Tipuri de fire electrice subterane, izolație PVC și fire fotovoltaice explicate

Tipuri de fire electrice subterane: o prezentare practică

Cablajele electrice subterane trebuie să reziste la un set fundamental diferit de solicitări față de instalațiile supraterane - presiunea susținută în sol, pătrunderea umidității, fluctuațiile de temperatură și, în unele cazuri, contactul direct cu substanțele chimice corozive ale solului. Selectarea tipului corect de cablu este o cerință de siguranță și conformitate, nu doar o preferință de specificație. Cele mai frecvent specificate tipuri de cabluri electrice subterane includ:

• Cablu UF-B (alimentator subteran). — un cablu solid cu o manta exterioară din PVC rezistentă la umiditate, evaluat pentru îngropare directă fără conductă. Folosit în mod obișnuit pentru circuite rezidențiale exterioare, cum ar fi iluminatul grădinii, anexe și puterea peisajului. Tensiunea nominală este de obicei de 600 V și este listată sub UL 493.
• Cablu USE-2 (Intrare de serviciu subteran). — clasificat pentru îngropare directă și locații umede, cu o manta izolatoare termorigidă tolerantă la temperaturi de funcționare mai ridicate (până la 90°C). Folosit frecvent pentru aplicații de intrare în serviciu care conectează transformatoarele de utilitate la panourile de contoare rezidențiale.
• THWN-2 / XHHW-2 Sârmă în conductă — conductoare individuale trase prin PVC sau conducte metalice rigide îngropate în subteran. THWN-2 folosește izolație termoplastică; XHHW-2 utilizează polietilenă reticulata (XLPE). Ambele sunt evaluate pentru locații umede și 90°C. Această metodă oferă o înlocuire mai ușoară în viitor a conductorilor fără excavare.
• Cablu MV (Mediu Tensiune). — pentru distribuția de utilități și aplicații industriale care funcționează la 5 kV până la 35 kV. În mod obișnuit, utilizează izolație XLPE peste un conductor de cupru sau aluminiu, cu un neutru concentric și o manta exterioară pentru îngropare directă.
• Cablu blindat (SWA / AWA) — cablurile blindate din sârmă de oțel sau sârmă de aluminiu asigură protecție mecanică împotriva pătrunderii accidentale și a deteriorării rozătoarelor. Frecvent în standardele europene (IEC) și în instalațiile industriale din întreaga lume.

Cerințele privind adâncimea de îngropare variază în funcție de tipul de cablu și de jurisdicție. În Statele Unite, articolul 300.5 NEC specifică o adâncime minimă de îngropare de 24 de inci pentru conductori îngropați direct pe circuite rezidențiale de 120/240 V, reduse la 12 inchi atunci când sunt închise în metal rigid sau conducte metalice intermediare. Verificați întotdeauna modificările locale înainte de instalare.

Izolație de sârmă cu clorură de polivinil: proprietăți, clase și limitări

Izolație de sârmă din clorură de polivinil (PVC). este cel mai utilizat material dielectric în industria globală a sârmei și cablurilor. Dominanța sa provine dintr-o combinație de costuri scăzute a materiei prime, procesare simplă de extrudare și un spectru larg de proprietăți electrice și mecanice realizabile prin combinare.

Proprietăți electrice de bază

PVC-ul este un izolator electric eficient cu o rigiditate dielectrică de obicei în intervalul de 15–40 kV/mm , în funcție de formularea compusului. Rezistivitatea volumului depășește 10¹² Ω·cm în gradele standard, făcându-l potrivit pentru aplicații de joasă și medie tensiune de până la 1.000 V AC. Constanta sa dielectrică (permitivitate) de aproximativ 3,0–8,0 este acceptabilă pentru cablarea de alimentare, dar limitează utilizarea sa în aplicații de semnal de înaltă frecvență în care sunt preferate materiale precum PTFE sau polietilena.

Evaluare de temperatură și limitări termice

Compușii standard de izolație PVC sunt evaluați pentru funcționare continuă la 60°C până la 90°C , în funcție de formularea și listarea specifică. La temperaturi peste 105°C, PVC-ul începe să se înmoaie, migrarea plastifianților se accelerează și integritatea izolației pe termen lung se degradează. Acest plafon termic este principalul motiv pentru care PVC nu este utilizat în medii industriale cu temperaturi ridicate sau în compartimentele motoarelor, unde este preferată izolația din polietilenă reticulata (XLPE) sau silicon.

Performanță la temperatură scăzută

PVC-ul convențional devine fragil sub aproximativ -10°C până la -20°C, ceea ce limitează utilizarea sa în instalațiile exterioare cu climă rece. Compușii PVC la temperatură joasă, formulați cu încărcare mai mare de plastifiant, extind flexibilitatea până la -40°C, dar cu costuri crescute și cu o anumită reducere a durității mecanice.

Ignifugă și fum

PVC-ul este în mod inerent ignifug datorită conținutului său de clor, care acționează ca un supresor de flăcări pe bază de halogen. Acesta este un avantaj semnificativ în aplicațiile de cablare a clădirilor. Cu toate acestea, atunci când PVC-ul arde, produce acid clorhidric (HCl) gaz și fum dens , care sunt corozive pentru echipamentele electronice și periculoase în scenariile de evacuare limitată. Acest lucru a determinat dezvoltarea compușilor LSZH (Scăzut Smoke Zero Halogen) pentru tuneluri, centre de date și infrastructură de transport public.

Ce este cablul fotovoltaic? Definiție, standarde și de ce diferă de cablul standard

fir fotovoltaic — prescurtare pentru sârmă fotovoltaică — este un cablu cu un singur conductor conceput special pentru utilizarea în sistemele solare fotovoltaice, în primul rând pentru a conecta panourile solare la combinatoare, invertoare și alte componente de echilibrare a sistemului. Nu este interschimbabil cu firul de construcție de uz general, iar utilizarea unor tipuri de cabluri incorecte în instalațiile fotovoltaice creează atât încălcări ale codului, cât și riscuri de fiabilitate pe termen lung.

Standarde cheie și listări

În Statele Unite, firul fotovoltaic este listat la UL 4703 , care definește cerințele de construcție, material de izolare și testare. Este evaluat pentru:

• Tensiune: Sisteme de 600V sau 1000V (cu variante de 1500V disponibile din ce în ce mai mult pentru instalații la scară de utilitate)
• Temperatura: 90°C în locuri umede, 150°C în locuri uscate - semnificativ mai mare decât firul standard THWN-2
• Rezistenta la lumina soarelui: evaluat pentru expunere prelungită la UV fără degradarea izolației
• Înmormântare directă: permis atunci când lista cablului o specifică, făcându-l potrivit pentru rulări între cutii de combinare și invertoare montate la sol.

Izolație și construcție jachetă

Cablul fotovoltaic utilizează a polietilenă reticulata (XLPE) sau elastomer termoplastic reticulat (XLTE) sistem de izolație, care asigură performanța termică și stabilitatea UV pe care PVC-ul nu le poate egala în cazul expunerii continue în exterior. Conductorul este în mod obișnuit din cupru cositor cu toroane fine, care îmbunătățește flexibilitatea în timpul instalării pe acoperișuri mari sau matrice de pământ și rezistă la coroziune în medii umede.

Spre deosebire de USE-2, care este permis și în unele aplicații fotovoltaice, firul fotovoltaic conform UL 4703 este doar cu un singur conductor și nu necesită o manta exterioară separată - izolația în sine servește ca strat exterior. Acest lucru reduce diametrul și greutatea, un avantaj la rutarea prin sisteme de rafturi.

PV Wire vs. USE-2: Ce permite NEC

Articolul 690.31 NEC permite atât cablurile fotovoltaice listate UL 4703, cât și USE-2 pentru cablarea exterioară expusă pe circuitele sursei și ieșirii DC ale sistemelor fotovoltaice. Cu toate acestea, fir fotovoltaic is the more commonly specified option în instalațiile moderne de utilități și comerciale, deoarece valoarea sa de temperatură mai mare permite o capacitate mai mare în calculele de umplere a conductelor, reducând numărul de conductori sau porțiuni de conducte necesare pentru o anumită ieșire a sistemului. Pentru proiectele la scară de utilitate, acest lucru se traduce direct în economii de materiale și costuri de muncă.

Alegerea dintre tipurile de sârmă: aplicații subterane și solare una lângă alta

Proiectele care combină circuitele subterane cu generarea solară - cum ar fi rețele fotovoltaice montate la sol care alimentează un subpanou de clădire - necesită o coordonare atentă a tipurilor de cabluri între segmentele de sistem. O instalare obișnuită pe sol ar putea folosi:

• fir fotovoltaic (UL 4703) de la ieșiri șir de panouri până la cutii de combinare, direcționate prin structura de rafturi și expuse la soare
• USE-2 sau fir PV în conductă pentru circuitul de curent continuu subteran de la cutia de combinare la clădirea invertorului
• THWN-2 în conductă pentru ieșirea AC de la invertor la punctul de interconectare a utilității sau la panoul clădirii
• UF-B pentru orice circuite auxiliare de ramură de joasă tensiune (iluminat de securitate, incinte echipamente de monitorizare) dacă se preferă îngroparea directă fără conducte

Nepotrivirea tipurilor de fire în aceste zone - de exemplu, utilizarea firului standard THHN expus în aer liber pe o matrice fotovoltaică - creează nerespectarea codului și degradarea accelerată a izolației din cauza expunerii la UV și a ciclurilor termice. Verificați întotdeauna că lista fiecărui conductor se potrivește cu mediul său de instalare înainte de finalizarea designului.

Pentru deciziile de achiziție, cumpărătorii ar trebui să solicite rapoarte de testare a cablurilor care confirmă statutul de listare UL, puritatea conductorului (cupru gol sau cositorit) și numărul de fire. Pentru instalațiile subterane în soluri corozive sau cu umiditate ridicată, specificarea conductoarelor cositorite și verificarea compatibilității compusului mantalei cu chimia locală a solului adaugă fiabilitate semnificativă pe termen lung, cu costuri suplimentare minime în etapa de proiectare.