สายเคเบิลมีหลากหลายรุ่น – จะเลือกอย่างไรให้เหมาะสม? — (ฉบับสายไฟ)

การเลือกสายเคเบิลเป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบและติดตั้งระบบไฟฟ้า การเลือกที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย (เช่น ความร้อนสูงเกินไปหรือไฟไหม้) แรงดันไฟฟ้าตกมากเกินไป ความเสียหายต่ออุปกรณ์ หรือประสิทธิภาพของระบบต่ำ ปัจจัยหลักที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกสายเคเบิลมีดังต่อไปนี้:

1. พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลัก

(1) พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ:

ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า: นี่คือพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด สายเคเบิลต้องสามารถรับกระแสไฟฟ้าสูงสุดต่อเนื่องในวงจรได้โดยไม่เกินอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาต โปรดดูตารางความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง (เช่น IEC 60287, NEC, GB/T 16895.15)

แรงดันตก: กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายเคเบิลทำให้เกิดแรงดันตก ความยาวที่มากเกินไปหรือพื้นที่หน้าตัดที่ไม่เพียงพออาจทำให้แรงดันที่ปลายโหลดต่ำลง ส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ (โดยเฉพาะการสตาร์ทมอเตอร์) คำนวณแรงดันตกทั้งหมดจากแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอยู่ในช่วงที่อนุญาต (โดยทั่วไป ≤3% สำหรับไฟส่องสว่าง ≤5% สำหรับไฟฟ้า)

ความสามารถในการทนต่อกระแสลัดวงจร: สายเคเบิลต้องทนต่อกระแสลัดวงจรสูงสุดที่เป็นไปได้ในระบบโดยไม่เกิดความเสียหายจากความร้อนก่อนที่อุปกรณ์ป้องกันจะทำงาน (การตรวจสอบความเสถียรทางความร้อน) พื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่กว่าจะมีความสามารถในการทนต่อกระแสลัดวงจรได้สูงกว่า

(2)แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด:

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของสายเคเบิล (เช่น 0.6/1kV, 8.7/15kV) ต้องไม่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าปกติของระบบ (เช่น 380V, 10kV) และแรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุดที่เป็นไปได้ ควรพิจารณาถึงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในระบบและสภาวะแรงดันไฟฟ้าเกินด้วย

(3) วัสดุตัวนำ:

ทองแดง: มีค่าการนำไฟฟ้าสูง (~58 MS/m) มีความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าสูง มีความแข็งแรงเชิงกลดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ต่อเชื่อมได้ง่าย แต่มีราคาสูง จึงนิยมใช้มากที่สุด

อะลูมิเนียม: มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ (~35 MS/m) ต้องใช้ขนาดหน้าตัดที่ใหญ่กว่าเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าเท่ากัน มีน้ำหนักเบากว่า ต้นทุนต่ำกว่า แต่มีความแข็งแรงเชิงกลต่ำกว่า เกิดการออกซิเดชันได้ง่าย ต้องใช้เครื่องมือพิเศษและสารต้านอนุมูลอิสระในการเชื่อมต่อ มักใช้สำหรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ หรือการใช้งานเฉพาะด้าน

2. สภาพแวดล้อมและเงื่อนไขการติดตั้ง

(1) วิธีการติดตั้ง:

ในอากาศ: รางเคเบิล บันไดเคเบิล ท่อร้อยสาย ท่อร้อยสายไฟ ติดตั้งบนพื้นผิวตามผนัง ฯลฯ สภาพการระบายความร้อนที่แตกต่างกันส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถรับได้ (จำเป็นต้องลดกระแสไฟฟ้าสำหรับการติดตั้งที่หนาแน่น)

การติดตั้งใต้ดิน: ฝังโดยตรงหรือผ่านท่อ พิจารณาค่าความต้านทานความร้อนของดิน ความลึกในการฝัง และความใกล้เคียงกับแหล่งความร้อนอื่นๆ (เช่น ท่อไอน้ำ) ความชื้นและการกัดกร่อนของดินมีผลต่อการเลือกวัสดุหุ้ม

ใต้น้ำ: ต้องใช้โครงสร้างกันน้ำพิเศษ (เช่น ปลอกตะกั่ว ชั้นป้องกันน้ำในตัว) และการป้องกันทางกล

การติดตั้งแบบพิเศษ: การเดินสายในแนวตั้ง (ต้องพิจารณาน้ำหนักของสายเอง), ร่อง/อุโมงค์สำหรับสายเคเบิล เป็นต้น

(2)อุณหภูมิแวดล้อม:

อุณหภูมิแวดล้อมส่งผลโดยตรงต่อการระบายความร้อนของสายเคเบิล ตารางค่ากระแสไฟฟ้ามาตรฐานอ้างอิงจากอุณหภูมิอ้างอิง (เช่น 30°C ในอากาศ, 20°C ในดิน) หากอุณหภูมิที่แท้จริงสูงกว่าอุณหภูมิอ้างอิง จะต้องปรับค่ากระแสไฟฟ้าให้ถูกต้อง (ลดค่าลง) ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น ห้องหม้อไอน้ำ สภาพอากาศเขตร้อน)

(3) ความใกล้เคียงกับสายเคเบิลอื่นๆ:

การติดตั้งสายเคเบิลหนาแน่นทำให้เกิดความร้อนสะสมและอุณหภูมิสูงขึ้น สายเคเบิลหลายเส้นที่ติดตั้งขนานกัน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่มีช่องว่างหรืออยู่ในท่อร้อยสายเดียวกัน) จะต้องลดพิกัดกำลังไฟฟ้าลงตามจำนวนและการจัดเรียง (สัมผัสกัน/ไม่สัมผัสกัน)

(4) ความเครียดเชิงกล:

แรงดึง: สำหรับการติดตั้งในแนวตั้งหรือการดึงในระยะทางไกล ควรพิจารณาน้ำหนักของสายเคเบิลและแรงดึง เลือกสายเคเบิลที่มีความแข็งแรงต่อแรงดึงเพียงพอ (เช่น สายเคเบิลหุ้มด้วยลวดเหล็ก)

แรงกด/แรงกระแทก: สายเคเบิลที่ฝังใต้ดินโดยตรงต้องทนต่อแรงกดจากการจราจรบนพื้นผิวและความเสี่ยงจากการขุดเจาะ ในขณะที่สายเคเบิลที่ติดตั้งบนรางอาจถูกบีบอัดได้ การหุ้มด้วยวัสดุ (เทปเหล็ก ลวดเหล็ก) ช่วยป้องกันทางกลได้อย่างแข็งแรง

รัศมีการดัดงอ: ในระหว่างการติดตั้งและการเลี้ยว สายเคเบิลต้องมีรัศมีการดัดงอไม่น้อยกว่าค่าต่ำสุดที่อนุญาต เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อฉนวนและปลอกหุ้ม

(5)อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม:

การกัดกร่อนทางเคมี: โรงงานเคมี โรงงานบำบัดน้ำเสีย และพื้นที่ชายฝั่งทะเลที่มีหมอกเกลือ จำเป็นต้องมีปลอกหุ้มที่ทนต่อการกัดกร่อน (เช่น PVC, LSZH, PE) และ/หรือชั้นนอกที่ทนทานต่อการกัดกร่อน อาจจำเป็นต้องใช้วัสดุป้องกันที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น ใยแก้ว)

การปนเปื้อนของน้ำมัน: คลังน้ำมันและโรงงานกลึงโลหะจำเป็นต้องใช้ปลอกหุ้มที่ทนต่อน้ำมัน (เช่น PVC ชนิดพิเศษ, CPE, CSP)

การสัมผัสกับรังสียูวี: สายเคเบิลที่ใช้งานกลางแจ้งต้องใช้ปลอกหุ้มที่ทนต่อรังสียูวี (เช่น PE สีดำ, PVC ชนิดพิเศษ)

หนู/ปลวก: บางภูมิภาคกำหนดให้ใช้สายเคเบิลที่ป้องกันหนู/ปลวกได้ (ปลอกหุ้มที่มีสารไล่แมลง, เปลือกหุ้มแข็ง, เกราะโลหะ)

ความชื้น/การจมน้ำ: สภาพแวดล้อมที่ชื้นแฉะหรือจมน้ำจำเป็นต้องมีโครงสร้างป้องกันความชื้น/น้ำที่ดี (เช่น การป้องกันน้ำในแนวรัศมี ปลอกโลหะ)

บรรยากาศที่อาจเกิดการระเบิด: ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการป้องกันการระเบิดสำหรับพื้นที่อันตราย (เช่น วัสดุหน่วงไฟ, LSZH, สายเคเบิลหุ้มฉนวนแร่)

3. โครงสร้างสายเคเบิลและการเลือกใช้วัสดุ

(1) วัสดุฉนวน:

โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE): มีประสิทธิภาพสูงในอุณหภูมิสูง (90°C) รองรับกระแสไฟฟ้าได้สูง มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดี ทนต่อสารเคมี และมีความแข็งแรงเชิงกลดีเยี่ยม นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับสายไฟแรงดันปานกลาง/ต่ำ เป็นตัวเลือกอันดับแรก

โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC): ราคาถูก กระบวนการผลิตที่พัฒนาแล้ว ทนไฟได้ดี อุณหภูมิใช้งานต่ำ (70°C) เปราะแตกง่ายที่อุณหภูมิต่ำ ปล่อยก๊าซฮาโลเจนที่เป็นพิษและควันหนาแน่นเมื่อเผาไหม้ ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายแต่มีข้อจำกัดมากขึ้นเรื่อยๆ

ยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPR): มีความยืดหยุ่นดี ทนต่อสภาพอากาศ โอโซน และสารเคมี ทนอุณหภูมิใช้งานสูง (90°C) ใช้สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ อุปกรณ์ทางทะเล และสายเคเบิลในเหมืองแร่ มีราคาสูงกว่า

อื่นๆ: ยางซิลิโคน (>180°C), ฉนวนแร่ (MI – ตัวนำทองแดงหุ้มฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ มีคุณสมบัติทนไฟดีเยี่ยม) สำหรับการใช้งานเฉพาะทาง

(2) วัสดุหุ้ม:

พีวีซี: มีคุณสมบัติในการป้องกันเชิงกลที่ดี ทนไฟ ราคาถูก และใช้งานอย่างแพร่หลาย มีส่วนประกอบของฮาโลเจน และก่อให้เกิดควันพิษเมื่อเผาไหม้

PE: ทนต่อความชื้นและสารเคมีได้ดีเยี่ยม นิยมใช้เป็นปลอกหุ้มสายเคเบิลที่ฝังใต้ดินโดยตรง แต่ทนไฟได้ไม่ดี

ก๊าซคาร์บอนต่ำ ควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน (LSZH / LS0H / LSF): ควันน้อย ปลอดสารพิษ (ไม่มีก๊าซกรดฮาโลเจน) มีการส่งผ่านแสงสูงขณะเผาไหม้ บังคับใช้ในพื้นที่สาธารณะ (รถไฟใต้ดิน ห้างสรรพสินค้า โรงพยาบาล อาคารสูง)

โพลีโอเลฟินทนไฟ: ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะด้านการทนไฟ
ในการเลือก ควรพิจารณาถึงความทนทานต่อสภาพแวดล้อม (น้ำมัน สภาพอากาศ รังสียูวี) และความต้องการในการป้องกันทางกล

(3)ชั้นป้องกัน:

ฉนวนตัวนำ: จำเป็นสำหรับสายเคเบิลแรงดันปานกลาง/สูง (>3.6/6kV) เพื่อปรับสมดุลสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวตัวนำ

ฉนวนหุ้ม: จำเป็นสำหรับสายเคเบิลแรงดันปานกลาง/สูง ทำงานร่วมกับฉนวนหุ้มตัวนำเพื่อการควบคุมภาคสนามอย่างสมบูรณ์

เกราะโลหะ/แผ่นป้องกัน: ให้คุณสมบัติ EMC (ป้องกันการรบกวน/ลดการปล่อยคลื่น) และ/หรือเป็นทางลัดลัดวงจร (ต้องต่อลงดิน) และการป้องกันทางกล รูปแบบทั่วไป: เทปทองแดง, ลวดทองแดงถัก (ป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า + เป็นทางลัดลัดวงจร), เกราะเทปเหล็ก (ป้องกันทางกล), เกราะลวดเหล็ก (รับแรงดึง + ป้องกันทางกล), ปลอกอลูมิเนียม (ป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า + ป้องกันน้ำซึม + ป้องกันทางกล)

(4) ประเภทเกราะ:

หุ้มด้วยลวดเหล็ก (SWA): ให้การป้องกันแรงอัดและแรงดึงทั่วไปได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับการฝังดินโดยตรงหรือเพื่อการป้องกันทางกล

ลวดหุ้มฉนวนชุบสังกะสี (GWA): มีความแข็งแรงทนทานสูง เหมาะสำหรับงานติดตั้งในแนวตั้ง ช่วงกว้าง และงานติดตั้งใต้น้ำ

เกราะป้องกันที่ไม่ใช่โลหะ: เทปใยแก้ว ให้ความแข็งแรงเชิงกล ในขณะที่ไม่เป็นแม่เหล็ก น้ำหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับความต้องการพิเศษ

4. ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและกฎระเบียบ

(1) คุณสมบัติหน่วงไฟ:

เลือกใช้สายเคเบิลที่ตรงตามมาตรฐานการหน่วงไฟที่เกี่ยวข้อง (เช่น IEC 60332-1/3 สำหรับการหน่วงไฟแบบเดี่ยว/แบบรวมกลุ่ม, BS 6387 CWZ สำหรับความต้านทานไฟ, GB/T 19666) โดยพิจารณาจากความเสี่ยงต่อการเกิดอัคคีภัยและความต้องการในการอพยพ พื้นที่สาธารณะและพื้นที่ที่ยากต่อการหนีไฟต้องใช้สายเคเบิลหน่วงไฟ LSZH

(2) ความต้านทานไฟ:

สำหรับวงจรไฟฟ้าที่สำคัญซึ่งต้องคงกระแสไฟฟ้าไว้ในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ (เช่น ปั๊มดับเพลิง พัดลมระบายควัน ไฟฉุกเฉิน สัญญาณเตือนภัย) ให้ใช้สายเคเบิลทนไฟ (เช่น สายเคเบิล MI, โครงสร้างฉนวนอินทรีย์หุ้มด้วยเทปไมกา) ที่ผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน (เช่น BS 6387, IEC 60331, GB/T 19216)

(3)ปราศจากฮาโลเจนและควันน้อย:

บังคับใช้ในพื้นที่ที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการปกป้องอุปกรณ์สูง (ศูนย์กลางการขนส่ง ศูนย์ข้อมูล โรงพยาบาล อาคารสาธารณะขนาดใหญ่)

(4) การปฏิบัติตามมาตรฐานและการรับรอง:

สายเคเบิลต้องเป็นไปตามมาตรฐานและใบรับรองที่บังคับใช้ในสถานที่ตั้งโครงการ (เช่น CCC ในประเทศจีน, CE ในสหภาพยุโรป, BS ในสหราชอาณาจักร, UL ในสหรัฐอเมริกา)

5. เศรษฐศาสตร์และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

ต้นทุนการลงทุนเริ่มต้น: ราคาสายเคเบิลและอุปกรณ์เสริม (ข้อต่อ หัวต่อ)
ค่าติดตั้ง: แตกต่างกันไปตามขนาด น้ำหนัก ความยืดหยุ่น และความง่ายในการติดตั้งของสายเคเบิล
ต้นทุนความสูญเสียจากการดำเนินงาน: ความต้านทานของตัวนำทำให้เกิดการสูญเสีย I²R ตัวนำที่มีขนาดใหญ่กว่าจะมีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า แต่จะช่วยลดการสูญเสียในระยะยาว
ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา: สายเคเบิลที่เชื่อถือได้และทนทานจะมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำกว่า
อายุการใช้งาน: สายเคเบิลคุณภาพสูงในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสามารถใช้งานได้นานกว่า 30 ปี ควรประเมินอย่างรอบด้านเพื่อหลีกเลี่ยงการเลือกสายเคเบิลที่มีคุณสมบัติต่ำหรือคุณภาพต่ำโดยพิจารณาจากราคาเริ่มต้นเพียงอย่างเดียว

6. ข้อพิจารณาอื่นๆ

ลำดับเฟสและการทำเครื่องหมาย: สำหรับสายเคเบิลหลายแกนหรือการติดตั้งแบบแยกเฟส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลำดับเฟสและการกำหนดรหัสสีถูกต้อง (ตามมาตรฐานท้องถิ่น)
การต่อลงดินและการเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน: เกราะและแผ่นโลหะป้องกันต้องต่อลงดินอย่างน่าเชื่อถือ (โดยปกติที่ปลายทั้งสองด้าน) เพื่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการป้องกัน

ส่วนเผื่อสำรอง: พิจารณาความเป็นไปได้ของการเติบโตของโหลดในอนาคตหรือการเปลี่ยนแปลงเส้นทาง เพิ่มขนาดหน้าตัดหรือสำรองวงจรสำรองหากจำเป็น
ความเข้ากันได้: อุปกรณ์เสริมสายเคเบิล (หัวต่อ, ข้อต่อ, ปลายสาย) ต้องตรงกับประเภทสายเคเบิล แรงดันไฟฟ้า และขนาดตัวนำ
การตรวจสอบคุณสมบัติและคุณภาพของซัพพลายเออร์: เลือกผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงและมีคุณภาพที่คงที่

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงสุด การเลือกสายเคเบิลที่เหมาะสมจึงควบคู่ไปกับการเลือกใช้วัสดุคุณภาพสูง ที่ ONE WORLD เรามีวัตถุดิบสำหรับสายไฟและสายเคเบิลครบวงจร รวมถึงสารประกอบฉนวน วัสดุหุ้ม เทป สารเติมเต็ม และเส้นด้าย ที่ปรับแต่งให้ตรงตามข้อกำหนดและมาตรฐานที่หลากหลาย เพื่อสนับสนุนการออกแบบและการติดตั้งสายเคเบิลที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ