I. Đặt vấn đề

Để cho việc cung cấp điện được thường xuyên, an toàn với chất lượng điện năng đảm bảo cho các khách hàng sử dụng điện thì các công ty đã và đang đầu tư rất nhiều kinh phí vào việc cải tạo, nâng cấp và kể cả xây dựng mới mạng lưới điện phân phối ngày càng hiện đại với các vật tư thiết bị ngày càng tiên tiến. Hiện nay cáp vặn xoắn hạ áp đang được áp dụng cho các khu đô thị hoặc nông thôn có dân cư tập trung để tăng cường cung cấp điện khi hệ thống cáp ngầm quá tải, thay cho mạng dây dẫn trần cũ nát hay còn được lắp đặt tại các khu đô thị phát triển.

II. Cấu tạo của cáp vặn xoắn dùng trong lưới điện hạ thế

Cáp vặn xoắn hạ thế có hai loại kết cấu như sau:.

+ Loại có 4 sợi thì các dây dẫn pha và dây trung tính có tiết diện nh­ư nhau và đều cấu tạo bằng nhôm, chúng đ­ược bọc cách điện sau đó vặn xoắn thành bó cáp điện và đủ sức bền cơ học để tự treo.

+ Loại có 3 sợi dây dẫn pha là dây nhôm và dây trung tính là dây dẫn hợp kim Almelec chịu lực treo của cả bó dây, thông th­ường tiết diện dây trung tính chịu lực là 54,6mm2 và 70mm2.

Cách điện của các dây dẫn được làm bằng nhựa dẻo tổng hợp XLPE(hợp chất polyéthylène).

Cáp vặn xoắn được đánh dấu các pha bằng các gờ nổi dọc theo cáp hoặc được in số dọc theo cáp

Ký hiệu của cáp vặn xoắn gồm có chữ cái và số:

+ Chữ cái thứ nhất chỉ vật liệu làm cách điện.

+ Chữ cái thứ thứ hai chỉ vật liệu dẫn điện.

+ Chữ số chỉ số lượng ruột dẫn điện và mặt cắt danh định của cáp.

Ví dụ: khi cáp có ký hiệu là EA- 4×50 là cáp cách điện XLPE lõi nhôm, gồm 4 lõi tiết diện 1 lõi là 50mm2.

Dấu hiệu để nhận biết cáp có dòng điện chạy qua có đánh dấu chóp hình D theo chiều dài, cáp trung hòa không đánh dấu.

Ở Việt Nam chủ yếu dùng loại cáp có 4 sợi tiết diện bằng nhau và tự treo, còn loại trung tính chịu lực sử dụng rất ít. Trên thực tế lưới điện hiện nay các cấp tiết diện lõi cáp vặn xoắn chúng ta đang sử dụng phổ biến từ 25 đến 120mm2, ít dùng đến loại 150mm2.

III. Các phương pháp thi công cáp vặn xoắn

Gỡ dây

Việc gỡ dây được thực hiện bằng cơ giới hoặc có thể bằng tay.

a. Bố trí bàn gỡ dây

Bàn gỡ dây nên đặt gần cột đỡ để có thể điều chỉnh được và được đặt cách cột một khoảng ít nhất bằng chiều cao của cột tính từ mặt đất.

Trục của đường dây thẳng hàng với ròng rọc gỡ dây để tránh sự ma sát của bó dây cáp. Trường hợp có độ dốc lớn, bàn gỡ dây được đặt ở phía cao hơn, trên rơmoóc và chỗ bàn gỡ dây phải có phanh hãm.

b. Các điều kiện gỡ dây

Bó cáp xoắn không được kéo lê trên mặt đất khi đang gỡ dây. Bàn gỡ dây quay dưới sự điều khiển của một công nhân và phanh lại nếu cần thiết.

Khi qua các chướng ngại vật cần phải giám sát cẩn thận, nếu cần phải làm dàn giáo tạm thời để bảo vệ.

Việc gỡ dây phải được tiến hành liên tục.

Khi tới lớp cuối cùng phải đảm bảo đầu cáp bắt chặt vào đầu lõi cuộn dây để tránh cho dây bị tuột bung ra, giữ bó cáp ở vòng cuối cùng.

c. Phụ kiện để gỡ dây

+ Ròng rọc để gỡ dây: Các ròng rọc được cố định trên cột với các cơ cấu sao cho bó cáp vặn xoắn trượt nhẹ nhàng trong rãnh ròng rọc. Trong bất kỳ trường hợp nào, các ròng rọc gỡ dây cũng không được móc vào các dầm riêng của cáp vặn xoắn. Các dầm này không được tính toán để chịu các lực sinh ra khi gỡ dây.

+ Thừng kéo dây: Dây thừng bằng Polyeste đường kính 10mm và dài 30m dùng để gỡ dây bằng tay. Dây thừng bằng Polyeste bện đường kính 12,7mm và chiều dài 300m dùng để gỡ dây bằng máy.

+ Việc nối giữa dây thừng và bó cáp vặn xoắn bao gồm các cơ cấu như sau:

Một rọ kim loại bọc vào sợi dây thừng dùng để loại bỏ các nút có thể làm giảm sức kéo của dây thừng.

Một rọ kim loại trên dây cáp.

Một vòng quay.

Một rọ bằng vật liệu tổng hợp bọc cáp vặn xoắn, nó làm cho việc truyền qua ròng rọc dễ dàng và cho phép gỡ dây ở ngay bên cạnh các dây dẫn hạ áp trần đang mang điện.

+ Rơmoóc mang bàn gỡ dây có phanh hãm bàn gỡ dây: Bộ phận này là bắt buộc phải có để tiến hành việc gỡ dây bằng máy được an toàn.

+ Tời: Tời có thể dùng loại tời điện đặt trong máy nâng hoặc tời lưu động.

1-1. Gỡ dây bằng tay

Việc gỡ dây được thực hiện với 3 công nhân: 01 người ở bàn gỡ dây và 02 người khác đảm bảo các thao tác gỡ dây.

1-2. Gỡ dây bằng máy

Phương pháp này dùng cho mọi trường hợp.

Yêu cầu là mỗi đầu gỡ, nhóm công tác bố trí một rơmoóc có bàn gỡ dây với phanh cơ khí. Bàn cuộn dây và một tời.

Việc gỡ dây được thực hiện bằng 03 người: 01 ở bàn gỡ dây, 01 ở tời, 01 giám sát các thao tác gỡ dây.

Điều chỉnh lực căng

Việc đo lực kéo được thực hiện bằng một lực kế. Các lực này được ghi trong bảng chi tiết kèm theo trong bản vẽ mặt bằng tuyến dây.

a. Qui tắc chung

Hai vị trí của tời kéo có thể được chọn là hãm vào cột cuối và kéo hãm xuống đất.

b. Vật liệu cần cho việc điều chỉnh

+ Lực kế: Do lực kế là dụng cụ đo lường dễ hỏng nên cần phải thao tác cẩn thận.

+ Nhiệt kế: Nhiệt độ để tính để điều chỉnh là nhiệt độ của cáp vặn xoắn, có thể lấy tương đương là nhiệt độ môi trường ở công trường.

c. Các chi tiết để kéo

+ Palăng có dây thừng 550daN: Palăng là dụng cụ duy nhất được phép dùng trong việc thi công có điện hay ở gần đường dây điện hạ áp đang mang điện.

+ Palăng cơ khí 550daN: Ngoài palăng còn có con cóc, dây néo, ròng rọc trở về dùng cho palăng có dây thừng.

d. Các phương pháp điều chỉnh

* Khi tuyến dây chỉ có một khoảng néo:

+ Cơ cấu kéo dây đặt ở trên cột cuối : Việc bố trí này là tiện dụng nếu chiều dài của bó dây được căng không phải là quá lớn.

Khi công việc được tiến hành ở gần đường dây hạ thế trần đang mang điện phải dùng palăng dây thừng 550daN.

Để điều chỉnh bó dây điện và để đặt khóa néo trên dây cáp cần tiến hành như sau:

Căng bó dây điện tới trị số lực kéo yêu cầu đọc được trên mặt lực kế.

Đánh dấu vị trí khóa kẹp trên dây cáp bằng băng dính.

Đặt khóa néo vào vị trí đánh dấu.

Thực hiện thêm một lực kéo phụ để dễ dàng đặt khóa néo vào dầm cột, xả và gỡ cơ cấu kéo.

Cắt dây dẫn điện theo chiều dài yêu cầu sau đó gỡ ròng rọc và gỡ dây.

+ Cơ cấu kéo dây đặt ở trên mặt đất: Cách bố trí này cần thiết phải bố trí một điểm néo xuống mặt đất và kèm theo là tác động một lực kéo ở trên đầu cột cuối để đặt khóa néo trên dây cáp.

Với hiện trường này để điều chỉnh bó dây điện và để đặt khóa néo cần tiến hành như sau:

Căng bó dây điện bằng cơ cấu kéo đặt trên mặt đất tới trị số lực kéo mong muốn đọc trên lực kế.

Đánh dấu vị trí khóa néo trên dây cáp.

Đặt vào đỉnh cột, cơ cấu kéo.

Thực hiện một lực kéo phụ để cho phép khóa néo đặt vào vị trí.

Gỡ các cơ cấu kéo.

Đo và cắt dây theo chiều dài yêu cầu sau đó gỡ ròng rọc và dây.

* Khi tuyến dây có nhiều khoảng néo.

Trong trường hợp này việc điều chỉnh phải tiến hành theo nhiều giai đoạn.

+ Điều chỉnh trước: Việc gỡ dây trên toàn bộ tuyến dây và khóa néo đầu tiên đã được thực hiện, bó dây được căng bằng một cơ cấu kéo dây đặt trên mặt đất ở trên đầu đường dây.

Việc điều chỉnh tạm trước bằng mắt thường có mục đích đạt được một lực căng nhỏ hơn lực căng điều chỉnh của khoảng néo thứ nhất.

+ Điều chỉnh khoảng néo thứ nhất: Việc điều chỉnh khoảng néo thứ nhất được tiến hành ở khóa néo kép đầu tiên.

Để điều chỉnh bó dây và đặt các khóa néo trên dây cáp như sau:

– Tác động đồng thời lên hai cơ cấu tạo lực kéo(một ở đầu đường dây, một ở khóa néo kép) để đồng thời đạt được việc điều chỉnh khoảng néo thứ nhất và được nới lỏng cần thiết cho việc hoàn thiện của khóa néo kép.

– Đánh dấu vị trí của các khóa néo.

– Đặt các khóa néo bằng cách thực hiện một lực kéo phụ để cho dễ dàng móc khóa néo vào cột.

– Nhả cơ cấu kéo ở khóa néo kép.

– Gỡ Palăng, ròng rọc …

+ Để điều chỉnh các khoảng néo khác ta cũng tiến hành các bước như đã được trình bầy ở trên.

e. Đặt khóa treo của dây cáp

Việc đặt khóa treo được tiến hành bằng tay.

IV. Một số phụ kiện cáp xoắn và hình ảnh của chúng

1. Kẹp hãm: Kẹp hãm được dùng để hãm dây ở các vị trí cột góc, cột hãm tăng cường, cột cuối, cột đầu đường dây hoặc ở các vị trí đón dây vào các khu nhà.
2. Kẹp treo: Kẹp treo được dùng để treo dây ở các vị trí cột trung gian.
3. Móc treo: móc treo được dùng để treo các kẹp treo và kẹp hãm dây.
4. Hộp phân dây: hộp phân dây dùng để đấu nối dây cấp điện cho các hòm công tơ tập trung nhiều ở một vị trí và thường có từ hai hòm trở lên hoặc để đấu nối với các đường dây cáp ngầm.

5. Ống nối có vỏ cách điện: gồm có ống nối sử lý đồng nhôm và ống nối nhôm. Ống nối sử lý đồng nhôm thường được dùng để nối dây cáp xoắn với dây cáp lõi đồng, ống nối nhôm được dùng để nối dây cáp xoắn với các dây cáp lõi nhôm khác. Trên đường dây cáp xoắn các mối nối cáp được thực hiện ở phần giữa khoảng cột, các ống nối được ép bằng loại kìm ép thủy lực.

6. Đầu cốt sử lý đồng nhôm: được dùng để đấu dây cáp xoắn với các cực đấu dây của áp tô mát, các thanh cái đồng, các cực đấu dây của các hộp phân dây…
7. Ghíp nối có vỏ cách điện : ghíp nối gồm có ghíp nối đơn và ghíp nối kép. Ghíp nối đơn để đấu dây cấp điện cho các phụ tải đơn lẻ công suất nhỏ. Ghíp nối kép dùng để đấu nối dây cấp điện cho các phụ tải lẻ có công suất lớn hay những vị trí có các hộp phân phối dây cho các phụ tải tập trung nhiều thành nhóm như các cụm hòm công tơ và các vị trí rẽ nhánh.

Ưu điểm

Do cáp được vặn xoắn nên điện kháng của nó chỉ bằng 1/3 điện kháng của các đường dây dùng 4 sợi đơn, cho nên tổn thất trên đường dây cũng giảm.

Do dây có độ bền cách điện cao nên tính an toàn và liên tục cung cấp điện được đảm bảo hơn.

Cho phép thi công trên các địa hình phức tạp như rừng cây, nhà cửa xen kẽ, giảm thiểu chiều rộng hành lang phát quang khi xây dựng và vận hành mạng điện.

Giảm được độ cao treo dây, đơn giản hơn về khoảng cách bảo vệ đối với các toà nhà và khoảng cách với các đường dây trên không khác.

Dễ dàng xây dựng mạng điện mới độc lập với mạng điện cũ.

Trong các khu dân cư và vùng nông thôn rất dễ dàng đặt chung dây cáp vặn xoắn với dây thông tin trên cùng một cột đỡ vì khoảng cách giữa hai mạng này giảm đi nhiều.

Trong các khu dân cư, dùng cáp xoắn có thể loại bỏ được một số cột điện gây cản trở trên vỉa hè hoặc một số cột điện làm mất mỹ quan mặt tiền của các toà nhà. Có thể làm che khuất cáp vặn xoắn ở một số nơi có yêu cầu cao về cảnh quan.

Chí phí bảo dưỡng của mạng điện cáp vặn xoắn rất thấp.

Dễ dàng xây dựng và nối các dây nhánh.

Chi phí cho việc lắp đặt thấp so với đường dây trên không và rất dễ xử lý trong vận hành nhất là làm việc khi có điện.

Đối với hiện trạng nước ta hiện nay thì cáp vặn xoắn còn có tác dụng nữa là chống câu móc điện.

Nhược điểm

Do cách điện của cáp có giới hạn về nhiệt nên cáp vặn xoắn không được vận hành quá tải trên mạng điện phân phối.

Cáp vặn xoắn không chôn ngầm dưới đất được.

Do cáp có mầu đen nên ở những nơi có yêu cầu về cảnh quan cao thì việc xử dụng cáp này không thích hợp.

VI. Phương pháp đánh giá chất lượng của cáp vặn xoắn

1/ Kiểm tra phóng điện ướt.

Nhúng 10m cáp vào nước và ngâm trong 24giờ ở nhiệt độ 200C.

Cáp phải chịu được điện áp thí nghiệm 4kV 50Hz giữa dây dẫn và nước trong 4 giờ.

2/ Tỷ trọng của vật liệu cách điện.

0,93g/cm3 theo IEC 540.

3/ Chỉ số nóng chảy của chất cách điện.

Không quá 0,5 theo quy định của IEC 540.

4/ Thành phần các bon đen của chất cách điện.

Quy định theo IEC 540 nằm giữa 2%và 3% trọng lượng, kích thước các hạt các bon £ 20mm được phân bố đều.

5/ Kiểm tra áp lực tác dụng vào cáp ở nhiệt độ cao.

Nếu chất lượng cáp làm theo quy định IEC 540 nằm trong giải nhiệt độ 80±20C.

Trong đó:

+ F : lực; N.

+ D : đường kính lõi cáp; mm

+ i : bề dầy cách điện của cáp; mm.

Bề dầy của cách điện cáp sau quá trình thử không bị giảm 50% so với bề dầy của cách điện cáp trước khi thử.

6/ Thử nghiệm lão hóa lớp cách điện.

Thử nghiệm được tiến hành theo IEC.

Quá trình lão hóa được tiến hành theo IEC 540 ở nhiệt độ 100±20C trong thời gian 7x24giờ.

Các yêu cầu trước khi lão hóa:

+ Sức căng tối thiểu 10N/mm2.

+ Độ giãn nở dài tối thiểu 350%.

Các giá trị ở trên không thay đổi quá 25% các giá trị ban đầu.

7/ Thử nghiệm sức căng trên dây dẫn hoàn chỉnh.

Dùng tải cơ giới hạn 0,2(F02) được quy định theo ISP/DIS 6892. Độ dãn dài được đo trên chiều dài 250mm.

Thử nghiệm 1 mẫu cáp dài 0,5m, các lõi được tách ra, lớp cách điện được bóc và các dây dẫn được đặt vào máy kiểm tra sức căng: khoảng cách giữa các kẹp ít nhất là 300mm, kẹp sao cho tải được dàn đều giữa các dây và lực ép của chúng càng nhỏ càng tốt.

Tải giới hạn tùy thuộc theo từng chủng loại dây dẫn, nếu thấy đứt bên trong hoặc gần các bộ phận lân cận phải thử lại.

8/ Kiểm tra sức căng trên toàn bộ cáp thành phẩm.

Thử một mẫu cáp dài 12m được kẹp cố định tại 2 vị trí có cách điện và có chiều dài không nhỏ hơn 10m. Tải cơ tùy theo từng chủng loại dây dẫn. Nếu thấy đứt bên trong hoặc gần các bộ phận lân cận phải thử lại.