Giải thích các loại dây điện ngầm, cách điện PVC & dây PV

Các loại dây điện ngầm: Tổng quan thực tế

Hệ thống dây điện ngầm phải chịu được các áp lực cơ bản khác với hệ thống lắp đặt trên mặt đất - áp lực đất bền vững, độ ẩm xâm nhập, dao động nhiệt độ và trong một số trường hợp tiếp xúc trực tiếp với hóa chất ăn mòn trong đất. Việc chọn đúng loại cáp là yêu cầu về an toàn và tuân thủ chứ không chỉ đơn thuần là ưu tiên về thông số kỹ thuật. Các loại dây điện ngầm được chỉ định phổ biến nhất bao gồm:

• Cáp UF-B (Bộ trung chuyển ngầm) - cáp lõi đặc có vỏ ngoài bằng PVC chống ẩm, được thiết kế để chôn trực tiếp mà không cần ống dẫn. Thường được sử dụng cho các mạch ngoài trời của khu dân cư như chiếu sáng sân vườn, nhà phụ và nguồn điện cảnh quan. Định mức điện áp thường là 600V và được liệt kê trong UL 493.
• Cáp USE-2 (Lối vào dịch vụ ngầm) - được xếp hạng cho các vị trí chôn lấp trực tiếp và ẩm ướt, với vỏ cách nhiệt chịu nhiệt chịu được nhiệt độ hoạt động cao hơn (lên tới 90°C). Thường được sử dụng cho các ứng dụng lối vào dịch vụ kết nối máy biến áp tiện ích với bảng đồng hồ dân dụng.
• Dây THWN-2 / XHHW-2 trong ống dẫn - các dây dẫn riêng lẻ được kéo qua ống PVC hoặc ống kim loại cứng chôn dưới đất. THWN-2 sử dụng vật liệu cách nhiệt bằng nhựa nhiệt dẻo; XHHW-2 sử dụng polyetylen liên kết ngang (XLPE). Cả hai đều được đánh giá cho các vị trí ẩm ướt và 90°C. Phương pháp này giúp việc thay thế dây dẫn trong tương lai dễ dàng hơn mà không cần đào.
• Cáp MV (Trung thế) — để phân phối tiện ích và các ứng dụng công nghiệp hoạt động ở mức điện áp 5kV đến 35kV. Thường sử dụng vật liệu cách nhiệt XLPE trên dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm bện, với lớp trung tính đồng tâm và lớp vỏ ngoài được xếp hạng để chôn trực tiếp.
• Cáp bọc thép (SWA/AWA) - cáp bọc thép hoặc cáp bọc thép bằng dây nhôm mang lại sự bảo vệ cơ học chống lại sự hư hỏng do vô tình đào sâu và do loài gặm nhấm. Phổ biến trong các tiêu chuẩn Châu Âu (IEC) và lắp đặt công nghiệp trên toàn thế giới.

Yêu cầu về độ sâu chôn lấp khác nhau tùy theo loại cáp và khu vực pháp lý. Tại Hoa Kỳ, Điều 300.5 của NEC quy định độ sâu chôn tối thiểu là 24 inch cho dây dẫn chôn trực tiếp trên các mạch điện 120/240V dân dụng, giảm xuống còn 12 inch khi được đặt trong ống dẫn kim loại cứng hoặc kim loại trung gian. Luôn xác minh các sửa đổi cục bộ trước khi cài đặt.

Cách điện dây polyvinyl clorua: Tính chất, cấp độ và hạn chế

Cách điện dây polyvinyl clorua (PVC) là vật liệu điện môi được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành dây và cáp toàn cầu. Sự thống trị của nó đến từ sự kết hợp giữa chi phí nguyên liệu thô thấp, quy trình ép đùn đơn giản và nhiều đặc tính cơ và điện có thể đạt được thông qua việc kết hợp.

Thuộc tính điện lõi

PVC là chất cách điện hiệu quả với độ bền điện môi thường nằm trong khoảng 15–40 kV/mm , tùy thuộc vào công thức hợp chất. Điện trở suất lớn vượt quá 10¹² Ω·cm ở các loại tiêu chuẩn, khiến nó phù hợp với các ứng dụng điện áp thấp và trung bình lên đến 1.000V AC. Hằng số điện môi (độ thấm) của nó khoảng 3,0–8,0 có thể chấp nhận được đối với hệ thống dây điện nhưng hạn chế sử dụng nó trong các ứng dụng tín hiệu tần số cao, nơi ưu tiên các vật liệu như PTFE hoặc polyetylen.

Đánh giá nhiệt độ và giới hạn nhiệt

Các hợp chất cách nhiệt PVC tiêu chuẩn được đánh giá để hoạt động liên tục ở 60°C đến 90°C , tùy thuộc vào công thức và danh sách cụ thể. Ở nhiệt độ trên 105°C, PVC bắt đầu mềm đi, sự di chuyển của chất dẻo tăng lên và tính toàn vẹn cách nhiệt lâu dài bị suy giảm. Trần cách nhiệt này là lý do chính khiến PVC không được sử dụng trong môi trường công nghiệp hoặc khoang động cơ có nhiệt độ cao, nơi ưu tiên sử dụng vật liệu cách nhiệt bằng polyetylen (XLPE) hoặc silicon liên kết ngang.

Hiệu suất nhiệt độ thấp

PVC thông thường trở nên giòn dưới khoảng -10°C đến -20°C, điều này hạn chế việc sử dụng nó trong lắp đặt ngoài trời có khí hậu lạnh. Các hợp chất PVC nhiệt độ thấp, được pha chế với lượng chất hóa dẻo cao hơn, kéo dài độ linh hoạt xuống -40°C nhưng với chi phí tăng và giảm độ cứng cơ học.

Chống cháy và khói

PVC vốn có khả năng chống cháy do hàm lượng clo, hoạt động như chất chống cháy gốc halogen. Đây là một lợi thế đáng kể trong việc xây dựng các ứng dụng nối dây. Tuy nhiên, khi PVC cháy, nó tạo ra khí hydro clorua (HCl) và khói dày đặc , ăn mòn thiết bị điện tử và nguy hiểm trong các tình huống sơ tán hạn chế. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của các hợp chất LSZH (Thấp Smoke Zero Halogen) cho đường hầm, trung tâm dữ liệu và cơ sở hạ tầng giao thông công cộng.

Dây PV là gì? Định nghĩa, tiêu chuẩn và lý do nó khác với cáp tiêu chuẩn

dây quang điện — viết tắt của dây quang điện — là cáp một dây dẫn được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong hệ thống quang điện mặt trời, chủ yếu để kết nối các tấm pin mặt trời với bộ kết hợp, bộ biến tần và các thành phần cân bằng hệ thống khác. Nó không thể thay thế được với dây xây dựng đa năng và việc sử dụng các loại cáp không chính xác trong lắp đặt PV sẽ gây ra cả vi phạm quy tắc và rủi ro về độ tin cậy lâu dài.

Các tiêu chuẩn và danh sách chính

Tại Hoa Kỳ, dây PV được liệt kê dưới UL 4703 , trong đó xác định các yêu cầu về kết cấu, vật liệu cách nhiệt và thử nghiệm. Nó được đánh giá cho:

• Điện áp: Hệ thống 600V hoặc 1000V (với các biến thể 1500V ngày càng có sẵn để lắp đặt ở quy mô tiện ích)
• Nhiệt độ: 90°C ở nơi ẩm ướt, 150°C ở nơi khô ráo — cao hơn đáng kể so với dây THWN-2 tiêu chuẩn
• Khả năng chống nắng: được đánh giá để tiếp xúc với tia cực tím kéo dài mà không làm suy giảm khả năng cách nhiệt
• Chôn cất trực tiếp: được phép khi danh sách cáp chỉ định nó, làm cho nó phù hợp để chạy giữa các hộp tổ hợp mảng gắn trên mặt đất và bộ biến tần

Cách nhiệt và xây dựng áo khoác

Dây PV sử dụng một polyetylen liên kết ngang (XLPE) hoặc chất đàn hồi nhiệt dẻo liên kết ngang (XLTE) hệ thống cách nhiệt, mang lại hiệu suất nhiệt và độ ổn định tia cực tím mà PVC không thể sánh được khi tiếp xúc ngoài trời liên tục. Dây dẫn thường là đồng mạ thiếc sợi mịn, giúp cải thiện tính linh hoạt trong quá trình lắp đặt trên các mảng mái hoặc mặt đất lớn và chống ăn mòn trong môi trường ẩm ướt.

Không giống như USE-2, cũng được cho phép trong một số ứng dụng PV, dây PV theo UL 4703 chỉ là dây dẫn đơn và không yêu cầu áo khoác ngoài riêng biệt - lớp cách nhiệt đóng vai trò là lớp bên ngoài. Điều này làm giảm đường kính và trọng lượng, một lợi thế khi vận chuyển hàng qua hệ thống giá đỡ.

PV Wire so với USE-2: Những gì NEC cho phép

Điều 690.31 của NEC cho phép cả dây PV được liệt kê theo UL 4703 và USE-2 đối với hệ thống dây điện ngoài trời trên nguồn DC và mạch đầu ra của hệ thống quang điện. Tuy nhiên, dây quang điện is the more commonly specified option trong các hệ thống lắp đặt thương mại và tiện ích hiện đại vì định mức nhiệt độ cao hơn cho phép độ khuếch đại lớn hơn trong tính toán lấp đầy ống dẫn, giảm số lượng dây dẫn hoặc số lần chạy ống dẫn cần thiết cho đầu ra hệ thống nhất định. Đối với các dự án có quy mô tiện ích, điều này trực tiếp chuyển thành tiết kiệm chi phí vật liệu và nhân công.

Lựa chọn giữa các loại dây: Ứng dụng ngầm và năng lượng mặt trời cạnh nhau

Các dự án kết hợp chạy ngầm với sản xuất năng lượng mặt trời - chẳng hạn như mảng PV gắn trên mặt đất cung cấp năng lượng cho bảng điều khiển phụ của tòa nhà - yêu cầu sự phối hợp cẩn thận của các loại dây trên các phân đoạn hệ thống. Một cài đặt gắn trên mặt đất điển hình có thể sử dụng:

• dây quang điện (UL 4703) từ đầu ra chuỗi bảng đến hộp tổ hợp, được chuyển qua cấu trúc giá đỡ và phơi dưới ánh nắng mặt trời
• Dây USE-2 hoặc PV trong ống dẫn cho đường dây DC ngầm từ hộp tổ hợp đến tòa nhà biến tần
• THWN-2 trong ống dẫn cho đầu ra AC chạy từ biến tần đến điểm kết nối tiện ích hoặc bảng điều khiển tòa nhà
• UF-B đối với bất kỳ mạch nhánh điện áp thấp phụ trợ nào (chiếu sáng an ninh, vỏ thiết bị giám sát) nếu ưu tiên chôn trực tiếp mà không cần ống dẫn

Các loại dây không khớp trên các vùng này - ví dụ: sử dụng dây THHN tiêu chuẩn phơi ngoài trời trên mảng PV - tạo ra sự không tuân thủ mã và tăng tốc độ suy giảm cách điện do tiếp xúc với tia cực tím và chu kỳ nhiệt. Luôn xác minh rằng danh sách của mỗi dây dẫn phù hợp với môi trường lắp đặt của nó trước khi hoàn thiện thiết kế.

Đối với các quyết định mua sắm, người mua nên yêu cầu báo cáo kiểm tra cáp xác nhận trạng thái danh sách UL, độ tinh khiết của dây dẫn (đồng trần hoặc đóng hộp) và số lượng sợi. Đối với việc lắp đặt dưới lòng đất trong đất có tính ăn mòn hoặc độ ẩm cao, việc chỉ định dây dẫn mạ thiếc và xác minh khả năng tương thích của hợp chất vỏ bọc với hóa học đất cục bộ sẽ tăng thêm độ tin cậy lâu dài có ý nghĩa với chi phí bổ sung tối thiểu ở giai đoạn thiết kế.