Sự khác biệt là gì và bạn nên chọn loại nào?

Trong lĩnh vực thiết kế hệ thống phân phối điện, ít thuật ngữ nào gây nhầm lẫn nhiều như “khay cáp” và “thang cáp”. Hai từ này thường được sử dụng thay thế cho nhau trên bản vẽ, trong bảng kê vật tư, và thậm chí cả trong catalog của nhà cung cấp — nhưng chúng mô tả các sản phẩm khác nhau với cấu trúc khác nhau, khả năng chịu tải khác nhau và phạm vi ứng dụng tối ưu khác nhau. Việc lựa chọn sai loại có nghĩa là bạn phải trả tiền cho khả năng không cần thiết, hoặc lắp đặt một hệ thống không thể đáp ứng được nhu cầu về cáp.

Tóm lại, sự khác biệt thực tế chỉ gói gọn trong một câu: thang cáp là một cấu trúc mở gồm hai thanh ray bên được nối với nhau bằng các bậc thang, được xây dựng để...cáp điện nặngTrên các nhịp dài; máng cáp là một nhóm rộng hơn bao gồm máng hình thang, máng đáy đặc, máng đục lỗ, máng hình máng,kênhVàhệ thống lưới thép, với các bộ phận dạng khay (đáy đặc hoặc có lỗ) phù hợp với hệ thống cáp dày đặc, nhẹ hoặc dễ bám bụi.

Hướng dẫn này giải thích thuật ngữ, sự khác biệt về cấu trúc và — quan trọng nhất — cách lựa chọn giữa chúng trong một dự án thực tế.

Trước tiên, về thuật ngữ: thang là một loại khay.

Trước khi so sánh, vấn đề phân loại cần được làm rõ. Trong các tiêu chuẩn quy định các sản phẩm này — NEMA VE 1 ở Bắc Mỹ và IEC 61537 trên toàn thế giới — “hệ thống máng cáp” là thuật ngữ chung, và máng cáp dạng thang là một thành viên trong nhóm đó. Các loại máng cáp tiêu chuẩn bao gồm:

• Thang kiểu bậc thang — hai thanh ray dọc hai bên và các bậc thang ngang.
• Đáy đặc — đáy bằng tấm kim loại liền mạch
• Máng có lỗ thông gió — đáy có các lỗ hoặc khe thông gió.
• Loại rãnh — một mặt cắt hẹp duy nhất, đôi khi được gọi là đường ray đơn
• Lưới thép (giỏ) — lưới thép hàn, một bổ sung tương đối mới.

Vì vậy, khi một kỹ sư nói "khay cáp", họ có thể ám chỉ cả một loại khay hoặc - theo ngôn ngữ thông thường tại công trường - một cấu kiện dạng khay có đáy, trái ngược với dạng thang. Bài viết này sử dụng sự khác biệt thực tế: thang cáp so với hệ thống dạng khay có đáy đặc hoặc đáy đục lỗ, đây chính là sự so sánh thực tế chi phối các quyết định về thông số kỹ thuật.

Thật làthang cáp is

Thang cáp gồm hai thanh ray bên hình chữ C được nối với nhau bằng các bậc thang ngang đặt cách đều nhau — thường là 250 mm hoặc 300 mm — các bậc thang được hàn điện trở hoặc ép cơ khí vào thanh ray. Cấu trúc mở là đặc điểm kỹ thuật nổi bật của nó.

Nguyên tắc thiết kế tuân theo đặc tính của các loại cáp mà nó phục vụ. Các loại cáp điện tải nặng — cáp cấp điện trung thế, dây dẫn điện tiết diện lớn — sẽ sinh nhiệt khi chịu tải, và cấu trúc bậc thang hở cho phép nhiệt thoát ra liên tục dọc theo toàn bộ chiều dài. Cấu trúc thông gió cũng cung cấp cho người lắp đặt các điểm buộc dây ở mỗi bậc thang, do đó cáp có thể được cố định tại bất kỳ điểm nào mà không cần khoan, và giúp mọi sợi cáp đều có thể nhìn thấy để kiểm tra và theo dõi dọc theo toàn bộ tuyến đường.

Về mặt cấu trúc, thang cáp hoạt động như một khung giàn. Các thanh ray hình chữ C sâu có khả năng chống uốn và xoắn, điều này cho phép nhịp đỡ dài hơn và khả năng chịu tải cao hơn trên mỗi đoạn so với các thanh đỡ khay có trọng lượng tương đương. Đó là lý do tại sao thang cáp là lựa chọn mặc định cho các nhà máy điện, trạm biến áp, công nghiệp nặng và ngày càng phổ biến trong phân phối điện trung tâm dữ liệu, nơi cần phải đỡ các đường dây cáp lớn chạy trên không mà không cần mật độ đỡ quá cao.

Thông số kỹ thuật điển hình của thang leo – sử dụng thép mạ kẽm nhúng nóng làm chuẩn – có chiều rộng từ 200 mm đến 900 mm, chiều dài đoạn tiêu chuẩn 3 m và 6 m, chiều cao thanh ray bên là 100 mm hoặc 150 mm và khoảng cách giữa các bậc thang là 250 mm hoặc 300 mm. Khả năng chịu tải được công bố theo chiều rộng, khoảng cách giữa các bậc thang và khoảng cách giữa các điểm đỡ theo phương pháp thử nghiệm NEMA VE 1 hoặc IEC 61537.

Hệ thống khay là gì?

Các thanh giằng dạng khay — có đáy đặc và có lỗ — sử dụng cùng một loại thanh ray bên nhưng có đáy liền mạch hoặc có lỗ giữa các thanh ray thay vì các bậc thang hở.

Khay đáy đặc là một máng kín. Nó cung cấp mức độ bảo vệ cơ học cao nhất cho các dây cáp bên trong, che chắn chúng khỏi các mảnh vụn rơi, chất lỏng nhỏ giọt và tiếp xúc ngẫu nhiên, đồng thời ngăn chặn ngọn lửa từ dây cáp tốt hơn trong trường hợp hỏa hoạn khi được trang bị nắp đậy và vách ngăn chống cháy. Nhược điểm của nó là về mặt nhiệt: nhiệt từ các dây cáp đang mang điện không có đường thoát nào khác ngoài qua kim loại, do đó hệ thống đáy đặc đòi hỏi phải tính toán lượng cáp chứa bên trong một cách thận trọng và hiếm khi được sử dụng cho các mạch điện có tải trọng lớn.

Khay cáp có lỗ thông gió là giải pháp dung hòa: đáy được đục các khe thông gió cho phép tản nhiệt một phần trong khi vẫn giữ được các dây cáp. Đây là loại khay cáp được sử dụng phổ biến cho các đường dây điện và điều khiển hỗn hợp, cân bằng giữa luồng không khí và khả năng bảo vệ, và thường được sử dụng trong các tòa nhà thương mại, nhà máy chế biến và hệ thống phân phối công nghiệp nói chung, nơi có khối lượng cáp lớn nhưng kích thước từng dây cáp ở mức vừa phải.

Vì các thanh đỡ của khay phân bổ tải trọng trên một tấm liên tục thay vì các bậc thang riêng lẻ, chúng rất phù hợp với số lượng lớn các dây cáp nhỏ hơn — các mạch đo lường, điều khiển, truyền thông và chiếu sáng — nơi số lượng cáp quan trọng hơn trọng lượng của bất kỳ dây dẫn nào. Nhược điểm là đáy liên tục làm tăng vật liệu, khiến hệ thống kiểu khay nặng hơn và, tính theo mét, đắt hơn so với thang cáp tương đương — và trọng lượng đó thể hiện rõ trong yêu cầu về hệ thống đỡ.

So sánh trực tiếp

Khi nào nên lựa chọn thang cáp

Chọn thang cáp khi đường dây chủ yếu là cáp điện và các yếu tố ưu tiên là khả năng chịu nhiệt, khoảng cách và khả năng tiếp cận:

• Các nhà máy điện và trạm biến áp, nơi các đường dây cấp điện trung thế và dây dẫn điện lớn chạy dọc theo các tuyến đường trên không dài.
• Hệ thống phân phối điện trong trung tâm dữ liệu, nơi mật độ cáp cao phía trên các giá đỡ, đòi hỏi khả năng tản nhiệt và cấu trúc thông gió.
• Các cơ sở công nghiệp nặng — nhà máy, hầm mỏ, dầu khí — nơi có nhiều dây cáp lớn và độ rung cao, cần một cấu trúc chắc chắn và thông thoáng.
• Bất kỳ đường dây điện trên cao có nhịp dài nào mà số lượng cột đỡ ít hơn đồng nghĩa với chi phí lắp đặt thấp hơn.

Khi nào cần chỉ địnhhệ thống kiểu khay

Hãy chọn khay đáy đặc hoặc khay có lỗ khi đường dây dẫn có nhiều dây cáp nhỏ, hoặc khi khả năng bảo vệ quan trọng hơn khả năng tản nhiệt:

• Các tòa nhà thương mại và công cộng, dùng cho các mạch điều khiển, thông tin liên lạc và chiếu sáng trong các không gian trần nhà.
• Các nhà máy chế biến, dành cho hệ thống cáp điều khiển và thiết bị hỗn hợp, nơi cần có sự phân tách và bảo vệ.
• Khu vực dễ bám bụi hoặc tiếp xúc với chất lỏng, nơi có đáy chắc chắn bảo vệ cáp khỏi vật liệu nhỏ giọt hoặc rơi xuống.
• Các tuyến đường dễ cháy, nơi có kết cấu đáy vững chắc với nắp đậy và rào chắn hỗ trợ việc phân vùng.

Những hiểu lầm phổ biến

“Một cái thang có thể làm mọi thứ mà một cái khay có thể làm.” Không hẳn vậy. Thang rất tốt khi dùng để kéo dây điện nhưng lại không có khả năng ngăn chặn bụi bẩn — bụi, mảnh vụn và nước nhỏ giọt sẽ rơi xuống, vàcáp điều khiển nhỏCó thể bị võng giữa các bậc thang nếu không được hỗ trợ liên tục.

“Khay luôn chắc chắn hơn thang.” Điều ngược lại thường đúng nếu xét trên cùng một đơn vị trọng lượng. Khung dạng giàn của thang chịu được tải trọng lớn hơn trên nhịp dài hơn so với khay đáy bằng tấm kim loại có chất liệu tương tự.

“Đáy đặc giúp cáp mát hơn.” Không. Khay đáy đặc giữ nhiệt; các quy định về tỷ lệ lấp đầy của IEC và NEMA tồn tại chính vì lý do này. Nếu đường dây cáp bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt, thì máng cáp dạng thang hở hoặc máng cáp đục lỗ thông gió tốt sẽ là lựa chọn an toàn hơn.

“Bạn có thể kết hợp chúng một cách tự do.” Bạn hoàn toàn có thể làm được điều đó với các bộ giảm kích thước và bộ chuyển đổi, và nhiều dự án đã làm như vậy — một nhà máy có thể sử dụng các loại ống hình thang cho đường dây cấp điện và các khay đục lỗ cho mạch điều khiển. Điều quan trọng là phải chỉ định rõ từng đoạn ống cho mục đích sử dụng của nó, và mua các phụ kiện chuyển tiếp từ cùng một nhà sản xuất để hệ thống vẫn hoạt động liên tục về mặt cơ học và điện.

Tóm lại, thông số kỹ thuật

Nguyên tắc lựa chọn rất đơn giản: hãy để cáp quyết định. Cáp điện công suất lớn, chạy trên quãng đường dài và cần tản nhiệt tốt thì nên sử dụng hệ thống cáp dạng thang. Số lượng lớn các cáp nhỏ hơn cần được bảo vệ và chứa đựng thì nên sử dụng hệ thống cáp dạng khay. Và vì cả hai loại đều phải đáp ứng các yêu cầu về thử nghiệm và tài liệu giống nhau — NEMA VE 1, IEC 61537, với bảng tải trọng và chứng chỉ vật liệu đã được công bố — nên tài liệu kỹ thuật của nhà cung cấp cũng quan trọng không kém gì loại sản phẩm.

Các nhà sản xuất chế tạo cả hai dòng sản phẩm theo cùng một tiêu chuẩn, với phụ kiện đồng bộ và tài liệu đầy đủ, giúp việc lựa chọn dễ dàng hơn: hệ thống được thiết kế như một thể thống nhất, và việc lựa chọn giữa khay và thang được thực hiện từng phần, dựa trên cơ sở kỹ thuật, chứ không phải theo thói quen.