Phân biệt các loại dây dẫn điện siêu nhiệt trong hệ thống truyền tải điện

Đối với một Quốc gia đang phát triển như Việt Nam, nhu cầu điện năng luôn đe dọa đến việc vận hành đầy tải và quá tải của các tuyến đường dây cũng như khả năng quá tải của các trạm biến áp. Việc sử dụng dây dẫn kháng nhiệt và dây dẫn siêu nhiệt có độ võng thấp, dòng mang tải cao tiện lợi cho việc cải tạo và thay thế cho các đường dây và lèo ngăn lộ cũ là một việc rất phù hợp và kinh tế. Nó làm tăng công suất truyền tải của đường dây lên gấp 1,6-2,0 lần, tăng khả năng cung cấp điện cho phụ tải. Tiện ích với đường dây cũ vẫn giữ nguyên hệ thống móng và cột cũ, không phải thay thế mới. Đối với một tuyến đường dây mới hoặc công trình mới cũng cần xem xét nghiên cứu việc sử dụng công nghệ dây dẫn mới để giảm tải trọng cột dẫn đến giảm chi phí đầu tư móng và cột mà lại tăng công suất truyền tải hoặc có hệ số dự trữ công suất cho tương lai.

Trong hệ thống điện việc cải tạo và nâng công suất hệ thống là một nhu cầu luôn luôn phải thường xuyên thực hiện để theo kịp với sự phát triển của phụ tải. Trong lưới điện truyền tải các đường dây luôn phải điều chỉnh vận hành không cho quá tải vẫn thường xuyên xảy ra, nếu để xảy ra quá tải lâu dài khi đó có thể sẽ dẫn đến tụt lèo, tụt mối nối, phát nhiệt, tăng độ võng gây đe dọa sự cố cho hệ thống. Việc đầu tư nâng công suất truyền tải các tuyến đường dây hiện hữu mà vẫn giữ nguyên cấp điện áp có ba cách sau:

Cách 1 lắp đặt thêm dàn tụ bù dọc thay đổi thông số đường dây.
Cách 2: tăng tiết diện dây dẫn;
Cách 3: thay thế dây dẫn bằng dây công nghệ mới có khả năng mang tải cao hơn với dây dẫn cũ.

Với cách 1 phải trang bị thêm dàn tụ kèm với thiết bị bảo vệ đắt tiền; Với cách 2 tăng tiết diện dây dẫn hoặc nhân phân pha sẽ làm khoảng cách pha – pha và pha – đất không đảm bảo, hơn nữa tải trọng dây tăng lên phải tính toán lại khả năng chịu tải của hệ thống cột trong tuyến, phải thay thế lại móng cột và cột, đó là một việc làm rất tốn kém và không khả thi. Với cách 3: sử dụng công nghệ vật liệu mới: chỉ cần thay dây với tiết diện như cũ nhưng khả năng mang tải tăng gấp 1,6-2,0 lần so với dây hiện hữu, không cần thay thế các kết cấu đã có sẵn (móng cột, cột..).

Do đó việc nghiên cứu sử dụng các loại dây truyền dẫn công nghệ vật liệu mới mà đặc biệt là dây siêu nhiệt trở nên rất cần thiết.

PHÂN BIỆT CÁC LOẠI DÂY DẪN SIÊU NHIỆT

Hiện nay công nghệ dây siêu nhiệt trên thế giới có 3 loại chủ yếu:

Loại 1: GTACSR hoặc GZTACSR

Kết cấu: dạng ép hình thang (trapezoid), sợi nhôm bằng hợp kim siêu kháng nhiệt (loại GZTACSR có thêm chất zirconium), lõi thép bằng sợi thép ứng suất cao mạ nhôm. Ngoài ra loại dây này còn có khe hỡ giữa lõi thép và nhôm được bơm mỡ chịu nhiệt, phần nhôm có thể trượt so với phần thép, từ đó có thể làm giảm độ võng khi nhiệt độ tăng,
Ưu điểm: Độ võng thấp (khoảng 20% so với dây ACSR), chịu nhiệt độ cao đến 210^oC, sức căng lớn, dòng điện tải cao gấp 2 lần so với dây ACSR, khả năng chống rỉ tốt, đã sử dụng nhiều tại Việt Nam, có nhiều nhà sản xuất như LS Cable-Vina/VN, Hitachi Cable/Japan, CTC/USA, Trinefasa/Spain,…
Nhược điểm: thời gian thi công kéo dài (ít nhất là 12 tiếng cho mỗi khoảng néo 2km do phải căng dây 2 lần để lấy độ võng), dụng cụ thi công phức tạp, đắt tiền, đòi hỏi tay nghề người công nhân cao, không cho phép mối nối trong khoảng néo do đó phải xuất hiện chuỗi néo trung gian

Dây dẫn siêu nhiệt GTACSR hoặc GZTACSR — Dây dẫn điện siêu nhiệt GTACSR hoặc GZTACSR

Loại 2: STACIR (INVAR)

Kết cấu: sợi nhôm bằng hợp kim invar chịu nhiệt, ứng suất cao, lõi thép bằng sợi thép ứng suất cao invar mạ kẽm hoặc nhôm.
Ưu điểm: độ võng chỉ bằng 50% so với dây ACSR, chịu nhiệt độ cao đến 210oC, sức căng lớn, khả năng mang dòng điện cao từ 1.5 – 2 lần so với dây ACSR, chống rỉ tốt, thi công nhanh, có nhiều nhà sản xuất như LS-Vina/VN, Hitachi Cable/Japan, Furukawa/Japan,…
Nhược điểm: khi tải dòng điện lớn độ võng của dây tăng nhanh, trọng lượng riêng lớn do đó có thể ảnh hưởng đến kết cấu trụ.

Dây dẫn siêu nhiệt STACIR (INVAR) — Dây dẫn điện siêu nhiệt STACIR (INVAR)

Loại 3: ACCC (aluminium conductor composite core)

Kết cấu: sợi nhôm bằng hợp kim siêu kháng nhiệt ép chặt dạng hình thang (trapezoid), lõi dây là những sợi cacbon và sợi thủy tinh ép;
Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ hơn dây ACSR, STACIR, GZTACSR khoảng 28%, chịu nhiệt độ cao đến 210oC, độ võng thấp (khoảng 20% so với dây ACSR), sức căng lớn, mang dòng điện cao gấp 2 lần so với dây ACSR, tổn thất thấp hơn so với dây ACSR khoảng 30%, thi công nhanh (tương đương với dây ACSR).
Nhược điểm: công nghệ quá mới, ít nhà sản xuất, lõi composite có thể bị gãy trong khi thi công.