อธิบายประเภทสายไฟฟ้าใต้ดิน ฉนวนพีวีซี และลวด PV

ประเภทสายไฟฟ้าใต้ดิน: ภาพรวมที่ใช้งานได้จริง

การเดินสายไฟฟ้าใต้ดินจะต้องทนทานต่อชุดของความเค้นที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจากการติดตั้งเหนือพื้นดิน เช่น แรงดันดินที่ยั่งยืน ความชื้นที่เข้ามา ความผันผวนของอุณหภูมิ และในบางกรณี การสัมผัสโดยตรงกับสารเคมีในดินที่มีฤทธิ์กัดกร่อน การเลือกประเภทสายเคเบิลที่ถูกต้องเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด ไม่ใช่เพียงการกำหนดลักษณะเฉพาะเท่านั้น ประเภทสายไฟฟ้าใต้ดินที่ระบุโดยทั่วไป ได้แก่ :

• สายเคเบิล ยูเอฟ-บี (ตัวป้อนใต้ดิน) — สายเคเบิลแกนแข็งพร้อมปลอกหุ้มด้านนอก PVC ทนความชื้น พิกัดสำหรับการฝังโดยตรงโดยไม่มีท่อร้อยสาย นิยมใช้สำหรับวงจรกลางแจ้งในที่พักอาศัย เช่น ระบบไฟในสวน สิ่งปลูกสร้าง และพลังงานภูมิทัศน์ โดยทั่วไปพิกัดแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่ 600V และอยู่ภายใต้ UL 493
• สายเคเบิล USE-2 (ทางเข้าบริการใต้ดิน) — ได้รับการจัดอันดับสำหรับสถานที่ฝังศพโดยตรงและสถานที่เปียก โดยมีแจ็คเก็ตฉนวนเทอร์โมเซตที่ทนทานต่ออุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้น (สูงถึง 90°C) ใช้บ่อยสำหรับการใช้งานทางเข้าบริการที่เชื่อมต่อหม้อแปลงไฟฟ้าเข้ากับแผงมิเตอร์ที่อยู่อาศัย
• THWN-2 / XHHW-2 สายไฟในท่อ — ตัวนำแต่ละตัวดึงผ่าน PVC หรือท่อร้อยสายโลหะแข็งที่ฝังอยู่ใต้ดิน THWN-2 ใช้ฉนวนเทอร์โมพลาสติก XHHW-2 ใช้โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (เอ็กซ์แอลพีอี) ทั้งสองแบบได้รับการจัดอันดับสำหรับพื้นที่เปียกและ 90°C วิธีนี้ช่วยให้เปลี่ยนตัวนำในอนาคตได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องขุด
• สายเคเบิล MV (แรงดันปานกลาง) — สำหรับการจำหน่ายสาธารณูปโภคและการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ทำงานที่ 5kV ถึง 35kV โดยทั่วไปจะใช้ฉนวน XLPE บนตัวนำทองแดงหรืออะลูมิเนียมตีเกลียว โดยมีปลอกหุ้มด้านนอกที่เป็นกลางและมีระดับสำหรับการฝังโดยตรง
• สายเคเบิลหุ้มเกราะ (SWA / AWA) — สายเคเบิลหุ้มเกราะลวดเหล็กหรือสายเคเบิลหุ้มเกราะลวดอะลูมิเนียมช่วยป้องกันกลไกจากการถูกขุดเข้าไปโดยไม่ได้ตั้งใจและความเสียหายจากสัตว์ฟันแทะ ทั่วไปในมาตรฐานยุโรป (IEC) และการติดตั้งทางอุตสาหกรรมทั่วโลก

ข้อกำหนดความลึกของการฝังจะแตกต่างกันไปตามประเภทของสายเคเบิลและเขตอำนาจศาล ในสหรัฐอเมริกา NEC Article 300.5 ระบุความลึกขั้นต่ำในการฝังศพ 24 นิ้วสำหรับตัวนำแบบฝังโดยตรง บนวงจร 120/240V สำหรับที่พักอาศัย ลดลงเหลือ 12 นิ้วเมื่อหุ้มไว้ในท่อร้อยสายโลหะแข็งหรือโลหะขั้นกลาง ตรวจสอบการแก้ไขในท้องถิ่นก่อนการติดตั้งเสมอ

ฉนวนลวดโพลีไวนิลคลอไรด์: คุณสมบัติ เกรด และข้อจำกัด

ฉนวนลวดโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) เป็นวัสดุอิเล็กทริกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิลทั่วโลก ความโดดเด่นมาจากการผสมผสานระหว่างต้นทุนวัตถุดิบที่ต่ำ กระบวนการอัดรีดที่ตรงไปตรงมา และคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลที่สามารถทำได้โดยการผสม

คุณสมบัติทางไฟฟ้าหลัก

พีวีซีเป็นฉนวนไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพซึ่งมีความเป็นฉนวนโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 15–40 กิโลโวลต์/มม ขึ้นอยู่กับสูตรผสม ความต้านทานปริมาตรเกิน 10¹² Ω·cm ในเกรดมาตรฐาน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าต่ำและปานกลางสูงถึง 1,000V AC ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (การอนุญาต) ประมาณ 3.0–8.0 เป็นที่ยอมรับสำหรับการเดินสายไฟ แต่จำกัดการใช้งานในการใช้งานสัญญาณความถี่สูงที่ต้องการใช้วัสดุเช่น PTFE หรือโพลีเอทิลีน

พิกัดอุณหภูมิและข้อจำกัดด้านความร้อน

สารประกอบฉนวนพีวีซีมาตรฐานได้รับการจัดอันดับสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่ 60°ซ ถึง 90°ซ ขึ้นอยู่กับสูตรและรายการเฉพาะ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 105°C พีวีซีจะเริ่มอ่อนตัว การเคลื่อนตัวของพลาสติไซเซอร์จะเร็วขึ้น และความสมบูรณ์ของฉนวนในระยะยาวจะลดลง เพดานกันความร้อนนี้เป็นเหตุผลหลักที่ไม่ใช้ PVC ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูงหรือในห้องเครื่อง ซึ่งควรใช้ฉนวนโพลีเอทิลีนแบบ cross-linked (XLPE) หรือซิลิโคน

ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ

PVC ทั่วไปจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำกว่า -10°C ถึง -20°C ประมาณ ซึ่งจำกัดการใช้งานในการติดตั้งกลางแจ้งในสภาพอากาศหนาวเย็น สารประกอบ PVC ที่อุณหภูมิต่ำ สูตรที่มีการโหลดพลาสติไซเซอร์ที่สูงกว่า ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นได้ถึง -40°C แต่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น และลดความแข็งทางกลลงบ้าง

สารหน่วงไฟและควัน

พีวีซีมีสารหน่วงไฟโดยเนื้อแท้เนื่องจากมีคลอรีนซึ่งทำหน้าที่เป็นสารระงับเปลวไฟที่ใช้ฮาโลเจน นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการใช้งานสายไฟในอาคาร อย่างไรก็ตาม เมื่อ PVC ไหม้ มันก็จะผลิตออกมา ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) และควันหนาแน่น ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเป็นอันตรายในสถานการณ์การอพยพที่จำกัด สิ่งนี้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาสารประกอบ LSZH (ฮาโลเจนไร้ควันต่ำ) สำหรับอุโมงค์ ศูนย์ข้อมูล และโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งสาธารณะ

ลวด PV คืออะไร? ความหมาย มาตรฐาน และเหตุใดจึงแตกต่างจากสายเคเบิลมาตรฐาน

ลวดพีวี — ย่อมาจาก ลวดไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ — เป็นสายเคเบิลตัวนำเดียวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะสำหรับใช้ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ โดยหลักแล้วเพื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์กับเครื่องผสมผสาน อินเวอร์เตอร์ และส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบสมดุล ไม่สามารถสับเปลี่ยนกับสายไฟในอาคารทั่วไปได้ และการใช้ประเภทสายเคเบิลที่ไม่ถูกต้องในการติดตั้ง PV จะทำให้เกิดการละเมิดรหัสและความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือในระยะยาว

มาตรฐานที่สำคัญและรายการ

ในสหรัฐอเมริกา ลวด PV อยู่ในรายการภายใต้ มาตรฐาน UL 4703 ซึ่งกำหนดข้อกำหนดด้านการก่อสร้าง วัสดุฉนวน และข้อกำหนดในการทดสอบ ได้รับการจัดอันดับสำหรับ:

• แรงดันไฟฟ้า: ระบบ 600V หรือ 1000V (มีรุ่น 1500V ให้เลือกมากขึ้นสำหรับการติดตั้งระดับสาธารณูปโภค)
• อุณหภูมิ: 90°C ในสถานที่เปียก, 150°C ในสถานที่แห้ง - สูงกว่าสายไฟ THWN-2 มาตรฐานอย่างมาก
• ต้านทานแสงแดด: ได้รับการจัดอันดับสำหรับการได้รับรังสียูวีเป็นเวลานานโดยไม่ทำให้ฉนวนเสื่อมโทรม
• การฝังศพโดยตรง: ได้รับอนุญาตเมื่อรายการของสายเคเบิลระบุไว้ ทำให้เหมาะสำหรับการทำงานระหว่างกล่องรวมอาเรย์ที่ติดตั้งภาคพื้นดินและอินเวอร์เตอร์

การก่อสร้างฉนวนและแจ็คเก็ต

ลวด PV ใช้ โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) หรือเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์แบบเชื่อมขวาง (XLTE) ระบบฉนวนซึ่งให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนและความคงตัวของรังสียูวีที่พีวีซีไม่สามารถเทียบได้ภายใต้การสัมผัสกลางแจ้งอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปตัวนำจะเป็นทองแดงกระป๋องตีเกลียวละเอียด ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นระหว่างการติดตั้งบนหลังคาขนาดใหญ่หรือแผงกราวด์ และต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ชื้น

แตกต่างจาก USE-2 ซึ่งได้รับอนุญาตในการใช้งาน PV บางชนิด ลวด PV ภายใต้ UL 4703 เป็นแบบตัวนำเดียวเท่านั้น และไม่จำเป็นต้องมีแจ็คเก็ตด้านนอกแยกต่างหาก — ตัวฉนวนเองทำหน้าที่เป็นชั้นนอก ซึ่งช่วยลดเส้นผ่านศูนย์กลางและน้ำหนัก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเมื่อกำหนดเส้นทางผ่านระบบแร็ค

PV Wire กับ USE-2: สิ่งที่ NEC อนุญาต

NEC Article 690.31 อนุญาตให้ใช้ทั้งสายไฟ PV ที่อยู่ในรายการ UL 4703 และ USE-2 สำหรับการเดินสายกลางแจ้งแบบเปิดบนแหล่งจ่ายไฟ DC และวงจรเอาต์พุตของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตาม ลวดพีวี is the more commonly specified option ในการติดตั้งสาธารณูปโภคและเชิงพาณิชย์สมัยใหม่ เนื่องจากพิกัดอุณหภูมิที่สูงกว่าช่วยให้การคำนวณการเติมท่อร้อยสายมากขึ้น ลดจำนวนตัวนำหรือการเดินท่อที่จำเป็นสำหรับเอาต์พุตของระบบที่กำหนด สำหรับโครงการระดับสาธารณูปโภค สิ่งนี้แปลโดยตรงเป็นการประหยัดต้นทุนวัสดุและแรงงาน

การเลือกระหว่างประเภทสายไฟ: การใช้งานใต้ดินและพลังงานแสงอาทิตย์เคียงข้างกัน

โครงการที่รวมการทำงานใต้ดินเข้ากับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ เช่น แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งภาคพื้นดินเพื่อป้อนแผงย่อยของอาคาร จำเป็นต้องมีการประสานงานอย่างระมัดระวังของประเภทสายไฟระหว่างส่วนของระบบ การติดตั้งแบบยึดพื้นโดยทั่วไปอาจใช้:

• ลวดพีวี (UL 4703) จากเอาต์พุตสตริงของแผงไปยังกล่อง Combiner ซึ่งส่งผ่านโครงสร้างชั้นวางและโดนแสงแดด
• USE-2 หรือสายไฟ PV ในท่อ สำหรับ DC ใต้ดินจะวิ่งจากกล่อง Combiner ไปยังอาคารอินเวอร์เตอร์
• THWN-2 ในท่อ สำหรับเอาท์พุตไฟฟ้ากระแสสลับที่ทำงานจากอินเวอร์เตอร์ไปยังจุดเชื่อมต่อโครงข่ายสาธารณูปโภคหรือแผงอาคาร
• UF-B สำหรับวงจรย่อยแรงดันต่ำเสริมใดๆ (ไฟรักษาความปลอดภัย กล่องหุ้มอุปกรณ์ตรวจสอบ) หากต้องการฝังโดยตรงโดยไม่มีท่อร้อยสาย

ประเภทสายไฟที่ไม่ตรงกันทั่วทั้งโซนเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น การใช้ลวด THHN มาตรฐานที่เปิดเผยกลางแจ้งบนอาร์เรย์ PV ทำให้เกิดความไม่สอดคล้องตามรหัสและเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวนจากการสัมผัสรังสียูวีและการหมุนเวียนของความร้อน ตรวจสอบเสมอว่ารายการของตัวนำแต่ละคนตรงกับสภาพแวดล้อมการติดตั้ง ก่อนที่จะจบการออกแบบ

สำหรับการตัดสินใจในการจัดซื้อ ผู้ซื้อควรขอรายงานการทดสอบสายเคเบิลเพื่อยืนยันสถานะรายการ UL ความบริสุทธิ์ของตัวนำ (ทองแดงเปลือยหรือทองแดงกระป๋อง) และจำนวนเกลียว สำหรับการติดตั้งใต้ดินในดินที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือมีความชื้นสูง การระบุตัวนำกระป๋องและการตรวจสอบความเข้ากันได้ของสารประกอบแจ็คเก็ตกับเคมีในดินในท้องถิ่นจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในระยะยาวโดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมน้อยที่สุดในขั้นตอนการออกแบบ