LỊCH SỬ HÌNH THÀNH DÂY VÀ CÁP ĐIỆN

NGUỒN GỐC CỦA THUẬT NGỮ “ĐIỆN KHÍ”

Vào năm 1600, William Gilbert, một bác sĩ của triều đình Elizabeth và cũng là nhà vật lý nổi tiếng, đã dùng thuật ngữ "Electrica" ​​để mô tả lực hút các vật nhẹ, bắt nguồn từ "electron" trong tiếng Hy Lạp. Đây là nguồn gốc của từ "Điện". Gilbert cũng đã mô tả một cách khoa học nhiều khái niệm cơ bản liên quan đến “từ tính” và “điện” trong cuốn sách "De Magnete" của mình, để lại một di sản tiên phong cho sự phát triển của ngành công nghiệp điện hiện đại.

 

SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN ĐẦU TIÊN

 

Một trăm năm sau khi William Gilbert ấn định thuật ngữ "Điện", Otto Gehrig đã phát minh ra máy phát điện cảm ứng. Năm 1744, J.H. Winkler ở Leipzig nâng cấp và cải tiến thiết bị này, truyền thành công tia lửa điện đi xa. Thông qua nhiều thí nghiệm ông cho biết, tia lửa điện có thể di chuyển nhanh hơn một viên đạn được bắn ra.  Với một dây dẫn cách điện, tia lửa điện có thể được truyền tải đi xa tới tận cùng trái đất. Nghiên cứu này được đánh giá rất cao như là điểm khởi đầu của lịch sử phát triển dây dẫn và cáp điện.

 

PHÁT MINH RA DÒNG ĐIỆN

 

Alexandre Volta, một giáo viên vật lý tại trường Trung học ở Como Italy, đã phát minh ra pin Volta vào năm 1800. Ông phát hiện ra rằng khi xếp chồng các tấm đồng và kẽm với một miếng vải ẩm ở giữa, điện được tạo ra từ cả hai đầu, và khi được đấu nối với nhau bằng dây dẫn, một dòng điện sẽ chạy bên trong chúng. Đây là một khám phá rất quan trọng trong lĩnh vực điện, và có thể nói rằng việc sử dụng điện bắt đầu từ đây. Cũng từ đây nhiều thí nghiệm khác nhau về dòng điện được nghiên cứu phát triển. Sau đó dòng điện đã được ứng dụng vào điện báo.

 

NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ MÁY BIẾN ÁP

 

Năm 1831, Michael Faraday nhận ra rằng việc di chuyển một sợi dây trong từ trường sẽ tạo ra điện áp bên trong dây dẫn có ra dòng điện chạy qua. Phát hiện này đã đặt nền tảng cho kỹ thuật điện, và nguyên lý này đã dẫn đến sự hình thành và phát triển của máy phát điện. Khi này chỉ có thể thu được một lượng điện năng nhỏ từ pin, nhưng sau một thời gian thử nghiệm thì việc tạo ra lượng điện năng lớn cũng đã trở nên khả thi. Faraday cũng nghiên cứu xem liệu dòng điện chạy qua một dây dẫn có thể tạo ra dòng điện trong dây dẫn liền kề hay không. Ông đã thành công với phương pháp quấn năm lớp dây đồng quanh một vòng sắt đường kính 6 inch, với ba lớp ở bên trong và hai lớp ở bên ngoài. Một đầu của các cuộn dây này được nối với một pin Volta, và đầu kia được nối với một ampe kế. Ngay khi dòng điện bắt đầu chạy từ pin, một dòng điện tạm thời chạy qua ampe kế ở đầu kia. Đây chính là cuộn cảm ứng nổi tiếng, máy biến áp đầu tiên trên thế giới, hiện là một báu vật quý giá tại Viện Khoa học Hoàng gia ở Anh.

 

SỰ RA ĐỜI CỦA ĐIỆN BÁO VÀ SỰ XUẤT HIỆN CỦA NÓ TẠI NHẬT BẢN

 

Người Mỹ John Morse đã phát minh ra điện báo vào năm 1837, và chiếc điện báo này đã được Chuẩn đô đốc Perry, chỉ huy Hải đội Đông Ấn Hoa Kỳ, tặng cho Shogun thuộc Mạc phủ Edo vào năm 1854 (Ansei 1). Danh mục thiết bị điện báo của Perry bao gồm hai máy điện báo, bốn bó dây điện báo, một hộp dây gutta-percha và các sứ cách điện. Cùng năm đó, Nhật Bản cũng được Hà Lan tặng một chiếc điện báo. Trong bối cảnh phát triển này, sự quan tâm đến điện báo ngày càng tăng, và chiếc điện báo đầu tiên của Nhật Bản được chế tác vào năm 1849 (Kaei 2) bởi Sakuma Shozan, người được biết đến với vai trò chế tạo thành công thiết bị điện báo quấn bằng tơ lụa mỏng được sử dụng vào thời điểm đó.

 

SỰ KHỞI ĐẦU CỦA SẢN XUẤT DÂY ĐỒNG

 

Vào thời cổ đại, dây đồng được chế tác bằng cách dập nguyên liệu đồng thô thành tấm, sau đó cắt nó ra thành dải mỏng và dập lại thành hình tròn. Người ta nói rằng việc sản xuất dây đồng từ thanh thép bắt đầu vào khoảng thế kỷ 14. Tại Nhật Bản, việc sản xuất dây đồng bằng khuôn bắt đầu với cối xay nước, những địa điểm sản xuất lâu đời nhất được biết đến là ở làng Shirakawa Kyoto hay ở Asaka thuộc tỉnh Saitama vùng Kanto, nguồn gốc chính xác vẫn chưa rõ. Theo những niên đại có thể xác định được, vào năm 1832 (Tenpo 3), tổ tiên của Hirakawa Seisen (nay là Công ty TNHH Dây Điện Riken) ở Osaka đã sản xuất dây đồng. Ở Kyoto vào năm 1854 (Ansei 1), Kohei Tsuda của Tsuda Electric Wire bắt đầu sử dụng cối xay nước để kéo dây đồng. Nhận thấy rằng dây quấn bằng tơ mỏng được sử dụng mà không gặp vấn đề gì trong các máy điện báo sản xuất trong nước vào khoảng đầu thời kỳ Minh Trị, công nghệ sản xuất dây đồng mỏng đã được cải tiến tốt hơn.

 

CÀI ĐẶT CÁP ĐIỆN BÁO DƯỚI BIỂN

 

Năm 1841, Morse đã thiết kế và chế tạo một loại cáp điện báo dưới biển bọc bằng cao su, gai dầu và nhựa đường, đặt nó xuyên qua Cảng New York và thiết lập thành công liên lạc vào năm 1842. Sau đó, một kế hoạch vô cùng tham vọng đã xuất hiện nhằm đặt một loại cáp điện báo bằng nhựa gutta-percha xuyên qua Đại Tây Dương. Năm 1858, Công ty Điện báo Đại Tây Dương của Anh đã đặt cáp giữa Cảng Palencia ở Ireland và Cảng Linich ở Newfoundland, nhưng đường dẫn đã tạm thời ngừng hoạt động vào năm 1863. Tới năm 1866 Công ty Điện báo Đại Tây Dương tái tổ chức cơ cấu, và Công ty Điện báo Anh-Mỹ được liên kết sau đó đã khôi phục lại và duy trì tuyến cáp này. Nhật Bản, vào năm 1890 (năm thứ 23 thời Meiji), một tuyến cáp điện báo dưới biển dài 22 hải lý đã được tàu Meiji Maru thuộc Bộ Truyền thông đặt tại eo biển Tsugaru, và đây là tuyến cáp dưới biển đầu tiên do người Nhật đặt. Bộ trưởng Bộ Truyền thông lúc bấy giờ là Enomoto Takeaki, người được cho là đã hết sức khuyến khích chính phủ, lập luận rằng nếu đất nước phụ thuộc vào nước ngoài trong những nhiệm vụ thiết yếu của quốc gia như lắp đặt cáp ngầm dưới biển, thì không thể hy vọng đạt được thắng lợi.

 

SỰ RA ĐỜI CỦA ĐIỆN THOẠI

 

Năm 1875, người Mỹ Alexander Graham Bell đã phát minh ra điện thoại, đúng một năm sau 1876 ông đã hoàn thiện chiếc điện thoại đầu tiên và thực hiện thành công cuộc gọi vượt qua khoảng cách 3 km từ Boston đến Cambridge. Sau đó, vào năm 1880 chính ông đã thành công trong việc nghiên cứu thực nghiệm cuộc gọi qua đường dây dài trên không khoảng 80 km. Chiếc điện thoại này đã đến Nhật Bản vào năm 1877 (năm thứ 10 thời Meiji), và theo những ghi chép từ Mỹ, đây là lần đầu tiên điện thoại được xuất khẩu ra nước ngoài như sản phẩm thương mại. Các cuộc thử nghiệm được tiến hành tại Nhật Bản giữa Bộ Công nghiệp và Học viện Kỹ thuật Hoàng gia (tiền thân của Khoa Kỹ thuật, Đại học Tokyo), và giữa Bưu điện Tokyo và Bưu điện Yokohama cũng được thực thi.

 

SỰ KHỞI ĐẦU CỦA ÁNH SÁNG ĐIỆN

 

Vào nửa cuối thế kỷ 19, sự phát triển của ánh sáng điện đã tiến triển với tốc độ đáng kinh ngạc. Năm 1879 Thomas Edison, người đã thành công trong việc chế tạo chiếc đèn điện tuyệt vời có hình dạng quả cầu thủy tinh rỗng, tới năm 1882 triển lãm thương mại đầu tiên được tổ chức tại London. Ở Nhật Bản, chiếc đèn điện đầu tiên (đèn hồ quang) được thắp sáng vào ngày 25 tháng 3 năm 1878 (Meiji 11), tại một buổi lễ tổ chức ở Học viện Kỹ thuật Hoàng gia nhân dịp khai trương Văn phòng Điện tín Trung ương. Ngày 25 tháng 3, Ngày Tưởng niệm Điện lực, kỷ niệm sự kiện này.

 

SỰ KHỞI ĐẦU CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐIỆN LỰC

 

Vào tháng 11 năm 1887 (năm thứ 20 thời Meiji), Nhà máy Điện lực số 2 (nhà máy nhiệt điện) của Công ty Điện lực Tokyo được hoàn thành tại Kojimachi, và việc cung cấp điện chiếu sáng bắt đầu bằng máy phát điện một chiều kiểu Edison với hệ thống điện một chiều 3 dây 210V. Đây là lần đầu tiên điện năng được cung cấp rộng rãi qua đường dây trên không, và cũng là sự khởi đầu của ngành công nghiệp điện lực ở Nhật Bản. Hoạt động cung cấp điện ở London và New York bắt đầu vào năm 1882.

 

THỜI KỲ HƯNG THỊNH CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CÁP ĐIỆN NHẬT BẢN

 

Nếu coi thời kỳ Minh Trị và giai đoạn trước đó là thời kỳ hình thành ngành công nghiệp cáp điện Nhật Bản, thì khoảng 10 năm sau khi bắt đầu thời kỳ Taisho có thể được coi là thời kỳ tăng trưởng của ngành công nghiệp cáp điện. Ngành điện chuyển đổi từ thời đại đèn điện sang thời đại điện năng, và nhiều công ty điện lực được thành lập. Do nhu cầu xây dựng các nhà máy thủy điện quy mô lớn ở những vùng xa xôi, việc xây dựng các đường dây truyền tải điện đường dài trở nên cấp bách, và điện áp truyền tải đã tăng lên nhanh chóng. Năm 1914 (Taisho 3), đường dây 115kV được hoàn thành. Mạng lưới truyền tải điện ở các thành phố và vùng lân cận tiếp tục phát triển, vì hầu hết các đường dây đều nằm ngầm dưới đất, nên nhu cầu về cáp giấy siêu cao áp cũng tăng nhanh. Năm 1916, cáp 20kV được sản xuất, và năm 1921, cáp 30kV cũng hình thành. Về lĩnh vực thông tin liên lạc, sự phát triển của thương mại và công nghiệp đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành viễn thông, dẫn đến sự gia tăng số lượng đường dây liên lạc cũng như mở rộng khoảng. Đáp lại số lượng dây trong cáp giấy dùng cho thông tin liên lạc tăng dần từ 600 cặp vào năm 1914 lên 800 cặp vào năm 1921 và 1.200 cặp vào năm 1922. Ngoài ra, trong bối cảnh Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ, một lượng lớn dây dẫn cách điện bằng cao su chất lượng cao dùng cho tàu thuyền và dây dẫn bọc nhựa dùng cho quân đội đã được chế tác, và công nghệ cách điện bằng cao su cũng được cải thiện đáng kể.

 

THÁCH THỨC ĐỐI VỚI CÔNG NGHỆ

 

Thập kỷ sau thời kỳ tăng trưởng có thể được mô tả là thời kỳ mà ngành công nghiệp dây điện của Nhật Bản đã thách thức công nghệ toàn cầu. Trong lĩnh vực đường dây truyền tải trên không, đường dây truyền tải đường dài 154kV bắt đầu được ba công ty điện lực Keihin, Nippon và Daido triển khai đồng thời vào năm 1923 (Taisho 12). Trong lĩnh vực cáp ngầm, cáp ba lõi 33kV được lắp đặt vào năm 1921, và cáp một lõi 66kV được lắp đặt tại Atami vào năm 1928 (Showa 3). Trong lĩnh vực cáp điện thoại, tuyến cáp điện báo và điện thoại đường dài giữa Tokyo và Okayama, bắt đầu xây dựng vào năm 1923, là một thành tựu phá kỷ lục. Cáp Gutta-percha được lắp đặt vào năm 1922 cho cáp điện thoại ngầm dưới biển. Cáp OF, có ý nghĩa đột phá trong lĩnh vực cáp điện áp cực cao, được phát minh vào năm 1924 bởi L.E. Emanuele người Ý. Sau khi sản xuất thành công nguyên mẫu vào cùng năm đó, chúng đã được đưa vào sử dụng thực tế kể. Tại Nhật Bản, một đường cáp quang đơn lõi 66kV, tiết diện 675mm² đã được lắp đặt vào năm 1930 trên đường dây truyền tải Oku của Công ty Điện lực Nippon. Đây là loại cáp đầu tiên thuộc loại này của Nhật Bản.

 

THỜI KỲ THỊNH VƯỢNG

 

Trong khoảng 10 năm từ đầu thời Showa cho đến khi Chiến tranh Trung-Nhật bùng nổ, ngành công nghiệp dây điện của Nhật Bản đã trải qua một thời kỳ thịnh vượng cả về chất lượng và số lượng, nhờ vào việc tích cực ứng dụng công nghệ nước ngoài. Trong giai đoạn này, cáp quang (OF) đã phát triển đáng kể và được sử dụng cho các đường dây truyền tải dài, điện áp được tăng lên 85kV vào năm 1938 (Showa 13). Về cáp thông tin liên lạc. Bộ Truyền thông đã đề xuất sử dụng cáp không tải vào năm 1932. Loại cáp này mang lại hiệu suất vượt trội cho thông tin liên lạc đường dài và cho phép thực hiện nhiều cuộc gọi tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn. Tuyến cáp thông tin liên lạc Nhật Bản-Mãn Châu giữa Tokyo và Fengtian được xây dựng bằng cáp không tải, bắt đầu xây dựng vào năm 1935 và hoàn thành vào năm 1939. Phương pháp không tải được Nhật Bản tiên phong áp dụng, thể hiện trình độ cao của công nghệ thông tin liên lạc Nhật Bản với thế giới. Cáp đồng trục trong lĩnh vực thông tin liên lạc được phát minh vào năm 1880 bởi Oliver Heaviside, một nhà vật lý người Anh đang nghiên cứu về hiệu ứng bề mặt của đường dây truyền tải. Cáp đồng trục lần đầu tiên được lắp đặt tại Đức vào năm 1936 để truyền tải băng thông rộng, và được sản xuất tại Nhật Bản vào khoảng 1937. Ngoài ra, các loại dây dẫn điện đặc biệt như dây dẫn cách điện vô cơ và dây dẫn quấn bằng thủy tinh, bắt đầu được sản xuất liên tiếp từ năm 1935.

 

NHỮNG TIẾN BỘ TRONG VẬT LIỆU DÂY ĐIỆN

 

Không ngoa khi nói rằng lịch sử phát triển dây điện là lịch sử của những tiến bộ khoa học trong đời sống và sự phát triển của các phương pháp sản xuất. Những tiến bộ trong khâu nguyên liệu trực tiếp dẫn đến sự phát triển của sản phẩm dây điện mới hoặc cải thiện hiệu suất. Đặc biệt là trong thời kỳ hậu chiến, sự xuất hiện của nguyên vật liệu mới đã giúp hoàn chỉnh hơn bản thiết kế chất lượng sản phẩm. Các vật liệu dẫn điện chính được giới thiệu và phát triển sau chiến tranh bao gồm các hợp kim như “hợp kim đồng chứa bạc, hợp kim đồng zirconium và hợp kim thép crom, nhôm và hợp kim nhôm như nhôm tinh khiết cao, hợp kim nhôm cấp I, hợp kim nhôm cacbon cao cũng như hợp kim nhôm chịu nhiệt”.

Những vật liệu cách điện hoặc vật liệu phủ bảo vệ bao gồm nhựa, cao su tổng hợp, giấy đặc biệt, dầu tổng hợp và các loại hợp kim khác nhau. Nhựa dùng cho dây tráng men bao gồm formal, polyester và polyurethane. Hiện nay, cáp polyetylen liên kết ngang (CV) từ 600V đến 275kV đang cho thấy sự tăng trưởng vượt bậc, chiếm hơn 90% tổng lượng cáp điện. Hơn nữa, chất lượng sản phẩm đang ngày một cải tiến để chế tác cáp an toàn hơn bằng cách sử dụng vật liệu chống cháy và không chứa halogen.

 

PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN KHÁC NHAU

 

Đối với đường dây tải điện trên không bằng kim loại, nhằm mục đích hài hòa với môi trường tự nhiên, chúng ta đã phát triển các loại đường dây tải điện có độ ồn gió và độ phóng xạ thấp để khắc phục vấn đề tiếng ồn, và các loại đường dây tải điện có độ phản xạ và độ sáng thấp để khắc phục các vấn đề về thẩm mỹ cũng như thị giác. Gần đây, nhu cầu về các biện pháp chống ăn mòn cho đường dây tải điện trên không tăng cao, dẫn đến sự phát triển của các loại dây dẫn ACSR chống ăn mòn sử dụng mỡ bôi trơn đặc biệt có khả năng chống ăn mòn cao hơn, và các loại đường dây tải điện chống ăn mòn sử dụng dây thép bọc nhôm chống ăn mòn trong lõi thép.

Sự phát triển của sợi quang bắt đầu vào năm 1966 khi Charles K. Kao và các cộng sự chứng minh về mặt lý thuyết tiềm năng của thủy tinh như một môi trường truyền dẫn tổn hao thấp. Bốn năm sau, vào năm 1970, Tập đoàn Corning ở Hoa Kỳ đã đạt được mức tổn hao 20 dB/km, điều này đã thúc đẩy sự phát triển. Tại Nhật Bản, Tập đoàn Viễn thông và Điện thoại Nhật Bản (nay là Tập đoàn Viễn thông và Điện thoại Nhật Bản) đã hợp tác với các nhà sản xuất đường dây điện để phát triển cáp quang, đạt được độ suy hao 0,2 dB/km vào năm 1979 và mở ra cánh cửa cho ứng dụng thực tiễn. Sau đó, vào năm 1985, tuyến cáp quang xuyên Nhật Bản được xây dựng từ Asahikawa đến Kagoshima, và vào năm 1989, cáp ngầm xuyên Thái Bình Dương được xây dựng. Cần lưu ý rằng, cùng với sự phát triển của cáp quang, nhiều công nghệ khác như laser, máy hàn nối, đầu nối, bộ khuếch đại và bộ tách kênh cũng được phát minh trong quá trình hoàn thiện hệ thống truyền dẫn quang học.

Sự phát triển của siêu dẫn bắt đầu vào năm 1911 khi nhà vật lý người Hà Lan Onnes phát hiện ra rằng điện trở của thủy ngân trở thành bằng không khi được làm lạnh xuống dưới 4,2K (-268,8°C). Năm 1986, Bednorz và Müller đã phát hiện ra một vật liệu có nhiệt độ tới hạn siêu dẫn là 30K (-243°C). Do có nhiệt độ tới hạn tương đối cao, vật liệu này được gọi là chất siêu dẫn nhiệt độ cao, và hoạt động nghiên cứu và phát triển chất siêu dẫn nhiệt độ cao trở nên sôi nổi. Từ những năm 2000, việc phát triển dây dẫn và cáp làm từ chất siêu dẫn nhiệt độ cao cũng được thực hiện.

 

TƯƠNG LAI CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN

 

Gần đây, nhiều yêu cầu và quy định cần phải tuân thủ nhằm xem xét đến môi trường và sức khỏe. Cùng với các vật liệu thân thiện với môi trường không chứa halogen hoặc chì, cần ưu tiên dây và cáp điện có cấu trúc dễ tái chế. Đặc biệt, những quy định như RoHS2 và REACH hiện có ở châu Âu, và những công ty sản xuất dây và cáp điện phải tuân thủ.

Hơn nữa, trận động đất lớn ở Đông Nhật Bản tháng 3 năm 2011 đã có tác động đáng kể đến quy hoạch đô thị trong xã hội hiện đại. Mặc dù khả năng chống động đất của các tòa nhà là tối quan trọng, nhưng ngày càng có sự nhận thức về nhu cầu các biện pháp phục hồi quốc gia bao gồm cơ sở hạ tầng để duy trì các tòa nhà, điện và thông tin liên lạc. Đường dây và cáp điện, với tư cách là thiết bị hỗ trợ cơ sở hạ tầng xã hội quan trọng, ​​sẽ phải nâng cấp chất lượng để đảm nhận vai trò đối ứng với biến động thời tiết.

Từ góc độ quy hoạch đô thị, việc chôn ngầm đường dây điện là một cách để nâng tầm cảnh quan đô thị ngang bằng với ở châu Âu và Hoa Kỳ. Theo truyền thống, vì chi phí đã tăng lên đáng kể so với việc đặt đường dây trên không, các biện pháp như sử dụng ống dẫn tiện ích chung đơn giản hơn (C.C. BOX) đã được xem xét, nhưng tiến độ còn chậm. Tuy nhiên, với việc Tokyo được chọn làm chủ nhà Thế vận hội Olympic 2020, dự án này đang được thúc đẩy mạnh mẽ như một phần của các biện pháp cải thiện cảnh quan và phòng chống thiên tai.

Ngành công nghiệp dây điện tiếp tục có những bước tiến lớn hướng tới tương lai thông qua việc không ngừng phát triển cải tiến nguyên vật liệu cũng như nâng cấp công nghệ sản xuất. "Dịch từ nguồn densenkan.com/"

Nghiên cứu & phát triển chế tác thiết bị đo lường không tiếp xúc tại thời gian thực. Đối tượng là những vật thể di chuyển với tốc độ cao trên dây chuyền sản xuất, chẳng hạn như dây điện, ống dẫn và thiết bị y tế.

Với nhiều công nghệ đo lường tân tiến như "thiết bị đo đường kính ngoài, thiết bị phát hiện khuyết tật bề mặt và đặc tính điện...", cùng hơn 40 năm kinh nghiệm, chúng tôi luôn luôn hỗ trợ khách hàng trong việc trực quan hóa chất lượng.

 

VIETUT CO.,LTD

Hotline: (+84)93-1375-688 (24/7)

Email: support@vietut.vn

Trân trọng !