Nghiên cứu kỹ thuật đấu nối, lắp đặt, thí nghiệm và vận hành cáp ngầm trung thế ở việt nam

Khái quát về cáp điện lực Cáp là dây dẫn điện mềm được bọc cách điện và bọc vỏ kim loại hoặc vật liệu Polymer để ngăn chặn các tác dụng bên ngoài đối với cách điện như chênh lệch nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

PHẠM VĂN NGHĨA

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐẤU NỐI, LẮP ĐẶT, THÍ NGHIỆM

VÀ VẬN HÀNH CÁP NGẦM TRUNG THẾ Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS ĐẶNG QUỐC THỐNG

Hà Nội –Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Tất cả các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ

PHẠM VĂN NGHĨA

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁP NGẦM TRUNG THẾ 9

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁP ĐIỆN LỰC 9

1.1.1 Khái quát về cáp điện lực 9

1.1.2 Phân loại cáp ngầm điện lực 10

1.1.2.1 Phân loại theo kết cấu cách điện 10

1.1.2.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo lõi cáp 13

1.1.2.3 Phân loại theo nhiệm vụ 14

1.1.3 Nhận xét 14

1.2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA CÁP NGẦM TRUNG THẾ SỬ DỤNG CÁCH ĐIỆN POLYMER 15

1.2.1 Cấu tạo chung của cáp cách điện bằng Polymer 15

1.2.2 Lõi dẫn 15

1.2.3 Cách điện 15

1.2.4 Màn chắn 16

1.2.5 Vỏ bảo vệ 17

1.2.6 Vỏ bảo vệ cơ học 17

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẮP ĐẶT VÀ QUY ĐỊNH VẬN HÀNH CÁP NGẦM TRUNG THẾ PHỔ BIẾN 17

1.3.1 Các phương pháp lắp đặt phổ biến 17

1.3.1.1 Lắp đặt cáp trực tiếp trong đất 17

1.3.1.2 Lắp đặt cáp trong không khí 17

1.3.1.3 Lắp đặt cáp trong mương cáp xây bê tông 18

1.3.2 Các quy định vận hành phổ biến 18

1.4 ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH CÁC SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TẠI VIỆT NAM 19

1.4.1 Tình hình phát triển cáp ngầm trung thế tại Việt Nam 19

1.4.2 Tổng quan về sự cố cáp ngầm trung thế tại Việt Nam 19

1.5 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 23

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐẤU NỐI, LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH NGẦM TRUNG THẾ CÁCH ĐIỆN XLPE 24

2.1 KỸ THUÂT ĐẤU NỐI CÁP NGẦM TRUNG THẾ 24

2.1.1 Đặt vấn đề 24

2.1.2 Kỹ thuật làm đầu cáp 24

2.1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của đầu cáp 24

2.1.2.2 Phân loại đầu cáp 24

2.1.2.3 Nguyên tắc chung của việc làm đầu cáp 25

2.1.2.4 Kỹ thuật làm đầu cáp thường 26

2.1.2.5 Kỹ thuật làm đầu cáp Tplug và đầu cáp Elbow 28

2.1.3 Kỹ thuật làm hộp nối 29

2.1.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của hộp nối 29

2.1.3.2 Phân loại hộp nối 30

2.1.3.3 Kỹ thuật làm hộp nối 30

2.2 KỸ THUẬT LẮP ĐẶT CÁP NGẦM TRUNG THẾ 31

2.2.1 Yêu cầu chung 31

2.2.2 Lựa chọn loại cáp 32

2.2.3 Cấu hình lắp đặt cáp ngầm 32

2.2.3.1 Cáp bố trí 3 pha theo phương thẳng đứng 33

2.2.3.2 Cáp bố trí 3 pha theo phương nằm ngang 33

2.2.3.3 Cáp bố trí 3 pha theo hình tam giác 33

2.2.4 Phương thức lắp đặt cáp 34

2.2.4.1 Lắp đặt cáp ngầm trực tiếp trong đất 34

2.2.4.2 Lắp đặt cáp ngầm trong ống (khối cáp, máng cáp) 37

2.2.4.3 Lắp đặt cáp ngầm trong công trình cáp 38

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CỦA KỸ THUẬT LẮP ĐẶT ĐẾN QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG CÁP NGẦM TRUNG THẾ 40

2.3.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật làm đầu cáp và hộp nối 40

2.3.2 Ảnh hưởng của phương pháp tiếp địa vỏ cáp 41

2.3.3 Ảnh hưởng của cấu hình lắp đặt cáp 42

2.3.3.1 Phương pháp tính điện áp cảm ứng vỏ cáp 42

2.3.3.2 Ảnh hưởng của tổn thất vỏ cáp đến khả năng tải của cáp 45

2.3.4 Ảnh hưởng của vấn đề tản nhiệt ra môi trường của cáp 47

2.3.4.1 Lý thuyết về chế độ nhiệt 47

2.3.4.2 Tổn hao nhiệt lõi dẫn do dòng tải 49

2.3.4.3 Tổn hao điện môi 49

2.3.4.4 Nhiệt trở của các bộ phận cáp 50

2.3.4.5 Độ tăng nhiệt độ do tổn hao điện môi 53

2.3.4.6 Tính nhiệt trở của đất 53

2.3.4.7 Nhận xét 60

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM, CHUẨN ĐOÁN VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ 61

3.1 KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM CÁP NGẦM TRUNG THẾ 61

3.1.1 Tổng quan về thí nghiệm cáp ngầm 61

3.1.2 Các phương pháp thí nghiệm cáp ngầm 63

3.1.2.1 Thí nghiệm bằng điện áp một chiều 63

3.1.2.2 Thí nghiệm chịu đựng điện áp cao tần số công nghiệp 66

3.1.2.3 Thí nghiệm phóng điện cục bộ 67

3.1.2.4 Thí nghiệm tổn hao điện môi tần số 50Hz 69

3.1.2.5 Thí nghiệm tần số thấp 70

3.2 KỸ THUẬT CHUẨN ĐOÁN VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ 74

3.2.1 Đặt vấn đề 74

3.2.2 Các phương pháp chuẩn đoán xác định sơ bộ vị trí 74

3.2.3 Các phương pháp chuẩn đoán xác định vị trí sự cố 76

3.2.3.1 Tổng quan 76

3.2.3.2 Phương pháp cảm ứng điện từ 76

3.2.3.3 Phương pháp âm tần 78

3.2.4 Ứng dụng phương pháp cảm ứng điện từ trong dò tìm sự cố cáp ngầm 83

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CỦA TUYẾN CÁP NGẦM 22KV TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 86

4.1 Tính toán chế độ vận hành của tuyến cáp ngầm 22kV cấp điện cho trụ sở Bộ Công An 86

4.1.1 Các thông số đầu vào 86

4.1.2 Áp dụng tính toán chế độ vận hành 88

4.1.2.1 Chế độ vận hành 1 89

4.1.2.2 Chế độ vận hành 2 90

4.1.2.3 Nhận xét 92

4.2 Xác định điểm sự cố của tuyến cáp ngầm 22kV cấp điện cho trụ sở Truyền hình Công an Nhân dân 93

4.2.1 Các thông số đầu vào 93

4.2.2 Trình tự thực hiện dò tìm điểm sự cố 93

4.2.3 Nhận xét 95

KẾT LUẬN 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 99

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất cơ bản của vật liệu dẫn điện 14

Bảng 1.2 Các cơ chế lão hóa cách điện cáp lực 20

Bảng 2.1 Chiều rộng giới hạn của đường cáp ngầm 31

Bảng 2.2 Khoảng cách nhỏ nhất giữa các cáp trong công trình cáp 40

Bảng 3.1.Bảng kê giới hạn điện trở cách điện IR(MΩ) của 1 km cáp 63

Bảng 3.2 Thí nghiệm HVDC cáp có điện áp danh định đến 36kV trước lắp đặt 65

Bảng 3.3 Thí nghiệm HVAC cáp điện áp danh định dưới 36 kV trước lắp đặt 67

Bảng 3.4 Thí nghiệm HVAC cáp điện áp danh định dưới 36 kV sau lắp đặt 67

Bảng 3.5 Giá trị tổn hao và hằng số điện môi của vật liệu cách điện 70

Bảng 3.6 Tiêu chuẩn giá trị độ lệch cho phép tgδ 73

Bảng 3.7 Giá trị điện áp thí nghiệm điện áp cao tần số thấp (VLF) 73

Bảng 4.1 Các thông số của cáp ngầm 22kV-3x240mm2 87

Bảng 4.2 Các điều kiện về thời tiết ở khu vực Hà Nội 88

Bảng 4.3 Các thông số của vật liệu 89

Bảng 4.4 Dòng tải cho phép của tuyến cáp ngầm cấp điện cho trụ sở Bộ Công An ở chế độ vận hành 1 khi hệ số tải 89

Hình 4.3 Biểu đồ tương quan giữa dòng tải cho phép của tuyến cáp ngầm cấp điện cho trụ sở Bộ Công An ở chế độ vận hành 1 khi hệ số tải 90

Bảng 4.5 Dòng tải cho phép của tuyến cáp ngầm cấp điện cho trụ sở Bộ Công An ở chế độ vận hành 2 khi hệ số tải 91

Hình 4.4 Biểu đồ tương quan giữa dòng tải cho phép của tuyến cáp ngầm cấp điện cho trụ sở Bộ Công An ở chế độ vận hành 2 khi hệ số tải 91

Bảng 4.6 Điện trở một chiều từng đôi ruột cáp - tuyến cáp ngầm 22kV cấp điện cho trụ sở Truyền hình Công an Nhân dân 94

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo cáp 1 lõi có vỏ bọc 9

Hình 1.2 Cấu tạo cáp ngầm 24kV cách điện XLPE 15

Hình 1.3 Mô hình cây điện dưới kính hiển vi 22

Hình 1.4 Cây nước trong cách điện 22

Hình 2.1 Đầu cáp ba pha, đầu cáp đơn pha 24

Hình 2.2 Cấu tạo đầu cáp co rút nguội 24kV 27

Hình 2.3.Đầu cáp Tplug và Elbow 24kV 29

Hình 2.4 Điện thế trên vỏ cáp khi đấu nối tiếp địa một đầu, hai đầu 41

Hình 2.5 Hệ thống nối đất một điểm 41

Hình 2.6 Hệ thống nối đất đảo vỏ 42

Hình 2.7 Sơ đồ vectơ điện áp trên vỏ cáp 44

Hình 2.8 Gradient điện áp cảm ứng trên vỏ khi có dòng điện 1000A trong ruột 45

Hình 2.9 Mạch tương đương dòng nhiệt trong cáp ngầm 48

Hình 2.10 Nhiệt trở của cáp một sợi 51

Hình 2.11 Nhiệt trở giả tưởng của các loại cáp thông dụng 52

Hình 2.12 Nhiệt độ của đất trong năm ở các độ sâu khác nhau 54

Hình 2.13 Nhiệt trở suất của đất trong năm 54

Hình 2.14 Trường nhiệt độ của cáp đường kính d=2r, độ chôn sâu h 55

Hình 2.15 Nhiệt trở của cáp khi vận hành liên tục (hệ số tải ) không xét đến hiệu ứng đất bị khô và 57

Hình 3.1 Sơ đồ đo điện trở cách điện 63

Hình 3.2 Sơ đồ thí nghiệm chịu đựng điện áp cao tần số công nghiệp 66

Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệmphóng điện cục bộ (PD) dùng nguồn AC-50Hz 68

Hình 3.4 Sơ đồ đo tổn hao điện môi (tgδ) 69

Hình 3.5 Sử dụng tần số thấp (VLF) đo phóng điện (PD) 71

Hình 3.6: Sử dụng tần số thấp (VLF) đo tổn hao điện môi (tgδ) 71

Hình 6: Thí nghiệm điện áp cao bằng tần số thấp (VLF) 73

Hình 3.7: Thử nghiệm với mạch vòngMurray 75

Hình 3.8 Dòng điện đi và về trong cáp 77

Hình 3.9 Dòng điện ở cáp nhiều lõi chạy trong ống dẫn với các miệng ống 77

Hình 3.10 Tín hiệu điện từ tại vị trí xảy ra sự cố trên cáp điện 3 pha 78

Hình 3.11 Phương pháp hố thế năng áp dụng với điện áp xoay chiều (AC) và một

chiều (DC) 79

Hình 3.12 Phương pháp xoắn 81

Hình 3.13 Xác định tuyến cáp theo phương pháp tín hiệu cực tiểu 83

Hình 3.13 Xác định chiều sâu chôn cáp 84

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho trụ sở Bộ Công An 86

Hình 4.2 Mặt cắt rãnh cáp điển hình từ TBA 110kVA E9 đến trụ sở Bộ Công An 87

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁP NGẦM TRUNG THẾ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁP ĐIỆN LỰC

1.1.1 Khái quát về cáp điện lực

Cáp là dây dẫn điện mềm được bọc cách điện và bọc vỏ kim loại hoặc vật liệu Polymer để ngăn chặn các tác dụng bên ngoài đối với cách điện như chênh lệch nhiệt độ cao, ngâm trong nước Chúng phải chịu sự thay đổi nhiệt độ lớn do dòng điện làm việc và điều kiện nhiệt độ môi trường Khi đã lắp đặt xong cáp phải vận hành tin cậy trong nhiều năm

Cấu tạo của cáp gồm một hay nhiều dây dẫn chính (lõi dẫn) cách điện với đất

và cách điện giữa các lõi với nhau, vỏ kim loại và các lớp bọc bảo vệ

Hình 1.1 Cấu tạo cáp 1 lõi có vỏ bọc

Lõi dẫn có chức năng dẫn dòng điện, được cấu tạo bằng vật liệu dẫn điện, phổ biến dùng đồng hoặc nhôm do có đặc điểm thỏa mãn các yếu tố chính: Tính phổ biến, có độ bền cơ học, dẫn điện tốt và giá cả hợp lý

Cách điện của cáp phải gánh chịu toàn bộ trọng lượng của lõi hoặc các ứng lực

do uốn Vì thế ngoài việc đảm bảo yêu cầu cách điện còn phải đảm bảo yêu cầu về

độ uốn, độ bền cơ giới và khả năng tản nhiệt

Vỏ bọc kim loại thường sử dụng bằng chì hoặc nhôm có nhiệm vụ bảo vệ cách điện đối với các tác dụng bên ngoài, trước hết là độ ẩm và các tác động cơ giới Lớp bảo vệ là một vỏ bọc bằng sợi thép hoặc băng thép, một lớp sợi đay tẩm bitum Vỏ bọc còn có tác dụng làm cho điện trường phân bố đều hơn và đặc tính của cáp không phụ thuộc vào cách thức lắp đặt

Lớp vỏ bọc ngoài cùng thường sử dụng nhựa Polyvinyl clorua (PVC), lớp vỏ này có tác dụng chống ăn mòn lớp vỏ kim loại, ngoài ra còn để in các thông tin kỹ thuật về cáp

Trong thực tế cáp ngầm được chế tạo thành từng đoạn có chiều dài từ 250m đến 1000m, các đoạn này được nối với nhau bằng hộp nối và được nối với các thiết

bị khác như tủ điện và máy biến áp bằng đầu cáp Việc đấu nối được thực hiện tại công trường, yêu cầu kỹ thuật và chi phí của việc đấu nối cáp là khá cao

1.1.2 Phân loại cáp ngầm điện lực

1.1.2.1 Phân loại theo kết cấu cách điện

a) Cáp tẩm dầu

Mỗi lõi dẫn của cáp tẩm dầu được cách điện bằng giấy tẩm dầu có điện trở cách điện và độ nhớt cao Dầu tẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ pha lẫn nhựa thông để tăng độ nhớt và ngăn chặn quá trình oxy hóa, được bịt kín bằng một lớp kim loại, ví

dụ như vỏ chì Tuy nhiên cáp thường tạo ra các khoảng trống trong cách điện, có thể dẫn đến hiện tượng ion hóa do đó độ tin cậy của cáp không cao Ở điện áp cao người

ta chế tạo cáp 1 sợi, cáp này có lõi bằng đồng hoặc nhôm vặn xoắn rỗng.Dây dẫn rỗng lưu thông dầu dưới áp suất cao để tẩm cách điện giấy và đảm bảo dẫn điện đồng đều Lớp vỏ bọc được bảo vệ bởi một lớp kim loại, ngoài cùng được bảo vệ bằng một lớp nhựa PVC

Cáp tẩm dầu có ưu điểm so với loại cáp đổ dầu là ở các đầu nối cáp chất tẩm không bị gỉ ra ngoài do đó không tạo nên các khoảng trống bên trong Cáp tẩm bằng loại hỗn hợp dầu không chảy có thể lắp đặt với chênh lệch độ cao lên tới 300m mà không làm chảy dầu xuống đầu phía thấp dẫn đến xuất hiện khoảng trống cách điện không được tẩm ở phía cao

Nhược điểm chủ yếu của loại cáp tẩm dầu là sự xuất hiện các bọc khí bên trong cáp ảnh hưởng xấu đến cách điện Khi phụ tải tăng cao cáp sẽ bị phát nóng mạnh làm vỏ chì phồng ra ngược lại khi phụ tải giảm vỏ chì sẽ co lại, sự giãn nở của

vỏ chì lớn hơn đáng kể với cách điện vì vậy sẽ hình thành cách lỗ trống chứa khí thoát ra từ cách điện Các bọc khí này ban đầu xuất hiện ở gần vỏ chì là nơi cường

độ điện trường bé nhưng do khuếch tán chúng sẽ xuất hiện ở gần lõi với cường độ điện trường cao làm tăng khả năng phóng điện dẫn đến sự cố ngắn mạch Do nhược điểm trên cáp tẩm dầu chỉ dùng ở điện áp xoay chiều định mức tới 35kV

b) Cáp đổ dầu

Cáp đổ dầu thường chỉ có một lõi và dùng ở điện áp cao (từ 110kV trở lên) Trong loại cáp này dầu có áp suất cao sẽ chảy dọc theo đường cáp để lấp kín các bọt khí được hình thành trong thời gian của cácchu trình nhiệt, cáp dầu là đại diện cho cáp áp lực Áp suất dầu trong cáp cao còn có mục đích tăng khả năng cách điện, giảm kích thước của cáp Lõi cáp được phủ một lớp chất bán dẫn để tránh tạo thành những điểm điện trường tăng cục bộ trên bề mặt lõi

Ưu điểm của cáp đổ dầu là lõi được đặt trong đường ống kim loại nên đơn giản được kết cấu của lớp vỏ bọc chịu lực Việc tăng áp suất dầu sẽ làm tăng khả năng cách điện của cáp tuy nhiên việc này cũng đồng nghĩa kết cấu vỏ cáp sẽ có cấu tạo phức tạp hơn

Nhược điểm của cáp đổ dầu là đòi hỏi thiết bị phụ trợ, ví dụ thiết bị cấp dầu nên làm tăng khối lượng công việc khi lắp đặt, đặc biệt đòi hỏi hệ thống đảm bảo áp suất dầu phức tạp cũng như mặt bằng lắp đặt các thiết bị này

Nhược điểm của cáp chứa khí nén là điều kiện tản nhiệt xấu nên việc sử dụng chúng ở điện áp cao bị hạn chế.Hiện nay cáp chứa khí nén được dùng phổ biến ở điện áp 35kV trên các tuyến đường dốc hoặc yêu cầu lắp đặt cáp thẳng đứng

Hiện nay khí SF6 là loại khí có khả năng cách điện cao hơn nhiều so với không khí nên cũng được sử dụng.Độ bền điện của khí SF6 ở điều kiện bình thường

khoảng 10kV/mm, tức là lớn hơn không khí khoảng 3 lần Đường dây cáp dùng khí nén SF6 có nhiều ưu điểm như kết cấu tương đối đơn giản, tổn hao nhỏ, khả năng khôi phục cách điện sau khi phóng điện, điện dung đơn vị bé Việc sử dụng khí SF6 làm cách điện mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu ứng dụng cho cáp siêu cao áp

d) Cáp siêu dẫn

Cáp siêu dẫn 3 pha gồm 4 ống bằng vật liệu siêu dẫn, chất làm lạnh Heli lỏng lưu thông trong 3 ống bên trong (dây dẫn pha) Mỗi lõi được bọc một lớp cách điện

và màn che để cân bằng điện trường

Khoảng trống giữa các pha và ống ngoài cùng cho lưu thông chất lỏng làm lạnh bằng Nitơ hóa lỏng (T<70K)

Bên ngoài cùng có một lớp cách điện có nhiệm vụ giảm tổn thất nhiệt

Cáp siêu dẫn có khả năng truyền công suất tự nhiên đến 4GVA

e) Cáp cách điện khô

Cáp cách điện khô có thể chế tạo loại 3 lõi hoặc 1 lõi đơn Cáp cách điện 3 lõi thông thông thường được bọc trong một vỏ bảo vệ chung Các lõi dẫn điện được bọc cách điện riêng rẽ.Khoảng trống ở giữa và xung quanh lõi được chèn chất độn để tạo

ra bề mặt tròn sau đó bọc cách điện Phía bên ngoài bọc một lớp đai thép bảo vệ cơ học khi chôn ngầm vì không có dòng điện xoáy cảm ứng trong đai thép 3 pha, nhưng với cáp một lõi thì dòng này tồn tại dẫn đến tăng tổn hao và điện cảm của đường dây

Phân bố điện trường trong cáp 3 lõi không hoàn toàn xuyên tâm, tạo nên thành phần theo bề mặt tiếp tuyến với bề mặt cách điện là hướng độ bền cách điện yếu nhất Để khắc phục người ta quấn quanh mỗi lõi một lớp dẫn điện bằng giấy kim loại hoặc màn che bằng dây dẫn đồng để chuyển cáp 3 lõi chung thành cáp 3 lõi đơn

về mặt điện học, như vậy cường độ điện trường hoàn toàn theo phương hướng tâm Một màng giấy bán dẫn được phủ trên mặt ngoài của lõi cáp nhằm hạn chế tăng điện trường cục bộ trên bề mặt dây dẫn Loại vật liệu này gồm bột than trộn với đồng polyme giữa ethylen và vinyle acetate (điện trở suất )

Vật liệu cách điện của cáp là polymer.Polymer được tổng hợp từ các phân tử monomer.Phần lớn các vật liệu hiện đại đều được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp Về phương diện kỹ thuật, các polymer quan trọng được phân loại thành:

- Polymer nhiệt dẻo (Polyvinylchloride PVC, Polyethylen PE, Polypropylen

Cáp ngầm trung thế cách điện Polymer đang dần thay thế loại cáp cách điện giấy tẩm dầu do có nhưng ưu điểm vượt trội:

- Mềm, dẻo nhẹ và bền vững

- Không cần hệ thống duy trì áp suất chất lỏng

- Lắp đặt đơn giản, bảo dưỡng thuận tiện

- Phụ kiện đơn giản hơn

- Cách điện bằng chất dẻo có thể phủ lên lõi dẫn điện bằng phương pháp ép đùn trực tiếp, do đó năng suất chế tạo cao Không cần công đoạn sấy, tẩm

1.1.2.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo lõi cáp

Theo vật liệu chế tạo lõi cáp có thể chia thành hai loại là cáp ngầm ruột nhôm

và cáp ngầm ruột đồng

Cáp ruột đồng có khả năng dẫn điện tốt, suất đầu tư lớn

Cáp ruột nhôm có tính dẫn điện và nhiệt kém nên phải sử dụng cáp có tiết diện lớn hơn so với cáp đồng

Bảng 1.1 Tính chất cơ bản của vật liệu dẫn điện

Vật liệu Điện trở suất  (Ω.m)

Khối lượng riêng

ζ (kg/m3)

Giá thành USD/kg Đồng đỏ 1,72.10−8 8.940 7,180

Trong thực tế cáp ngầm sử dụng đồng làm lõi dẫn điện phổ biến hơn nhôm, đặc biệt là trong trường hợp tải công suất lớn

1.1.2.3 Phân loại theo nhiệm vụ

Theo nhiệm vụ của tuyến cáp có thể chia thành các loại sau:

- Khả năng mang tải lớn

- Có hằng số điện môi thấp nên giảm được đáng kể tổn hao điện môi

- Không cần phải điều áp để ổn định điện môi, do đó các phụ kiện đơn giản hơn và không cần lắp thiết bị điều áp

- Cách điện ở thể rắn nên có thể lắp đặt được ở mọi địa hình kể cả có sự thay đổi cao độ lớn

- Hệ thống cáp không gây ảnh hưởng tới môi trường do không có nguy cơ dò rỉ dầu

- Có trọng lượng tương đối nhẹ nên thuận lợi cho việc vận chuyển, lắp đặt

Vì vậy việc nghiên cứu kỹ thuật đấu nối, lắp đặt, thí nghiệm và vận hành cáp ngầm trung thế ở Việt Nam có đối tượng nghiên cứu là cáp ngầm ruột đồng, cách điện Polymer

1.2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA CÁP NGẦM TRUNG THẾ SỬ DỤNG CÁCH ĐIỆN POLYMER

1.2.1 Cấu tạo chung của cáp cách điện bằng Polymer

Loại cáp khô dùng cách điện Polymer XLPE (Cross Linked Polyethylene) được nghiên cứu từ thập niên 60 của thế kỷ 20 Loại cáp này gồm lõi cáp bằng đồng hoặc nhôm bện với cách điện ép và được bảo vệ với lớp vỏ kim loại và lớp bọc chống ăn mòn

1.2.3 Cách điện

Tăng cường độ điện trường làm việc của cáp đòi hỏi phải có cách điện chất lượng rất cao Do đó yêu cầu các vật liệu sử dụng cho loại cáp cách điện chất dẻo phải đặc biệt tinh khiết, việc đảm bảo độ tinh khiết phải được chú trọng ngay từ khâu sản xuất vật liệu thô

Cáp điện lực sử dụng nhiều vật liệu cách điện và cấu tạo rất đa dạng, được chế tạo theo yêu cầu sử dụng Trong thực tế hiện nay việc ngầm hóa lưới điện trung thế hầu hết sử dụng cáp ngầm cách điện XLPE vì vậy trong luận văn này sẽ trình bày những vấn đề mang tính phổ quát về cáp ngầm trung thế cách điện XLPE

Cách điện XLPE được tạo thành bằng cách nung nóng Polyethylene (PE) mật

độ thấp trộn lẫn với các tác nhân liên kết Các tác nhân liên kết ví dụ như Peroxide hữu cơ ở nhiệt độ và áp suất cao tác động trong quá trình liên kết ngang làm cho các phân tử liên kết với nhau và làm cho hỗn hợp chuyển sang dạng nhựa dẻo chịu nhiệt Nhựa Polyethylene ban đầu trở thành dạng nhựa nhiệt dẻo ở nhiệt độ 120ºC, khi đó các chuỗi liên kết yếu giữa các phân tử khác tách ra Chuỗi liên kết phân tử bền vững XLPE tạo ra cơ tính tốt ở nhiệt độ cao Đây là lý do chất bọc cách điện XLPE có thể sử dụng với nhiệt độ dây dẫn cao hơn PE Sau đây là một số tính chất vật lý của XLPE

Cách điện XLPE rất nhạy cảm với phóng điện cục bộ trong các khe hở và các

lỗ trống trong cáp Để khắc phục vấn đề trên cần phủ một lớp bán dẫn điện giữa lõi cáp và lớp cách điện, ngoài ra có phủ trực tiếp một lớp bán dẫn lên lớp cách điện Trong các mạch có dây trung tính nối đất trực tiếp, màn chắn còn có tiết diện

đủ lớn để tải dòng điện ngắn mạch pha đất Để giải quyết yêu cầu này, kết cấu màn chắn sợi đồng hoặc kết cấu màn chắn kết hợp băng sợi sẽ thay thế màn chắn bằng đồng Màn chắn kim loại được thiết kế để chịu được dòng ngắn mạch pha-đất đến 16kA/1s hoặc cao hơn

1.2.5 Vỏ bảo vệ

Với cường độ điện trường làm việc cao, cáp rất nhạy cảm với độ ẩm Để ngăn cản nước và hơi nước thấm sâu vào trong cáp, nó phải được bảo vệ bởi lớp vỏ bằng chất dẻo Polyethylene Bên ngoài lớp cách điện đặt một lớp vỏ kim loại kín bằng nhôm hoặc chì đùn trực tiếp không hàn hoặc bằng đồng hàn hoặc đầu nối

Khi cáp lực phải làm việc trong môi trường ẩm ướt, lớp vỏ bảo vệ được sử dụng công nghệ chống thấm dọc và ngang Cáp trung thế chống thấm có thể là 1 lõi hoặc 3 lõi nhưng cáp 1 lõi được ưa chuộng hơn cả vì đặc tính chống thấm tốt hơn

1.2.6 Vỏ bảo vệ cơ học

Vỏ bọc bảo vệ cơ học thường làm bằng thép, lớp vỏ bọc này cũng có thể sử dụng như màn chắn trong cáp nhiều lõi cách điện XLPE Cáp 1 lõi trong hệ thống điện xoay chiều 3 pha về nguyên tắc không có lớp vỏ bọc sắt để tránh tổn hao công suất do khi cáp mang tải sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng chạy trong vỏ sắt làm phát nhiệt Tuy vậy cần sử dụng lớp vỏ bọc sắt bằng vật liệu không từ tính nếu cáp chịu tác động cơ học lớn trong quá trình hoặc sau khi lắp đặt

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẮP ĐẶT VÀ QUY ĐỊNH VẬN HÀNH CÁP NGẦM TRUNG THẾ PHỔ BIẾN

1.3.1 Các phương pháp lắp đặt phổ biến

1.3.1.1 Lắp đặt cáp trực tiếp trong đất

Cáp được đặt vào rãnh đào sẵn sau đó lấp lại bằng các vật liệu có nhiệt trở thấp Ưu điểm của phương pháp này là dễ dàng lắp đặt, cáp được đặt trong môi trường có khả năng tản nhiệt tốt, biện pháp thi công nhanh, giá thành thi công tương đối thấp Nhược điểm của phương pháp này là quá trình thi công dễ làm hư hỏng vỏ bọc của cáp, khả năng chống va đập cơ khí kém làm tăng khả năng sự cố cáp do tác nhân bên ngoài Bên cạnh đó đối với cáp đơn pha khi thi công cần đảm bảo khoảng cách giữa các pha, ảnh hưởng đến khả năng tải của cáp

1.3.1.2 Lắp đặt cáp trong không khí

Phần cáp lắp đặt trong không khí thường đi trên thang, máng cáp Ưu điểm của phương pháp này là dễ dàng lắp đặt, biện pháp thi công nhanh, cáp lắp đặt trực tiếp

trong không khí nên tản nhiệt tốt, giá thành thi công thấp Nhược điểm của phương pháp này là khi sự cố về cáp có khả năng gây cháy nổ cao, phá hỏng các thiết bị và công trình xung quanh

1.3.1.3 Lắp đặt cáp trong mương cáp xây bê tông

Cáp có thể lắp đặt tại các mương cáp xây dựng riêng hoặc có thể đi chung trong các tuyến kỹ thuật dùng cho các mục đích khác nhau (cáp thông tin, dẫn dầu, dẫn khí ) Ưu điểm của phương pháp này là có thể lắp đặt nhiều mạch cáp, cáp được tản nhiệt tốt, dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng Nhược tiểm của phương pháp này

là giá thành rất cao, thời gian thi công dài, việc tính toán kết cấu mương cáp phức tạp nhất là các các nút giao, đặc biệt khi cáp đi chung trong hào kỹ thuật cùng với các tuyến kỹ thuật khác

Nguyên nhân của hiện tượng này liên quan nhiều đến môi trường và phương pháp lắp đặt cáp trước khi đưa vào vận hành Đồng thời đây cũng là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự cố các đường cáp ngầm nên cần phải nghiên cứu để có biện pháp khắc phục

1.4 ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH CÁC SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TẠI VIỆT NAM

1.4.1 Tình hình phát triển cáp ngầm trung thế tại Việt Nam

Trước thập niên 90 của thế kỷ XX cáp ngầm trung thế từ 6kV đến 35kV chỉ được sử dụng tại các thành phố lớn, đặc biệt tập trung tại hai thành phố là T.p Hà Nội và T.p Hồ Chí Minh Cáp ngầm trung thế được sử dụng là loại cáp ngầm cách điện giấy tẩm dầu, ruột đồng hoặc nhôm, tiết diện từ đến

Từ đầu những năm 90 của thế kỷ XX tình hình phát triển kinh tế của đất nước nói chung có những bước tăng trưởng mạnh mẽ kéo theo nhu cầu sử dụng điện ngày một tăng cao, chính vì vậy công tác phát triển nguồn và lưới điện đã được đặc biệt quan tâm Cáp ngầm trung thế cách điện XLPE đã được đưa vào sử dụng thay thế dần cáp cách điện giấy tẩm dầu Nhờ những đặc tính nổi trội về khả năng cách điện, giá thành mà đến nay hệ thống cáp ngầm trung thế lắp đặt mới hầu như hoàn toàn sử dụng loại cáp ngầm cách điện XLPE, cấp điện áp dần được quy chuẩn về 22kV

1.4.2 Tổng quan về sự cố cáp ngầm trung thế tại Việt Nam

Việc xảy ra các sự cố cáp ngầm trung thế là vần đề không thể tránh khỏi trong quá trình quản lý vận hành Có rất nhiều nguyên nhân gây nên sự cố cáp ngầm trung thế nhưng cơ bản có thể phân thành các nhóm nguyên nhân dưới đây

Các sự cố do tác động cơ học từ bên ngoài: Chủ yếu tác động cơ học từ bên ngoài là đào phải cáp chôn ngầm hoặc cáp bị tróc vỏ do quá trình vận chuyển và thi công Để giảm thiểu sự cố nên sử dụng loại cáp ngầm có bảo vệ cơ học bằng lớp đai thép bên ngoài hoặc vỏ có cấu tạo túi khí đàn hồi Có thể bảo vệ cơ học cho cáp bằng ống nhựa chịu lực HDPE, rải cát mịn, xếp gạch chỉ và rải lưới báo hiệu cáp ngầm Theo thống kê thực tế của các điện lực cho thấy số vụ mất điện do đào trạm cáp chiếm tỷ lệ cao nhất

Các sự cố liên quan đến hộp nối và đầu cáp: Thực tế cho thấy chất lượng hộp nối, đầu cáp có ý nghĩa quyết định tới tuổi thọ của chúng, việc thi công hộp nối và đầu cáp đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, nhất thiết phải tuân thủ theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất

Các sự cố do lão hóa cách điện:Hư hỏng cách điện là một hiện tượng không thể tránh khỏi trong hệ thống cáp ngầm và dẫn tới nguyên nhân gây ra sự cố Lão hoá sinh ra do tác động của một vài yếu tố riêng biệt như nhiệt, điện, cơ khí và môi trường Những yếu tố lão hoá gây hư hỏng cách điện vềc áp được thống kê ở bảng 1.2 dưới dây

Bảng 1.2 Các cơ chế lão hóa cách điện cáp lực

- Tổn thất điện môi và điện dung

- Dòng điện - Quá nhiệt

Cơ khí

- Chỗ uốn cong, độ rung,

độ mỏi vật liệu, độ căng,

- Phóng điện cục bộ: Là một phóng điện khí được khoanh vùng trong lỗ

trống đã được điền đầy khí gas hoặc trên bề mặt điện môi của hệ thống cách điện thể đặc hoặc lỏng mà không kèm theo sự bắc cầu của các điện cực hệ thống Phóng

điện cục bộ có thể là kết quả từ phóng điện bên trong sự hình thành các lỗ hổng của cách điện, chỗ trống giữa điện môi và chất bán dẫn, phóng điện tạo đường dẫn dọc vết ngăn giữa hai thành phần, hoặc phóng điện từ sự phát triển cây nước hoặc cây điện Khi cường độ điện trường bên trong lỗ trống hoặc những rạn nứt đạt đến một ngưỡng giá trị, thể khí sinh ra do ion hoá chỗ khuyết tật, các điện tử tự do tạo ra bởi các va chạm ban đầu một cách liên tục Nếu như kích thước chỗ trống trong điện trường có chiều hướng là đủ lớn, sự va chạm liên tục ban đầu có thể được xem như

là đánh thủng, hoặc phóng điện qua chỗ trống Để bắt đầu cho một phóng điện cục

bộ, kích thước lỗ trống đạt đến mức giới hạn cuối cùng đối với sự phát triển của một sự phóng điện Đối với cách điện XLPE, kích thước tới hạn này cỡ 0,03 mm đối với lỗ trống hình cầu được điền đầy không khí ở áp suất khí quyển Điện áp khởi đầu bởi phóng điện cục bộ là một hàm số của kích thước lỗ trống, nơi lỗ trống nằm trong vật liệu và liên quan đến các hình dạng, độ dày cách điện và kích thước dây dẫn Kích thước lỗ trống lớn hơn thì điện áp khởi đầu sẽ bé hơn Phóng điện cục bộ phát triển bên trong cây điện khi chúng tự duy trì và diễn ra ở điện áp vận hành hệ thống Kéo dài phóng điện cục bộ gây hư hại tới lớp bao quanh lỗ trống kể

cả về mặt vật lý và hoá học, điều đó có thể dẫn đến lần lượt hình thành với các dạng cây như ban đầu

- Cây điện:Sự hiện diện các ứng suất điện áp cao và đi chệch các hướng là yếu

tố ban đầu mang đến sự hình thành và sản sinh các cây điện Một cây điện có thể bao gồm nhiều đường dẫn phóng điện như các nhánh và thân cây được xuất phát từ thân cây đầu tiên Cấu trúc cây được nhìn rõ bên dưới kính hiển vi với điện môi thể

đặc bởi các mẫu khác nhau (Hình 1.3) Cây điện cũng có thể được hình thành ban đầu

với sự kéo dài các hoạt động phóng điện từ sự đùn ép ở giao diện bề mặt điện môi bán dẫn, nhiễm bẩn hoặc từ một chuyển đổi dạng cây nước Sự đòi hỏi điện trường xung quanh cây điện lúc ban đầu là 150 kV/mm Khởi đầu thông thường cây điện sẽ sinh

ra qua một loạt miếng vỡ rời rạc của cách điện và các dạng nhánh cây bắc cầu cùng với độ dài của điện môi, lúc đó hiện tượng đánh thủng sẽ diễn ra Do đó, cây điện được kết luận là quá trình thoái hoá dẫn tới hư hỏng cách điện

Hình 1.3 Mô hình cây điện dưới kính hiển vi

- Cây nước:Sự hiện diện hơi ẩm bởi các ion của chất nhiễm bẩn ở bề mặt tiếp

giáp cách điện-bán dẫn của cáp lực là nguyên nhân gây ra cây nước Không như cây điện, đặc trưng của cây nước thể hiện ở ứng suất về điện thấp hơn và hầu hết sinh ra

là chậm hơn qua cách điện Cây nước không có khả năng dùng để phát hiện ra nguyên nhân phóng điện cục bộ trước khi chuyển sang cây điện Dưới các điều kiện vận hành thông thường, quá trình chuyển đổi là nguyên nhân kéo dài hoạt động PD trong lỗ trống, điều đó đã tạo ra các tuyến trong cây nước Cây nước lớn có thể biến đổi ở mức điện áp vận hành thông thường và cây nước nhỏ biến đổi bởi các xung sét gây ra Trong thời gian đấy diễn biến về mặt hoá học ở bên ngoài cáp và điều này có thể mở đầu cho việc khoanh vùng phóng điện cục bộ và được gọi là cây điện hoá học Cây nước làm hư hại cáp khi chúng chuyển đổi thành cây điện Một cây nước được chuyển đổi thành một cây điện trong thời gian ngắn sẽ làm hư hỏng cách

điện nhanh do sự nhân rộng của cây điện ban đầu tăng lên Hình 1.4 thể hiện hình

ảnh cây nước sinh ra ở trạng thái ban đầu trong vật liệu cách điện

Hình 1.4 Cây nước trong cách điện

- Một vài cơ chế gây hư hỏng cáp lực:Xu hướng lão hoá tập trung ở các vị trí

không hoàn thiện, như các chất gây ô nhiễm, sự mấp mô của vỏ cáp, lỗ trống và sự sần sùi bề mặt chất bán dẫn Ở tất cả các nguyên nhân trên đều có sự hiện diện của nước làm tăng lên sự hình thành của các cây nước Sự không hoàn hảo lúc nào cũng tạo ra ở các vùng có ứng suất về điện cao chúng gây tăng tốc lão hoá cục bộ Những vùng này cuối cùng trở thành nơi cho phóng điện cục bộ làm sinh ra cây điện và cùng lúc đó dẫn đến một hư hỏng về điện môi đầy đủ

Các vị trí có thể hư hỏng đã được dò tìm với cây điện, sau khi xác định và tách

ra khỏi lưới do vậy chiều dài còn lại của cáp sẽ trở nên tin cậy và có ý nghĩa đối với cung cấp điện liên tục cho sau này Các phần phụ về cáp như các hộp nối và các đầu cuối thường bị lỗi do lắp đặt vận hành của công nhân tay nghề thiếu kinh nghiệm hoặc sự xâm nhập hơi nước dọc theo lớp tiếp giáp của phần phụ kiện và lớp cách điện của cáp Sự yếu kém về tay nghề bao gồm như phần cắt gọt màng bán dẫn không bằng phẳng, các lớp cắt về cách điện, sự thiếu hụt của dầu mỡ bôi trơn silicone, lỗ trống, dây truyền vận hành không chính xác và các chất nhiễm bẩn Những lý do không hoàn hảo trên hầu như luôn gây phóng điện cục bộ khi điện áp đến một ngưỡng mức độ nào đó Như trạng thái điện áp xác lập, phóng điện cục bộ làm tăng lên mức độ nghiêm trọng và kết cục dẫn đến lỗi hư hỏng hệ thống cáp

1.5 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ

Hiện nay việc sử dụng cáp ngầm trung áp đã rất phổ biến với rất nhiều ưu điểm vượt trội đặc biệt là khả năng mang tải lớn Theo thống kê của các công ty điện lực cho thấy việc thi công, lắp đặt và vận hành hệ thống cáp ngầm không đảm bảo yêu cầukỹ thuậtlà những nguyên nhân chính làm giảm khả năng tải, giảm tuổi thọ cách điện và dễ gây ra sự cố của tuyến cáp Chính vì vậy việc nghiên cứu kỹ thuật đấu nối, lắp đặt, thí nghiệm và vận hành cáp ngầm trung thế nhằm nâng cao

độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện bằng cáp ngầm trung thế

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐẤU NỐI, LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH

NGẦM TRUNG THẾ CÁCH ĐIỆN XLPE

2.1 KỸ THUÂT ĐẤU NỐI CÁP NGẦM TRUNG THẾ

2.1.1 Đặt vấn đề

Trong hệ thống cung cấp điện bằng cáp ngầm các sự cố phóng điện gây nên chạm chập, cháy nổ có nguyên nhân từ các điểm đấu nối (đầu cáp, hộp nối) chiếm một tỷ lệ cao vì vậy việc nghiên cứu kỹ thuật đấu nối mang ý nghĩa thực thiết thực

2.1.2 Kỹ thuật làm đầu cáp

2.1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của đầu cáp

Đầu cáp là phần dẫn điện của cáp được bóc tách ra khỏi các lớp vỏ bọc và các lớp cách điện để nối với đường dây dẫn điện qua các thiết bị như: Cầu dao, máy cắt, cầu chì trung thế Đầu cáp ngầm có chức năng đấu cáp vào lưới điện, truyền tải công suất từ lưới vào hệ thống cáp ngầm hoặc từ hệ thống cáp ngầm đến phụ tải

2.1.2.2 Phân loại đầu cáp

Việc phân loại đầu cáp có thể chia theo các dạng sau:

- Phân loại theo số pha của cáp ngầm có thể chia ra: Đầu cáp ba pha (ba lõi) và đầu cápđơn pha (một lõi) Đầu cáp ba pha là loại đầu cáp sử dụng cho loại cáp 3 pha, các phụ kiện làm đầu cáp được cung cấp trọn bộ, đầy đủ cho 1 đầu cáp vì vậy việc lắp đặt đầu cáp cần phải sử dụng tối đa cũng như tránh làm thất lạc phụ kiện Đầu cáp đơn pha là loại đầu cáp sử dụng cho các cáp đơn pha

a) Đầu cáp ba pha 24kV b) Đầu cáp đơn pha 24kV

Hình 2.1 Đầu cáp ba pha, đầu cáp đơn pha

- Phân loại theo vị trí lắp đặt: Đầu cáp trong nhà và đầu cáp ngoài trời Đầu cáp trong nhà được sản suất để lắp đặt trong nhà hoặc các không gian có tính chất tương tự, ngược lại đầu cáp ngoài trời được sử dụng để lắp đặt cho các vị trí đấu nối

ngoài trời Sự khác biệt cơ bản của hai loại đầu cáp trên là số lượng tán cách điện

Số tán của đầu cáp ngoài trời nhiều hơn 2 tán so với đầu cáp trong nhà do đầu cáp ngoài trời dễ xảy ra phóng điện hơn vì các nguyên nhân chính sau: do thời tiết ẩm ướt không khí dễ bị ion hóa, cách điện không khí suy giảm, do bụi bẩn, do quá trình lão hóa cách điện bởi bức xạ mặt trời và sự thay đổi nhiệt độ liên tục theo chu kỳ ngày đêm của tự nhiên

- Phân loại theo cách thức lắp đặt: Đầu cáp co nguội và đầu cáp co nhiệt Đầu cáp co nguội làm bằng cao su Silicone, ưu điểm nổi bật là thi công nhanh theo phương pháp co nguội Đầu cáp co nóng làm bằng cao su Silicone/EPDM thi công theo phương pháp co nóng, việc thi công phức tạp và lâu hơn, đòi hỏi thiết bị thi công nhiều hơn đầu cáp co nguội nhưng qua thực tế vận hành thì đầu cáp co nóng giá rẻ, bền và có tuổi thọ cao hơn co nguội Cả hai loại trên đều được thiết kế phù hợp với tất cả các loại cáp trung áp có cấu trúc màn chắn kim loại, polyethylene, XLPE, EPR, có hoặc không có giáp, lõi dẫn bằng đồng hoặc nhôm

- Phân loại theo kiểu dáng: Đầu cáp Tplug, đầu cáp Elbow và đầu cáp thường Đầu cáp thường tức đầu cáp thẳng, lắp đặt trong nhà hay ngoài trời, thường được đấu vào các thiết bị đóng cắt, máy biến áp, thanh cái, đường dây trên không Đầu cáp Tplug được dùng để đấu nối cáp vào các tủ RMU (Ring Main Unit) còn đầu cáp Elbow được dùng để đấu nối cáp vào Máy biến áp

- Phân loại theo cấp điện áp: Đầu cáp hạ thế, đầu cáp trung thế, đầu cáp cao thế

Kỹ thuật thi công đầu cáp khá phức tạp nhưng tổng quát kỹ thuật thi công làm đầu cáp được chia làm hai nhóm chính sau:

- Kỹ thuật làm đầu cáp thường

- Kỹ thuật làm đầu cáp Tplug và Elbow

2.1.2.3 Nguyên tắc chung của việc làm đầu cáp

Nguyên tắc chung của việc làm đầu cáp là cáp phải tuyệt đối không mang điện, môi trường thi công đảm bảo khô ráo, thoáng mát, tránh ẩm ướt, bụi bẩn Do đầu cáp có cấu tạo phức tạp, yêu cầu chất lượng kỹ thuật thi công cao nên phải lựa chọn cán bộ thi công có trình độ chuyên môn, giàu kinh nghiệm Khi thi công đầu cáp cần

tuyệt đối tuân thủ hướng dẫn của hãng sản suất đầu cáp, thường hướng dẫn được đi cùng với từng bộ đầu cáp cụ thể

2.1.2.4 Kỹ thuật làm đầu cáp thường

Đầu cáp thường chia làm hai loại: Đầu cáp co rút nhiệt và đầu cáp co rút nguội, đầu cáp co rút nhiệt có độ bền cách điện cao hơn đầu cáp co nguội tuy nhiên thi công phức tạp nên thường dùng với điện áp trên 35kV, với cấp điện áp 22kV đầu cáp co rút nguội có ưu điểm thi công nhanh, đơn giản, độ bền cách điện đảm bảo nên được dùng phổ biến hơn đầu cáp co nhiệt

Đầu cáp co rút nguội thường làm bằng Cao su Silicone thi công nhanh theo phương pháp co nguội Đầu cáp được thiết kế phù hợp với tất cả các loại cáp trung

áp có cấu trúc màn chắn kim loại, có hoặc không có giáp, lõi dẫn bằng đồng hoặc nhôm

Phạm vi áp dụng của đầu cáp co rút nguội: Dùng cho cáp trung áp đến 35kV, cho cáp có cách điện: polyethylene, XLPE, EPR Cho cáp 1, 3 lõi, màn chắn bằng đồng hoặc sợi đồng, có hoặc không có giáp Lõi dẫn bằng đồng hoặc nhôm Lắp đặt cho những nơi có môi trường ô nhiễm, bụi bẩn Dùng để đấu nối vào các thiết bị đóng cắt, máy biến áp, mô-tơ, thanh cái, đường dây trên không

Các đặc tính và tiện lợi của đầu cáp co rút nguội: Linh hoạt, lắp đặt nhanh chóng, phạm vi áp dụng rộng, cho cáp tiết diện từ 25 đến 630 Lắp đặt rất đơn giản, không cần dụng cụ đặc biệt Không cần đèn khò hay nguồn nhiệt khác, chống chịu rất tốt tia tử ngoại và hóa chất Ổn định nhiệt rất tốt, mức cách điện cao

ở môi trường khô và ướt Đáp ứng với các yêu cầu về bán kính uốn cong của tất cả các nhà sản xuất cáp Làm kín hiệu quả, đầu cáp vẫn duy trì tính đàn hồi và tạo áp lực rất tốt lên bề mặt cáp sau một thời gian dài vận hành ngoài trời

Các thành phần chính của đầu cáp co rút nguội:

- Ống đầu cáp: Phương pháp thi công co rút nguội của ống đầu cáp đảm bảo độ tin cậy cao về cách điện và tạo ra hệ thống làm kín, chống ẩm rất tốt cho bề mặt cách điện của cáp Ống đầu cáp co nguội được tích hợp thành một ống duy nhất gồm các tán cách điện bằng cao su silicone bao phủ bên ngoài lớp điều chỉnh điện trường có hằng số điện môi cao và trong cùng là sườn lõi dây rút

- Ống chia pha cáp bằng cao su Silicone (cho cáp 3 pha) định hình sẵn với cổ chia 3 pha Lắp đặt ống chia pha cáp sẽ tạo ra hệ thống làm kín chống ẩm tại vị trí chia pha cáp

- Ống bao vỏ pha cáp bằng cao su silicone (cho cáp 3 pha): Ống này được thiết kế rất hiệu quả khi lắp đặt sẽ trượt nhẹ lên bề mặt lớp màn chắn đồng của pha cáp Các ống bao này là ống cách điện chống rò có tác dụng bảo vệ các pha cáp trước các tác động của môi trường như ẩm ướt, ăn mòn, tia tử ngoại, va chạm hay tác động nguy hiểm khác trong quá trình vận hành

a) Đầu cáp ba pha 24kV b) Đầu cáp đơn pha 24kV

Hình 2.2 Cấu tạo đầu cáp co rút nguội 24kV

Các đặc tính của vật liệu Silicon:

- Bề mặt nhẵn làm hạn chế thấp nhất các bụi bẩn bám trên bề mặt đầu cáp

- Tính dóc nước: Khi nước tiếp xúc với bề mặt silicone sẽ phân tán thành các giọt nhỏ và chảy khỏi các tán mà không làm ướt hoàn toàn bề mặt Hiện tượng này

sẽ giảm thiểu tình trạng tạo ra đường dẫn liên tục trên bề mặt silicon do đó dòng điện rò cũng sẽ bị hạn chế

- Là chất vô cơ (không dẫn điện): làm giảm dòng điện rò và hiện tượng hồ quang trên bề mặt của đầu cáp

- Chịu được nhiệt độ cao: Đây là đặc tính vật lý nổi trội của cao su silicone, vật liệu vẫn duy trì các tính chất trong dải nhiệt độ cao từ 100ºC đến 180ºC

Kỹ thuật lắp đặt đầu cáp 1 lõi theo các bước sau:

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng, dụng cụ thi công

- Bước 2: Chuẩn bị cáp theo quy định của nhà sản xuất

- Bước 3: Lắp đặt dây nối đất của đầu cáp

- Bước 4: Luồn ống đầu cáp vào cáp

- Bước 5: Lắp đặt, ép đầu cốt

- Bước 6: Định vị ống đầu cáp trên cáp và rút sợi dây lõi, đầu cáp sẽ co rút vào đúng vị trí

- Bước 7: Quấn băng cao su Silicone làm kín phần đỉnh đầu cáp

Kỹ thuật lắp đặt đầu cáp 3 lõi theo các bước sau:

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng, dụng cụ thi công

- Bước 2: Chuẩn bị cáp theo các bước hướng dẫn chuẩn của hãng sản xuất

- Bước 3: Lắp đặt các dây nối đất của 3 pha cáp

- Bước 4: Đặt ống chia pha cáp vào vị trí và rút các sợi dây lõi

- Bước 5: Lắp đặt ống bao vỏ pha cáp RJS cho cả 3 pha Chuẩn bị lắp đặt ống đầu cáp cho mỗi pha cáp

- Bước 6: Lắp đặt đầu cốt

- Bước 7: Định vị ống đầu cáp trên cáp và rút sợi dây lõi, đầu cáp sẽ co rút vào đúng vị trí

- Bước 8: Quấn băng cao su Siliconelàm kín phần đỉnh đầu cáp

2.1.2.5 Kỹ thuật làm đầu cáp Tplug và đầu cáp Elbow

Đầu cáp Tplug và Elbow thường làm bằng Cao su Silicone Đầu cáp được thiết

kế phù hợp với tất cả các loại cáp trung áp có cấu trúc màn chắn kim loại, có hoặc không có giáp, lõi dẫn bằng đồng hoặc nhôm

Phạm vi áp dụng của đầu cáp co rút nguội: Dùng cho cáp trung áp đến 35kV, cho cáp có cách điện: polyethylene, XLPE, EPR Cho cáp 1, 3 lõi, màn chắn bằng đồng hoặc sợi đồng, có hoặc không có giáp Lõi dẫn bằng đồng hoặc nhôm Lắp đặt cho những nơi có môi trường ô nhiễm, bụi bẩn Dùng để đấu nối vào các thiết bị đóng cắt, máy biến áp

a) Đầu cáp Tplug b) Đầu cáp Elbow Hình 2.3.Đầu cáp Tplug và Elbow 24kV

Đầu cáp Tplug dùng để đấu nối đường cáp ngầm vào tủ RMU còn đầu cáp Elbow dùng để đấu nối với đầu cực trung thế của Máy biến áp Hai loại đầu cáp trên

có hình dạng khác nhau nhưng có cấu tạo và phương pháp thi công lắp đặt tương đồng được chia thành 6 bước như sau:

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng, dụng cụ thi công

- Bước 2: Chuẩn bị cáp theo quy định của nhà sản xuất

- Bước 3: Lắp đặt dây nối đất của đầu cáp

- Bước 4: Lắp đặt ống niêm cổ cáp

- Bước 5: Lắp đặt ống bọc pha cáp

- Bước 6: Lắp đặt đầu Elbow hoặc Tplug

- Bước 7: Lắp đặt đầu Elbow hoặc đầu Tplug vào Bushing của thiết bị

2.1.3 Kỹ thuật làm hộp nối

2.1.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của hộp nối

Hộp nối cáp là phần dẫn điện của cáp để nối hai cáp với nhau.Do hạn chế của khâu sản xuất, vận chuyển cũng như lắp đặt nên cáp ngầm trung thế chỉ được sản

xuất đóng gói với độ dài nhất định vì vậy khi thi công lắp đặt tuyến cáp có độ dài lớn phải sử dụng hộp nối để kết nối giữa hai đoạn cáp

2.1.3.2 Phân loại hộp nối

Việc phân loại hộp nối có thể chia theo hai dạng sau:

- Phân loại theo cách thức lắp đặt: Hộp nối cáp co nguội (tên khác là hộp nối

khô) và hộp nối cáp quấn băng bơm nhựa Resin (tên khác là hộp nối ướt)

- Phân loại theo cấp điện áp: Hộp nối hạ thế, hộp nối trung thế và hộp nối cao thế

- Phân loại các dạng hộp nối cáp theo cách điện:

+ Cách điện đùn ép (extruded): hộp nối của cả 2 cáp lại với nhau, chúng có cách điện sử dụng điện môi đùn ép điện áp định mức từ 2,5 † 500kV

+ Cách điện lớp (laminated): hộp nối của 2 cáp lại với nhau, chúng có điện môi bao gồm giấy tẩm chất lỏng hoặc giấy quấn lớp cách điện tổng hợp hay vải tẩm dầu + Mối nối chuyển tiếp (transition): vị trí thực hiện ghép nối giữa hai cáp có cách điện điện môi đùn ép với một cáp có cách điện sử dụng điện môi lớp

2.1.3.3 Kỹ thuật làm hộp nối

Hộp nối cáp quấn băng bơm nhựa Resin có độ bền cách điện cao nên được dùng cho điện áp trên 35kV tuy nhiên thi công phức tạp Hộp nối cáp co nguội cách điện kém hơn hộp nối cáp quấn băng bơm nhựa Resin nên chỉ phù hợp với cấp điện

áp từ 35kV trở xuống Hộp nối cáp co nguội có ưu điểm thi công đơn giản nên được dùng rất phổ biến ở lưới điện trung thế Dưới đây trình bày các bước làm hộp nối co nguội điển hình

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng, dụng cụ thi công

- Bước 2: Chuẩn bị cáp theo quy định của nhà sản xuất

- Bước 3: Lắp đặt đầu cốt và quấn phủ đầu cốt bằng băng bán dẫn

- Bước 4: Lắp đặt ống co nguội cách điện

- Bước 5: Lắp đặt bao lưới đồng

- Bước 6: Lắp đặt ống co nóng bao ngoài

2.2 KỸ THUẬT LẮP ĐẶT CÁP NGẦM TRUNG THẾ

2.2.1 Yêu cầu chung

Việc xây dựng đường cáp phải theo đúng các yêu cầu trong quy định hiện hành

về bảo vệ an toàn lưới điện cao áp Hành lang bảo vệ đường cáp ngầm giới hạn như

Đặt trong đất Đặt trong nước Đất ổn

định

Đất không

ổn định

Không có tàu thuyền qua lại

Có tàu thuyền qua lại

- Cáp đặt nằm ngang trên các kết cấu, tường xà, phải được cố định chặt ở điểm cuối, ở cả hai phía của đoạn cáp uốn và tại hộp nối

- Cáp đặt thẳng đứng theo các kết cấu, theo tường phải được kẹp, gia cố sao cho không bị biến dạng vỏ bọc, không làm hỏng cáp và chỗ nối do tác động của trọng lượng bản thân cáp

- Kết cấu đỡ cáp loại không bọc vỏ thép cần phải tránh hư hỏng cơ học cho vỏ cáp, tại các điểm gia cố chặt cần có đệm lót đàn hồi

- Các loại cáp (kể cả cáp bọc thép) đặt ở những chỗ ôtô qua lại, chuyên chở máy móc, hàng hóa, người qua lại phải được bảo vệ chống va chạm

- Khi đặt cáp mới bên cạnh cáp đang vận hành phải có biện pháp để không làm hỏng cáp đang vận hành

Độ căng của cáp khi đặt và kéo được xác định mức căng cơ học có thể chịu được của ruột và vỏ bọc cáp theo quy định của nhà chế tạo Khi uốn cáp, bán kính cong phải thực hiện theo yêu cầu của nhà chế tạo cáp

Trên tuyến cáp ngầm phải có mốc đánh dấu tuyến cáp.Tuyến của mỗi đường dây cáp ngầm phải có bản đồ mặt bằng ghi rõ đầy đủ các tọa độ tương ứng so với các mốc có sẵn của công trình đã xây dựng hoặc so với các mốc đặc biệt.Ở những chỗ có hộp cáp cũng phải đánh dấu trên bản đồ

2.2.2 Lựa chọn loại cáp

Cáp đặt trực tiếp trong đất phải là cáp có lớp bảo vệ chịu va đập cơ học Lớp bảo vệ của cáp phải chịu được tác động cơ học khi lắp đặt ở bất kỳ vùng đất nào, kể

cả khi kéo cáp, luồn cáp qua khối hoặc ống cáp và chịu được tác động nhiệt, chịu

được tác động hóa học trong quá trình vận hành, sửa chữa

Đối với cáp của nhà máy điện, trạm biến áp và điểm nút quan trọng của lưới

điện phải dùng loại cáp có băng thép bọc ngoài phủ bằng lớp vật liệu không cháy

Đối với đường cáp đặt ở vùng đất không ổn định phải dùng loại có vỏ bọc bằng sợi thép hoặc phải có biện pháp chống nguy hại đến cáp khi đất dịch chuyển (ví dụ

dự phòng chiều dài cho đường cáp, lèn chặt đất, đóng cọc)

2.2.3 Cấu hình lắp đặt cáp ngầm

Cáp ngầm có thể bố trí theo 3 cách: Bố trí theo phương thẳng đứng, bố trí theo

phương nằm ngang, bố trí theo hình tam giác

2.2.3.1 Cáp bố trí 3 pha theo phương thẳng đứng

Phương pháp này là 3 pha cáp đặt thẳng đứng trong mương cáp Cách bố trí này thích hợp cho cáp đặt trong trạm biến áp, cáp đi trong mương cáp bằng bê tông

được xây dựng trước, các pha phải đặt trên các giá đỡ bằng thép

Bố trí cáp theo cách này có ưu điểm là chiều rộng mương cáp nhỏ (khoảng 1m), do vậy giảm được diện tích đào đất và ít ảnh hưởng đến giao thông khi thi công Nhưng nhược điểm là phải tăng độ sâu mương cáp, khó khăn cho việc lắp đặt cáp tại vị trí giao chéo với công trình ngầm do cần phải hút nước liên tục trong quá

trình thi công và sẽ làm tăng chi phí xây dựng đường cáp

2.2.3.2 Cáp bố trí 3 pha theo phương nằm ngang

Phương pháp này là 3 pha cáp đặt nằm ngang trong mương cáp Cách bố trí này thích hợp cho cáp đi dưới đường giao thông nhất là trong thành phố rất thuận

tiện trong việc xử lý giao chéo các công trình ngầm

Phương pháp bố trí này có ưu điểm nổi bật là thuận tiện trong quá trình thi công, rải cáp do diện tích bố trí rộng nên thích hợp trong lưới điện đô thị Vận hành, bảo dưỡng cáp thuận tiện do tiến hành công tác trên một mạch (hoặc sợi cáp) độc lập với mạch kia Vẫn có thể duy trì cung cấp điện một mạch trong khi sửa chữa mạch còn lại.Nhược điểm là diện tích đào lấp rộng, ảnh hưởng nhiều đến giao thông khi thi công Do vậy, cần phải có biện pháp thi công hợp lý, chắng hạn theo từng

cung đoạn

2.2.3.3 Cáp bố trí 3 pha theo hình tam giác

Phương pháp này là 3 pha cáp đặt thành hình tam giác Cách bố trí này thích

hợp cho đường cáp phải đi trong địa hình chật hẹp, đòi hỏi thời gian thi công nhanh

Cách bố trí này có ưu điểm là thu hẹp chiều rộng mương cáp, giảm được diện tích đào đất và ít ảnh hưởng đến giao thông khi thi công Nhưng nhược điểm là thi công khó khăn vì phải bố trí các sợi cáp chính xác ở đỉnh hình tam giác đều dẫn tới khả năng vận hành không ổn định Tiết diện cáp đòi hỏi đủ lớn và do các sợi cáp đặt gần nhau hơn so với hai cách trên nên ba pha sẽ tác động tương hỗ làm giảm khả

năng tải của cáp Quá trình bảo dưỡng, sửa chữa cũng phức tạp hơn

2.2.4 Phương thức lắp đặt cáp

Khi lựa chọn phương thức lắp đặt cáp lực đến 35kV phải tuân thủ các bước:

- Trong một hào cáp không đặt quá 6 sợi cáp lực Nếu số lượng sợi cáp lớn hơn, nên đặt trong các hào riêng cách nhau không được nhỏ hơn 0,5m hoặc trong

các mương, tuy nhiên cầu đỡ hoặc hành lang cáp

- Khi chọn phương thức đặt cáp trong phạm vi thành phố, cần tính mức đầu tư ban đầu, các khoản chi phí liên quan đến bảo dưỡng, sửa chữa cũng như sự thuận

tiện và tính kinh tế của công trình

- Hiện nay thường sử dụng một trong ba phương thức đặt cáp sau: Lắp đặt cáp ngầm trực tiếp trong đất, lắp đặt cáp ngầm trong ống (khối cáp, máng cáp) và lắp đặt

Độ sâu đặt cáp so với cốt chuẩn quy hoạch ít nhất là: 0,7m với cáp có điện áp đến 22kV, 1m với cáp có điện áp 35kV

Khoảng cách từ đường cáp (ở mọi cấp điện áp khi đặt trong đất) đến móng nhà hoặc móng công trình xây dựng không được nhỏ hơn 0,6m

Khi đặt cáp song song với nhau thì khoảng cách giữa các cáp ít nhất phải là:

- 100mm: giữa các cáp lực điện áp tới 10kV với nhau hoặc giữa chúng với cáp nhị thứ

- 250mm: giữa các cáp lực điện áp 22kV hoặc 35kV với nhau hoặc giữa chúng với loại cáp lực khác có điện áp thấp hơn

- 500mm: giữa các cáp của các cơ quan khác nhau hoặc giữa cáp lực với cáp thông tin liên lạc

Khoảng cách từ cáp điện áp đến 35kV, cáp dầu áp lực đặt song song theo chiều ngang đến các đường ống (ống nước, mương nước), các tuyến ống hơi đốt áp suất thấp từ 0,0049MPa đến 0,588MPa không được nhỏ hơn 1m; đến các đường ống có

áp suất trên 0,588MPa đến 1,176MPa không được nhỏ hơn 2m

Khi đặt đường cáp song song với ống dẫn nhiệt, khoảng cách giữa cáp và ống dẫn không được nhỏ hơn 2m Ở những chỗ bắt buộc phải đặt gần thì suốt đoạn đi gần cáp, ống dẫn nhiệt phải được bao một lớp cách nhiệt để tránh làm tăng nhiệt độ của đất xung quanh đường cáp, trong mọi điều kiện trong năm, không được tăng thêm quá 10oC với đường cáp điện áp tới 10kV và 5oC đối với đường cáp điện áp từ 22kV đến 220kV

Khi đặt song song với đường sắt, cáp phải đặt ngoài chỉ giới của đường sắt Khi đặt đường cáp song song với đường tàu điện, khoảng cách từ cáp đến đường ray gần nhất không được nhỏ hơn 2,75m

Khi đặt đường cáp song song với đường ôtô cấp I hoặc cấp II, cáp phải đặt

ngoài phạm vi rãnh thoát nước hoặc chân nền đường không được nhỏ hơn 0,7m

Khoảng cách từ đường cáp đến trang bị nối đất của cột ĐDK điện áp trên 1kV đến 35kV không được nhỏ hơn 5m

Ở chỗ giao chéo giữa đường cáp lực và cáp khác, phải có lớp đất dày không được nhỏ hơn 0,5m để ngăn cách.Với cáp điện áp đến 35kV, nếu dùng ống hoặc tấm đan bêtông để ngăn cách suốt đoạn giao chéo thêm mỗi phía 1m, có thể giảm khoảng cách đó đến 0,15m, các cáp nhị thứ và thông tin phải đặt trên cáp lực

Khi giao chéo với đường ống dẫn, kể cả ống dẫn dầu và hơi đốt, khoảng cách ít nhất giữa cáp và ống phải là 0,5m, nếu đặt cáp trong ống suốt cả đoạn giao chéo cộng thêm mỗi phía 2m có thể giảm khoảng cách còn 0,25m

Khi đường cáp điện áp đến 35kV giao chéo với ống dẫn nhiệt, khoảng cách từ cáp đến lớp bọc cách nhiệt của ống dẫn nhiệt không được nhỏ hơn 0,5m, khi đó ống

dẫn nhiệt suốt đoạn giao chéo với đường cáp cộng thêm mỗi phía 2m phải được bọc cách nhiệt sao cho nhiệt độ của đất xung quanh cáp không tăng thêm quá 10o

C so với nhiệt độ cao nhất trong mùa hè và 15oC so với nhiệt độ thấp nhất trong mùa đông

Khi giao chéo với đường sắt và đường ôtô, cáp phải đặt trong tuyến, trong khối cáp hoặc trong ống suốt chiều ngang của đường cộng thêm mỗi phía 0,5m tính từ mép đường; chiều sâu chôn cáp ít nhất là 1m kể từ mặt đường và thấp hơn đáy mương thoát nước ở hai bên đường ít nhất là 0,5m

Khi giao chéo với đường ray xe điện, cáp phải đặt trong khối cáp hoặc ống cáp cách điện Chỗ giao chéo phải cách chỗ bẻ ghi hoặc chỗ nối dây điện (dây âm) vào đường ray không được nhỏ hơn 3m

Khi giao chéo với nơi ôtô ra vào, nhà để xe, cáp phải đặt trong ống Khi cáp đi qua suối, mương nước và qua bãi đất bồi, cáp cũng phải đặt trong ống

Khi đặt hộp nối cáp, khoảng cách giữa vỏ hộp nối đến cáp khác gần nhất không được nhỏ hơn 250mm Để đảm bảo việc thay hộp nối cáp khi bị hỏng, phải có chiều dài cáp dự phòng ở cả hai phía của hộp nối cáp

Ưu điểm của phương pháp này là dễ dàng kéo và lắp đặt cáp dẫn đến thời gian thi công nhanh.Giá thành thi công hạ và cáp được đặt trong môi trường có khả tản nhiệt tốt

Nhược điểm của phương pháp này là trong quá trình thi công vỏ bọc của cáp

dễ bị hư hỏng, khả năng chống va chạm cơ khí kém dẫn đến tăng sự cố cáp do tác nhân bên ngoài va chạm vào cáp Bên cạnh đó đối với cáp đơn pha khi thi công sẽ khó đảm bảo khoảng cách giữa các pha ảnh hưởng đến khả năng tải của cáp Mặt khắc khi thay thế hoặc sửa chữa cáp có sẵn hoặc cáp lắp đặt thêm các mạch cáp bằng phương pháp chôn trực tiếp phải đào toàn bộ đất lên

Do các ưu nhược điểm trên phương pháp này chủ yếu được sử dụng để lắp đặt tại những nơi không có hoặc ít có khả năng mở rộng quy mô cáp

2.2.4.2 Lắp đặt cáp ngầm trong ống (khối cáp, máng cáp)

Ống cáp, khối cáp có thể làm bằng thép, gang, bêtông, sành sứ, nhựa tổng hợp hoặc bằng các vật liệu tương tự Cáp một pha chỉ được đặt trong ống bằng vật liệu không từ tính Mỗi pha của đường cáp phải đặt trong từng ống riêng biệt

Số lượng ngăn trong khối cáp, khoảng cách giữa các ngăn và kích thước của ngăn phải được lựa chọn theo điều kiện phát nhiệt

Mỗi khối cáp phải có 15% ngăn dự phòng nhưng không được nhỏ hơn một ngăn

Khối cáp và ống cáp khi đặt phải có độ dốc về phía giếng cáp ít nhất là 0,2% Các ống cáp đặt trực tiếp trong đất, khoảng cách ít nhất giữa chúng, giữa các ống với cáp hoặc với công trình khác phải áp dụng như sau:

- 100mm: giữa các cáp lực điện áp tới 10kV với nhau hoặc giữa chúng với cáp nhị thứ

- 250mm: giữa các cáp lực điện áp 22kV hoặc 35kV với nhau hoặc giữa chúng với loại cáp lực khác có điện áp thấp hơn

- 500mm: giữa các cáp của các cơ quan khác nhau hoặc giữa cáp lực với cáp thông tin liên lạc

Cáp đặt trong khối cáp, ở những chỗ đường cáp đổi hướng và chỗ cáp từ khối cáp vào đất phải xây giếng cáp để đảm bảo dễ dàng khi thi công cáp

Ở chỗ đầu ra từ ống hoặc ngăn của khối cáp hoặc máng cáp, cũng như ở chỗ nối ống, mặt trong của ống, của khối ống và của máng phải phẳng và nhẵn để tránh

hư hỏng lớp vỏ bọc bên ngoài khi kéo cáp

Khi lắp đặt tuyến cáp phải tính trước số lượng ống chôn theo kế hoạch phát triển của tuyến cáp Cũng cần phải xây dựng các hầm nối để đưa cáp luồn vào ống

và nối cáp phải tính đến sự có giãn của vỏ kim loại do sự thay đổi nhiệt độ cáp

Ưu điểm của phương pháp này là dễ dàng mở rộng và thay thế cáp và ít làm hư hỏng vỏ cáp trong quá trình lắp đặt

Nhược điểm của phương pháp này là giá thành công trình tương đối lớn.Mặt khác phương pháp này không tản nhiệt tốt cho cáp đi trong ống nên nếu lắp đặt nhiều mạch cáp thì khả năng tải sẽ bị hạn chế.Tuy nhiên việc thay thế mở rộng và

sửa chữa cáp sẽ dễ dàng và có thể thực hiện mà không phải đào đất Do đó phương pháp này thường được sử dụng trong khu vực đô thị

Lối ra từ công trình cáp phải bố trí hướng ra phía ngoài trời hoặc ra phòng xưởng có độ an toàn cao về phòng cháy chữa cháy (PCCC) Số lượng và vị trí các lối thoát (các cửa thoát) khỏi công trình cáp xác định tại chỗ nhưng ít nhất là 2.Nếu

độ dài của công trình cáp không quá 25m cho phép có 1 lối thoát

Cửa vào công trình cáp phải là loại tự đóng và có giăng kín.Các cửa thoát phải

mở ra phía ngoài và phải có khoá mở được từ phía trong công trình cáp không cần chìa, còn các cửa giữa các ngăn, đoạn tuyến hướng mở về phía lối thoát gần nhất và chúng phải tự đóng được

Các cầu, giá dẫn cáp có sàn kỹ thuật phải có lối vào bằng thang.Khoảng cách giữa các lối vào không quá 150m.Khoảng cách từ chân cầu thang, giá đỡ cáp đến lối vào không được quá 25m

Khoảng cách giữa các lối vào hành lang cáp có đặt đường cáp điện áp đến 35kV không quá 150m, nếu là cáp dầu áp lực không quá 120m

Hành lang cáp cũng phải chia ra các ngăn bằng các tấm ngăn chống cháy có mức chịu lửa không nhỏ hơn 0,75 giờ Nếu cáp đặt có điện áp đến 35kV, độ dài từng ngăn của hành lang không quá 150m và không quá 120m nếu là cáp dầu áp lực Trong tuyến và mương cáp phải có biện pháp ngăn ngừa nước thải công nghiệp, dầu chảy vào và có thể xả nước lẫn đất cát ra ngoài Độ dốc đáy thoát của chúng không được nhỏ hơn 0,5% về phía có hố tích nước hoặc mương thoát nước

Việc đi lại từ ngăn hầm nọ sang ngăn hầm kia khi chúng nằm ở các độ cao khác nhau phải có đường dốc đặt nghiêng không quá 15o

Mương cáp và sàn kép trong trạm phân phối và trong gian nhà phải được đậy kín bằng các tấm có thể tháo lắp được và bằng vật liệu chống cháy

Trọng lượng của tấm nắp đậy có thể nâng được không nặng quá 50kg.Mỗi tấm phải có móc để nâng lên khi cần

Trong công trình cáp nên dùng hết độ dài chế tạo của cáp, còn khi đặt cáp phải tuân theo các yêu cầu sau:

- Cáp nhị thứ và cáp thông tin đặt phía trên hoặc phía dưới cáp lực nhưng phải

có các tấm ngăn Tại các điểm giao chéo hoặc rẽ nhánh, cho phép không đặt tấm ngăn ở giữa

Trong công trình cáp có cáp nhị thứ và cáp lực có đai thép có tiết diện bằng hoặc lớn hơn 25mm2, cáp bọc chì không đai thép phải đặt theo giá đỡ dạng công son Cáp nhị thứ không bọc thép, cáp lực không đai thép vỏ chì, và cáp lực các loại

vỏ bọc khác có tiết diện dưới 16mm2

phải đặt trong máng hoặc giá ngăn

Ưu điểm của phương pháp này là có thể dễ dàng lắp đặt nhiều mạch cáp, cáp được tản nhiệt tốt và dễ dàng bảo dưỡng trong quá trình vận hành.Khả năng tải của cáp cao nhất và dễ dàng mở rộng thay thế

Tuy nhiên do sự phát triển dân cư ở các khu vự đô thị, đường giao thông hiện

có thường chật hẹp, việc giải quyết vấn đề giao chéo với các công trình khác hiện có như cấp thoát nước, thông tin liên lạc là hết sức khó khăn, ngoài ra giá thành xây dựng rất cao là thách thức lớn

Chính vì vậy phương pháp này phù hợp với việc xây dựng hệ thống cấp điện tại các khu đô thị, khu công nghiệp, các nhà máy sản xuất có quy hoạch sẵn hệ thống mương cáp cho các hệ thống cáp điện lực, cáp thông tin, cáp viễn thông

Bảng 2.2 Khoảng cách nhỏ nhất giữa các cáp trong công trình cáp

Khoảng cách

Kích thước nhỏ nhất (mm) khi lắp đặt Trong các tuyến,

Khoảng cách theo chiều đứng

Khoảng cách giữa các giá đỡ

(công son) theo chiều dài công

trình

800 – 1.000

Khoảng cách theo chiều đứng

và chiều ngang của cáp lực có

điện áp đến 35kV Không nhỏ hơn đường kính của cáp

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CỦA KỸ THUẬT LẮP ĐẶT ĐẾN QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG CÁP NGẦM TRUNG THẾ

2.3.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật làm đầu cáp và hộp nối

Theo các số liệu thống kê về sự cố cáp ngầm trong lưới điện phân phối có thể cho thấy rằng sự cố từ nguyên nhân lắp đặt cáp ngầm mà chủ yếu đến từ nguyên nhân nổ hộp nối và đầu cáp chiến một tỷ trọng khá cao (khoảng 20%†25%)