Phương pháp lắp đặt:
Trong không khí: Khay cáp, thang cáp, ống dẫn, ống luồn dây, lắp đặt nổi dọc theo tường, v.v. Các điều kiện tản nhiệt khác nhau ảnh hưởng đến khả năng chịu tải dòng điện (cần giảm công suất đối với các hệ thống lắp đặt dày đặc).
Dưới lòng đất: Chôn trực tiếp hoặc luồn ống. Cần xem xét điện trở suất nhiệt của đất, độ sâu chôn, khoảng cách đến các nguồn nhiệt khác (ví dụ: đường ống dẫn hơi nước). Độ ẩm và tính ăn mòn của đất ảnh hưởng đến việc lựa chọn lớp vỏ bọc.
Dưới nước: Cần có cấu trúc chống thấm nước đặc biệt (ví dụ: lớp vỏ chì, lớp chắn nước tích hợp) và lớp bảo vệ cơ học.
Lắp đặt đặc biệt: Đường ống thẳng đứng (cần tính đến trọng lượng bản thân), rãnh/đường hầm cáp, v.v.
(2) Nhiệt độ môi trường xung quanh:
Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tản nhiệt của cáp. Bảng định mức dòng điện tiêu chuẩn dựa trên nhiệt độ tham chiếu (ví dụ: 30°C trong không khí, 20°C trong đất). Nếu nhiệt độ thực tế vượt quá nhiệt độ tham chiếu, định mức dòng điện phải được điều chỉnh (giảm). Cần đặc biệt chú ý trong môi trường có nhiệt độ cao (ví dụ: phòng nồi hơi, khí hậu nhiệt đới).
(3)Khoảng cách đến các cáp khác:
Việc lắp đặt cáp dày đặc gây ra hiện tượng tỏa nhiệt và tăng nhiệt độ. Nhiều cáp được lắp đặt song song (đặc biệt là không có khoảng cách hoặc trong cùng một ống dẫn) phải được giảm công suất dựa trên số lượng và cách bố trí (tiếp xúc/không tiếp xúc).
(4) Ứng suất cơ học:
Tải trọng kéo: Đối với các công trình lắp đặt thẳng đứng hoặc khoảng cách kéo dài, cần xem xét trọng lượng bản thân cáp và lực căng kéo; chọn loại cáp có độ bền kéo đủ (ví dụ: cáp bọc thép).
Áp lực/Va đập: Cáp chôn trực tiếp phải chịu được tải trọng giao thông trên mặt đất và rủi ro khi đào bới; cáp đặt trong máng có thể bị nén. Lớp bọc thép (băng thép, dây thép) cung cấp khả năng bảo vệ cơ học mạnh mẽ.
Bán kính uốn cong: Trong quá trình lắp đặt và xoay cáp, bán kính uốn cong không được nhỏ hơn mức tối thiểu cho phép để tránh làm hỏng lớp cách điện và vỏ cáp.
(5)Mối nguy hiểm về môi trường:
Ăn mòn hóa học: Các nhà máy hóa chất, nhà máy xử lý nước thải, khu vực có sương muối ven biển cần lớp vỏ bọc chống ăn mòn (ví dụ: PVC, LSZH, PE) và/hoặc lớp ngoài. Có thể cần đến lớp bảo vệ phi kim loại (ví dụ: sợi thủy tinh).
Ô nhiễm dầu: Các kho chứa dầu, xưởng gia công cơ khí cần có vỏ bọc chống dầu (ví dụ: PVC, CPE, CSP đặc biệt).
Tiếp xúc với tia cực tím: Cáp tiếp xúc ngoài trời cần vỏ bọc chống tia cực tím (ví dụ: PE đen, PVC đặc biệt).
Chuột/Mối: Một số khu vực yêu cầu cáp chống chuột/mối (vỏ bọc có chất chống gặm nhấm, lớp vỏ cứng, lớp giáp kim loại).
Độ ẩm/Ngâm nước: Môi trường ẩm ướt hoặc ngập nước đòi hỏi cấu trúc chống ẩm/chống nước tốt (ví dụ: lớp chắn nước xuyên tâm, vỏ kim loại).
Môi trường dễ cháy nổ: Phải đáp ứng các yêu cầu chống cháy nổ trong khu vực nguy hiểm (ví dụ: vật liệu chống cháy, LSZH, cáp cách điện bằng khoáng chất).
3. Cấu trúc cáp và lựa chọn vật liệu
(1)Vật liệu cách nhiệt:
Polyethylene liên kết chéo (XLPE): Hiệu suất chịu nhiệt cao tuyệt vời (90°C), khả năng chịu tải dòng điện cao, tính chất điện môi tốt, khả năng kháng hóa chất, độ bền cơ học tốt. Được sử dụng rộng rãi cho cáp điện trung/hạ thế. Là sự lựa chọn hàng đầu.
Polyvinyl clorua (PVC): Giá thành thấp, quy trình sản xuất hoàn thiện, khả năng chống cháy tốt, nhiệt độ hoạt động thấp hơn (70°C), giòn ở nhiệt độ thấp, giải phóng khí halogen độc hại và khói dày đặc khi cháy. Vẫn được sử dụng rộng rãi nhưng ngày càng bị hạn chế.
Cao su Ethylene Propylene (EPR): Có độ dẻo tốt, chịu được thời tiết, ozone, hóa chất, nhiệt độ hoạt động cao (90°C), được sử dụng cho thiết bị di động, hàng hải, cáp khai thác mỏ. Chi phí cao hơn.
Khác: Cao su silicon (>180°C), cách điện bằng khoáng chất (MI – dây dẫn đồng với lớp cách điện oxit magiê, khả năng chống cháy tuyệt vời) cho các ứng dụng đặc biệt.
(2)Vật liệu vỏ bọc:
PVC: Có khả năng bảo vệ cơ học tốt, chống cháy, giá thành thấp, được sử dụng rộng rãi. Chứa halogen, tạo khói độc khi cháy.
PE: Có khả năng chống ẩm và hóa chất tuyệt vời, thường được sử dụng làm vỏ bọc ngoài cho cáp chôn trực tiếp. Khả năng chống cháy kém.
Ít khói, không halogen (LSZH / LS0H / LSF): Ít khói, không độc hại (không chứa khí axit halogen), độ truyền ánh sáng cao khi cháy. Bắt buộc sử dụng ở những nơi công cộng (tàu điện ngầm, trung tâm thương mại, bệnh viện, các tòa nhà cao tầng).
Polyolefin chống cháy: Đáp ứng các yêu cầu chống cháy cụ thể.
Việc lựa chọn cần xem xét khả năng chống chịu với các yếu tố môi trường (dầu, thời tiết, tia UV) và nhu cầu bảo vệ cơ học.
(3) Các lớp chắn:
Lớp chắn dẫn điện: Cần thiết cho cáp điện áp trung/cao (>3,6/6kV), giúp cân bằng điện trường bề mặt của dây dẫn.
Lớp chắn cách điện: Cần thiết cho cáp điện áp trung/cao, hoạt động cùng với lớp chắn dẫn điện để kiểm soát hoàn toàn tại hiện trường.
Lớp chắn/vỏ bọc kim loại: Cung cấp khả năng chống nhiễu điện từ (EMC) và/hoặc đường dẫn ngắn mạch (phải được nối đất) và bảo vệ cơ học. Các dạng phổ biến: băng đồng, bện dây đồng (che chắn + đường dẫn ngắn mạch), vỏ bọc băng thép (bảo vệ cơ học), vỏ bọc dây thép (chống kéo + bảo vệ cơ học), vỏ nhôm (che chắn + chống thấm nước xuyên tâm + bảo vệ cơ học).
(4)Các loại giáp:
Dây thép bọc thép (SWA): Khả năng bảo vệ tuyệt vời chống nén và kéo, thích hợp cho việc chôn trực tiếp hoặc bảo vệ cơ học.
Dây thép bọc thép mạ kẽm (GWA): Độ bền kéo cao, thích hợp cho các đoạn thẳng đứng, nhịp lớn, lắp đặt dưới nước.
Lớp giáp phi kim loại: Băng sợi thủy tinh, cung cấp độ bền cơ học trong khi không nhiễm từ, nhẹ, chống ăn mòn, đáp ứng các yêu cầu đặc biệt.
4. Yêu cầu về an toàn và quy định
(1) Khả năng chống cháy:
Chọn loại cáp đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy hiện hành (ví dụ: IEC 60332-1/3 cho khả năng chống cháy đơn/bó, BS 6387 CWZ cho khả năng chịu lửa, GB/T 19666) dựa trên nguy cơ cháy và nhu cầu sơ tán. Khu vực công cộng và khu vực khó thoát hiểm phải sử dụng cáp chống cháy LSZH.
(2) Khả năng chống cháy:
Đối với các mạch điện quan trọng cần phải duy trì hoạt động trong trường hợp hỏa hoạn (máy bơm chữa cháy, quạt hút khói, đèn chiếu sáng khẩn cấp, hệ thống báo động), hãy sử dụng cáp chống cháy (ví dụ: cáp MI, cấu trúc cách điện hữu cơ được dán băng mica) đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn (ví dụ: BS 6387, IEC 60331, GB/T 19216).
(3)Không chứa halogen và ít khói:
Bắt buộc tại các khu vực có yêu cầu cao về an toàn và bảo vệ thiết bị (các trung tâm giao thông, trung tâm dữ liệu, bệnh viện, các tòa nhà công cộng lớn).
(4)Tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận:
Cáp phải tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận bắt buộc tại địa điểm dự án (ví dụ: CCC ở Trung Quốc, CE ở EU, BS ở Anh, UL ở Mỹ).
5. Kinh tế & Chi phí vòng đời
Chi phí đầu tư ban đầu: Giá cáp và phụ kiện (mối nối, đầu nối).
Chi phí lắp đặt: Thay đổi tùy thuộc vào kích thước, trọng lượng, độ linh hoạt của cáp và độ dễ lắp đặt.
Chi phí tổn hao vận hành: Điện trở của dây dẫn gây ra tổn hao I²R. Dây dẫn có tiết diện lớn hơn sẽ tốn kém hơn ban đầu nhưng giúp giảm tổn hao về lâu dài.
Chi phí bảo trì: Các loại cáp đáng tin cậy, bền bỉ có chi phí bảo trì thấp hơn.
Tuổi thọ: Cáp chất lượng cao trong môi trường phù hợp có thể sử dụng được hơn 30 năm. Hãy đánh giá toàn diện để tránh lựa chọn cáp có thông số kỹ thuật thấp hoặc chất lượng kém chỉ dựa trên giá ban đầu.
6. Những vấn đề cần xem xét khác
Trình tự pha và ký hiệu: Đối với cáp nhiều lõi hoặc hệ thống lắp đặt tách pha, hãy đảm bảo trình tự pha và mã màu chính xác (theo tiêu chuẩn địa phương).
Nối đất và liên kết đẳng thế: Các tấm chắn và lớp giáp bằng kim loại phải được nối đất một cách đáng tin cậy (thường là ở cả hai đầu) để đảm bảo an toàn và hiệu quả chắn sóng.
Mức dự trữ: Cân nhắc khả năng tăng phụ tải trong tương lai hoặc thay đổi tuyến đường dây, tăng tiết diện hoặc dự trữ các mạch điện dự phòng nếu cần.
Khả năng tương thích: Các phụ kiện cáp (đầu nối, khớp nối, đầu cuối) phải phù hợp với loại cáp, điện áp và kích thước dây dẫn.
Tiêu chuẩn và chất lượng nhà cung cấp: Chọn nhà sản xuất uy tín với chất lượng ổn định.
Để đạt hiệu suất và độ tin cậy tối ưu, việc lựa chọn loại cáp phù hợp đi đôi với việc lựa chọn vật liệu chất lượng cao. Tại ONE WORLD, chúng tôi cung cấp đầy đủ các loại nguyên liệu thô cho dây và cáp — bao gồm các hợp chất cách điện, vật liệu vỏ bọc, băng keo, chất độn và sợi — được thiết kế riêng để đáp ứng các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn khác nhau, hỗ trợ thiết kế và lắp đặt cáp an toàn và hiệu quả.
Thời gian đăng bài: 15 tháng 8 năm 2025