Trong các dự án kỹ thuật điện phức tạp, cáp hoạt động giống như hệ thống mạch máu trong cơ thể con người - chúng mang năng lượng quan trọng để cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Việc lựa chọn loại cáp phù hợp quan trọng như việc duy trì các mạch máu khỏe mạnh, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và hiệu quả của toàn bộ cơ sở hạ tầng điện. Trong số các lựa chọn cáp bọc thép, cáp bọc thép bằng dây thép (SWA) đóng một vai trò then chốt trong việc truyền tải điện, với việc lựa chọn vật liệu cách điện đặc biệt quan trọng. Nhưng làm thế nào để người ta lựa chọn giữa cáp SWA nhiệt dẻo (PVC) và nhiệt rắn (XLPE)?

Cáp bọc thép bằng dây thép (SWA) có lớp bảo vệ bằng dây thép cung cấp khả năng bảo vệ cơ học vượt trội trước các tác động, lực nghiền và lực căng. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các môi trường khắc nghiệt bao gồm chôn trực tiếp dưới lòng đất, lắp đặt ống dẫn và các môi trường công nghiệp đòi hỏi sự bảo vệ mạnh mẽ.

Các thành phần cốt lõi của cáp SWA bao gồm:

• Dây dẫn (thường là đồng hoặc nhôm)
• Lớp cách điện
• Vỏ bọc bên trong
• Giáp dây thép
• Vỏ bọc bên ngoài

Vật liệu cách điện ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất điện, khả năng chịu nhiệt và tuổi thọ của cáp. Hai vật liệu cách điện chính cho cáp SWA là Polyvinyl Chloride (PVC) và Polyethylene liên kết ngang (XLPE).

Là một vật liệu nhiệt dẻo, PVC cung cấp khả năng cách điện tốt, khả năng kháng hóa chất và khả năng chống cháy với chi phí tương đối thấp, khiến nó trở nên phổ biến trong lịch sử đối với cáp điện áp thấp bao gồm cả cáp SWA ban đầu. Tuy nhiên, PVC có những hạn chế đáng kể:

• Nhiệt độ hoạt động liên tục tối đa là 70°C
• Dễ bị lão hóa và biến dạng ở nhiệt độ cao
• Khả năng phát thải khí độc trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt
• Độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn thấp hơn

Thông qua một quá trình liên kết ngang đặc biệt tạo ra cấu trúc phân tử ba chiều, XLPE đạt được:

• Nhiệt độ hoạt động liên tục là 90°C (quá tải ngắn hạn 130°C)
• Tăng cường độ bền cơ học và khả năng kháng hóa chất
• Khả năng chống lão hóa và ngăn ngừa nứt vượt trội
• Tuổi thọ dài hơn

Cáp SWA hiện đại chủ yếu sử dụng cách điện XLPE tuân thủ các tiêu chuẩn bao gồm:

• BS 5467: Cáp bọc thép cách điện nhiệt rắn để lắp đặt cố định (600/1000V & 1900/3300V)
• BS 6724: Cáp ít khói, ít halogen cho môi trường nhạy cảm với lửa
• BS 7846: Cáp chống cháy duy trì tính toàn vẹn của mạch trong khi xảy ra hỏa hoạn

So với các lựa chọn thay thế PVC, cáp XLPE SWA cung cấp:

• Khả năng mang dòng điện cao hơn: Cho phép sử dụng các kích thước cáp nhỏ hơn cho các tải tương đương
• Ổn định nhiệt tăng cường: Duy trì hiệu suất trong môi trường nhiệt độ cao
• Điện trở cách điện vượt trội: Giảm thiểu rủi ro rò rỉ dòng điện
• Cải thiện bảo vệ cơ học: Chịu được các ứng suất vật lý tốt hơn
• Kháng hóa chất: Thích hợp cho môi trường ăn mòn như nhà máy hóa chất

Ngay cả cáp SWA cách điện XLPE cũng có thể sử dụng PVC cho vỏ bọc bên trong/bên ngoài. Đối với các công trình lắp đặt trong nhà với các yêu cầu an toàn cháy nổ nghiêm ngặt, nên sử dụng vỏ bọc Low Smoke Zero Halogen (LSZH) để giảm thiểu khí thải độc hại trong khi xảy ra hỏa hoạn.

Các yếu tố chính khi chỉ định cáp SWA:

Phụ lục 4 của BS 7671 cung cấp định mức dòng điện:

• Bảng 4D4A: Cáp nhiệt dẻo (PVC)
• Bảng 4E4A: Cáp nhiệt rắn (XLPE)

BS 7671 512.1.5 yêu cầu xác minh khả năng tương thích của thiết bị khi kết nối với các dây dẫn được đánh giá trên 70°C. Điều này có thể yêu cầu:

• Chọn cáp PVC có khả năng mang dòng điện tương đương
• Sử dụng thiết bị được đánh giá cho hoạt động 90°C

Cách điện nhiệt rắn cho phép các giá trị k cao hơn (143 so với 115 đối với PVC) khi tính toán các hiệu ứng dòng điện sự cố, cung cấp biên độ an toàn lớn hơn.

Khuyến nghị cho các ứng dụng cụ thể:

• Môi trường tải trọng cao/nhiệt độ cao: Ưu tiên XLPE
• Các vị trí nhạy cảm với lửa: XLPE với vỏ bọc LSZH
• Thiết bị được đánh giá 70°C: Các thành phần PVC hoặc nâng cấp tương đương

Tư vấn kỹ thuật điện chuyên nghiệp và tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan (BS 7671, IEC 61439) vẫn rất cần thiết để lựa chọn cáp tối ưu và an toàn hệ thống.