Wyjaśnienie rodzajów podziemnych przewodów elektrycznych, izolacji PCV i przewodów fotowoltaicznych

Rodzaje podziemnych przewodów elektrycznych: przegląd praktyczny

Podziemne przewody elektryczne muszą wytrzymywać zasadniczo inny zestaw naprężeń niż instalacje naziemne – ciągłe ciśnienie gruntu, wnikanie wilgoci, wahania temperatury, a w niektórych przypadkach bezpośredni kontakt z żrącymi chemikaliami glebowymi. Wybór prawidłowego typu kabla jest wymogiem bezpieczeństwa i zgodności, a nie tylko preferencją specyfikacji. Najczęściej określane typy podziemnych przewodów elektrycznych obejmują:

• Kabel UF-B (podziemny kabel zasilający). — kabel typu solid-core z odporną na wilgoć powłoką zewnętrzną z PVC, przystosowany do bezpośredniego zakopania w ziemi bez przewodu kablowego. Powszechnie stosowane w obwodach zewnętrznych budynków mieszkalnych, takich jak oświetlenie ogrodu, budynki gospodarcze i zasilanie krajobrazu. Napięcie znamionowe wynosi zazwyczaj 600 V i jest wymienione w normie UL 493.
• Kabel USE-2 (wejście do usług podziemnych). — przystosowane do bezpośredniego zakopywania i miejsc wilgotnych, z termoutwardzalnym płaszczem izolacyjnym tolerującym wyższe temperatury robocze (do 90°C). Często używany w zastosowaniach związanych z wejściami usługowymi, łączącymi transformatory użytkowe z panelami licznikowymi w budynkach mieszkalnych.
• Przewód THWN-2 / XHHW-2 w kanale kablowym — pojedyncze przewody przeciągnięte przez rurę PCV lub sztywną metalową rurę zakopaną pod ziemią. W THWN-2 zastosowano izolację termoplastyczną; XHHW-2 wykorzystuje usieciowany polietylen (XLPE). Obydwa są przystosowane do pracy w wilgotnych miejscach i temperaturze 90°C. Metoda ta zapewnia łatwiejszą przyszłą wymianę przewodów bez konieczności wykonywania wykopów.
• Kabel SN (średniego napięcia). — do zastosowań w dystrybucji mediów i przemyśle, pracujących przy napięciu od 5 kV do 35 kV. Zwykle wykorzystuje się izolację XLPE na skręconym przewodzie miedzianym lub aluminiowym, z koncentrycznym przewodem neutralnym i płaszczem zewnętrznym przystosowanym do bezpośredniego zakopywania.
• Kabel pancerny (SWA / AWA) — kable opancerzone drutem stalowym lub kable opancerzone drutem aluminiowym zapewniają mechaniczną ochronę przed przypadkowym wkopaniem i uszkodzeniem przez gryzonie. Powszechne w normach europejskich (IEC) i instalacjach przemysłowych na całym świecie.

Wymagania dotyczące głębokości zakopania różnią się w zależności od rodzaju kabla i jurysdykcji. W Stanach Zjednoczonych artykuł 300.5 NEC określa minimalną głębokość zakopania 24 cale dla przewodów zakopanych bezpośrednio w ziemi w domowych obwodach 120/240 V, zmniejszona do 12 cali, jeśli jest zamknięta w sztywnym metalowym lub pośrednim metalowym przewodzie. Przed instalacją zawsze sprawdzaj lokalne poprawki.

Izolacja drutu z polichlorku winylu: właściwości, gatunki i ograniczenia

Izolacja drutu z polichlorku winylu (PVC). jest najpowszechniej stosowanym materiałem dielektrycznym w światowym przemyśle przewodów i kabli. Jego dominacja wynika z połączenia niskiego kosztu surowca, prostego procesu wytłaczania i szerokiego spektrum możliwych do uzyskania właściwości elektrycznych i mechanicznych poprzez mieszanie.

Podstawowe właściwości elektryczne

PVC jest skutecznym izolatorem elektrycznym o wytrzymałości dielektrycznej zwykle w zakresie 15–40 kV/mm , w zależności od składu związku. Rezystywność skrośna przekracza 10¹² Ω·cm w klasach standardowych, dzięki czemu nadaje się do zastosowań nisko- i średnionapięciowych do 1000 V AC. Jego stała dielektryczna (przepuszczalność) wynosząca około 3,0–8,0 jest akceptowalna w przypadku okablowania zasilającego, ale ogranicza jej zastosowanie w zastosowaniach związanych z sygnałami wysokiej częstotliwości, w których preferowane są materiały takie jak PTFE lub polietylen.

Temperatura znamionowa i ograniczenia termiczne

Standardowe masy izolacyjne z PVC są przystosowane do pracy ciągłej w temperaturze 60°C do 90°C , w zależności od konkretnego preparatu i wykazu. W temperaturach powyżej 105°C PVC zaczyna mięknąć, migracja plastyfikatora przyspiesza, a długoterminowa integralność izolacji ulega pogorszeniu. Ten sufit termiczny jest głównym powodem, dla którego PCV nie jest stosowany w środowiskach przemysłowych o wysokiej temperaturze lub komorach silnika, gdzie preferowana jest izolacja z usieciowanego polietylenu (XLPE) lub silikonu.

Wydajność w niskich temperaturach

Konwencjonalny PCV staje się kruchy w temperaturze poniżej -10°C do -20°C, co ogranicza jego zastosowanie w instalacjach zewnętrznych w zimnym klimacie. Niskotemperaturowe związki PVC, zawierające większą zawartość plastyfikatora, zwiększają elastyczność do -40°C, ale kosztem i przy pewnym zmniejszeniu twardości mechanicznej.

Ognioodporność i dym

PVC jest z natury ognioodporne ze względu na zawartość chloru, który działa jak środek tłumiący płomień na bazie halogenów. Jest to znacząca zaleta w zastosowaniach związanych z okablowaniem budynków. Jednakże, gdy PCV się pali, powstaje gazowy chlorowodór (HCl) i gęsty dym , które powodują korozję sprzętu elektronicznego i są niebezpieczne w przypadku ewakuacji w zamkniętych pomieszczeniach. To doprowadziło do opracowania mieszanek LSZH (Niski Smoke Zero Halogen) do tuneli, centrów danych i infrastruktury transportu publicznego.

Co to jest drut fotowoltaiczny? Definicja, standardy i dlaczego różni się od standardowego kabla

Przewód fotowoltaiczny — skrót od fotowoltaicznego drutu — to jednożyłowy kabel zaprojektowany specjalnie do stosowania w systemach fotowoltaicznych, głównie do łączenia paneli słonecznych z sumatorami, falownikami i innymi elementami równoważącymi system. Nie można go stosować zamiennie z przewodem budowlanym ogólnego przeznaczenia, a stosowanie nieprawidłowych typów kabli w instalacjach fotowoltaicznych stwarza zarówno naruszenia przepisów, jak i długoterminowe ryzyko niezawodności.

Kluczowe standardy i wykazy

W Stanach Zjednoczonych przewody fotowoltaiczne są wymienione poniżej UL4703 , który określa konstrukcję, materiał izolacyjny i wymagania dotyczące badań. Jest oceniany dla:

• Napięcie: Systemy 600 V lub 1000 V (z wariantami 1500 V coraz bardziej dostępnymi dla instalacji na skalę przemysłową)
• Temperatura: 90°C w wilgotnych miejscach, 150°C w suchych miejscach — znacznie wyższa niż standardowy drut THWN-2
• Odporność na światło słoneczne: przystosowane do długotrwałej ekspozycji na promieniowanie UV bez degradacji izolacji
• Bezpośredni pochówek: dozwolone, jeśli jest to określone w wykazie kabla, dzięki czemu nadaje się do połączeń pomiędzy montowanymi na ziemi skrzynkami łączącymi i falownikami

Izolacja i konstrukcja kurtki

Drut fotowoltaiczny wykorzystuje a polietylen usieciowany (XLPE) lub usieciowany elastomer termoplastyczny (XLTE) system izolacji, który zapewnia parametry termiczne i stabilność UV, których PCV nie może dorównać przy ciągłej ekspozycji na zewnątrz. Przewodnikiem jest zazwyczaj drobnożyłowa miedź cynowana, która poprawia elastyczność podczas instalacji na dużych układach dachowych lub naziemnych i jest odporna na korozję w wilgotnym środowisku.

W przeciwieństwie do USE-2, który jest również dozwolony w niektórych zastosowaniach fotowoltaicznych, drut fotowoltaiczny zgodnie z UL 4703 jest tylko jednożyłowy i nie wymaga oddzielnego płaszcza zewnętrznego — sama izolacja służy jako warstwa zewnętrzna. Zmniejsza to średnicę i wagę, co jest zaletą podczas prowadzenia przez systemy regałów.

Drut fotowoltaiczny kontra USE-2: na co pozwala NEC

Artykuł 690.31 NEC dopuszcza stosowanie zarówno przewodów fotowoltaicznych znajdujących się na liście UL 4703, jak i USE-2 w przypadku okablowania odsłoniętego na zewnątrz w obwodach źródła prądu stałego i obwodach wyjściowych systemów fotowoltaicznych. Jednakże, Przewód fotowoltaiczny is the more commonly specified option w nowoczesnych instalacjach użyteczności publicznej i komercyjnych, ponieważ jego wyższa temperatura znamionowa pozwala na większą obciążalność prądową w obliczeniach wypełnienia przewodów, zmniejszając liczbę przewodów lub przebiegów przewodów potrzebnych dla danej wydajności systemu. W przypadku projektów na skalę użyteczności publicznej przekłada się to bezpośrednio na oszczędności w kosztach materiałów i robocizny.

Wybór pomiędzy typami przewodów: zastosowania podziemne i słoneczne obok siebie

Projekty łączące przebiegi podziemne z wytwarzaniem energii słonecznej – takie jak montowane na ziemi panele fotowoltaiczne zasilające podpanel budynku – wymagają starannej koordynacji typów przewodów w segmentach systemu. Typowa instalacja do montażu na ziemi może wykorzystywać:

• Przewód fotowoltaiczny (UL 4703) od wyjść ciągów paneli do skrzynek łączących, poprowadzonych przez konstrukcję regału i wystawionych na działanie słońca
• Przewód USE-2 lub PV w rurze kablowej do podziemnego przebiegu prądu stałego od skrzynki przyłączeniowej do budynku falownika
• THWN-2 w przewodzie dla wyjścia prądu przemiennego od falownika do punktu przyłączenia mediów lub panelu budynku
• UF-B dla wszelkich pomocniczych obwodów odgałęźnych niskiego napięcia (oświetlenie bezpieczeństwa, obudowy sprzętu monitorującego), jeśli preferowane jest bezpośrednie zakopanie bez przewodów

Niedopasowanie typów przewodów w tych strefach — na przykład użycie standardowego drutu THHN wystawionego na zewnątrz w układzie fotowoltaicznym — powoduje niezgodność z przepisami i przyspieszoną degradację izolacji w wyniku ekspozycji na promieniowanie UV i cykle termiczne. Zawsze sprawdzaj, czy lista każdego przewodnika odpowiada środowisku jego instalacji przed sfinalizowaniem projektu.

W przypadku decyzji dotyczących zamówienia kupujący powinni zażądać raportów z testów kabli potwierdzających status UL, czystość przewodnika (miedź goła lub cynowana) i liczbę żył. W przypadku instalacji podziemnych w glebach korozyjnych lub o wysokiej wilgotności, określenie przewodów ocynowanych i weryfikacja zgodności związku płaszcza z lokalnym składem chemicznym gleby zapewnia znaczącą długoterminową niezawodność przy minimalnych dodatkowych kosztach na etapie projektowania.