Cấu trúc cơ bản của cáp điện được thiết kế theo nhiều lớp, mỗi lớp thực hiện các chức năng cụ thể để đảm bảo truyền tải năng lượng điện an toàn, hiệu quả và đáng tin cậy từ nguồn phát điện đến người sử dụng cuối cùng. Thiết kế dạng mô-đun này cho phép cáp thích ứng với nhiều yêu cầu khác nhau, từ phân phối điện áp thấp đến truyền tải điện áp cực cao, và chịu được các tác động cơ học, hóa học và môi trường trong quá trình lắp đặt và vận hành lâu dài.
Cấu trúc và chức năng chi tiết như sau:
1. Dây dẫn (Lõi dẫn điện)
Chức năng: Đóng vai trò là kênh dẫn chính để truyền tải năng lượng điện, mang dòng điện và quyết định khả năng chịu tải và hiệu suất dẫn điện của cáp.
Vật liệu và quy trình: Thường được làm từ đồng ủ có độ dẫn điện cao (điện trở suất thấp, độ dẻo tốt) hoặc dây dẫn nhôm kéo nguội. Để cân bằng giữa độ dẻo và độ bền, dây dẫn thường được tạo thành bằng cách bện nhiều sợi dây mảnh lại với nhau một cách đều đặn. Hình dạng mặt cắt ngang của chúng được tối ưu hóa để lấp đầy không gian cách điện và cải thiện khả năng tản nhiệt.
2. Các lớp chắn
Chức năng: Cặp lớp bán dẫn này tạo thành một “hệ thống cân bằng”, rất quan trọng để đảm bảo phân bố điện trường đồng đều trong các loại cáp điện áp trung và cao.
Lớp chắn dẫn điện: Được ép chặt lên bề mặt dây dẫn, nó lấp đầy các chỗ không đều và khe hở siêu nhỏ bên trong dây dẫn bện, ngăn ngừa hiện tượng phóng điện hào quang và hình thành các nhánh điện cục bộ.
Lớp chắn cách điện: Được gắn chặt vào bề mặt ngoài của lớp cách điện, nó giúp đồng nhất điện trường và tạo sự chuyển tiếp mượt mà đến lớp chắn kim loại bên ngoài.
Vật liệu: Cả hai đều là vật liệu bán dẫn có khả năng liên kết chéo, với điện trở suất thể tích thường được kiểm soát trong khoảng từ 10² đến 10⁵ Ω·cm.
3. Lớp cách nhiệt
Chức năng: Cung cấp khả năng cách điện, chịu được điện áp hoạt động và quá áp để ngăn ngừa sự cố hoặc rò rỉ.
Vật liệu: Vật liệu chính làPolyethylene liên kết chéo (XLPE)Cao su ethylene propylene (EPR) được sử dụng cho các ứng dụng điện áp trung bình và đòi hỏi độ dẻo cao. Polyvinyl clorua (PVC) chủ yếu được sử dụng trong các mạng lưới phân phối điện áp thấp.
4. Lớp chắn kim loại
Chức năng: Cung cấp đường dẫn cho dòng điện sự cố, che chắn điện từ và bảo vệ nối đất.
Biểu mẫu:Băng đồnglớp chắn, lớp chắn bằng dây bện đồng, hoặc vỏ kim loại lượn sóng (cũng có chức năng chắn nước theo hướng xuyên tâm).
5. Lớp lấp đầy
Chức năng: Lấp đầy các khoảng trống trong cáp đa lõi để duy trì độ ổn định cấu trúc, đồng thời cung cấp lớp đệm bổ trợ và bảo vệ chống ẩm.
Chất liệu: Các chất liệu không hút ẩm như dây dù polypropylene (PP) hoặc dây thừng chống thấm nước.
6. Lớp vỏ bên trong
Chức năng: Bảo vệ lớp chắn kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo ra một lớp chắn nước và hơi ẩm ban đầu theo hướng xuyên tâm.
Vật liệu: Vỏ bọc bằng Polyethylene (PE) hoặc Polyvinyl Chloride (PVC) đùn. Đối với các ứng dụng yêu cầu khả năng chống thấm nước tốt, người ta thường sử dụng vỏ bọc nhiều lớp nhôm-polyethylene.
7. Lớp giáp
Chức năng: Cung cấp khả năng bảo vệ cơ học chống lại sự nghiền nát trong quá trình chôn trực tiếp, lực kéo trong quá trình lắp đặt và lực căng trong quá trình đặt ngầm dưới biển.
Các loại: Giáp thép dạng băng (chủ yếu để chịu lực nén) hoặc giáp thép dạng dây (để chịu lực kéo).
8. Lớp vỏ ngoài
Chức năng: Lớp bảo vệ ngoài cùng, chống ăn mòn do môi trường.
Vật liệu: Vỏ bọc bằng PVC hoặc PE, có khả năng phát triển các vật liệu vỏ bọc đặc biệt chống cháy, không chứa halogen và ít khói.
9. Các công trình đặc biệt
Cấu trúc chống thấm: Tấm kim loại lượn sóng hoặc bột/băng/gel chống thấm nước.
Cấu trúc chống cháy: Cao su silicon có thể gốm hóa, băng keo mica hoặc vật liệu ít khói không chứa halogen (LSZH).
Tích hợp thông minh: Một số loại cáp tích hợp các bộ phận quang học để đo nhiệt độ hoặc truyền thông.
10. Ví dụ về cấu trúc (Cáp lõi đơn điện áp cao)
Dây dẫn đồng → Lớp chắn dây dẫn → Lớp cách điện XLPE → Lớp chắn cách điện → Lớp chắn kim loại dạng sóng → Lớp vỏ trong PE → Lớp giáp dây thép → Lớp vỏ ngoài.
11. Tóm tắt
Dây cáp điện là một sản phẩm hệ thống được thiết kế chính xác. Việc lựa chọn vật liệu và thực hiện các quy trình cho từng lớp ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất truyền tải, tuổi thọ và mức độ an toàn của cáp. Công nghệ cáp hiện đại đang phát triển theo hướng điện áp cao hơn, công suất lớn hơn, độ tin cậy cao hơn, tính thông minh cao hơn và tính bền vững môi trường được nâng cao.
Thời gian đăng bài: 18/12/2025