XLPE là gì? Đặc điểm và ứng dụng của cáp điện XLPE

1.1 XLPE là gì?

XLPE là viết tắt của Cross-Linked Polyethylene (polyethylene liên kết chéo) - một loại nhựa polyethylene đã được xử lý để tạo ra các liên kết chéo giữa các phân tử polymer. Quá trình liên kết chéo này tạo nên một cấu trúc dạng lưới giúp vật liệu có khả năng chịu biến dạng ở nhiệt độ rất cao.

Hiểu một cách đơn giản, XLPE là loại polyethylene có chứa các hợp chất hữu cơ dạng peroxide. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, kết hợp với khí trơ, peroxide sẽ phản ứng hóa học với polyethylene, tạo thành nhựa XLPE.

Khác với các vật liệu nhiệt dẻo (thermoplastic) – có thể nung chảy và định hình lại nhiều lần mà không thay đổi cấu trúc hóa học – vật liệu nhiệt rắn (thermoset) như XLPE chỉ có thể xử lý một lần duy nhất. Điều này là do trong quá trình xử lý sau đùn (post-extrusion curing), các vật liệu như XLPE sẽ thay đổi cấu trúc và trở nên bền chắc hơn.

Phản ứng liên kết chéo – như trong dây XLPE – sẽ làm thay đổi các đặc tính vật lý của nhựa. Quá trình liên kết chéo xảy ra sau khi nhựa được đùn bọc quanh lõi dẫn điện, và bắt đầu giai đoạn đóng rắn (curing), nơi các chuỗi polymer bắt đầu liên kết với nhau. Việc đóng rắn được tăng tốc khi tiếp xúc với nhiệt độ và độ ẩm. Kết quả là cáp cách điện XLPE có độ bền kéo cao và nhiều ưu điểm khác.

1.2 Cáp điện XLPE là gì?

Cáp XLPE là loại cáp điện có lớp cách điện được làm bằng vật liệu XLPE, được sử dụng phổ biến trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Nhờ cấu tạo từ vật liệu nhiệt rắn (thermoset), cáp XLPE có khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng ẩm, và chống ăn mòn hóa chất, thích hợp sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như chôn ngầm hoặc lắp đặt dưới nước.

Lớp cách điện XLPE được hình thành thông qua quá trình liên kết chéo các phân tử polyethylene bằng phản ứng hóa học. Kết quả là vật liệu có độ bền cơ học cao, ổn định nhiệt tốt, và khả năng chịu điện áp cao.

So với cáp cách điện PVC, cáp XLPE có nhiệt độ làm việc cao hơn, thời gian sử dụng lâu dài hơn và an toàn hơn trong các ứng dụng công nghiệp nặng hoặc nơi có yêu cầu kỹ thuật cao.

Quá trình liên kết chéo không chỉ giúp cáp XLPE bền hơn – mà còn làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc vật liệu, tạo ra lớp cách điện có hiệu suất vượt trội. Liên kết phân tử chắc chắn hơn trong nhựa XLPE không chỉ giúp nâng cao độ bền mà còn mang lại nhiều ưu điểm khác về hiệu suất và tuổi thọ của cáp điện.

2.1 Khả năng chống nứt và mài mòn

Lớp cách điện chắc chắn của cáp XLPE giúp chịu va đập tốt hơn trong quá trình thi công, đồng thời duy trì hiệu suất ổn định trong điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc nhiệt độ thay đổi thất thường. Ngoài ra, cáp XLPE cũng giúp hạn chế hiện tượng nứt do ứng suất môi trường trong quá trình sử dụng lâu dài.

2.2 Cáp điện XLPE có khả năng chịu ứng suất

Cáp XLPE có khả năng chịu ứng suất cao, đồng nghĩa với việc có thể uốn cong, kéo giãn hoặc thao tác lắp đặt mà không bị hư hỏng. Lõi dẫn điện trong cáp có thể hấp thụ lực ép, chịu lực tốt và giữ được độ bền cơ học cao hơn so với các loại cách điện thông thường.

Khả năng này không chỉ áp dụng cho ứng suất cơ học mà còn cho ứng suất điện (electrical stress) – hiện tượng xảy ra khi điện áp cao tạo ra các điểm nóng (hot spots) trong lõi dây dẫn. Nếu không kiểm soát, các điểm nóng này có thể làm hỏng cáp theo thời gian. Cáp điện XLPE có khả năng phân tán ứng suất điện đều hơn, giúp ngăn ngừa sự hình thành điểm nóng và kéo dài tuổi thọ cáp.

2.3 Cáp điện XLPE có khả năng chịu nhiệt vượt trội

Cáp XLPE có thể chịu nhiệt độ vận hành lên đến 120°C, thậm chí trên 150°C trong một số điều kiện mà vẫn không bị hư hại. Ngoài ra, lớp cách điện còn giúp bảo vệ các dây cáp lân cận khỏi nhiệt lượng tỏa ra từ dòng điện chạy qua lõi đồng, giúp hệ thống điện tổng thể hoạt động ổn định và an toàn hơn.

Nhờ vậy, cáp XLPE có thể sử dụng trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt như nhà máy dầu khí hoặc hóa chất.

>>Tìm hiểu thêm: Dây cáp điện cao su cho môi trường hoạt động khắc nghiệt

2.4 Cáp XLPE có thể sở hữu thêm nhiều đặc tính khác

Một yếu tố quan trọng trong sản xuất XLPE là chất xúc tác (catalyst) – giúp thúc đẩy quá trình liên kết chéo. Tùy theo loại chất xúc tác được thêm vào, lớp cách điện có thể được điều chỉnh để tăng khả năng chống tia UV, chống cháy, chống oxy hóa, từ đó nâng cao tuổi thọ sử dụng của dây cáp.

Ngoài ra, XLPE còn có thể được sản xuất dưới dạng LSZH (ít khói, không halogen) khi sử dụng kết hợp với vật liệu chống cháy không chứa halogen – thích hợp cho các công trình yêu cầu an toàn cao về cháy nổ và khí độc.

>>Xem thêm: Dây cáp FRNC, HFFR, LS0H, LSZH là gì?

Với những đặc tính ưu việt, XLPE đóng vai trò quan trọng trong sản xuất cáp điện. Đặc biệt, trong những môi trường khắc nghiệt như lắp đặt ngầm dưới đất hoặc dưới nước, nơi mà cáp phải chịu tác động lớn từ độ ẩm, nhiệt độ và áp lực, XLPE trở thành lựa chọn lý tưởng cho lớp cách điện chính. Cáp XLPE thường được sử dụng cho:

• Phân phối điện trung và cao thế: Được sử dụng rộng rãi trong hệ thống phân phối điện trung thế và cao thế nhờ vào khả năng cách điện vượt trội.
• Truyền tải điện ngầm và trên không: Cáp điện XLPE Là lựa chọn lý tưởng cho các tuyến truyền tải điện, dù là chôn ngầm hay đi nổi trên không.
• Lắp đặt trong công nghiệp: Được ưu tiên sử dụng trong nhà máy hóa chất, trạm điện, và các khu vực có nhiệt độ cao hoặc tiếp xúc với hóa chất.
• Môi trường nhiệt độ cao: Phù hợp cho các vị trí lắp đặt phải chịu nhiệt độ cao hoặc các tác nhân ăn mòn mạnh, nơi mà các vật liệu cách điện thông thường dễ bị suy giảm.