Hướng dẫn sử dụng cây cáp cách điện trên không 10kV

Hiểu các loại vật liệu cách nhiệt và dung sai tiếp xúc của cây

Việc hiện đại hóa lưới điện đô thị và nông thôn đòi hỏi phải có sự thay đổi đáng kể từ dây dẫn trần truyền thống sang các giải pháp thay thế cách điện. Quá trình chuyển đổi này chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu cải thiện độ an toàn, giảm tỷ lệ lỗi do động vật hoang dã hoặc cành cây rơi xuống và đạt được các mục tiêu thẩm mỹ của một "lưới điện vô hình". Tuy nhiên, việc định tuyến những đường này qua các khu vực có nhiều cây cối rậm rạp hoặc các tán cây đô thị đã được thiết lập đặt ra những thách thức kỹ thuật đặc biệt. Khi triển khai mạng cáp cách điện 10kV trên cao, các nhà thầu đường dây và kỹ sư tiện ích phải tìm hiểu các yêu cầu về khoảng trống phức tạp và hiểu được dung sai cụ thể khi tiếp xúc với thảm thực vật. Không giống như dây trần, đòi hỏi phải cắt tỉa cây liên tục và mạnh mẽ để duy trì những khoảng trống không khí nghiêm ngặt, cáp cách điện mang lại một mức độ ổn định nhất định. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là việc lắp đặt gần cây cối có thể được thực hiện mà không cần lập kế hoạch chặt chẽ.

Không phải tất cả cáp cách điện được sản xuất có cùng độ dày hoặc thành phần vật liệu và điều này trực tiếp quyết định cách chúng tương tác với thảm thực vật xung quanh. Các tiêu chuẩn tiện ích thường phân loại các loại cáp này dựa trên độ bền cách điện của chúng, xác định xem có được phép tiếp xúc với cây khi có gió lớn hoặc chu kỳ sinh trưởng hay không. Cáp nhẹ hoặc cách điện mỏng được thiết kế chủ yếu cho các nhịp ngắn và các khu vực có thảm thực vật được quản lý chặt chẽ. Khi lắp đặt các thiết bị này trên cao, phải duy trì một khoảng cách vật lý đáng kể với tất cả các cành cây. Trong quá trình vận hành, chỉ cho phép tiếp xúc ngắn hạn, ngẫu nhiên và ngắn hạn giữa cáp và cây. Sự cọ xát kéo dài sẽ nhanh chóng làm suy giảm lớp polymer mỏng, dẫn đến phóng điện một phần và cuối cùng là hỏng hóc.

Ngược lại, cáp cách điện tự nhiên hoặc chịu được thời tiết có lớp vỏ polymer dày hơn, chắc chắn hơn được thiết kế để chịu được các tác nhân gây áp lực từ môi trường. Đối với các loại cáp này, mặc dù vẫn phải duy trì một khoảng cách nhất định ban đầu trong quá trình nối dây, nhưng cho phép tiếp xúc thường xuyên và liên tục giữa cáp và cây trong quá trình vận hành bình thường và khi có gió lắc lư. Cáp cách điện dày tiêu chuẩn mang lại mức độ bảo vệ cơ học cao nhất. Chúng thường được lắp đặt ở những vị trí cố định trên cao, nơi có những hạn chế nghiêm trọng về lộ giới. Được phép tiếp xúc thường xuyên với cây cối, nhưng sự mài mòn cơ học liên tục từ cành cây cuối cùng vẫn có thể làm tổn hại đến lớp vỏ bên ngoài, đòi hỏi phải có phần cứng chuyên dụng để giảm thiểu sự mài mòn.

Lập kế hoạch trước khi lắp đặt và khảo sát tuyến đường

Trước khi bắt đầu bất kỳ quá trình lắp đặt vật lý nào, việc khảo sát tuyến đường tỉ mỉ là bắt buộc khi làm việc gần thảm thực vật. Cây cối là những cấu trúc năng động; chúng phát triển theo chiều dọc và chiều ngang, và các cành của chúng lắc lư đáng kể dưới tải trọng của gió và băng. Các kỹ sư phải tính toán độ lắc lư dự đoán tối đa của cả tán cây và cáp cách điện 10kV trên cao để đảm bảo khoảng hở động không bao giờ bị vi phạm theo cách gây ra ứng suất cơ học quá mức lên phần cứng đường dây. Khi khảo sát, xác định các loài cây phát triển nhanh sẽ nhanh chóng lấn chiếm lòng đường trong chu kỳ bảo trì từ 3 đến 5 năm. Hơn nữa, hãy xem xét sự thay đổi trọng lượng tán lá theo mùa, có thể khiến cành cây chùng xuống gần dây dẫn hơn trong mùa mưa.

Tính toán hướng gió và biên độ tăng trưởng

Để thiết lập khoảng cách lắp đặt ban đầu an toàn, nhà thầu phải áp dụng công thức khoảng cách động. Điều này liên quan đến việc lấy khoảng trống tĩnh cần thiết và thêm một giới hạn để dây dẫn bị nổ tối đa khi gió lớn, cộng với một giới hạn để làm nổ cành cây về phía đường dây. Nếu tổng các chuyển động động này vượt quá khoảng cách vật lý thì cây phải được cắt tỉa trước khi lắp đặt hoặc phải điều chỉnh độ thẳng hàng của cột. Chỉ dựa vào lớp cách nhiệt để xử lý tác động nhánh lực cao, liên tục là một biện pháp kỹ thuật kém dẫn đến hiện tượng mỏi phần cứng sớm và khả năng gây trầy xước lớp cách điện trong suốt thời gian hoạt động của lưới điện.

Khoảng trống lắp đặt và các ràng buộc bán kính uốn

Việc xử lý vật lý của cáp trong quá trình xâu dây gần cây cối đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các giới hạn cơ học để ngăn ngừa hư hỏng vô hình đối với lớp cách điện. Việc di chuyển qua những khoảng trống tán chật hẹp thường khiến các nhà thầu kéo cáp theo các góc nhọn quanh cành cây hoặc dùng lực quá mạnh, điều này có thể làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn điện môi của cáp cách điện 10kV trên cao. Hạn chế cơ học quan trọng nhất là bán kính uốn tối thiểu. Vi phạm thông số này sẽ gây ra các vết nứt nhỏ trong lớp cách nhiệt, làm tăng tốc độ hình thành cây dưới nước và mất điện khi tiếp xúc với hơi ẩm từ những tán lá gần đó.

• Cáp một lõi: Bán kính uốn tối thiểu không được nhỏ hơn 20 lần đường kính ngoài của cáp. Bán kính rộng này là cần thiết vì các công trình lõi đơn thiếu sự hỗ trợ cấu trúc bên trong của nhiều lõi, khiến lớp cách nhiệt rất dễ bị biến dạng và tập trung ứng suất điện bên trong nếu bị uốn cong quá mạnh xung quanh các chướng ngại vật như cành cây.
• Cáp nhiều lõi: Bán kính uốn tối thiểu không được nhỏ hơn 15 lần đường kính ngoài của cáp. Bản chất bó của các thiết kế đa lõi mang lại độ cứng kết cấu cao hơn một chút, cho phép bán kính uốn cong chặt hơn một chút khi điều hướng các tuyến đường tán phức tạp, mặc dù vẫn phải hết sức cẩn thận để tránh làm hỏng lớp vỏ bên ngoài.
• Giới hạn lực căng trong quá trình xâu dây: Khi kéo cáp qua hành lang nhiều cây cối, lực căng kéo tối đa không bao giờ được vượt quá giới hạn quy định của nhà sản xuất. Việc sử dụng khớp xoay và lực kế đã hiệu chỉnh sẽ đảm bảo rằng những điểm vướng đột ngột trên các nhánh ẩn không gây ra lực kéo thảm khốc có thể làm căng dây dẫn nhôm và làm mỏng vĩnh viễn lớp cách điện.

Hơn nữa, điều kiện môi trường trong quá trình lắp đặt đóng một vai trò quan trọng. Nhiệt độ môi trường trong quá trình nối dây cáp không được thấp hơn -20°C. Trong môi trường lạnh hơn, lớp cách điện polyme trở nên giòn và việc kéo cáp qua các hành lang chật hẹp, nhiều nhánh sẽ dẫn đến vết xước hoặc nứt nghiêm trọng trên bề mặt. Nếu việc lắp đặt phải diễn ra ở nhiệt độ dưới 0, cáp phải được làm nóng trước trong vỏ ấm trước khi vận chuyển đến địa điểm và được xâu chuỗi ngay lập tức để duy trì tính linh hoạt của vật liệu.

Lựa chọn phần cứng và lắp đặt thân thiện với cây

Việc lựa chọn phần cứng hệ thống treo và lực căng là điều tối quan trọng khi dây ở gần cây cối. Kẹp kim loại tiêu chuẩn có thể hoạt động như điểm mài mòn nếu một nhánh liên tục cọ xát vào điểm nối phần cứng-cáp. Đối với các công trình lắp đặt dự kiến ​​sẽ tiếp xúc thường xuyên với cây, nhà thầu nên sử dụng các kẹp treo chuyên dụng, có bề mặt nhẵn có tích hợp các kẹp đàn hồi. Những phần kẹp này phân bổ tải trọng cơ học đều xung quanh chu vi của cáp, ngăn ngừa sự tập trung ứng suất cục bộ có thể trầm trọng hơn do tác động của nhánh cáp. Ngoài ra, khi định tuyến đường dây xuống thiết bị gắn trên mặt đất, chẳng hạn như máy biến áp gắn trên tấm đệm đặt gần cây bụi hoặc cây nhỏ, dây dẫn bằng nhôm cứng tiêu chuẩn sẽ không phù hợp. Trong các ứng dụng đường xuống cụ thể này, phải sử dụng cáp cách điện lõi đồng mềm trên cao. Tính linh hoạt cao của đồng mềm bện cho phép cáp hấp thụ các rung động do gió gây ra và các tác động nhỏ của nhánh mà không truyền lực cơ học có tính phá hủy sang ống lót máy biến áp hoặc các điểm cuối.

Quản lý thảm thực vật và bảo trì dài hạn

Mặc dù ưu điểm chính của việc triển khai cáp cách điện 10kV trên cao là giảm chi phí quản lý thảm thực vật trước mắt nhưng nó không loại bỏ nhu cầu lập kế hoạch lâm nghiệp dài hạn. Sự mài mòn cơ học liên tục từ cành cây, kết hợp với việc tiếp xúc với tia cực tím và sự phát triển sinh học như rêu hoặc địa y, có thể làm xuống cấp dần lớp áo khoác chống chịu thời tiết bên ngoài trong hơn một thập kỷ hoặc hơn. Các đội bảo trì tiện ích nên thực hiện chương trình kiểm tra theo chu kỳ, tập trung đặc biệt vào các nhịp nơi thường xuyên tiếp xúc với cây. Người kiểm tra phải tìm kiếm các dấu hiệu "trầy xước", trong đó lớp chịu thời tiết màu đen bên ngoài đã bị mòn, làm lộ ra các lớp bên trong hoặc tấm chắn dây dẫn.

Nếu phát hiện thấy vết nứt, nhịp bị ảnh hưởng phải được lên lịch để thay thế hoặc thảm thực vật vi phạm phải được cắt tỉa lại để tạo khoảng trống không khí vĩnh viễn. Hơn nữa, việc giữ cho khu vực xung quanh chân cột không có dây leo leo là điều cần thiết, vì dây leo có thể sử dụng dây cáp làm giàn, cuối cùng nhấn chìm dây và giữ độ ẩm chống lại lớp cách nhiệt, điều này làm tăng tốc đáng kể quá trình lão hóa. Bằng cách kết hợp sự an toàn vốn có của cáp cách điện với việc quản lý thảm thực vật chủ động, có mục tiêu, các công ty điện lực có thể đạt được mạng lưới phân phối điện an toàn, có tính thẩm mỹ và độ tin cậy cao, hài hòa với môi trường tự nhiên.