Điện, nền tảng của nền văn minh hiện đại, thúc đẩy sự tiến bộ công nghiệp, thắp sáng các thành phố và duy trì mọi khía cạnh của cuộc sống hàng ngày. Ở trung tâm của mạng lưới truyền tải điện rộng lớn này là đường dây truyền tải trên không – những động mạch của cơ sở hạ tầng điện của chúng ta – mang điện từ các nhà máy điện đến các hộ gia đình và doanh nghiệp. Trong số các thành phần quan trọng này, dây dẫn ACSR (Dây dẫn nhôm lõi thép) đóng một vai trò then chốt.

Được treo cao trên mặt đất trên các tháp thép, trải dài qua núi và sông, những sợi dây khiêm tốn này lặng lẽ hoàn thành sứ mệnh truyền tải điện năng đường dài, công suất cao của chúng. Nhưng tại sao những thành phần kỹ thuật này lại mang tên động vật như "Sóc", "Sói" hoặc "Chó"? Bí mật kỹ thuật và những cân nhắc thực tế nào nằm sau cách đặt tên kỳ lạ này?

ACSR, viết tắt của Aluminum Conductor Steel Reinforced (Dây dẫn nhôm lõi thép), tiết lộ cấu trúc độc đáo của nó thông qua tên gọi: một lớp ngoài gồm các sợi nhôm bao quanh một lõi thép. Thiết kế khéo léo này kết hợp độ dẫn điện cao với độ bền vượt trội, khiến nó trở nên lý tưởng cho việc truyền tải đường dài, công suất cao.

Các sợi nhôm bên ngoài bao gồm nhiều dây nhôm xoắn lại với nhau. Nhôm chỉ đứng sau đồng về độ dẫn điện trong khi nhẹ hơn đáng kể, mang lại một số lợi thế:

• Độ dẫn điện tuyệt vời: Với độ dẫn điện bằng 61% so với đồng, nhôm cung cấp khả năng mang dòng điện tốt hơn trên một đơn vị trọng lượng.
• Tính dễ uốn vượt trội: Dễ dàng kéo thành dây nhỏ và xoắn thành nhiều cấu hình khác nhau.
• Khả năng chống ăn mòn tự nhiên: Tạo thành một lớp oxit bảo vệ khi tiếp xúc với không khí.
• Hiệu quả chi phí: Dồi dào và tiết kiệm hơn đồng.

Lõi thép bên trong, bao gồm một hoặc nhiều dây thép mạ kẽm, cung cấp hỗ trợ cấu trúc quan trọng:

• Độ bền kéo đặc biệt: Chịu được tải trọng cơ học và ứng suất môi trường khắc nghiệt.
• Mô đun đàn hồi cao: Chống biến dạng dưới lực căng, duy trì sự ổn định của đường dây.
• Khả năng chịu nhiệt: Duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cao.

Sự kết hợp giữa nhôm và thép tạo ra một dây dẫn với những lợi ích vượt trội:

• Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao cho phép khoảng cách giữa các tháp dài hơn
• Sự cân bằng tối ưu giữa độ dẫn điện và độ bền
• Giải pháp tiết kiệm chi phí cho các tiện ích
• Tương thích với cả hệ thống AC và DC
• Tuổi thọ cao thông qua bảo vệ chống ăn mòn

Hệ thống đặt tên động vật cho dây dẫn ACSR bắt nguồn từ những ngày đầu của quá trình điện khí hóa như một công cụ hỗ trợ trí nhớ thiết thực cho các kỹ sư làm việc với nhiều thông số kỹ thuật của dây dẫn. Mặc dù không được tiêu chuẩn hóa trên toàn cầu, nhưng một số mẫu nhất định xuất hiện:

Nói chung, các dây dẫn nhỏ hơn mang tên của các loài động vật nhỏ ("Sóc", "Chồn"), trong khi các dây dẫn lớn hơn tham chiếu đến các sinh vật mạnh mẽ hơn ("Sói", "Báo"). Kích thước của động vật thường tương ứng với đường kính của dây dẫn, trong khi sức mạnh cảm nhận của nó liên quan đến khả năng chịu lực kéo.

Các nhà sản xuất và quốc gia khác nhau sử dụng các quy ước đặt tên riêng biệt. Ở Bắc Mỹ, các chỉ định phổ biến bao gồm:

• Wren (đường dây dân dụng nhỏ nhất)
• Sparrow (mạch phân phối)
• Hawk (truyền tải chính)

Tiêu chuẩn Trung Quốc có các tương đương khác nhau:

• Squirrel (phân phối điện áp thấp)
• Rabbit (đường dây điện áp trung bình)
• Wolf (truyền tải điện áp cực cao)

Ngoài giá trị ghi nhớ, hệ thống này:

• Hợp lý hóa giao tiếp kỹ thuật
• Đơn giản hóa việc quản lý hàng tồn kho
• Bảo tồn di sản ngành

Việc lựa chọn ACSR thích hợp đòi hỏi phải hiểu các thông số chính và yêu cầu vận hành.

Các kỹ sư đánh giá nhiều yếu tố:

• Số lượng/đường kính sợi nhôm (ví dụ: 6/2,11mm)
• Cấu hình lõi thép (ví dụ: 1/2,11mm)
• Tổng diện tích mặt cắt ngang
• Độ bền kéo định mức (thường là kN)
• Điện trở DC (Ω/km)
• Ampacity (khả năng chịu tải dòng điện tối đa)
• Trọng lượng trên một đơn vị chiều dài
• Hệ số giãn nở nhiệt

Các nhà thiết kế cân bằng nhiều yêu cầu:

• Nhu cầu về khả năng truyền tải điện
• Khoảng cách và mức điện áp
• Điều kiện môi trường (tải trọng băng, gió, ô nhiễm)
• Các yếu tố kinh tế
• Biên độ an toàn

Xử lý đúng cách đảm bảo độ tin cậy lâu dài của dây dẫn ACSR.

• Thiết bị xâu chuỗi chuyên dụng để tránh hư hỏng
• Căng chính xác để đạt được độ võng thiết kế
• Kỹ thuật nối thích hợp
• Bảo vệ tại các giao lộ đường bộ/đường sắt
• Quy trình an toàn nghiêm ngặt

Kiểm tra thường xuyên nên giải quyết:

• Hư hỏng bề mặt hoặc ăn mòn
• Tính toàn vẹn của đầu nối
• Xác minh đo độ võng
• Quản lý thảm thực vật
• Kiểm tra cách điện
• Hệ thống chống sét
• Giảm thiểu ô nhiễm trong các khu vực bị ô nhiễm

Sự phát triển của ACSR tập trung vào việc giải quyết các thách thức lưới điện mới nổi.

• Hợp kim có độ bền cao hơn để tăng khả năng
• Vật liệu tiên tiến để giảm tổn thất

• Cảm biến nhúng để giám sát theo thời gian thực
• Hệ thống bảo trì dựa trên điều kiện

• Quy trình sản xuất thân thiện với môi trường
• Phát triển vật liệu có thể tái chế

Khi nhu cầu về điện tăng và công nghệ truyền tải phát triển, dây dẫn ACSR tiếp tục phát triển để đáp ứng những thách thức của lưới điện hiện đại. Sự kết hợp độc đáo giữa độ tin cậy đã được chứng minh và khả năng thích ứng của chúng đảm bảo rằng chúng sẽ vẫn là những thành phần thiết yếu của cơ sở hạ tầng điện của chúng ta trong nhiều thập kỷ tới.