شرح أنواع الأسلاك الكهربائية تحت الأرض والعزل PVC والأسلاك الكهروضوئية

أنواع الأسلاك الكهربائية تحت الأرض: نظرة عملية

يجب أن تتحمل الأسلاك الكهربائية تحت الأرض مجموعة مختلفة تمامًا من الضغوط عن التركيبات الموجودة فوق الأرض - ضغط التربة المستمر، ودخول الرطوبة، وتقلبات درجات الحرارة، وفي بعض الحالات الاتصال المباشر بالمواد الكيميائية المسببة للتآكل في التربة. يعد تحديد نوع الكابل الصحيح أحد متطلبات السلامة والامتثال، وليس مجرد تفضيل للمواصفات. تشمل أنواع الأسلاك الكهربائية الأكثر شيوعًا تحت الأرض ما يلي:

• كابل يو إف-بي (المغذي تحت الأرض). - كابل ذو قلب صلب مع غلاف خارجي من مادة PVC المقاومة للرطوبة، مُصنف للدفن المباشر بدون قناة. يشيع استخدامها للدوائر السكنية الخارجية مثل إضاءة الحدائق والمباني الملحقة وطاقة المناظر الطبيعية. يبلغ تصنيف الجهد عادةً 600 فولت، وهو مدرج ضمن UL 493.
• كابل USE-2 (مدخل الخدمة تحت الأرض). — مُصمم للدفن المباشر والمواقع الرطبة، مع سترة عازلة للحرارة تتحمل درجات حرارة التشغيل الأعلى (حتى 90 درجة مئوية). يستخدم بشكل متكرر لتطبيقات مدخل الخدمة التي تربط محولات المرافق بلوحات العدادات السكنية.
• سلك THWN-2 / XHHW-2 في القناة — موصلات فردية يتم سحبها من خلال قناة PVC أو معدنية صلبة مدفونة تحت الأرض. يستخدم THWN-2 العزل بالحرارة؛ يستخدم XHHW-2 البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE). تم تصنيف كلاهما للمواقع الرطبة ودرجة حرارة 90 درجة مئوية. توفر هذه الطريقة استبدالًا أسهل للموصلات في المستقبل دون الحاجة إلى الحفر.
• كابل MV (الجهد المتوسط). - لتوزيع المرافق والتطبيقات الصناعية التي تعمل بجهد 5 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت. يستخدم عادة عزل XLPE فوق موصل من النحاس أو الألومنيوم، مع سترة خارجية محايدة متحدة المركز مُصنفة للدفن المباشر.
• الكابلات المدرعة (SWA / AWA) - توفر الكابلات المدرعة المصنوعة من أسلاك الفولاذ أو أسلاك الألمنيوم الحماية الميكانيكية ضد الحفر العرضي وأضرار القوارض. شائع في المعايير الأوروبية (IEC) والمنشآت الصناعية في جميع أنحاء العالم.

تختلف متطلبات عمق الدفن حسب نوع الكابل والولاية القضائية. في الولايات المتحدة، تحدد المادة 300.5 من NEC الحد الأدنى لعمق الدفن 24 بوصة للموصلات المدفونة مباشرة في الدوائر السكنية 120/240 فولت، يتم تقليلها إلى 12 بوصة عندما تكون محاطة بمعدن صلب أو قناة معدنية متوسطة. تحقق دائمًا من التعديلات المحلية قبل التثبيت.

عزل أسلاك البولي فينيل كلورايد: الخصائص والدرجات والقيود

عزل أسلاك البولي فينيل كلورايد (PVC). هي المادة العازلة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعة الأسلاك والكابلات العالمية. وتأتي هيمنتها من مزيج من انخفاض تكلفة المواد الخام، ومعالجة البثق المباشرة، ومجموعة واسعة من الخواص الكهربائية والميكانيكية التي يمكن تحقيقها من خلال التركيب.

الخصائص الكهربائية الأساسية

PVC عبارة عن عازل كهربائي فعال يتمتع بقوة عازلة عادةً في نطاق 15-40 كيلو فولت/مم ، اعتمادا على الصيغة المركبة. تتجاوز مقاومة الحجم 10¹² Ω·cm في الدرجات القياسية، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الجهد المنخفض والمتوسط ​​حتى 1000 فولت تيار متردد. يعتبر ثابت العزل الكهربائي (السماحية) الذي يبلغ حوالي 3.0-8.0 مقبولًا لأسلاك الطاقة ولكنه يحد من استخدامه في تطبيقات الإشارات عالية التردد حيث تُفضل مواد مثل PTFE أو البولي إيثيلين.

تصنيف درجة الحرارة والقيود الحرارية

يتم تصنيف مركبات العزل PVC القياسية للتشغيل المستمر عند 60 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية ، اعتمادًا على الصيغة والقائمة المحددة. عند درجات حرارة أعلى من 105 درجة مئوية، يبدأ PVC في التليين، وتتسارع عملية انتقال الملدنات، وتتدهور سلامة العزل على المدى الطويل. هذا السقف الحراري هو السبب الرئيسي لعدم استخدام PVC في البيئات الصناعية ذات درجة الحرارة العالية أو حجرات المحرك، حيث يفضل البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) أو عزل السيليكون.

أداء درجات الحرارة المنخفضة

يصبح PVC التقليدي هشًا عند درجة حرارة أقل من -10 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية تقريبًا، مما يحد من استخدامه في المنشآت الخارجية ذات المناخ البارد. تعمل مركبات PVC ذات درجة الحرارة المنخفضة، والتي يتم تصنيعها باستخدام مواد ملدنة أعلى، على زيادة المرونة حتى -40 درجة مئوية ولكن بتكلفة متزايدة مع بعض الانخفاض في الصلابة الميكانيكية.

مثبطات اللهب والدخان

يعتبر PVC بطبيعته مثبطًا للهب بسبب محتواه من الكلور، والذي يعمل كمثبط للهب قائم على الهالوجين. هذه ميزة كبيرة في بناء تطبيقات الأسلاك. ومع ذلك، عندما يحترق PVC، فإنه ينتج غاز كلوريد الهيدروجين (HCl) ودخان كثيف والتي تسبب تآكل المعدات الإلكترونية وخطرة في سيناريوهات الإخلاء المحصورة. أدى هذا إلى تطوير مركبات LSZH (منخفضة الدخان والهالوجين) للأنفاق ومراكز البيانات والبنية التحتية للنقل العام.

ما هو الأسلاك الكهروضوئية؟ التعريف والمعايير ولماذا يختلف عن الكابل القياسي

الأسلاك الكهروضوئية - اختصار للسلك الكهروضوئي - هو كبل أحادي الموصل مصمم خصيصًا للاستخدام في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وذلك في المقام الأول لتوصيل الألواح الشمسية بالمجمعات والعاكسات ومكونات توازن النظام الأخرى. إنه غير قابل للتبديل مع أسلاك البناء للأغراض العامة، كما أن استخدام أنواع الكابلات غير الصحيحة في التركيبات الكهروضوئية يؤدي إلى حدوث انتهاكات للتعليمات البرمجية ومخاطر موثوقية على المدى الطويل.

المعايير والقوائم الرئيسية

في الولايات المتحدة، يتم إدراج الأسلاك الكهروضوئية تحت يو ال 4703 الذي يحدد متطلبات البناء والمواد العازلة والاختبار. تم تصنيفه لـ:

• الجهد االكهربى: أنظمة 600 فولت أو 1000 فولت (مع توفر متغيرات 1500 فولت بشكل متزايد للتركيبات على نطاق المرافق)
• درجة الحرارة: 90 درجة مئوية في المواقع الرطبة، و150 درجة مئوية في المواقع الجافة - أعلى بكثير من سلك THWN-2 القياسي
• مقاومة ضوء الشمس: مُصنف للتعرض للأشعة فوق البنفسجية لفترات طويلة دون تدهور العزل
• الدفن المباشر: مسموح به عندما تحدده قائمة الكابل، مما يجعله مناسبًا للتشغيل بين صناديق تجميع الصفيف المثبتة على الأرض والعاكسات

العزل وبناء سترة

يستخدم السلك الكهروضوئي أ البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) أو المطاط الصناعي الحراري المتشابك (XLTE) نظام العزل، الذي يوفر الأداء الحراري واستقرار الأشعة فوق البنفسجية الذي لا يمكن لـ PVC مطابقته في ظل التعرض الخارجي المستمر. عادة ما يكون الموصل عبارة عن نحاس مطلي بالقصدير بشكل جيد، مما يعمل على تحسين المرونة أثناء التثبيت عبر الأسطح الكبيرة أو المصفوفات الأرضية ويقاوم التآكل في البيئات الرطبة.

على عكس USE-2، المسموح به أيضًا في بعض التطبيقات الكهروضوئية، فإن السلك الكهروضوئي بموجب UL 4703 هو موصل فردي فقط ولا يتطلب غلافًا خارجيًا منفصلاً - يعمل العزل نفسه كطبقة خارجية. وهذا يقلل من القطر والوزن، وهي ميزة عند التوجيه عبر أنظمة الأرفف.

الأسلاك الكهروضوئية مقابل الاستخدام-2: ما تسمح به شركة NEC

تسمح المادة 690.31 من NEC بكل من الأسلاك الكهروضوئية المدرجة في قائمة UL 4703 وUSE-2 للأسلاك الخارجية المكشوفة على مصدر التيار المستمر ودوائر الإخراج للأنظمة الكهروضوئية. ومع ذلك، الأسلاك الكهروضوئية is the more commonly specified option في المرافق الحديثة والمنشآت التجارية لأن تصنيف درجة الحرارة المرتفعة يسمح بقدر أكبر من السعة في حسابات ملء القناة، مما يقلل من عدد الموصلات أو تشغيل القناة اللازمة لمخرج نظام معين. بالنسبة للمشاريع على نطاق المرافق، يترجم هذا مباشرة إلى وفورات في تكاليف المواد والعمالة.

الاختيار بين أنواع الأسلاك: التطبيقات تحت الأرض والطاقة الشمسية جنبًا إلى جنب

تتطلب المشاريع التي تجمع بين المسارات تحت الأرض وتوليد الطاقة الشمسية - مثل المصفوفات الكهروضوئية المثبتة على الأرض والتي تغذي اللوحة الفرعية للمبنى - تنسيقًا دقيقًا لأنواع الأسلاك عبر قطاعات النظام. قد يستخدم التثبيت الأرضي النموذجي ما يلي:

• الأسلاك الكهروضوئية (UL 4703) من مخرجات سلسلة اللوحة إلى صناديق التجميع، التي يتم توجيهها عبر هيكل الأرفف وتعريضها لأشعة الشمس
• USE-2 أو السلك الكهروضوئي في القناة بالنسبة للتيار المستمر تحت الأرض، يتم تشغيله من صندوق الموحد إلى مبنى العاكس
• THWN-2 في القناة لتشغيل خرج التيار المتردد من العاكس إلى نقطة التوصيل البيني للمرافق أو لوحة البناء
• UF-B لأي دوائر فرعية مساعدة منخفضة الجهد (الإضاءة الأمنية، ومرفقات معدات المراقبة) إذا كان الدفن المباشر بدون قناة هو المفضل

يؤدي عدم تطابق أنواع الأسلاك عبر هذه المناطق - على سبيل المثال، استخدام سلك THHN القياسي المكشوف في الهواء الطلق على مجموعة كهروضوئية - إلى عدم امتثال التعليمات البرمجية وتدهور العزل المتسارع من التعرض للأشعة فوق البنفسجية والتدوير الحراري. تحقق دائمًا من أن قائمة كل موصل تتوافق مع بيئة التثبيت الخاصة به قبل الانتهاء من التصميم.

بالنسبة لقرارات الشراء، يجب على المشترين طلب تقارير اختبار الكابلات التي تؤكد حالة قائمة UL، ونقاء الموصل (النحاس العاري أو المعلب)، وعدد الخيوط. بالنسبة للتركيبات الموجودة تحت الأرض في التربة المسببة للتآكل أو ذات الرطوبة العالية، فإن تحديد الموصلات المعلبة والتحقق من توافق مركب الغلاف مع كيمياء التربة المحلية يضيف موثوقية كبيرة على المدى الطويل مع الحد الأدنى من التكلفة الإضافية في مرحلة التصميم.