Bọc dây điện là một trong những công đoạn chính trong quy trình sản xuất dây cáp điện. Vậy có những vật liệu nào dùng làm vỏ bọc dây điện và cách lựa chọn vỏ dây điện chất lượng như thế nào? Mời bạn tìm hiểu trong bài viết.
Bọc dây điện là gì?
Bọc dây điện là công đoạn cuối trong quy trình sản xuất dây cáp điện tiêu chuẩn trước khi đóng gói và lưu kho. Mục đích chính của công đoạn này là che phủ phần lõi dẫn điện của dây cáp điện bằng lớp vỏ bảo vệ có khả năng cách điện và chống chịu nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất hay va chạm cơ học. Ngoài ra, bọc dây điện cũng giúp hạn chế tình trạng rò rỉ điện, gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Lớp vỏ dây điện sau khi được bọc thường có các đặc điểm như sau:
- Khả năng cách điện: Đây là đặc tính quan trọng nhất của vỏ bọc dây điện, nhằm ngăn chặn các mối nguy hiểm về điện như chập mạch, ngắn mạch khi các dây điện tiếp xúc với nhau hoặc hiện tượng phóng điện, rò rỉ điện khi người sử dụng vi phạm nguyên tắc an toàn. Khả năng cách điện của lớp vỏ dây điện phụ thuộc vào đặc điểm của vật liệu cấu thành.
- Khả năng bảo vệ: Với dây điện, lớp vỏ đóng vai trò như lá chắn, ngăn lõi dẫn chịu ảnh hưởng từ các tác nhân bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất, côn trùng gặm cắn hay va chạm cơ học. Với con người, vỏ bọc dây điện có nhiệm vụ cách ly phần dẫn điện, ngăn ngừa các tai nạn điện.
- Đảm bảo tính thẩm mỹ: So với dây trần, bọc dây điện không chỉ tăng tính an toàn mà còn đảm bảo được tính thẩm mỹ trong các công trình hiện đại. Phần vỏ bọc này thường được mã hóa màu sắc theo các quy chuẩn để dễ dàng phân biệt và thể hiện tính thẩm mỹ cho không gian sử dụng.
Lợi ích từ việc bọc dây điện
Không đơn thuần chỉ là lớp vật liệu bao bọc bên ngoài, vỏ bọc dây điện còn đem lại nhiều lợi ích cho dây cáp điện, cũng như hệ thống điện và người sử dụng.
- Chống rò điện, chập cháy: Bọc dây điện giúp tăng khả năng chịu nhiệt, hạn chế tình trạng rò rỉ điện, có thể dẫn đến chập cháy của dây dẫn. Đặc biệt, lớp bọc dây điện còn có đặc tính chậm cháy hoặc chống cháy lan trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn.
- Tăng tuổi thọ của dây điện: Khi được bọc một lớp bảo vệ vật lý, phần lõi dẫn bên trong của dây cáp điện sẽ không phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường, ma sát, mài mòn, góp phần tăng độ bền của dây dẫn điện.
- An toàn cho con người: An toàn điện là nền tảng của mọi hệ thống điện. Bọc cách điện giúp cách ly con người và dòng điện, giúp giảm thiểu nguy cơ xảy ra tai nạn điện trong quá trình sử dụng và vận hành hệ thống.
- Giảm nhiễu điện tử: Lớp bọc dây điện có khả năng chống nhiễu điện từ, tạp âm, bảo vệ tín hiệu, từ đó gia tăng hiệu suất và tính ổn định cho hệ thống điện lực, điện tử.
- Dễ dàng nhận biết: Lớp bọc dây điện thường được mã hóa màu sắc khác nhau, tương ứng với chức năng của từng lõi dẫn, giúp các kỹ sư dễ dàng thiết kế, thi công hoặc sửa chữa mạch điện, đồng thời cảnh báo người sử dụng khi tiếp xúc với dây mang điện.
Phân loại vỏ bọc dây điện phổ biến hiện nay
PVC và XLPE là 2 loại vỏ bọc cách điện có tính phổ biến nhất của dây cáp điện ở Việt Nam. Ngoài 2 vật liệu này, bọc dây điện có thể sử dụng nhiều vật liệu khác như PE, PP, HDPE, cao su...
Bọc dây điện PVC (PolyVinyl Chloride)
Đây là loại Polymer được sử dụng rộng rãi toàn cầu nhờ đặc tính nổi trội là mềm dẻo, giá rẻ, có sẵn, cách điện tốt, chống chịu được axit, dung môi, bazơ cùng nhiều hóa chất khác. PVC có phạm vi nhiệt độ hoạt động khá rộng, từ -55°C đến 105°C, nhiệt độ tiêu chuẩn là 70ºC. Tuy nhiên, loại vật liệu này có khả năng chịu nhiệt hạn chế và thường tạo ra khói độc khi cháy.
Bọc cách điện PVC hiện được sử dụng phổ biến cho các loại dây cáp điện dùng trong điện sinh hoạt hoặc công nghiệp nhẹ.
Bọc dây điện PE (PolyEthylene)
PE là loại nhựa nhiệt dẻo. Dưới áp suất và nhiệt độ thích hợp, quá trình polymer hóa ethylene (C2H4) giúp PE tăng khả năng chống nứt, hàn hay cắt.
So với PVC, PE có độ linh hoạt thấp hơn nên khó uốn cong. Bù lại, bọc dây điện bằng PE làm tăng đặc tính cách điện của dây cáp điện, đồng thời gia cố khả năng chịu lực, chịu ăn mòn. Vật liệu này chủ yếu sử dụng cho cáp đồng trục hoặc cáp điện dung thấp với nhiệt độ hoạt động từ 65°C đến 80°C.
Lưu ý, bọc dây điện PE làm dây cáp tạo khói đen nhiều khi cháy nên không phù hợp để lắp đặt cho hệ thống điện trong nhà.
Bọc dây điện XLPE (Cross-linked PolyEthylene)
Nhờ quá trình liên kết chéo các phân tử PE với nhau, XLPE không chỉ kế thừa các ưu điểm của PE mà còn được nâng cấp thêm khả năng chịu nhiệt lên đến 250°C trong trường hợp ngắn mạch tạm thời, với nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn đến 90°C.
Ngoài ra, XLPE còn có khả năng chống lại biến dạng cả khi bị nung nóng, cộng thêm đặc tính chống ăn mòn hóa học, chống nứt gãy nên đây là vật liệu bọc cách điện phổ biến cho các loại cáp điện lực hoạt động ở điện áp cao, trong môi trường khắc nghiệt hoặc đi dây ngầm dưới đất.
Nhược điểm của vật liệu này là giá thành cao hơn PVC, PE, đồng thời yêu cầu quy trình sản xuất, gia công phức tạp hơn.
Bọc dây điện HDPE (High Density PolyEthylene)
HDPE là một loại nhựa tổng hợp có cấu trúc tinh thể chắc chắn và độ cứng cao hơn so với PE. Nhờ đó, vỏ bọc dây điện từ HDPE cho độ bền cơ học tốt hơn, chống chịu được mài mòn và va đập mạnh.
HDPE cũng có đặc tính cách điện và chống thấm nước, nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn đến 75°C. Đặc biệt, vật liệu này được bổ sung hợp chất UVA có tác dụng chống lại tia UV nên thích hợp để chế tạo vỏ bọc cho cáp viễn thông, cáp quang hoặc cáp điện ngầm chôn trực tiếp.
Nhược điểm của HDPE là khả năng chịu nhiệt hạn chế và ở nhiệt độ thấp rất dễ giòn.
Bọc dây điện không chứa halogen (LSZH/LSOH)
Lớp vỏ bọc này được tạo ra từ hỗn hợp nhựa polyolefin, không chứa halogen (như clo, flo, brom) nên khi cháy thường ít khói và không sinh khí độc.
Vật liệu này có các dạng phổ biến gồm LSZH (Low Smoke Zero Halogen), LSF (Low Smoke and Fume) hoặc HFFR (Halogen-Free and Flame Retardant), trong đó, LSZH có khả năng chống cháy cao nhất nên có tính ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy hóa chất, điện hạt nhân, tàu ngầm hoặc hệ thống điện trong các công trình công cộng.
Bọc dây điện bằng cao su
Cao su có độ đàn hồi cao, dẻo hơn nhựa, chịu được ma sát và chống chịu được nhiệt độ khắc nghiệt như quá cao hoặc quá thấp nên được sử dụng khá phổ biến trong nhiều hệ thống điện. Trong đó, dạng cao su tổng hợp như silicon được ưu tiên dùng trong môi trường nhiệt độ cao như hàng không vũ trụ, gia công sắt, thép nhờ đặc tính chịu nhiệt lên đến 800°C.
Một số vỏ bọc dây điện khác
- PUR (PolyUrethane): Một loại nhựa tổng hợp chịu nhiệt tốt, rất dẻo, linh hoạt nhất trong các vật liệu nhựa, đồng thời chống được hóa chất, tia UV, nước và khó cháy. Tuy nhiên, PUR khá đắt nên chỉ được sử dụng làm vỏ bọc của 1 số ứng dụng đặc biệt như dây điện robot, dây điện di động hay dùng cho mục đích quân sự.
- PP (PolyPropylene): Có tính chất khá giống PE nhưng hoạt động ở dải nhiệt độ rộng hơn, từ 30°C đến 80°C.
- EPR (Ethylene Propylene Rubber): Một dạng cao su tổng hợp, chịu được nhiệt độ cao (-50°C đến 160°C), chống được ăn mòn và có độ dẻo tương đối vượt trội. EPR chủ yếu được dùng trong cáp cao thế. Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ thấp, độ bền của vật liệu này sẽ bị suy giảm.
Lưu ý khi lựa chọn bọc dây điện chất lượng
Khi lựa chọn lớp bọc dây điện cho dây cáp, bạn cần lưu ý một số yếu tố quan trọng.
Môi trường hoạt động
Điều kiện hoạt động của dây cáp điện quyết định đến việc lựa chọn vỏ bọc dây điện phù hợp. Ví dụ:
- Lắp đặt trong nhà: Có thể chọn loại bọc dây điện thông dụng nhất là PVC hoặc LSZH nếu muốn an toàn hơn.
- Lắp đặt ngoài trời: Ưu tiên chọn vật liệu có khả năng chống chịu yếu tố thời tiết như XLPE, HDPE, EPR.
- Môi trường ẩm ướt: Có thể chọn loại vỏ bọc từ PE, XLPE hoặc PVC.
- Môi trường nhiệt độ thấp: Tùy chọn điển hình gồm PUR hoặc cao su.
- Môi trường nhiều hóa chất: Ưu tiên chọn PUR, nylon hoặc sợi thủy tinh cho vỏ bọc dây điện.
- Khu vực dễ cháy nổ: Có thể chọn vỏ bọc LSZH/LSOH để hạn chế khói và khí độc.
Yêu cầu về độ bền của dây cáp
Nếu công trình, hệ thống có yêu cầu cao về độ bền của dây cáp điện, bạn nên chọn vỏ dây điện làm từ XLPE hoặc cao su, có thể chống chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.
Yêu cầu về chi phí
Trong số các vật liệu trên, PVC có giá thành rẻ nhất do có sẵn trong thị trường nên nếu hệ thống điện của bạn không có nhu cầu bảo vệ quá đặc thù, đây là loại bọc dây điện phù hợp nhất. Ngoài ra, PE cũng là lựa chọn thay thế khả thi hơn 1 số vật liệu khá đắt như XLPE, LSZH, PUR.
Yêu cầu về tiêu chuẩn
Vỏ bọc dây điện thường được sản xuất theo một số tiêu chuẩn quốc tế phổ biến như UL, IEC, NEC hoặc tiêu chuẩn quốc gia - TCVN. Nên chọn mua dây cáp điện đáp ứng được các tiêu chuẩn điển hình này để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
Một số lưu ý khác
- Độ dày vỏ bảo vệ: Dây cáp điện chất lượng sẽ có độ đồng tâm tốt, tức là độ dày tính từ phần lõi đến vỏ dây điện đều nhau ở mọi đoạn dây. Cần chọn loại dây cáp có độ đồng tâm đạt chuẩn, xấp xỉ là 80%.
- Màu sắc: Nên chọn màu sắc vỏ dây điện phù hợp với môi trường lắp đặt. Ví dụ dây điện ngoài trời ưu tiên chọn màu đậm, nổi bật để dễ nhận biết. Dây điện gia đình có thể chọn loại trùng với màu tường hoặc sàn nhà.
Câu hỏi thường gặp về bọc dây điện
Câu hỏi 1: Vỏ bọc dây điện nào phù hợp nhất với hệ thống điện gia đình?
Trả lời: Xét ở tính năng bảo vệ và giá thành hợp lý, PVC là loại bọc dây điện phù hợp nhất cho mạng điện gia đình.
Câu hỏi 2: Cách kiểm tra vỏ bọc dây điện đơn giản nhất?
Trả lời: Bạn có thể kiểm tra vỏ dây điện có bị hỏng hay không bằng 2 phương pháp đơn giản:
- Quan sát bằng mắt: Xem lớp vỏ có bị trầy xước, nứt vỡ, bạc màu hay phồng rộp không, áp dụng đối với dây điện đã sử dụng.
- Chạm tay: Với dây mới, bạn có thể kiểm tra bằng tay, nếu lớp vỏ mềm dẻo, trơn nhẵn, không có vết trầy xước thì có thể xác định dây hoạt động tốt.
Để kiểm tra được chính xác nhất, bạn nên dùng dụng cụ chuyên dụng để xác định các thông số như điện môi và độ bền của vỏ bọc dây điện.
