I. Một khái niệm thường bị nhầm lẫn

Trong việc lựa chọn cáp và dây dẫn, một tập hợp các khái niệm thường được sử dụng thay thế cho nhau: dây dẫn trần, dây dẫn có vỏ bọc và dây dẫn cách điện.

Nhiều nhân viên mua hàng và kỹ thuật coi "dây dẫn có vỏ bọc" và "dây dẫn cách điện" là như nhau khi yêu cầu báo giá. Tuy nhiên, trong các định nghĩa tiêu chuẩn về kỹ thuật điện, ba điều này về cơ bản là khác nhau.

Chọn sai có thể dẫn đến chi phí không cần thiết hoặc tạo ra mối nguy hiểm về an toàn.

Trước tiên hãy làm rõ ba định nghĩa này.

II. Định nghĩa tiêu chuẩn: Sự khác biệt giữa ba là gì?

Dây dẫn trần– Vật liệu dẫn điện không có vỏ bọc hoặc cách điện. Nó chỉ đơn giản là một sợi dây kim loại nguyên chất tiếp xúc với không khí.

Dây dẫn có vỏ bọc - Được bọc bằng vật liệu điện môi, nhưng vật liệu này không có độ bền điện môi định mức. Nói cách khác, nó có một "vỏ bọc", nhưng lớp vỏ này không được thiết kế và chứng nhận là cách nhiệt.

Dây dẫn cách điện - Được bọc bằng vật liệu điện môi có mức độ bền điện môi xác định. Nó có lớp cách điện hoàn chỉnh và có thể chịu được điện áp cụ thể mà không bị hỏng.

Sự khác biệt này có tác động đáng kể đến kỹ thuật thực tế.

III. Dây dẫn trần: Dạng đơn giản nhất nhưng không “không an toàn”
Dây dẫn trần là dạng truyền thống nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trong các đường dây truyền tải trên không.

Các loại dây dẫn trần phổ biến bao gồm:

ACSR (Dây nhôm có lõi thép) – Dây nhôm được quấn quanh lõi thép mạ kẽm, kết hợp độ dẫn điện cao và độ bền cơ học cao, khiến nó trở thành trụ cột của truyền tải điện áp cao đường dài. Lõi thép chịu lực căng cơ học, trong khi dây nhôm bện mang dòng điện.

AAC (Dây dẫn hoàn toàn bằng nhôm) – Nhẹ và dẫn điện cao nhưng có độ bền kéo thấp, chỉ thích hợp cho các nhịp ngắn hoặc mạng điện áp thấp.

AAAC (Dây dẫn hoàn toàn bằng hợp kim nhôm) – Độ bền kéo cao hơn và khả năng chống ăn mòn tốt hơn AAC mà không có cấu trúc phức tạp của lõi thép.

Dây dẫn đồng—có độ dẫn điện cao nhất (khoảng 58 MS/m), phần lớn đã được thay thế bằng nhôm trong truyền tải điện áp cao do trọng lượng, giá thành cao và dễ bị trộm.

“Chất cách điện” của dây dẫn trần là không khí. Không khí được sử dụng làm môi trường cách điện bằng cách duy trì đủ khoảng cách giữa các pha và giữa các pha với mặt đất. Chỉ cần khoảng cách vật lý vừa đủ là an toàn.

IV. Dây dẫn có vỏ bọc: Một "lớp da" trên bề mặt, nhưng không phải là "cách điện"

"Lớp phủ" của dây dẫn được bọc là một lớp vật liệu điện môi mỏng. Nó không có độ bền điện môi định mức theo tiêu chuẩn.

Điều này có nghĩa là gì?

Điều đó có nghĩa là bạn không thể coi nó như một sợi cáp cách điện thực sự, cho rằng nó có thể chạm vào các vật thể khác hoặc được nối đất mà không gặp vấn đề gì.

Mục đích thiết kế chính của dây dẫn có vỏ bọc không phải là "cách điện" mà là:

Giảm đoản mạch do tiếp xúc với thảm thực vật—một cành cây chạm vào dây dẫn có vỏ bọc không nhất thiết gây ra sự cố ngay lập tức giữa các pha.

Giảm nguy cơ bị điện giật đối với động vật hoang dã—lớp phủ mang lại sự bảo vệ nhất định khi động vật như sóc và rắn đồng thời tiếp xúc với cả dây dẫn được bọc và điện cực nối đất.

Giảm tần suất sự cố đường dây—trong những điều kiện nhất định, lớp phủ có thể ngăn chặn sự cố nhất thời phát triển thành sự cố vĩnh viễn.

Điểm mấu chốt là: lớp phủ không phải là rào cản an toàn.

Như một báo cáo kỹ thuật của EPRI (Viện Nghiên cứu Điện lực) chỉ ra: "An toàn đôi khi được coi là lý do để sử dụng dây dẫn có vỏ bọc, nhưng các hệ thống này không nhất thiết mang lại lợi thế về an toàn; theo một cách nào đó, vỏ bọc thực sự là một bất lợi."

V. Rủi ro tiềm ẩn của dây dẫn có vỏ bọc Đây có thể là điều bạn chưa từng nhận ra trước đây: dây dẫn có vỏ bọc có thể gây ra nhiều lỗi nguy hiểm và phá hoại hơn dây dẫn trần.

Đầu tiên, lỗi khó phát hiện hơn.

Khi một dây dẫn trần bị hỏng, nó thường là hiện tượng đoản mạch trực tiếp, tạo ra hồ quang nhìn thấy được và bị cắt. Các thiết bị bảo vệ hoạt động nhanh chóng và lỗi được cách ly ngay lập tức.

Tình hình lại khác với dây dẫn có vỏ bọc. Một khiếm khuyết nhỏ—chẳng hạn như lỗ kim hoặc vết nứt trên vỏ bọc—có thể dẫn đến lỗi điện trở cao. Dòng điện trong loại sự cố này không đủ lớn để kích hoạt các thiết bị bảo vệ quá dòng thông thường, nhưng hồ quang và nhiệt cục bộ vẫn tồn tại. Lỗi có thể tồn tại trong nhiều giờ hoặc thậm chí nhiều ngày, dần dần trở nên tồi tệ hơn và cuối cùng phát triển thành lỗi nghiêm trọng hơn.

Thứ hai, thiệt hại được che giấu bằng lớp vỏ bọc.

Thiệt hại bề mặt đối với dây dẫn trần—ăn mòn, mòn, đứt sợi—có thể được phát hiện thông qua kiểm tra bằng mắt. Nhân viên bảo trì có thể nhìn thấy vấn đề từ mặt đất bằng ống nhòm.

Hư hỏng dây dẫn được bọc bên dưới lớp bọc. Ngay cả những cuộc kiểm tra chuyên nghiệp cũng thường không phát hiện được sự ăn mòn bên trong dây dẫn, đứt dây hoặc các hiện tượng xuống cấp khác. Một phân tích cho thấy hơn 70% sự cố tại hiện trường ở đường dây dẫn có vỏ bọc liên quan đến sự cố cách điện do tiếp xúc với tia cực tím, mài mòn cơ học hoặc tiếp xúc với động vật—các vấn đề sẽ dễ dàng phát hiện và sửa chữa hơn trên dây dẫn trần.

Thứ ba, nguy cơ hỏa hoạn có thể cao hơn.

Đây là một kết luận phản trực giác: một dây dẫn có vỏ bọc bị rơi chạm đất có thể gây ra nguy cơ cháy nổ lớn hơn một dây dẫn trần.

Lý do là vì dây nối đất trần thường tạo ra hồ quang và tia lửa điện đáng chú ý, điều này thực sự sẽ "cảnh báo" những người ở gần tránh xa. Lớp phủ của dây dẫn được bọc kín sẽ ngăn chặn hồ quang, khiến nó ít được chú ý hơn, nhưng dòng điện sự cố vẫn tồn tại và việc tiếp tục sưởi ấm cục bộ có thể đốt cháy thảm thực vật khô xung quanh.

Vụ cháy rừng Woolsey 2018 ở California là một ví dụ điển hình. Cuộc điều tra xác định một sợi dây thép đã tiếp xúc với dây dẫn điện 16kV có điện trong điều kiện gió lớn. Lớp phủ không thể ngăn chặn được hồ quang, cuối cùng gây ra đám cháy thiêu rụi gần 97.000 mẫu Anh và phá hủy hơn 1.600 tòa nhà.

VI. Khi nào nên chọn dây dẫn trần so với dây dẫn có vỏ bọc

Thông tin này không nhằm mục đích ngăn cản bạn sử dụng dây dẫn có vỏ bọc. Dây dẫn có vỏ bọc có giá trị rõ ràng trong các tình huống cụ thể. Điều quan trọng là chọn giải pháp phù hợp.

Các trường hợp ưa thích dây dẫn trần:

Đường dây tải điện cao thế trên không (69kV trở lên)

Dây chuyền dễ bảo trì và kiểm tra

Các dự án nhạy cảm với chi phí (dây dẫn trần rẻ hơn)

Các tình huống có thể chấp nhận mất điện trực tiếp khi có sự cố

Các tình huống cần xem xét dây dẫn có vỏ bọc:

Khu vực có thảm thực vật dày đặc và thường xuyên có đứt gãy tiếp xúc với cành cây
Khu vực có nhiều hoạt động hoang dã và tỷ lệ xảy ra sự cố điện giật cao
Đường dây điện quan trọng có yêu cầu cao về khả năng chịu lỗi nhất thời
Đường dây trong khu vực có nguy cơ cháy nổ (yêu cầu các biện pháp bảo vệ bổ sung)

VII. Ba lời nhắc kỹ thuật cốt lõi

1. Dây dẫn có vỏ bọc ≠ Dây dẫn cách điện
Đừng cho rằng dây dẫn có vỏ bọc có thể tiếp xúc trực tiếp với vật khác hoặc chôn dưới đất như dây cáp cách điện. Độ bền điện môi của lớp phủ không được đánh giá và chứng nhận. 1. Để bảo vệ cách điện thực sự, hãy chọn dây dẫn cách điện tuân thủ tiêu chuẩn (chẳng hạn nhưXLPEcáp cách điện).

2. Dây dẫn có vỏ bọc không được làm giảm yêu cầu về khoảng cách an toàn.

NESC yêu cầu rõ ràng rằng các dây dẫn có vỏ bọc phải được coi là dây dẫn trần về mặt độ an toàn. Không giảm khoảng cách giữa các pha hoặc giữa các pha với mặt đất chỉ vì lớp phủ.

3. Nếu sử dụng dây dẫn có vỏ bọc thì cần phải có các phương pháp phát hiện thích hợp.

Các lỗi tiềm ẩn trong dây dẫn có vỏ bọc gây ra rủi ro thực sự. Các đường dây sử dụng dây dẫn có vỏ bọc cần được trang bị các phương pháp phát hiện sự cố sớm như giám sát phóng điện cục bộ, chụp ảnh nhiệt hồng ngoại và kiểm tra siêu âm. Nếu không, lỗi có thể dần dần trở nên tồi tệ hơn mà không được chú ý, cuối cùng dẫn đến tai nạn lớn hơn.

VIII. Bản tóm tắt
Sự khác biệt cốt lõi giữa dây dẫn trần và dây dẫn có vỏ bọc nằm ở chỗ lớp phủ có độ bền điện môi định mức hay không.

Dây dẫn trần dựa vào cách điện không khí; chế độ lỗi của chúng rất đơn giản và trực tiếp, giúp chúng dễ dàng phát hiện và bảo trì.

Dây dẫn có vỏ bọc có một lớp điện môi mỏng, có thể làm giảm các sự cố nhất thời do các yếu tố bên ngoài gây ra, nhưng nó cũng có thể che giấu hư hỏng, che giấu sự cố và tăng độ khó phát hiện.

Mặt khác, dây dẫn cách điện có lớp cách điện hoàn chỉnh và có thể chịu được các điện áp cụ thể mà không bị hỏng.

Chìa khóa cho các quyết định lựa chọn không phải là "cái nào tốt hơn" mà là "cái nào phù hợp hơn với điều kiện ứng dụng cụ thể của bạn".

Nếu bạn không chắc chắn liệu đường dây nên sử dụng dây dẫn trần hay dây dẫn có vỏ bọc, trước tiên hãy tổng hợp các thông số sau: mức điện áp, chiều dài đường dây, môi trường hành lang (mật độ thực vật, tình trạng sẵn có của động vật hoang dã), điều kiện bảo trì và tỷ lệ hư hỏng chấp nhận được. Thông tin này sẽ hướng dẫn bạn sự lựa chọn chính xác.