ความรู้อุตสาหกรรม
ระดับแรงดันไฟฟ้ากำหนดโครงสร้างสายไฟจากภายในสู่ภายนอกอย่างไร
การจำแนกแรงดันไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดเพียงประการเดียวสำหรับ สายไฟ และขับเคลื่อนการตัดสินใจในการก่อสร้างในทุกชั้น — ตัวนำ ฉนวน สารป้องกัน และแจ็คเก็ต สายไฟแบ่งออกเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LV สูงถึง 1 kV) แรงดันไฟฟ้าปานกลาง (MV 1 kV ถึง 35 kV) และแรงดันไฟฟ้าสูง (HV สูงกว่า 35 kV) แต่ละขั้นในระดับแรงดันไฟฟ้าจะแนะนำข้อกำหนดในการก่อสร้างที่นอกเหนือไปจากการเพิ่มความหนาของผนังฉนวน
ที่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ ฟังก์ชันฉนวนปฐมภูมิคือเพื่อป้องกันการสัมผัสกับตัวนำไฟฟ้าและทนต่อการไล่ระดับของสนามไฟฟ้าเล็กน้อยที่มีอยู่ ผนังฉนวน PVC และ เอ็กซ์แอลพีอี 0.7–1.0 มม. เพียงพอสำหรับสายเคเบิลพิกัด 0.6/1 kV การกระจายสนามไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้านี้ค่อนข้างสม่ำเสมอ และไม่มีข้อกำหนดสำหรับชั้นการจัดระดับสนาม อย่างไรก็ตาม สายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าปานกลางทำงานภายใต้ความเข้มของสนามไฟฟ้า ซึ่งความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าที่ความผิดปกติของพื้นผิวตัวนำ เช่น ขอบเกลียว การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว การยื่นออกมาด้วยกล้องจุลทรรศน์ สามารถทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนที่กัดกร่อนฉนวนเมื่อเวลาผ่านไป นี่คือสาเหตุที่สายเคเบิล MV จำเป็นต้องมีตัวกรองตัวนำ: ชั้นของสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้โดยตรงบนตัวนำ ซึ่งจะทำให้สนามไฟฟ้าเรียบโดยการนำเสนอพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากันอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอบนฉนวน ตะแกรงฉนวนที่สอดคล้องกันบนพื้นผิวด้านนอกของฉนวนทำหน้าที่เดียวกันที่ส่วนต่อประสานฉนวน-ชีลด์
ตะแกรงฉนวนในสายเคเบิล MV จะต้องเชื่อมติดกัน (ลอกออกไม่ได้) หรือหุ้มฉนวนกึ่งเชื่อม (ลอกออกได้) ขึ้นอยู่กับวิธีการสิ้นสุด ตะแกรงที่ไม่สามารถลอกออกได้ต้องใช้เครื่องมือตัดและเทคนิคอย่างระมัดระวังที่ปลายสายเคเบิลเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้พื้นผิวฉนวนเป็นรอย หน้าจอแบบถอดได้ช่วยให้ลอกชั้นเซมิคอนดักเตอร์ออกได้อย่างหมดจด แต่ต้องใช้อินเทอร์เฟซที่กำหนดไว้ซึ่งต้องได้รับการจัดการเพื่อป้องกันความชื้นซึมเข้าไปที่ขอบเขตฉนวนของหน้าจอ ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 15 kV ตะแกรงโลหะเหนือตะแกรงฉนวนจะต้องส่งกระแสไฟชาร์จแบบ capacitive เต็มรูปแบบของสายเคเบิล ซึ่งจะมีความสำคัญเมื่อใช้สายเคเบิลยาว ซึ่งเป็นปัจจัยที่กำหนดหน้าตัดของตัวนำตะแกรงโดยไม่ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดกระแสไฟฟ้าขัดข้องใดๆ
การเปรียบเทียบฉนวน XLPE และ อีพีอาร์ ในการใช้งานสายไฟแรงดันปานกลาง
สำหรับแรงดันไฟฟ้าปานกลาง สายไฟ ทางเลือกระหว่างฉนวนโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) และยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPR) เป็นหนึ่งในการตัดสินใจเลือกวัสดุที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุด และมักดำเนินการบนพื้นฐานของราคาเพียงอย่างเดียว ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ไม่ตรงกันอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง วัสดุแต่ละชนิดมีโปรไฟล์ด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกันอย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับเงื่อนไขการใช้งานเฉพาะ
| คุณสมบัติ | XLPE | EPR |
| อุณหภูมิตัวนำสูงสุด (ต่อเนื่อง) | 90°ซ | 90°ซ |
| ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (εr) | ~2.3 (ต่ำมาก) | ~2.8–3.5 (ปานกลาง) |
| ความต้านทานของต้นไม้น้ำ | ปานกลาง (ต้องใช้เกรดทนต้นไม้สำหรับสภาพแวดล้อมที่เปียก) | ดีเยี่ยม (ทนทานโดยเนื้อแท้) |
| ความยืดหยุ่น | แข็งโดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ | มีความยืดหยุ่นในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง |
| กระแสไฟชาร์จแบบ Capacitive | ต่ำกว่า (เนื่องจาก εr ต่ำ) | สูงกว่า (จำกัดความยาวสายเคเบิลที่ใช้งานได้ที่ HV) |
| ต้นทุนทั่วไปเทียบกับ XLPE | พื้นฐาน | พรีเมียม 20–40% |
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างวัสดุทั้งสองคือความต้านทานต่อต้นไม้น้ำ ต้นไม้น้ำเป็นช่องทางการย่อยสลายเดนไดรต์ที่แพร่กระจายผ่านฉนวนที่ทำจากโพลีเอทิลีน เมื่อมีความชื้นและความเครียดจากสนามไฟฟ้ากระแสสลับ XLPE มาตรฐานมีความอ่อนไหวต่อการปลูกต้นไม้น้ำตลอดระยะเวลาการบริการ 10-20 ปีในการติดตั้งแบบเปียกหรือแบบฝังโดยตรง สารประกอบ XLPE (TR-XLPE) ทนต้นไม้พร้อมสารเติมแต่งที่ยับยั้งการเริ่มต้นของต้นไม้มีจำหน่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายในสายเคเบิลกระจายสาธารณูปโภค แต่จะเพิ่มต้นทุนและกำหนดให้ผู้ผลิตต้องจัดหาและมีคุณสมบัติตามสูตรสารประกอบเฉพาะ EPR เป็นสารประกอบยางที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานและมีลักษณะการซึมผ่านของความชื้น มีความทนทานต่อการเจริญเติบโตของน้ำโดยไม่ต้องเติมสารเพิ่มเติม สำหรับสายเคเบิลที่ติดตั้งในการฝังโดยตรง ท่อร้อยสายน้ำท่วม หรือการใช้งานใต้น้ำ การต้านทานความชื้นของ EPR ทำให้เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องทางเทคนิคโดยไม่คำนึงถึงต้นทุนระดับพรีเมียม
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่ต่ำกว่าของ XLPE ทำให้ได้เปรียบในด้านประสิทธิภาพการส่งสัญญาณผ่านสายเคเบิลยาวที่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าปานกลางและสูง เนื่องจากกระแสประจุไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟซึ่งไหลแม้ว่าจะไม่ได้เชื่อมต่อโหลดจะเป็นสัดส่วนกับค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ในระบบเคเบิลที่กระแสไฟชาร์จแสดงถึงส่วนที่มีความหมายของความสามารถในการระบายความร้อนของสายเคเบิล (โดยทั่วไปคือสายเคเบิลที่ยาวกว่า 10–15 กม. ที่ 33 kV) ค่า εr ที่ต่ำกว่าของ XLPE จะแปลโดยตรงเป็นความสามารถในการรับน้ำหนักที่ใช้งานได้
การเลือกเกราะสำหรับสายไฟ: เปรียบเทียบลวดเหล็ก เทปเหล็ก และลวดอลูมิเนียม
จำเป็นต้องมีการป้องกันทางกลผ่านการหุ้มเกราะเมื่อใดก็ตามที่สายไฟต้องทนทานต่อความเค้นในการติดตั้ง เช่น การดึงแรงดึง แรงอัดจากวัสดุทดแทน แรงกระแทกจากเครื่องจักรขุด หรือแรงกดจากสายเคเบิลที่วางอยู่บนโครงสร้างรองรับในช่วงช่วงยาว การเลือกประเภทเกราะไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพทางกลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพฤติกรรมทางไฟฟ้ากระแสสลับของสายเคเบิล น้ำหนัก และความต้านทานการกัดกร่อนในลักษณะที่มักถูกมองข้ามในขั้นตอนข้อมูลจำเพาะ
เกราะลวดเหล็ก (SWA)
เกราะลวดเหล็กประกอบด้วยลวดเหล็กชุบสังกะสีหรือลวดสแตนเลสแต่ละเส้นที่ใช้เป็นเกลียวบนชั้นผ้าปูที่นอนใต้เสื้อชั้นนอก SWA ให้ความต้านทานแรงดึงสูงสุดเมื่อเทียบกับเกราะประเภทใดๆ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับสายเคเบิลที่ต้องรับแรงดึงตามแนวแกนอย่างมากระหว่างการติดตั้ง เช่น สายเคเบิลที่ดึงผ่านท่อร้อยสายในระยะทางไกล หรือสายเคเบิลใต้น้ำที่ต้องได้รับแรงตึงในการติดตั้ง จำนวนเส้นลวดและเส้นผ่านศูนย์กลางถูกเลือกเพื่อให้บรรลุภาระทำลายเป้าหมาย สำหรับสายไฟขนาดใหญ่ สามารถบรรลุโหลดทำลาย SWA ที่ 50–200 kN อย่างไรก็ตาม เกราะลวดเหล็กบนสายไฟ AC แบบแกนเดี่ยวสร้างกลไกการสูญเสียแม่เหล็กที่สำคัญ: เกราะจะสร้างวงจรแม่เหล็กแบบปิดรอบตัวนำที่นำพากระแสไฟ และกระแสเหนี่ยวนำในสายเกราะจะทำให้เกิดความร้อน ในสายเคเบิลแบบแกนเดี่ยว การสูญเสีย SWA สามารถเข้าถึง 30–50% ของการสูญเสียตัวนำ ซึ่งจะลดความครอบคลุมที่มีประสิทธิภาพลงอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ สายเคเบิล AC แบบแกนเดี่ยวที่มีขนาดหน้าตัดของตัวนำประมาณ 70 มม.² ควรใช้เกราะลวดอลูมิเนียม (AWA) แทนเหล็ก
เกราะเทปเหล็ก (STA)
เกราะเทปเหล็กใช้เทปเหล็กสองแผ่นที่ทับซ้อนกันในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อให้มีความต้านทานแรงอัดในแนวรัศมีและป้องกันแรงกดทับ STA มีน้ำหนักเบากว่า SWA และประหยัดกว่า แต่ให้ความต้านทานแรงดึงน้อยที่สุด — ไม่ได้รับการจัดอันดับสำหรับการดึงการติดตั้งและจะคลายซิปภายใต้ภาระตามแนวแกน STA เหมาะสำหรับสายเคเบิลที่ฝังโดยตรงในพื้นที่ที่มั่นคง โดยที่การป้องกันทางกลจากการกระแทกโดยไม่ได้ตั้งใจและการโจมตีของสัตว์ฟันแทะเป็นปัญหาหลัก แต่ในกรณีที่ไม่คาดว่าจะเกิดความตึงเครียดในการดึงที่มีนัยสำคัญ โครงสร้างแบบเทปต่อเทปยังให้การครอบคลุมที่สม่ำเสมอน้อยกว่าเกราะลวด ทำให้เกิดช่องว่างที่เป็นเกลียวระหว่างชั้นเทปซึ่งแรงกระแทกแบบโฟกัสสามารถเจาะทะลุได้
เกราะลวดอลูมิเนียม (AWA)
เกราะลวดอลูมิเนียมมีกลไกเทียบเท่ากับ SWA ในด้านประสิทธิภาพแรงดึง (ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางลวดที่ใหญ่กว่าเล็กน้อยเพื่อชดเชยความต้านทานแรงดึงที่ต่ำกว่าของอลูมิเนียม) แต่ช่วยขจัดปัญหาการสูญเสียแม่เหล็กในสายเคเบิล AC แบบแกนเดียว เนื่องจากอะลูมิเนียมไม่ใช่แม่เหล็ก AWA จึงไม่สร้างวงจรแม่เหล็กรอบๆ ตัวนำ และไม่สร้างการสูญเสียกระแสเหนี่ยวนำที่มีนัยสำคัญ AWA ยังเบากว่า SWA อย่างมาก — ความหนาแน่นของอะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก — ซึ่งช่วยลดน้ำหนักในการติดตั้งและแรงดึงสายเคเบิลในการติดตั้งขนาดใหญ่ ข้อดีข้อเสียคือความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมดินที่มีฤทธิ์รุนแรงทางเคมี: เกราะอะลูมิเนียมต้องการวัสดุรองพื้นที่แข็งแกร่งและการป้องกันเปลือกนอกในดินที่เป็นกรดหรือพื้นที่ที่มีฤทธิ์เคมีไฟฟ้า ซึ่งการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าระหว่างเกราะอะลูมิเนียมและโครงสร้างเหล็กที่สัมผัสกันอาจทำให้เกราะเสื่อมสภาพเร็วขึ้น
พิกัดกระแสไฟลัดวงจร: ความหมายคืออะไร และคำนวณอย่างไรสำหรับสายไฟ
สายไฟทุกเส้นมีพิกัดกระแสไฟที่แตกต่างกันสองแบบซึ่งจะต้องได้รับในการติดตั้งใดๆ: อัตรากระแสต่อเนื่อง (แอมแปซิตี) สำหรับการทำงานปกติ และพิกัดกระแสลัดวงจรสำหรับสภาวะความผิดปกติ อัตราการลัดวงจรมักหายไปจากกระบวนการเลือกสายเคเบิลแบบง่าย แต่สายเคเบิลที่ไม่สามารถทนต่อกระแสไฟลัดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นที่จุดติดตั้งสามารถลุกลามและทำให้เกิดเพลิงไหม้ อุปกรณ์เสียหาย และเป็นอันตรายต่อบุคลากรภายในเหตุการณ์ข้อผิดพลาดครั้งแรก
พิกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรคำนวณตามสมมติฐานการให้ความร้อนแบบอะเดียแบติก: ในระหว่างระยะเวลาฟอลต์สั้นๆ (โดยทั่วไปคือ 0.1 ถึง 3 วินาทีก่อนที่อุปกรณ์ป้องกันจะเคลียร์ฟอลต์) โดยพื้นฐานแล้วพลังงานฟอลต์ทั้งหมดจะทำให้ตัวนำร้อนขึ้น เนื่องจากมีเวลาไม่เพียงพอสำหรับการถ่ายเทความร้อนอย่างมีความหมายไปยังฉนวนหรือตัวกลางโดยรอบ สมการการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอะเดียแบติกเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่อนุญาต (I) หน้าตัดของตัวนำ (S) ระยะเวลาฟอลต์ (t) และค่าคงที่ของวัสดุของตัวนำ:
อุณหภูมิตัวนำไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตในระหว่างเกิดข้อผิดพลาดจะถูกจำกัดโดยวัสดุฉนวน: XLPE และ EPR อนุญาตให้มีอุณหภูมิตัวนำไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุดที่ 250°C (จากอุณหภูมิเริ่มต้นที่ทำงานต่อเนื่องสูงสุดที่ 90°C) ในขณะที่สายเคเบิลหุ้มฉนวน PVC ถูกจำกัดไว้ที่ 160°C หรือ 140°C ขึ้นอยู่กับหน้าตัดของตัวนำ ขีดจำกัดเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเกินขีดจำกัดทำให้เกิดความเสียหายของฉนวนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เช่น การหลอมละลาย การทำให้เป็นคาร์บอน หรือการสูญเสียความสมบูรณ์ทางกล แม้ว่าตัวนำจะยังมีชีวิตอยู่ก็ตาม มาตรฐาน IEC 60364-5-54 และ IEC 60949 ระบุค่าคงที่เฉพาะสำหรับตัวนำทองแดงและอะลูมิเนียมที่มีระบบฉนวนต่างกัน
ลักษณะที่สำคัญและมักถูกมองข้ามของพิกัดการลัดวงจรคือ จะต้องตรวจสอบกับกระแสไฟลัดที่คาดไว้สูงสุดที่จุดติดตั้งสายเคเบิล ไม่ใช่ที่จุดจ่ายไฟ กระแสไฟลัดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิด เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลและหม้อแปลงที่แทรกแซง สายเคเบิลที่อยู่ห่างจากหม้อแปลง 200 เมตร จะเห็นกระแสไฟลัดต่ำกว่าสายเคเบิลที่ขั้วต่อหม้อแปลง ทำให้หน้าตัดที่เล็กกว่าสามารถตอบสนองข้อกำหนดการลัดวงจรในตำแหน่งที่ห่างไกลมากขึ้น การคำนวณนี้ในแต่ละส่วนของสายเคเบิลแทนที่จะใช้ค่าอนุรักษ์เดียวทั่วทั้งระบบสามารถลดข้อกำหนดหน้าตัดของตัวนำและต้นทุนการติดตั้งโดยรวมได้อย่างมาก
สายไฟทนไฟที่ปราศจากฮาโลเจน: ต้องใช้ในส่วนใดบ้างและมาตรฐานใดที่ทดสอบจริง
ข้อมูลจำเพาะของสายเคเบิลปลอดสารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน (HFFR) หรือปลอดสารฮาโลเจนควันต่ำ (LSHF/LS0H) กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในโครงการก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน แต่ข้อกำหนดดังกล่าวมักนำไปใช้โดยไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าการทดสอบใดที่อยู่เบื้องหลังการวัดการกำหนด และสิ่งที่พวกเขาไม่ได้วัด
เมื่อถูกเผา สายเคเบิลหุ้มฉนวน PVC มาตรฐานจะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) เนื่องจากคลอรีนในสารประกอบ PVC ทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ HCl มีฤทธิ์กัดกร่อนและสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แม้ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำกว่าระดับความเข้มข้นที่เป็นพิษต่อมนุษย์มาก ในพื้นที่ปิด เช่น อุโมงค์ เรือ ศูนย์ข้อมูล ระบบขนส่งใต้ดิน HCl ที่ปล่อยออกมาจากสายเคเบิลที่กำลังลุกไหม้สามารถทำลายระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั่วทั้งพื้นที่ และทำให้สภาพแวดล้อมมีการกัดกร่อนเป็นเวลาหลายเดือนหลังจากเหตุการณ์เพลิงไหม้ สารประกอบ HFFR แทนที่ PVC ด้วยวัสดุที่ทำจากโพลิโอเลฟินส์ซึ่งมีสารตัวเติมสารหน่วงไฟของโลหะไฮดรอกไซด์ (โดยทั่วไปคืออะลูมิเนียมไตรไฮเดรตหรือแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์) ซึ่งจะปล่อยไอน้ำออกมาเมื่อถูกความร้อนและทำให้บริเวณการเผาไหม้เย็นลงโดยไม่ก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นกรด
มาตรฐานสำคัญที่ควบคุมประสิทธิภาพของสายเคเบิล HFFR ได้แก่:
- IEC 60332-1 (การแพร่กระจายเปลวไฟของสายเคเบิลเดี่ยว): ทดสอบว่าสายเคเบิลเส้นเดียวดับเองหรือไม่เมื่อใช้เปลวไฟที่กำหนดเป็นเวลา 60 วินาที นี่เป็นเกณฑ์ขั้นต่ำที่สายเคเบิลเกือบทั้งหมดที่มีสารหน่วงไฟสามารถผ่านได้ การผ่านการทดสอบนี้ไม่ได้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพในการติดตั้งจริงด้วยสายเคเบิลที่จัดกลุ่มไว้
- IEC 60332-3 (การกระจายเปลวไฟของสายเคเบิลแบบกลุ่ม - หมวดหมู่ A, B, C, D): ทดสอบมัดสายเคเบิลที่ติดตั้งบนถาดบันไดภายใต้เปลวไฟที่กำหนดเป็นเวลา 20 นาที ประเภท A หมายถึงปริมาณสายเคเบิลที่ติดตั้งสูงสุด (7 ลิตรต่อเมตร) และเป็นประเภทที่มีความต้องการมากที่สุด การผ่านประเภท A IEC 60332-3 เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการแพร่กระจายของเปลวไฟที่มีความหมายในการติดตั้งถาดสายเคเบิลจริง
- IEC 60754-1 และ -2 (ปริมาณฮาโลเจน): ทดสอบการปล่อยก๊าซกรดและ pH ของก๊าซเผาไหม้ สายเคเบิลที่ตรงตามมาตรฐาน IEC 60754-2 มีค่า pH สูงกว่า 4.3 และความนำไฟฟ้าต่ำกว่า 10 μS/มม. ในการทดสอบการเผาไหม้ ซึ่งยืนยันปริมาณฮาโลเจนที่ต่ำ นี่คือการทดสอบที่ทำให้ HFFR แตกต่างจากสายเคเบิล PVC มาตรฐานที่ทนไฟ
- IEC 61034 (ความหนาแน่นของควัน): วัดการส่งผ่านแสงผ่านควันจากตัวอย่างสายเคเบิลที่กำลังลุกไหม้ในห้องทดสอบขนาด 3 ม. × 3 ม. × 3 ม. การส่งผ่านขั้นต่ำ 60% เป็นเกณฑ์สำหรับการกำหนดควันต่ำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับทัศนวิสัยในการอพยพเมื่อเกิดเพลิงไหม้ในอาคาร
ความแตกต่างที่สำคัญคือ "สารหน่วงไฟ" และ "ปราศจากฮาโลเจน" เป็นคุณสมบัติอิสระที่อาจรวมหรือไม่รวมไว้ในสายเคเบิลที่กำหนดก็ได้ สายเคเบิลสามารถปลอดสารฮาโลเจนโดยไม่ต้องมีสารหน่วงไฟเป็นพิเศษ (โพลีโอเลฟินบริสุทธิ์ที่ไม่มีสารตัวเติมสารหน่วงไฟ) หรือสารหน่วงไฟที่ไม่มีสารฮาโลเจน (FR-PVC มาตรฐาน) การระบุ LSHF หรือ HFFR ต้องใช้ทั้งสองคุณสมบัติพร้อมกัน และเอกสารการจัดซื้อควรอ้างอิงถึงมาตรฐานการทดสอบ IEC เฉพาะที่ต้องผ่าน แทนที่จะอาศัยการติดฉลากเพียงอย่างเดียว เนื่องจากข้อกำหนดเหล่านี้ไม่ได้กำหนดไว้เหมือนกันในตลาดต่างๆ
การออกแบบสายไฟแบบกำหนดเอง: การแปลข้อกำหนดการใช้งานเป็นข้อกำหนดเฉพาะด้านการก่อสร้าง
การจัดหาสายไฟแบบกำหนดเองเริ่มต้นด้วยคำจำกัดความข้อกำหนดที่นอกเหนือไปจากการระบุระดับแรงดันไฟฟ้าและหน้าตัดของตัวนำ สายไฟแบบกำหนดเองที่ระบุอย่างถูกต้องครอบคลุมกลุ่มพารามิเตอร์หกกลุ่มซึ่งแต่ละกลุ่มจำกัดพื้นที่การออกแบบที่ผู้ผลิตสามารถใช้ได้:
- พารามิเตอร์ทางไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าของระบบ (U0/U) กระแสต่อเนื่องสูงสุดที่สภาวะการติดตั้งที่ต้องการ (ไม่ใช่ความขยายของอากาศอิสระ) กระแสลัดวงจรที่คาดการณ์ไว้ และเวลาการกวาดล้างข้อบกพร่อง และข้อจำกัดด้านคุณภาพกำลังไฟฟ้า เช่น ปริมาณฮาร์มอนิกที่ส่งผลต่อขนาดที่เป็นกลาง
- เงื่อนไขการติดตั้งเครื่องกล: วิธีการติดตั้ง (การฝังโดยตรง ท่อร้อยสาย ถาดสายเคเบิล เสาอากาศ เรือดำน้ำ) การดึงแรงดึงระหว่างการติดตั้ง รัศมีโค้งงอขั้นต่ำ ไม่ว่าสายเคเบิลจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องหลังการติดตั้งหรือไม่ และข้อจำกัดด้านน้ำหนักหรือเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดโดยอัตราส่วนการเติมท่อร้อยสายหรือขีดจำกัดโหลดถาดสายเคเบิล
- การสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม: ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม ความชื้นและการสัมผัสกับน้ำ ระยะเวลาและความเข้มของการสัมผัสรังสียูวี การสัมผัสกับสารเคมี (ระบุรายการสารเฉพาะ) ความต้านทานของดินสำหรับสายเคเบิลที่ฝังไว้ (ซึ่งส่งผลต่อข้อกำหนดทั้งความทึบแสงและการป้องกันการกัดกร่อน) และจำเป็นต้องมีการป้องกันการโจมตีจากสัตว์ฟันแทะหรือไม่
- ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพไฟ: ไม่ว่าการติดตั้งจะต้องมีข้อจำกัดการแพร่กระจายของเปลวไฟ (หมวด IEC 60332) ความสมบูรณ์ของวงจรขณะเกิดเพลิงไหม้ (IEC 60331 — สำหรับสายเคเบิลที่ต้องทำงานต่อไปในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ เช่น การป้อนพลังงานฉุกเฉิน) ข้อจำกัดของก๊าซกรด (IEC 60754) หรือข้อจำกัดความหนาแน่นของควัน (IEC 61034)
- ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและการรับรอง: สายเคเบิลจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานระดับชาติหรือระดับภูมิภาคใด (IEC, BS, UL, CSA, GB/T) และการรับรองจากบุคคลที่สามจากบริษัททดสอบที่ได้รับการยอมรับนั้นจำเป็นสำหรับการก่อสร้างเฉพาะที่สั่งมากกว่าสำหรับสายเคเบิลอ้างอิงที่คล้ายกันหรือไม่
- อายุการใช้งานที่คาดหวัง: อายุการใช้งานการออกแบบ 20, 30 หรือ 40 ปีส่งผลต่อการเลือกวัสดุฉนวน (อัตราการเสื่อมสภาพจากความร้อน XLPE เทียบกับ EPR) และระดับการทดสอบการเสื่อมสภาพแบบเร่งที่จำเป็นในการตรวจสอบการออกแบบ สายเคเบิลสำหรับการใช้งานโครงสร้างพื้นฐานมักระบุถึงอายุการใช้งาน 40 ปี ซึ่งต้องใช้ข้อมูลประวัติความเป็นมาของวัสดุฉนวนที่แสดงให้เห็นถึงเสถียรภาพทางความร้อนในระยะยาว
เมื่อกำหนดกลุ่มพารามิเตอร์ทั้งหกกลุ่มแล้ว ผู้ผลิตสามารถพัฒนาโครงสร้างที่ตอบสนองข้อจำกัดแต่ละข้อโดยไม่ต้องออกแบบองค์ประกอบใดๆ มากเกินไป การระบุมากเกินไปในพื้นที่หนึ่งในขณะที่ระบุต่ำไปในอีกพื้นที่หนึ่งถือเป็นข้อผิดพลาดทั่วไปในการจัดหาสายเคเบิลแบบกำหนดเอง: ผู้ซื้อที่ระบุการหุ้มเกราะสำหรับความต้านทานแรงดึงสูงสุดแต่ละเว้นสภาพแวดล้อมที่สัมผัสกับสารเคมีอาจได้รับสายเคเบิลหุ้มเกราะเหล็กที่สึกกร่อนภายในสามปีในดินอุตสาหกรรมที่เป็นกรด แม้ว่าจะปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ทุกประการก็ตาม
วิธีการติดตะแกรงในสายไฟแรงดันปานกลางและผลกระทบต่อการสูญเสียและความปลอดภัย
ตะแกรงหรือปลอกหุ้มโลหะของสายไฟแรงดันปานกลางมีจุดประสงค์สองประการ: เป็นเส้นทางย้อนกลับสำหรับกระแสชาร์จแบบคาปาซิทีฟและกระแสไฟลัด และจำกัดสนามไฟฟ้าภายนอกสายเคเบิลให้ใกล้ศูนย์ เพื่อปกป้องบุคลากรและอุปกรณ์ที่อยู่ติดกัน วิธีการติดตะแกรงที่ปลายสายและข้อต่อ - วิธีการติดตะแกรง - มีผลกระทบที่สำคัญและมักถูกประเมินต่ำเกินไปต่อการสร้างความร้อน ความครอบคลุม และความปลอดภัยของบุคลากรของระบบเคเบิล
ในระบบเชื่อมต่อแบบจุดเดียว ตะแกรงสายเคเบิลจะเชื่อมต่อกับดินที่ปลายด้านหนึ่งเท่านั้น โดยปล่อยให้ปลายด้านตรงข้ามลอยอยู่ (หรือเชื่อมต่อกับดินผ่านอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก) วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้กระแสหมุนเวียนไหลผ่านตะแกรง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียตะแกรงในระบบที่มีการยึดติดอย่างแน่นหนา และสามารถเพิ่มแอมแปซิตี้ของสายเคเบิลได้ 10–30% เมื่อเทียบกับการยึดเกาะแบบทึบ เนื่องจากการสูญเสีย I²R ในตะแกรงจะถูกกำจัดออกไป ข้อเสียคือแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นตามแนวตะแกรงตั้งแต่ปลายสายดินไปจนถึงปลายสายดินภายใต้โหลดปกติ "แรงดันไฟฟ้าของปลอกเหนี่ยวนำ" นี้จะเพิ่มขึ้นตามความยาวสายเคเบิล กระแสโหลด และระยะห่างระหว่างเฟส และต้องคำนวณเพื่อตรวจสอบว่ายังอยู่ภายในขีดจำกัดที่ปลอดภัยสำหรับบุคลากรที่อาจสัมผัสกับส่วนสิ้นสุดของตัวกรองที่ขุดขึ้นมาระหว่างการทำงานจริง สำหรับระบบสายเคเบิลแบบยาว แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ปลายเปิดสามารถเข้าถึงหลายร้อยโวลต์ที่โหลดเต็ม จำเป็นต้องมีการจัดการอย่างระมัดระวังในการเข้าถึงส่วนท้ายของชีล และการใช้ตัวจำกัดแรงดันไฟกระชากเพื่อป้องกันแรงดันไฟเกินระหว่างการสลับภาวะชั่วครู่หรือสภาวะความผิดปกติ
การเชื่อมขวางใช้ในระบบเคเบิลยาวซึ่งแบ่งออกเป็นสามส่วนย่อยที่เท่ากันโดยประมาณ หน้าจอของเฟสสายเคเบิลทั้งสามเฟสจะถูกย้ายที่ข้อต่อส่วนย่อยแต่ละส่วน - หน้าจอเฟส A เชื่อมต่อกับหน้าจอเฟส B, เฟส B ไปยังเฟส C, เฟส C ไปยังเฟส A - เพื่อให้มากกว่าสามส่วนย่อย แต่ละหน้าจอเห็นหนึ่งในสามของการสนับสนุนแรงดันไฟฟ้าลำดับบวกจากแต่ละเฟส หากส่วนต่างๆ มีความยาวเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในส่วนตะแกรงทั้งสามส่วนจะหักล้างกันเกือบทั้งหมด ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าหมุนเวียนของตะแกรงใกล้ศูนย์และแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกือบศูนย์ที่ปลายส่วนหลัก การเชื่อมขวางเป็นการผสมผสานระหว่างข้อได้เปรียบที่สูญเสียต่ำของการเชื่อมจุดเดียวเข้ากับข้อดีของการเชื่อมติดแบบแข็งที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำ ทำให้เป็นวิธีที่นิยมใช้สำหรับวงจรสายเคเบิลที่ยาวกว่าประมาณ 500 เมตร ที่แรงดันไฟฟ้า 11 kV ขึ้นไป ต้องการความซับซ้อนในการติดตั้งที่สูงขึ้น — การเชื่อมต่อหน้าจอหกการเชื่อมต่อที่แต่ละข้อต่อมากกว่าหนึ่ง — และการปรับความยาวส่วนอย่างระมัดระวังในระหว่างการออกแบบ
