Cáp ngầm là gì? Cấu tạo, phân loại và ứng dụng thực tế

Trong quá trình hiện đại hóa hạ tầng điện và viễn thông, cáp ngầm là loại dây cáp điện được sử dụng ngày càng rộng rãi nhờ khả năng truyền tải an toàn, ổn định và đảm bảo tính thẩm mỹ cho đô thị. Không chỉ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền tải điện, cáp ngầm còn là xương sống của mạng lưới cáp quang viễn thông, kết nối hàng triệu điểm truy cập trên toàn thế giới. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ khái niệm, cấu tạo, ưu – nhược điểm, quy trình lắp đặt và những ứng dụng thực tế của loại cáp này.

1. Cáp ngầm là gì và tại sao lại quan trọng ?

Cáp ngầm là loại cáp điện hoặc cáp truyền tín hiệu được thiết kế để đặt ngầm dưới lòng đất, dưới đáy biển hoặc trong các kết cấu công trình. Khác với dây dẫn trên không, loại cáp này phải chịu tác động từ môi trường ẩm ướt, áp lực cơ học, tác động hóa học của đất và nước. Do đó, nó được chế tạo với nhiều lớp bảo vệ đặc biệt để đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài.

Ngày nay, cáp ngầm không chỉ dùng để truyền tải điện năng trong các mạng lưới điện lực từ hạ thế đến siêu cao thế, mà còn phục vụ trong viễn thông, truyền hình, internet, cáp quang biển. Các tuyến cáp quang ngầm dưới đại dương là “xương sống” của mạng internet toàn cầu, truyền tải hàng trăm terabit dữ liệu mỗi giây giữa các châu lục.

1. Lý do cáp ngầm quan trọng

• An toàn: Giảm nguy cơ chập điện, cháy nổ, đặc biệt trong điều kiện bão, gió mạnh hoặc khu vực đông dân cư.
• Thẩm mỹ: Giúp đô thị gọn gàng, không còn dây chằng chịt trên cao.
• Ổn định: Ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, tránh gián đoạn dịch vụ.
• Bảo mật: Khó bị can thiệp hoặc phá hoại hơn dây nổi.

2. Cấu tạo chi tiết của cáp ngầm

Một sợi cáp ngầm chất lượng cao thường có từ 4 đến 6 lớp cấu trúc, mỗi lớp đảm nhận một vai trò riêng để đảm bảo độ bền và hiệu suất.

Lõi dẫn điện

• Vật liệu: Đồng (Cu) hoặc Nhôm (Al). Đồng dẫn điện tốt hơn, chịu tải cao nhưng giá thành đắt hơn và nặng hơn. Nhôm nhẹ hơn, giá rẻ hơn nhưng tiết diện thường phải lớn hơn để đạt cùng khả năng dẫn điện.

• Cấu trúc: Có thể là lõi đơn (solid core) hoặc lõi nhiều sợi bện (stranded core) để tăng độ linh hoạt khi lắp đặt.

• Vai trò: Truyền tải dòng điện hoặc tín hiệu với tổn hao thấp nhất.

Lớp cách điện

• Là lớp bao quanh lõi dẫn, thường làm từ XLPE (Cross-linked Polyethylene) hoặc PVC (Polyvinyl Chloride).

• XLPE có khả năng chịu nhiệt cao (90–110°C), chống ẩm và bền hơn so với PVC, do đó được dùng cho cáp điện áp cao.

• PVC giá rẻ hơn, chống cháy tốt và vẫn đủ đáp ứng cho cáp hạ thế.

Lớp chống thấm

• Ngăn hơi ẩm hoặc nước xâm nhập, thường sử dụng băng chống thấm hoặc hợp chất nhựa đặc biệt.

• Đối với cáp ngầm biển, lớp này cực kỳ quan trọng để chống ăn mòn do muối.

Lớp giáp bảo vệ

• Là lớp bọc kim loại (thép mạ kẽm hoặc nhôm) có dạng băng xoắn hoặc sợi tròn quấn quanh cáp.

• Giúp cáp chịu lực kéo, chịu va đập khi lắp đặt và chống lại các tác động cơ học trong suốt quá trình vận hành.

Lớp vỏ ngoài

• Là lớp nhựa PE, PVC hoặc cao su tổng hợp bao bọc ngoài cùng, chống tia UV, chống mài mòn, chống hóa chất và côn trùng.

• Đối với cáp ngầm biển, vỏ ngoài thường dày hơn để chống cắn phá từ sinh vật biển.

3. Phân loại cáp ngầm trong thực tế

Cáp ngầm được phân loại dựa trên điện áp hoạt động, mục đích sử dụng và môi trường lắp đặt:

• Cáp ngầm hạ thế (LV): Dưới 1kV, dùng cho điện dân dụng, tòa nhà, nhà máy nhỏ.
• Cáp ngầm trung thế (MV): 6kV – 35kV, phục vụ cấp điện cho khu công nghiệp, khu dân cư.
• Cáp ngầm cao thế (HV): 66kV – 220kV, truyền tải điện liên tỉnh.
• Cáp ngầm siêu cao thế (EHV): Trên 500kV, dùng trong mạng lưới điện quốc gia, kết nối trạm điện với trạm biến áp lớn.
• Cáp ngầm viễn thông: Truyền tín hiệu internet, thoại, truyền hình.
• Cáp ngầm dưới biển: Chuyên dụng cho truyền tải điện hoặc dữ liệu qua đại dương.

4. Ưu – Nhược điểm của cáp ngầm 

Ưu điểm

• Ít bị gián đoạn do thời tiết xấu.
• Giảm nguy cơ tai nạn điện.
• Tuổi thọ cao (20–40 năm).
• Không chiếm diện tích trên không, tăng tính thẩm mỹ đô thị.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao (gấp 3–10 lần dây nổi).
• Thời gian thi công lâu hơn.
• Sửa chữa khó khăn khi xảy ra sự cố.
• Cần kỹ thuật viên chuyên môn cao.

5. Quy trình lắp đặt chuẩn kỹ thuật

Quy trình cơ bản gồm:

• Khảo sát và lập kế hoạch tuyến cáp: Xác định lộ trình, tránh giao cắt với hạ tầng khác.
• Đào rãnh cáp: Độ sâu thường từ 0.7–1.2m tùy loại cáp và môi trường.
• Lót đáy rãnh: Bằng cát mịn hoặc đất mềm.
• Đặt cáp: Sử dụng con lăn hoặc thiết bị kéo để tránh trầy xước vỏ cáp.
• Bảo vệ và lấp rãnh: Bằng gạch, bê tông hoặc băng cảnh báo.
• Kiểm tra và nghiệm thu: Đo điện trở cách điện, kiểm tra thông mạch.

6. Ứng dụng rộng rãi của cáp ngầm 

• Điện lực đô thị: Giúp thành phố sạch đẹp, an toàn.
• Khu công nghiệp: Đảm bảo nguồn điện ổn định cho dây chuyền sản xuất.
• Năng lượng tái tạo: Kết nối nhà máy điện gió, điện mặt trời đến lưới điện quốc gia.
• Viễn thông quốc tế: Cáp quang biển truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các châu lục.

Cáp ngầm là một bước tiến lớn trong hạ tầng truyền tải điện và viễn thông, mang lại sự an toàn, bền bỉ và tính thẩm mỹ cho các công trình hiện đại. Dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn dây nổi, nhưng với tuổi thọ dài, độ ổn định cao và khả năng chống chịu điều kiện khắc nghiệt, cáp ngầm vẫn là lựa chọn tối ưu cho tương lai.