Giáo trình Vật liệu điện - Điện dân dụng

y nhôm lõi thép gồm lõi bện bằng các sợi thép có ứng suất 
cao, lớp sợi bên ngoài làm bằng nhôm. Lõi thép để tăng sức bền cơ học của dây 
dẫn, nhôm là phần dẫn điện. 
 Kí hiệu chung của các loại dây dẫn (theo kí hiệu tiêu chuẩn của Nga). 
 + M: là dây dẫn bằng đồng 
 + A: dây dẫn bằng nhôm 
 + AC: dây dẫn bằng nhôm + lõi thép 
 + ACO: dây dẫn bằng nhôm + lõi thép cấu tạo nhẹ 
 + ACY: dây dẫn bằng nhôm + lõi thép cấu tạo chắc 
 Tiết diện định mức của dây dẫn được ghi bên cạnh nhãn hiệu (trị số tính 
tròn theo mm2). Ví dụ: AC50, A150 
 1.2.3. Thanh dẫn 
 Thanh dẫn, thanh góp là các đoạn dây dẫn ngắn để kết nối các thiết bị 
điện, khí cụ điện trong các hệ thống truyền tải, phân phối điện. Như kết nối các 
máy phát điện, máy biến áp, các máy cắt trong các trạm biến áp, hoặc trong các 
tủ phân phối lớn. 
 Tùy theo yêu cầu khoảng cách, thanh dẫn, thanh góp có thể dài từ 0,5 – 
30m và được chia làm 2 loại chính. 
 - Thanh dẫn cứng 
 Thanh dẫn cứng thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, thép chỉ được 
dùng khi dòng điện nhỏ hơn 300A. Thanh dẫn cứng dùng làm thanh góp của 
máy phát điện, nối từ đầu cực máy phát điện tới phần ra của máy biến áp truyền 
tải, dùng làm thanh góp của các trạm biến áp, trong các tủ phân phối, tủ động 
lực. Tùy theo dòng điện tải thanh góp có cấu tạo khác nhau. 
 72
 + Khi dòng nhỏ (I<3000A) thường dùng thanh dẫn cứng có tiết diện chữ 
nhật. Khi dòng điện lớn có thể ghép 2 hoặc 3 thanh đơn cho mỗi pha. Có thể đặt 
nằm ngang hoặc thẳng đứng. 
 + Khi dòng điện lớn (I > 3000A) dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu 
ứng mặt ngoài và hiệu ứng ở gần và để tăng khả năng tỏa nhiệt. Khi dòng điện 
lớn hơn nữa có thể dùng thanh dẫn tiết diện hình ống. 
- Thanh dẫn mềm. 
 Thanh dẫn mềm thường được dùng làm thanh góp, thanh dẫn cho các thiết 
bị điện ngoài trời điện áp từ 35KV trở lên. Thanh dẫn mềm là các dây vặn xoắn 
bằng đồng hoặc nhôm lõi thép. Khi dùng một sợi dây không đủ tải có thể dùng 
một chùm các dây dẫn mềm. Chùm các dây dẫn mềm gồm nhiều dây dẫn phân 
bổ đều và kẹp chặt trên một vòng kim loại thường có dạng tròn. 
 73
 Thanh dẫn, thanh góp trong hệ thống 3 pha có thể bố trí nằm ngang thẳng 
đứng hoặc 3 pha trên các đỉnh của tam giác. 
 2. Dây cáp 
 2.1. Khái niệm: Cáp là loại dây dẫn điện đặc biệt gồm nhiều dây dẫn điện 
được cách điện với nhau và có lớp vỏ cách điện và bảo vệ chung. Cáp điện 
thường được dùng làm dây dẫn trong trường hợp các đường dây phải đi ngầm 
trong lòng đất, trong các công trình.Các đặc tính về điện, cơ lý và môi trường là 
các yếu tố trong việc chọn và sử dụng cáp trong truyền tải phân phối điện. Trong 
số các loại cáp thì cáp điện lực sử dụng trong hệ thống truyền tải điện là quan 
trọng nhất vì vậy ta tập trung nghiên cứu loại cáp này. 
 2.2. Cấu tạo chung của dây cáp 
 Các loại cáp đều gồm 3 bộ phận chính 
 Lõi cáp thường làm bằng đồng hoặc nhôm có một hay nhiều lõi (phụ 
thuộc vào số pha dẫn điện). Các lõi được cách điện và xoắn lại với nhau. Lõi 
làm nhiệm vụ truyền dòng năng lượng. 
 - Tiếp theo là lớp cách điện và điều chỉnh điện trường làm nhiệm vụ tạo 
nên khoảng cách điện ổn định giữa các lõi dẫn và đất. 
 - Ngoài cùng là lớp bảo vệ để bảo vệ lõi dẫn và phần cách điện khỏi tác 
động cơ học, hóa học và tác động của môi trường.. 
 2.3. Phân loại và kí hiệu dây cáp 
 2.3.1. Phân loại: Có nhiều cách phân loại khác, thông thường người ta 
phân loại theo một số tiêu chí sau: Theo điện áp làm việc, theo lĩnh vực sử dụng, 
theo vật liệu cách điện. 
 - Phân loại theo điện áp làm việc có cáp điện áp cao và điện áp thấp. 
 + Cáp điện áp cao có điện áp làm việc lớn hơn 1000V (trong số này có 
loại cáp trần để truyền tải điện theo các đường dây trên không). Phổ biến là các 
 74
loại cáp điện lực dùng để truyền tải và phân phối điện, cáp cao áp dùng để đấu 
nối các thiết bị điện cao áp. 
 * Cáp điện áp thấp điện áp làm việc dưới 1000V: dùng trong các mạch 
điện áp thấp của trạm biến áp (phần nhị thứ) để cung cấp điện cho các hộ tiêu 
thụ bình thường. 
- Phân loại theo lĩnh vực sử dụng: 
+ Cáp dùng cho việc cung cấp điện. 
+ Cáp dùng trong các lĩnh vực đòi hỏi một số yêu cầu riêng: cáp dùng 
trong tàu biển, cáp dùng cho hàng không, công nghiệp mỏ, cáp làm việc trong 
nước, cáp dùng cho các thiết bị di động. 
- Phân loại theo vật liệu cách điện: 
+ Cáp cách điện bằng giấy (tẩm dầu hoặc không) 
+ Cáp cách điện bằng cao su 
+ Cáp cách điện bằng polime 
Riêng với cáp điện áp cao ta cần chú ý thêm khi phân loại (cáp điện áp 
cao dùng để truyền tải và phân phối điện năng). Trên cơ sở phương pháp phân 
loại chung cáp điện áp cao được phân loại chi tiết thêm. 
Phân loại theo điện áp làm việc ta có các cấp điện áp làm việc cho cáp 
điện áp làm việc 1 – 10KV, 20 – 35KV, 40 -500KV 
- Phân loại theo vật liệu cách điện: được chia làm 3 nhóm cơ bản: cáp có 
cách điện bằng giấy tẩm dầu (cáp tẩm dầu), cách điện bằng chất dẻo polyme, 
cách điện bằng cao su 
- Phân loại theo số lõi cáp: Có cáp 1,2,3 hoặc 4 lõi dẫn. 
- Phân loại theo kiểu lắp đặt (thường xác định qua lớp bảo vệ) có thể chia 
thành 
+ Cáp lắp đặt trong nhà, trong hầm cáp, trong kênh dẫn... không có tác 
động cơ học bên ngoài. Cáp này có thể không có đai thép bảo vệ 
 75
+ Cáp đặt trong đất nhưng chịu lực kéo không đáng kể 
+ Cáp đặt trong đất nhưng có lực kéo căng lớn 
+ Cáp đặt trong nước 
2.3.2. Kí hiệu cáp 
Kí hiệu của dây cáp gồm 1 số thông tin sau: 
+ Điện áp làm việc 
+ Vật liệu làm lõi cáp 
+ Vật liệu lớp cách điện 
+ Số pha 
+ Tiết diện cáp 
Ví dụ theo tiêu chuẩn Châu Âu cáp có kí hiệu 
35KV/CU/XLPE/DSTA/PVC – 3C – 120 Sq mm. 
Có nghĩa: 
+ 35KV là điện áp làm việc 
+ CU là lõi cáp bằng đồng 
+ XLPE/PVC: cách điện 2 lớp 
+ DSTA có bằng thép bảo vệ lớp trong/PVC: vỏ ngoài bằng PVC (2 lớp 
bảo vệ). 
+ 3C : cáp 3 lõi 120 tiết diện làm việc là 120mm2 . 
Khi lựa chọn sử dụng cáp ta còn phải kết hợp với sổ tay vật liệu kĩ thuật 
điện, các tài liệu kĩ thuật để tìm hiểu kĩ thêm. 
2.4. Đặc điểm của một số loại dây cáp 
2.4.1. Cáp điện lực cách điện bằng giấy tẩm dầu điện áp 1 – 35KV 
Có cấu tạo như sau: phần lõi dẫn điện được chế tạo bằng các sợi đồng hay 
nhôm, để giảm đường kính lõi các thành phần của lõi phải thật chặt khít vào 
 76
nhau vì vậy các sợi dây tròn có thể biến thành đa giác để các sợi dây sợi nọ khít 
vào sợi kia. 
Cáp có lõi tiết diện từ 2,5 - 16mm2 được chế tạo bằng 1 sợi có tiết diện 
tròn. 
Cáp có lõi tiết diện đến 25mm2 được chế tạo bằng nhiều sợi ghép lại 
thành hình tròn, cáp 3 lõi thì các lõi (được tạo thành từ nhiều sợi) được ghép lại 
thành hình quạt sau đó ghép khít với nhau để tạo thành hình tròn 
Phần cách điện giữa các pha của cáp dùng các băng giấy tẩm dầu quấn 
nhiều lớp. Các dây đã được cách điện xoắn lại nhau, các khe hở giữa các dây 
được lấp kín bằng các nêm giấy, được đặt trong chất cách điện bằng giấy có tẩm 
dầu. Mặt ngoài của lớp cách điện ngoài cùng được bọc một lớp vỏ kín bằng chì 
hay nhôm để bảo vệ lớp cách điện khỏi bị ẩm ướt và phá hoại do tác động cơ 
học. 
 2.4.2. Cáp điện lực 25 – 220KV 
 Ở cấp điện áp này cáp cấu tạo như trên không bảo đảm cách điện khi đó 
người ta phải chế tạo loại cáp có yêu cầu khắt khe hơn về cấu tạo và chất cách 
điện. Có một vài loại sử dụng trong các hệ thống truyền tải điện: 
 - Cáp chứa khí: lớp cách điện giữa lõi và vỏ kim loại vẫn dùng giấy tẩm 
dầu, nhưng lớp trung gian giữa các băng giấy có khí ép (điện áp 35KV – áp suất 
 77
khí = 3 – 5at), cáp 110KV có áp suất khí từ 10 – 15at. Khí chứa trong cáp phải 
có độ bền về điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, phải là khí trơ (thường dùng nito). Phổ 
biến là loại cáp đặt trong ống thép trong ống có chứa nito. 
 - Cáp chịu dầu có cách điện bằng giấy tẩm dầu, trong khoảng trống chứa 
đầy dầu có áp suất, được dùng trong các mạng điện từ 110 – 400KV. Phổ biến là 
loại cáp có áp suất dầu trung bình từ 2 – 4at, cáp có áp suất cao từ 10 – 15 at sử 
dụng cho điện áp đến 400KV 
 - Cáp có áp suất dầu cao yêu cầu vỏ chì rất kiên cố, có các khớp nối đặc 
biệt để nối vào thiết bị. Để duy trì áp suất dầu người ta thường dùng thùng điều 
hòa áp suất kèm theo. 
 2.5 Thực hành giới thiệu,nhận dạng một số loại dây cáp điên 
 78
 3. Dây điện từ 
 3.1. Khái niệm : Dây điện từ là dây quấn trong các cuộn dây của máy điện 
(máy phát động cơ, máy biến áp) và khí cụ điện 
 3.2. Phân loại 
 Vật liệu làm dây điện từ có thể là dây đồng, dây nhôm (trường hợp đặc 
biệt có một số dây dùng hợp kim điện trở) có tiết diện tròn hoặc chữ nhật và 
được bọc một lớp cách điện quanh dây. Tùy theo vật liệu chế tạo dây, vật liệu 
lớp cách điện và tiết diện dây ta có thể phân dây điện từ thành một số loại 
 3.2.1. Phân loại theo vật liệu chế tạo 
 - Dây điện từ có lõi bằng đồng: đồng có đặc tính dẫn điện tốt, dễ gia công, 
dễ kéo, dễ hàn nối nên được sử dụng phổ biến bằng dây điện từ. Đồng sử dụng 
làm dây điện từ phải là đồng tinh khiết, bảo đảm tính dẻo, dễ kéo, dễ uốn, dễ hàn 
nối và cố điện trở suất nhỏ. Dây đồng có đường kính nhỏ tới 1 vài phần trăm 
mm2 nên rất thích hợp sử dụng để quấn các cuộn dây các thiết bị có công suất 
nhỏ, kích thước nhỏ. 
 - Dây điện từ có lõi nhôm: nhôm có điện trở suất lớn hơn đồng (= 1,6 lần) 
nhưng rẻ và nhẹ hơn đồng nên cũng được dùng phổ biến để chế tạo dây điện từ. 
Cùng một dây dẫn điện nhưng tiết diện dây nhôm phải lớn hơn dây đồng. Dây 
nhôm thường được chế tạo với tiết diện lớn hơn nên thường sử dụng để quấn 
cuộn dây các máy điện công suất lớn đặc biệt là các máy biến áp điện lực. 
 Dây nhôm còn có nhược điểm là khó hàn nối nên khi gia công sửa chữa 
gặp khó khăn, khi phải thực hiện các công việc nối dây. 
 - Dây điện từ bằng hợp kim điện trở cao: trong những trường hợp đặc biệt 
cuộn dây điện từ cần có điện trở lớn ( trong các dụng cụ đo) hoặc kết hợp làm bộ 
phận gia nhiệt (phần tử sấy nóng trong các cuộn dây máy điện) có thể dùng loại 
dây điện từ bằng hợp kim điện trở cao. 
 3.2.2. Phân loại theo tiết diện dây dẫn 
 79
 Theo tiết diện dây dẫn ta chia dây điện từ thành 2 loại: dây điện từ có tiết 
diện tròn và điện dây từ có tiết diện chữ nhật. 
 - Dây điện từ có tiết diện tròn: Các dây điện từ có tiết diện nhỏ thường 
được chế tạo có tiết diện tròn. Dây tròn được dùng phổ biến trong các máy điện 
công suất nhỏ, các khí cụ điện, thiết bị điện vì khi đó dễ thực hiện các công việc 
quấn dây, dễ đặt dây vào các khe hở nửa kín của mạch từ. 
 - Dây điện từ có tiết diện chữ nhật: dây điện từ có tiết diện lớn thường 
được chế tạo với tiết diện chữ nhật. Vì với tiết diện lớn dây tròn sẽ cứng hơn 
khó chế tạo các cuộn dây. Với dây tiết diện chữ nhật có momen chống uốn theo 
chiều mỏng nhỏ nên dễ chế tạo các cuộn dây, khe hở giữa các vòng dây sẽ được 
xếp khít tiết kiệm không gian trong máy. Với các máy có rãnh quấn dây hở sẽ dễ 
đặt dây. đặc biệt với các máy biến áp công suất lớn. 
 3.2.3. Phân loại theo vật liệu cách điện: 
 Lớp vật liệu cách điện phủ ngoài dây điện từ có thể sử dụng nhiều loại vật 
liệu khác nhau: 
 - Các loại vật liệu có gốc tự nhiên như: sợi bông, tơ tằm 
 - Các loại sơn cách điện tổng hợp 
 - Các loại có nguồn gốc khoáng vật như amian. 
Trong đó phổ biến nhất là dùng sơn tổng hợp gọi là emay. Trên cơ sở vật 
liệu cách điện ta có thể chia dây điện từ thành 3 loại phổ biến. 
3.2.3.1. Dây điện từ có lớp bọc emay: emay là loại sơn cách điện tổng hợp 
có thêm chất nhuộm màu và chất độn vô cơ. Sơn emay có ưu điểm: có độ bám 
dính tốt, hệ số giãn dài của vật liệu làm dây dẫn vì vậy khi gia công dễ bảo vệ 
hơn. Lớp sơn bóng và có khả năng dẫn nhiệt tốt vì vậy làm mát máy tốt. Emay 
có loại phủ một lớp và loại phủ 2 lớp. Loại phủ 2 lớp có độ bền điện cao, thường 
sử dụng cho các máy điện có yêu cầu làm việc trong các môi trường không 
thuận lợi. Cách điện của dây emay tương đương cấp B, có nhiệt độ làm việc tới 
130oC. 
 80
3.2.3.2. Dây điện từ có lớp cách điện coton: coton là loại vật liệu cách 
điện có nguồn gốc xenlulo (sợi thực vật, sợi bông), lớp cách điện được bọc bằng 
sợi bông bằng cách quấn một vài lớp sợi trên dây. Chiều của các lớp quấn ngược 
nhau để tránh xô lớp cách điện. Cách điện coton có nhược điểm: chiều dày lớp 
cách điện lớn, vật liệu dễ hút ẩm, khi quấn cuộn dây nếu có va chạm, mức độ 
uốn của các vòng dây nhiều dễ làm trượt lớp bọc, khả năng dẫn nhiệt kém làm 
máy điện tỏa nhiệt chậm. Nhưng dây coton có khả năng ngấm các loại sơn tẩm 
tốt, giá thành rẻ, nên trước đây hay được dùng để chế tạo các máy điện làm việc 
tại các môi trường không quá khắc nghiệt. Coton có cách điện tương đương cấp 
A, nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 105oC. 
3.2.3.3. Dây điện từ có lớp cách điện bằng sợi amian 
Amian là tên gọi của một nhóm vật liệu khoáng chất có cấu trúc dạng sợi, 
amian có ưu điểm so với vật liệu hữu cơ và tính chịu nhiệt cao. Từ amian người 
ta chế ra các loại vải, giấy... và các sản phẩm có tính chịu nhiệt, độ bền cơ học 
và tính cách nhiệt cao. Dây điện từ bọc amian có kết cấu tương tự dây coton 
nhưng có lớp bọc cách điện bằng sợi amian. Do lớp vật liệu cách điện là sợi 
amian nên loại dây điện từ này được sử dụng cho các máy điện làm việc trong 
các môi trường có yêu cầu cao như nhiệt độ, độ ẩm cao. Cách điện của amian 
tương đương cấp S, nhiệt độ làm việc tới 155oC. 
4. Phương pháp bảo quản các loại dây dẫn, dây cáp, dây điện từ 
4.1. Khái niệm và yêu cầu chung khi bảo quản 
Bảo quản là việc giữ gìn các loại vật tư trên không được thay đổi chất 
lượng trong quá trình lưu giữ, khi đưa ra sử dụng đáp ứng tốt các yêu cầu kĩ 
thuật. 
4.2. Các phương pháp bảo quản 
Các loại vật liệu trên có những yêu cầu bảo quản riêng: 
 81
- Dây dẫn điện: trong quá trình bảo quản không được để xảy ra hư hỏng 
cách điện, xoắn hỏng dây vì vậy việc xếp đặt trong vị trí bảo vệ phải chú ý 
không xảy ra va chạm 
- Dây cáp điện do cấu tạo phức tạp, đặc biệt với cáp điện lực nên trong 
quá trình lưu giữ các cuộn cáp phải được kê giữ theo đúng quy định. Đặc biệt 
việc bảo vệ vật liệu cách điện, chống ngấm ẩm phải được quan tâm. Các đầu của 
cuộn cáp phải được làm kín tuyệt đối (với các cuộn cáp đang dùng dở phải có 
giải pháp hàn bịt kín trở lại). 
Với dây điện từ việc bảo vệ phải quan tâm tới lớp cách điện vì có cấu tạo 
chiều dày mỏng, chịu va chạm kém và có khả năng bị nấm mốc vì vậy khi bảo 
quản phải quan tâm đến môi trường của kho tàng (không bị ẩm ướt, các giá đỡ 
phải bảo đảm không để xảy ra va chạm). 
4.3. Thực hành việc tổ chức bảo quản 
5. Nhận dạng các loại dây dẫn và dây điện từ 
5.1. Các lĩnh vực sử dụng 
Dây dẫn điện: Dùng trong các đường dây cung cấp điện, đấu nối giữa các 
phần của máy điện, thiết bị điện 
- Dây cáp điện chủ yếu được dùng trong những điều kiện đường dây dẫn 
điện có những yêu cầu đặc biệt (dùng cho điện áp cao, đi qua những môi trường 
không thuận lợi) 
Dây điện từ dùng để quấn các cuộn dây trong các máy điện 
5.2. Cách nhận dạng: Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo, phạm vi sử dụng ta có 
thể dễ dàng nhận dạng các loại dây dẫn trên.