สายไฟแรงสูง: วิธีเลือกพิกัดฉนวนและแรงดันไฟฟ้า

สายเคเบิล เอ็กซ์แอลพีอี 26/35 kV ไม่สามารถใช้แทนสายเคเบิล พีวีซี 0.6/1 kV เมื่อข้อกำหนดของโครงการเรียกร้องให้มีตัวป้อนแรงดันไฟฟ้าปานกลาง ฉนวนหรือขนาดตัวนำที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปอย่างต่อเนื่อง การเสียก่อนเวลาอันควร และการเปลี่ยนสายเคเบิลโดยไม่ได้วางแผน พิจารณาโหลด 20 MVA ที่ 35 kV: กระแสไฟในเส้นอยู่ที่ประมาณ 330 A ตัวนำทองแดงขนาด 150 มม.² พร้อมฉนวน XLPE สามารถส่งกระแสไฟฟ้านั้นไปในอากาศได้ แต่ตัวนำอะลูมิเนียมตัวเดียวกันจะต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าเพื่อให้บรรลุความกระจ่างเท่าเดิม คำถามแรกไม่ใช่ "ยี่ห้อใด" แต่เป็น "โครงสร้างใด" สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจริง ภาระต่อสิ่งแวดล้อม และวิธีการติดตั้ง คู่มือนี้เน้นที่สายไฟแรงสูงในช่วงแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (สูงสุด 35 kV) และเสนอเกณฑ์การคัดเลือกที่เป็นประโยชน์ซึ่งวิศวกรและผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อสามารถใช้ได้

"ไฟฟ้าแรงสูง" หมายถึงอะไรในสายไฟ?

ในมาตรฐานสากล แรงดันไฟฟ้าต่ำมักจะครอบคลุมถึง 1 kV แรงดันไฟฟ้าปานกลางอยู่ระหว่าง 1 kV ถึง 35 kV และแรงดันไฟฟ้าสูงเริ่มต้นที่สูงกว่า 35 kV อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติด้านสาธารณูปโภคและอุตสาหกรรม คำว่า "สายไฟแรงสูง" มักใช้สำหรับสายเคเบิลใดๆ ที่สูงกว่า 1 kV ซึ่งทำหน้าที่ในวงจรจำหน่ายหรือส่ง สำหรับบทความนี้ เรามุ่งเน้นไปที่ช่วง 1.8/3 kV ถึง 26/35 kV ซึ่งครอบคลุมเครือข่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางในอุตสาหกรรมและสาธารณูปโภคส่วนใหญ่ ระบบแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า (66 kV ขึ้นไป) ขึ้นอยู่กับการออกแบบสายเคเบิลที่แตกต่างกัน แต่ตรรกะในการเลือกพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม การทำความเข้าใจระดับแรงดันไฟฟ้าถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากจะเป็นตัวกำหนดความหนาของฉนวน การออกแบบฉนวน และวิธีการทดสอบ สายเคเบิล 26/35 kV มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกประมาณสองเท่าของสายเคเบิล 8.7/15 kV สำหรับตัวนำขนาดเดียวกัน ซึ่งส่งผลต่อรัศมีการโค้งงอและความกว้างของร่องลึกก้นสมุทร

รายละเอียดการก่อสร้างที่สำคัญที่ต้องตรวจสอบ

สายไฟแรงสูงประกอบด้วยสี่ชั้นที่แตกต่างกัน: ตัวนำ ตัวกรองตัวนำ ฉนวน และตัวกรองฉนวน ตามด้วยเกราะโลหะและปลอกด้านนอก แต่ละชั้นจะมีฟังก์ชันที่กำหนดไว้ ตัวนำควรมีความต้านทานที่ตรงตามมาตรฐาน IEC 60228 คลาส 1 หรือคลาส 2 ตะแกรงตัวนำและตะแกรงฉนวนทำให้สนามไฟฟ้าเรียบและป้องกันการคายประจุบางส่วน ชีลด์โลหะทำหน้าที่เป็นทั้งเส้นทางกลับสำหรับกระแสฟอลต์และเป็นชีลด์แม่เหล็กไฟฟ้า เปลือกนอกอาจเป็น PVC, PE หรือสารประกอบหน่วงไฟ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการติดตั้ง ให้ความสนใจกับวัสดุตัวนำ: ทองแดงมีความต้านทาน DC ต่ำกว่าสำหรับหน้าตัดเดียวกัน ในขณะที่อะลูมิเนียมช่วยลดน้ำหนักและต้นทุน ในสายเคเบิล 26/35 kV พื้นที่หน้าตัดทั่วไปตั้งแต่ 50 มม.² ถึง 300 มม.² และต้องใช้ปัจจัยการลดพิกัดเมื่อมัดรวม ฝัง หรือติดตั้งสายเคเบิลในสภาพแวดล้อมที่ร้อน ตะแกรงกึ่งตัวนำจะต้องถูกอัดรีดและยึดติดแน่นกับฉนวน มิฉะนั้นจะเกิดช่องว่างและการคายประจุบางส่วนจะกัดกร่อนฉนวนในที่สุด

ฉนวน XLPE กับ PVC สำหรับแรงดันไฟฟ้าปานกลางและสูง

วัสดุฉนวนจะกำหนดว่าสายเคเบิลสามารถรับมือความร้อนและไฟฟ้าได้มากเพียงใด XLPE (โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง) เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับสายไฟแรงดันปานกลางและแรงสูง เนื่องจากสามารถรักษาอุณหภูมิตัวนำต่อเนื่องที่ 90°ซ และอุณหภูมิฉุกเฉินสูงถึง 130°ซ ในทางกลับกัน PVC มักจะถูกจำกัดไว้ที่อุณหภูมิต่อเนื่องที่ 70°ซ สำหรับวงจร 0.6/1 kV นั้น PVC ยังคงประหยัด แต่สำหรับวงจร 26/35 kV นั้น XLPE เกือบจะเป็นมาตรฐาน ตารางที่ 1 เปรียบเทียบลักษณะสำคัญ ในสนาม การเลือกระหว่างวัสดุเหล่านี้มักเป็นการตัดสินใจแรกที่ส่งผลกระทบต่อ เปรียบเทียบฉนวน XLPE และ PVC .

การเลือกพิกัดแรงดันไฟฟ้า: 8.7/15 kV และ 26/35 kV

พิกัดแรงดันไฟฟ้าเขียนเป็น U ₀ /U โดยที่ U ₀ คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟสถึงดินและ U คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟส สำหรับสายเคเบิล 26/35 kV U ₀ คือ 26 kV และ U คือ 35 kV ในทางปฏิบัติ สายเคเบิล XLPE 26/35 kV ใช้สำหรับการกระจายพลังงานจากสถานีย่อย 35 kV ในขณะที่สายเคเบิล 8.7/15 kV ใช้สำหรับเครื่องป้อนภายในอาคารอุตสาหกรรม และสายเคเบิล 12/20 kV เป็นเรื่องปกติในเครือข่ายการกระจายสินค้าในเขตเมือง การเลือกพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุของระบบไม่จำเป็นต้องปรับปรุงความน่าเชื่อถือเสมอไป สามารถเพิ่มต้นทุนและลดความยืดหยุ่นได้ พิกัดที่ถูกต้องคือพิกัดที่ตรงกับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดของระบบและการกำหนดค่าสายดินที่เป็นกลาง ตัวอย่างเช่น ระบบที่มีแรงดันไฟฟ้าปกติ 35 kV และความเป็นกลางที่มีการลงกราวด์อย่างมีประสิทธิภาพอาจให้บริการด้วยสายเคเบิล 26/35 kV ในขณะที่ระบบที่เป็นกลางแบบไม่มีกราวด์หรือแยกเดี่ยวอาจต้องใช้ระดับฉนวนที่สูงกว่า ดังนั้นควรตรวจสอบระดับฉนวนกับวิศวกรออกแบบเสมอ

การเลือกหน้าตัดตัวนำที่เหมาะสม

การเลือกหน้าตัดของตัวนำคือความสมดุลของความแอมแปซิตี แรงดันตกคร่อม และความสามารถในการลัดวงจร ความทึบแสงถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิตัวนำสูงสุด ซึ่งก็คือ 90°C สำหรับ XLPE ตัวนำทองแดงในอากาศขนาด 150 มม.² มีความแอมแปซิตี้ประมาณ 360 A ที่ 90°C แต่เมื่อฝังไว้ในดินที่อุณหภูมิ 25°C โดยมีความต้านทานความร้อน 1.2 K·m/W ความแอมแปซิตี้อาจลดลงต่ำกว่า 300 A ต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกสำหรับการใช้งานในระยะยาว แรงดันไฟฟ้าตก 1% ที่ 35 kV มักจะทำให้สายเคเบิลยาวกว่าที่ 0.6/1 kV สำหรับการลัดวงจร ตัวนำต้องไม่เกินอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตในระหว่างเวลาการล้างข้อบกพร่อง คู่มือมาตรฐานระบุว่าตัวนำทองแดงสามารถทนต่อความหนาแน่นกระแสลัดวงจรประมาณ 100 A/mm² เป็นเวลา 1 วินาทีภายใต้ฉนวน XLPE การคำนวณเหล่านี้จะกำหนดหน้าตัดขั้นต่ำ และฝ่ายจัดซื้อไม่ควรยอมรับตัวนำที่บางกว่าหากไม่มีการคำนวณความร้อนที่บันทึกไว้

ในกรณีที่ใช้สายไฟแรงสูง

สายไฟแรงสูงมักพบได้ทุกที่ที่พลังงานไฟฟ้าต้องเคลื่อนที่ไปในระยะไกล กริดยูทิลิตี้ใช้สายเคเบิล XLPE 26/35 kV เพื่อเชื่อมต่อสถานีย่อยและหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์

สายไฟหุ้มฉนวน XLPE สำหรับการกระจายแรงดันไฟฟ้าปานกลางและสูง สายเคเบิลโพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้ามนี้เหมาะกับโครงข่ายในเมือง โรงงานอุตสาหกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน ฉนวนขั้นสูงช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการส่งกำลังที่เชื่อถือได้ในระยะทางไกล ดูผลิตภัณฑ์ →

โรงงานอุตสาหกรรมติดตั้งสายเคเบิล 8.7/15 kV เพื่อจ่ายมอเตอร์ขนาดใหญ่และแผงจ่ายไฟ ระบบขนส่งมวลชนใช้สายไฟเฉพาะเพื่อป้อนสถานีย่อยแบบฉุดลาก

สายไฟไร้ฮาโลเจนควันต่ำสำหรับระบบรางในเมือง ออกแบบมาสำหรับระบบรถไฟใต้ดินและรถไฟฟ้ารางเบา สายเคเบิล 35kV นี้มีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟและป้องกันปลวกและสัตว์ฟันแทะ เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดสำหรับสภาพแวดล้อมใต้ดินและลู่วิ่ง โดยสนับสนุนกำลังฉุดลากที่เชื่อถือได้ ดูผลิตภัณฑ์ →

โครงการพลังงานทดแทนยังต้องอาศัยสายเคเบิลเหล่านี้: ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์อาจใช้สายเคเบิลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อรวบรวมกระแสตรงจากอาร์เรย์และป้อนอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง

สายไฟไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สำหรับระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงพลังงานแสงอาทิตย์ ออกแบบมาสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ สายเคเบิลนี้ทนทานต่อรังสียูวี สภาพอากาศ และโอโซน ตัวนำทองแดงเคลือบดีบุกและฉนวน LSZH ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่มั่นคงในสภาวะกลางแจ้ง ซึ่งมีส่วนช่วยให้ระบบพลังงานหมุนเวียนมีประสิทธิภาพในระยะยาว ดูผลิตภัณฑ์ →

ข้อควรพิจารณาด้านคุณภาพและการทดสอบ

จะต้องทดสอบสายไฟแรงสูงที่เชื่อถือได้ก่อนออกจากโรงงาน การทดสอบตามปกติประกอบด้วยการวัดความต้านทานของตัวนำ การทดสอบการคายประจุบางส่วนที่แรงดันไฟฟ้าที่ประกาศ การทดสอบความต้านทานของฉนวน และการทดสอบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของความถี่กำลังไฟฟ้า สำหรับสายเคเบิล 26/35 kV การทดสอบการคายประจุบางส่วนต้องไม่แสดงว่าไม่มีการคายประจุเฉพาะที่เกินขีดจำกัดที่ระบุ นอกจากนี้ การทดสอบตัวอย่างจะตรวจสอบขนาด ความหนาของฉนวน และคุณสมบัติทางกล การทดสอบการยอมรับไซต์งานมักเกี่ยวข้องกับการทดสอบกระแสตรงแรงดันสูงหรือการทดสอบกระแสสลับเรโซแนนซ์ ขึ้นอยู่กับระบบเคเบิล ยืนยันในการรับรายงานการทดสอบสำหรับแต่ละม้วน ตรวจสอบด้วยว่าโรงงานมีใบรับรองที่จำเป็น เช่น ISO 9001 และใบรับรองผลิตภัณฑ์สำหรับตลาดที่ต้องการ

ข้อควรพิจารณาในการซื้อเชิงปฏิบัติ

เมื่อซื้อ สายไฟแรงสูง จัดทำรายการตัวแปรต่อไปนี้: ความยาวสายเคเบิล ขนาดกระบอกส่ง รัศมีการโค้งงอที่ต้องการ ความลึกในการติดตั้ง และอุณหภูมิโดยรอบ สำหรับการฝังโดยตรง ให้ใช้สายเคเบิลที่มีเกราะเทปเหล็กสองชั้นหรือชั้นเกราะลวด สำหรับถาดเคเบิลหรืออุโมงค์ จำเป็นต้องใช้ปลอกกันไฟเพื่อลดการแพร่กระจายของไฟ รัศมีการดัดงอมักระบุเป็น 12 ถึง 15 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลสำหรับ XLPE สิ่งสกปรก ความชื้น และความเสียหายทางกลเป็นสาเหตุสามประการที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวก่อนกำหนดในสายเคเบิลแรงดันปานกลาง นอกจากนี้ ให้เปรียบเทียบปัจจัยการลดความร้อนสำหรับเส้นทางต่างๆ การเปลี่ยนแปลงสภาพการติดตั้งจากอากาศสู่ดินสามารถลดความทึบแสงได้ 20-30% โปรดจำไว้ว่าต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของนั้นรวมสายเคเบิล การติดตั้ง และต้นทุนของความล้มเหลว ดังนั้น ให้เลือกซัพพลายเออร์ที่สามารถจัดเตรียมเอกสารการทดสอบที่มีคุณภาพสม่ำเสมอและเชื่อถือได้

การเลือกสายไฟแรงสูงเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมโดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้าของระบบ วัสดุฉนวน ขนาดตัวนำ และสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง เริ่มต้นด้วยข้อกำหนด จากนั้นตรวจสอบความสามารถในการทดสอบและประวัติการติดตามของซัพพลายเออร์ ผู้ผลิตสายเคเบิลที่เชื่อถือได้ซึ่งมีใบรับรอง ISO 9001 และ TÜV สามารถจัดเตรียมเอกสารที่จำเป็นและความสม่ำเสมอสำหรับโครงการด้านสาธารณูปโภค อุตสาหกรรม และพลังงานหมุนเวียน ทีมงานของเราผลิตสายไฟแรงปานกลางและแรงสูงมาตั้งแต่ปี 1998 และเรายินดีรับฟังคำถามทางเทคนิคของคุณ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรา พื้นหลังการผลิต .