บทที่ 3 สายไฟฟ้า

บทที่ 3 สายไฟฟ้ า ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 1

3.1 บทนา 2 สายไฟฟ้ ามีหน้าที่นาพลงั งานไฟฟ้ า จากแหล่งจ่ายไปยงั บริภณั ฑไ์ ฟฟ้ าต่างๆ การเลือกใช้สายไฟฟ้ ามีความสาคญั มาก ต้องคานึงถงึ - ความเหมาะสมกบั สภาพแวดล้อม - การนากระแส - แรงดนั ตก - การทนต่อความร้อนขณะใช้งานปกติ และขณะเกิดการลดั วงจร ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.2 ส่วนประกอบ 3 สายไฟฟ้ ามีส่วนประกอบที่สาคญั 3 ส่วน 1 ตวั นา ( Conductor ) 2 ฉนวน ( Insulation ) 3 เปลือก ( Sheath ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.2.1 ตวั นา 4 จากโลหะที่มี - ความนาไฟฟ้ าสงู ตวั นาเดียว ( Solid ) ตวั นาตีเกลียว ( Strand ) โลหะที่นิ ยมใช้ - ทองแดง - อะลมู ิเนียม ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

ทองแดง 5 - มีความนาไฟฟ้ าสงู - แขง็ แรง, เหนียว - ทนการกดั กร่อนได้ดี - ข้อเสีย คือ น้าหนักมาก ราคาแพง อะลมู ิเนียม - ความนาไฟฟ้ ารองจากทองแดง - น้าหนักเบาราคาถกู - เหมาะสาหรบั เดินนอกอาคาร และแรงสงู ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

ตารางท่ี 3.1 เปรียบเทียบคณุ สมบตั ิของทองแดงและอะลมู ิเนียม คณุ สมบตั ิ ทองแดง อะลมู ิเนียม ความนาไฟฟ้ าสมั พทั ธ์ ( ทองแดง = 100 ) 100 61 สภาพความต้านทานไฟฟ้ าที่ 20oC (  m x 10-8 ) 1.724 2.803 สมั ประสิทธ์ิการขยายตวั เน่ืองจากความร้อน ( per oC x 10-6 ) 17 23 จดุ หลอมเหลว ( oC ) 1083 659 ความนาความรอ้ น ( W/cmoC ) 3.8 2.4 ความหนาแน่นท่ี 20oC ( g/cm3 ) 8.89 2.7 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 6

3.2.2 ฉนวน 7 - ทาหน้าที่ห่อห้มุ ตวั นา - ป้ องกนั การสมั ผสั - ป้ องกนั ตวั นาจากผลกระทบ ทางกล และเคมี - ระหว่างนากระแสจะมีกาลงั สญู เสีย ความรอ้ นจะถ่ายเทไปยงั เนื้อฉนวน - การทนต่อความร้อนของฉนวน จะเป็น ตวั กาหนดพิกดั กระแสของสายไฟฟ้ า ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

ฉนวนท่ีนิ ยมใช้ - Polyvinyl Chloride ( PVC ) - Cross linked Polyethylene ( XLPE ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 8

ตารางท่ี 3.2 คณุ สมบตั ิของฉนวน PVC และ XLPE คณุ สมบตั ิ PVC XLPE พิกดั อณุ หภมู ิสงู สดุ ขณะใช้ ( oC ) พิกดั อณุ หภมู ิสงู สดุ ขณะลดั วงจร ( oC ) 70 90 ค่าคงที่ไดอิเลก็ ตริก 120 250 ความหนาแน่น ( g/cm3 ) 6 2.4 ความนาความร้อน ( cal/cm.sec oC ) 1.4 0.92 ความทนทานต่อแรงดึง ( kg/mm2 ) 3.5 8 2.5 3 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 9

3.2.3 เปลือก เปลือกทาหน้าที่ห้นุ แกนหรอื ห้มุ สายชนั้ นอกสดุ อาจจะมี 1 หรือ 2 ชนั้ กไ็ ด้ เพอื่ ป้ องกนั ความเสียหายทางกายภาพ ท่ีอาจเกิดขึน้ ในขณะติดตงั้ หรอื ใช้งาน ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 10

3.3 สายไฟฟ้ าแรงดนั สงู แบง่ ออก 2 ประเภท 11 - สายเปลือย ( Bare Wires ) - สายห้มุ ฉนวน ( Insulated Wires ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.3.1 สายเปลือย ( Bare Wires ) - ทาด้วย อะลมู ิเนียม - น้าหนักเบา ราคาถกู สายท่ีนิ ยมใช้ - สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมตีเกลียวเปลือย ( AAC ) - สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมผสม ( AAAC ) - สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมแกนเหลก็ ( ACSR ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 12

1) สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมตีเกลียวเปลือย 13 ( AAC-All Aluminium Conductor ) - เป็นตวั นา อะลมู ิเนียมพนั ตีเกลียว เป็นชนั้ ๆ รบั แรงดึงได้ตา่ - ขึงสายให้มีระยะห่างช่วงเสา ( Span ) มากๆ ได้ ไมเ่ กิน 50 m - สายที่มีขนาด 95 mm2 ขึน้ ไป นัน้ สามารถใช้ ระยะห่างช่วงเสาได้ ไมเ่ กิน 100 m - มอก. 85-2522 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

Outer Direction Stranding: Z-Stranding (Right-Hand Stranding) Wire : Hard Drawn Aluminium รปู ท่ี 3.1 สาย AAC ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 14

2) สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมผสม ( AAAC-All Aluminium Alloy Conductor ) - มีส่วนผสมของ อะลมู ิเนียม แมกนีเซียม และซิลิกอน - มีความเหนียวและ รบั แรงดึงได้สงู กว่าสาย AAC - ใช้เดินสาย บริเวณชายทะเล ทนต่อการกดั กรอ่ น ของไอเกลือได้ดี ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 15

3) สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมแกนเหลก็ ( ACSR-Aluminium Conductor Steel Reinforced ) - สายไฟฟ้ า อะลมู ิเนียมตีเกลียว และ 16 มีสายเหลก็ อย่ตู รงกลาง - รบั แรงดึงได้สงู ขึน้ ทาให้ สามารถขยายระยะห่างช่วงเสา - ไม่ใช้สายชนิดนี้ในบริเวณชายทะเล - มอก. 86-2522 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

Outer Direction Stranding : Z-Stranding 17 (Right-Hand Stranding) Hard Drawn Aluminium Wires Central Galvanized Steel Wire Solid or Stranding รปู ท่ี 3.2 สาย ACSR ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.3.2 สายห้มุ ฉนวน ( Insulated Wires ) 18 - สายไฟฟ้ าแรงดนั สงู ท่ีมีฉนวนห้มุ - เพอื่ ความปลอดภยั จากการลดั วงจร จากสตั วห์ รอื ก่ิงไม้ - เพ่ิมความเช่ือถอื ได้ ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

สายไฟฟ้ าแรงดนั สงู ห้มุ ฉนวนที่นิยมใช้ - สาย Partial Insulated Cable ( PIC ) - สาย Space Aerial Cable ( SAC ) - สาย Preassembly Aerial Cable - สาย Cross-linked Polyethylene ( XLPE ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 19

1) สาย Partial Insulated Cable ( PIC ) - มี ฉนวน XLPE ห้มุ บางๆ - ไม่สามารถแตะต้องโดยตรง - ใช้งานโดยเดินใน อากาศผา่ นลกู ถ้วย บนเสาไฟฟ้ าแทน สายเปลือย ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 20

1) สาย Partial Insulated Cable ( PIC ) Cross-Linked Polyethylene Insulation Compact Aluminium Conductor Extrude Semiconducting Cross-Linked 21 Polyethylene Conductor Shielding Layer รปู ท่ี 3.3 สาย PIC ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

2) สาย Space Aerial Cable ( SAC ) 22 - มี ฉนวน XLPE ห้มุ - มี เปลือก ( Sheath ) ทาด้วย ( XLPE ) อีกชนั้ - ทนทานมากกว่าสาย PIC - ไม่ควรสมั ผสั โดยตรง - การเดินสายต้องใช้ Spacer และ มี Messenger Wires ช่วยดึงสาย ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

2) สาย Space Aerial Cable ( SAC ) Cross-Linked Polyethylene Insulation Compact Aluminium Conductor Extruded Semiconducting Cross-Linked Polyethylene Conductor Shielding Layer Cross-Linked Polyethylene Sheath รปู ท่ี 3.4 สาย SAC ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 23

3 ) สาย Preassembly Aerial Cable - เป็นสาย Fully Insulated - สามารถ วางใกล้กนั ได้ - วางพาดกบั มมุ ตึก ได้ ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 24

4) สาย Cross-linked Polyethylene ( XLPE ) สาย XLPE จดั เป็นสาย Fully Insulated โดยมีโครงสรา้ งดงั รปู Conductor Copper Tape PVC Sheath (or Copper Wire) XLPE Insulation Conductor Shield Insulation Shield Saving Tape (if Specified) รปู ท่ี 3.5 สาย XLPE ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 25

สาย XLPE ( ต่อ ) 26 ส่วนประกอบ - ตวั นา ( Conductor ) - ชีลดข์ องตวั นา ( Conductor Shield ) - ฉนวน ( Insulation ) - ชีลดข์ องฉนวน ( Insulation Shield ) - เปลือกนอก ( Jacket ) - Copper Tape ( Copper Wire ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.4 สายไฟฟ้ าแรงดนั ตา่ สายไฟฟ้ าแรงดนั ตา่ เป็นสายไฟฟ้ าที่ใช้ได้กบั แรงดนั ไมเ่ กิน 1000 V มีลกั ษณะ เป็นสายไฟฟ้ าห้มุ ด้วยฉนวน โดยที่ ตวั นาสาหรบั สายไฟฟ้ าชนิดนี้ อาจจะใช้ ทองแดงหรอื อะลมู ิเนียม ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 27

แต่ท่ีนิยมใช้สาหรบั สายไฟฟ้ าแรงดนั ตา่ คือสายทองแดง สายไฟฟ้ าขนาดใหญ่ มีลกั ษณะเป็นตวั นาตีเกลียว แต่ถา้ เป็นสายไฟฟ้ าขนาดเลก็ ตวั นากจ็ ะเป็นตวั นาเดี่ยว วสั ดฉุ นวนท่ีนิยมใช้กบั สายไฟฟ้ าแรงดนั ตา่ ได้แก่ Polyvinyl Chloride ( PVC ) และ Cross-linked Polyethylene ( XLPE ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 28

3.4.1 สายไฟฟ้ าอะลมู ิเนียมห้มุ ด้วยฉนวน PVC สายไฟฟ้ าชนิดนี้จะมีตวั นาเป็นอะลมู ิเนียมแบบตี เกลียวไม่อดั แน่นหรอื แบบตีเกลียวอดั แน่น และห้มุ ด้วยฉนวน PVC โดยอาจจะเป็น PVC ธรรมดา หรือเป็นแบบ Heat Resisting PVC กไ็ ด้ สามารถใช้ได้กบั แรงดนั ไม่เกิน 750 V สายไฟฟ้ าชนิดนี้จะเป็นไปตามมาตรฐาน มอก. 293-2541 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 29

3.4.2 สายไฟฟ้ าทองแดงห้มุ ด้วยฉนวน PVC 30 เนื่องจากทองแดง มีคณุ สมบตั ิข้อดีท่ีเหนือกว่าอะลมู ิเนียม หลายประการด้วยกนั ไมว่ ่าจะ เป็นโลหะที่มีความนาไฟฟ้ าสงู กว่า การตดั ต่อกท็ าได้ง่ายกว่า จึงนิยมใช้สายไฟฟ้ าชนิดนี้กนั มาก มอก. 11-2553 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

3.4.3 สายไฟฟ้ าทองแดงห้มุ ด้วยฉนวน XLPE เนื่องจากคณุ สมบตั ิของฉนวน XLPE ท่ีสามารถทนต่อความรอ้ นได้สงู มีความแขง็ แรง ทนต่อแรงทางกล และการกดั กร่อนทางเคมีได้ดี ในปัจจบุ นั จึงมีการใช้สายไฟฟ้ าท่ีห้มุ ด้วยฉนวน XLPE มากขึน้ ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 31

CV 1 x ....SQ.mm 0.6/ 1kV Conductor XLPE Insulation PVC Sheath รปู ที่ 3.6 สาย CV แรงดนั ใช้งาน 0.6/1 kV อณุ หภมู ิใช้งาน 90oC สถานที่แห้งและสถานที่เปี ยก สถานท่ีใช้งาน - ใช้งานได้ทวั่ ไป ลกั ษณะการติดตงั้ - ฝังดินโดยตรง ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 32

3.4.4 สายไฟฟ้ าทนไฟ ( Fire Resistant Cable ) สายทนไฟมีลกั ษณะท่ีสาคญั คือ 1. Flame Retardancy 2. Acid and Corrosive Gas Emission 3. Smoke Emission 4. Fire Resistance ( Circuit Integrity ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 33

ส่วนประกอบของสายทนไฟ ( FRC ) Mica/Glass Tape Conductor XLPE Insulation OHLS Sheath รปู ท่ี 3.7 สายทนไฟ ( FRC ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 34

สายไฟฟ้ าทนไฟ ควรใช้กบั ระบบ และวงจรท่ีมีความสาคญั ต่อความปลอดภยั 1. ระบบสญั ญาณเตือนอคั คีภยั ( Fire Alarm System ) 2. ระบบควบคมุ อาคารอตั โนมตั ิ ( Building Automation System ) 3. ระบบไฟแสงสว่างฉุกเฉิน ( Emergency Lighting System ) 4. ระบบเสียงประกาศ ( Public Address System ) 5. ระบบไฟฟ้ าสารอง ( Standby Power System ) ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 35

สายไฟฟ้ าทนไฟ ควรใช้กบั ระบบ และวงจรท่ีมีความสาคญั ต่อความปลอดภยั ( ต่อ ) 6. ระบบเครอื ข่ายคอมพิวเตอร์ ( Computer Network System ) 7. ระบบโทรทศั น์วงจรปิ ด ( Closed Circuit TV System ) 8. ระบบลิฟตแ์ ละบนั ไดเลื่อน ( Lifts and Escalators System) 9. ระบบปัม๊ น้าดบั เพลิงและปัม๊ อดั อากาศในช่องบนั ไดหนีไฟ ( Fire Pumps and Pressurized Stairs ) 10. ในอตุ สาหกรรมต่างๆ ซึ่งต้องการให้ระบบ สามารถปฏิบตั ิงานได้ในขณะท่ีเกิดไฟไหม้ 36 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

สายทนไฟ ( Fire Resistance Cable ) สายทนไฟมีอตั ราลาดบั การทนไฟตามการทดสอบ ตาม BS 6387 ซ่ึงแบ่งเป็น 3 แบบ 8 ประเภทตามตารางท่ี 3. ตารางเครอื่ งหมายแบง่ คณุ สมบตั ิการทนไฟ อณุ หภมู ิและเวลาท่ีใช้ในการทดสอบ ประเภท การทดสอบ เครือ่ งหมาย 650C เป็นเวลา 3 ชงั่ โมง A B การทนไฟ 750C เป็นเวลา 3 ชงั่ โมง C S การทนไฟและน้า 950C เป็นเวลา 3 ชงั่ โมง การทนไฟและ W ทนแรงกระแทก 650C เป็นเวลา 20 นาที X 650C เป็นเวลา 15 นาที Y จากนัน้ พ่นน้าและทาการทดสอบ Z 650C เป็นเวลา 15 นาที 37 650C เป็นเวลา 15 นาที โดยมีแรงกระแทก 750C เป็นเวลา 15 นาที โดยมีแรงกระแทก 950ผศC.เปป็ นรเวะลสาิ ท1ธ5 ์ิ นาที โดยมีแรงกระแทก พทิ ยพฒั น์

ตามมาตรฐานการติดตงั้ ทางไฟฟ้ าของ วสท. สายทนไฟใช้ตาม BS 6387 สายทนไฟที่ใช้มีระดบั สงู สดุ คือ CWZ ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 38

3.5 สายไฟฟ้ าตาม มอก. 11-2553 สายไฟฟ้ าแรงดนั ตา่ ห้มุ ฉนวนพอลิไวนิลคลอไรด์ มีใช้อย่มู ากมายและมีมาตรฐานบงั คบั มานานกล้ว ฉบบั แรกคือ มอก 11- 2518 ต่อมาได้ปรบั ปรงุ เป็น มอก 11- 2531 ฉบบั ล่าสดุ คือ มอก 11- 2553 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 39

3.5.1 มอก. 11-2553 สายไฟฟ้ าห้มุ ฉนวนพอลิไวนิลคลอไรดม์ ีมาตรฐานบงั คบั คือ มอก. 11-2553 มาตรฐานนี้มี 6 เล่มด้วยกนั เล่ม 1 ข้อกาหนดทวั่ ไป เล่ม 2 วิธีทดสอบ เล่ม 3 สายไฟฟ้ าไม่มีเปลือก สาหรบั งานติดตงั้ ยึดกบั ที่ เล่ม 4 สายไฟฟ้ ามีเปลือก สาหรบั งานติดตงั้ ยึดกบั ที่ เล่ม 5 สายอ่อน เล่ม 101 สายไฟฟ้ ามีเปลือก สาหรบั งานทวั่ ไป ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 40

3.5.2 เล่มท่ี 1 ขอ้ กาหนดทวั่ ไป แรงดนั ไฟฟ้ า กาหนดให้ เป็น Uo / U Uo = แรงดนั RMS ระหว่าง ตวั นา กบั ดิน U = แรงดนั RMS ระหว่าง ตวั นา กบั ตวั นา Ground Earth 41 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์

ตวั อย่างแรงดนั แรงดนั 450 / 750 V 450 x  3 = 779 V = 750 V แรงดนั 300 / 500 V 300 x  3 = 520 V = 500 V . แรงดนั 600 / 1000 V ( 0.6 / 1 kV ) 600 x  3 = 1039 V = 1000 V ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 42

3.5.3 สีฉนวน สีฟ้ า, สีน้าตาล สีเขียวแถบเหลือง, สีฟ้ า, สีน้าตาล 2 แกน 3 แกน หรือ สีน้าตาล, สีดา, สีเทา 4 แกน สีเขียวแถบเหลือง, สีน้าตาล, สีดา, สีเทา 5 แกน หรอื สีฟ้ า, สีน้าตาล, สีดา, สีเทา สีเขียวแถบเหลือง, สีฟ้ า, สีน้าตาล, สีดา, สีเทา หรือ ผศ. ประสิทธ์ิ พสีฟทิ ้ าย,พสฒั ีนน้า์ตาล, สีดา, สีเทา, สีดา 43

ระบบไฟฟ้ า 3 เฟส 4 สาย สายดิน สาย Neutral สาย สีเขียวแถบเหลือง สายเฟส 1 ( A ) สาย สีฟ้ า สายเฟส 2 ( B ) สาย สีน้าตาล สายเฟส 3 ( C ) สาย สีดา สาย สีเทา ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 44

เปรียบเทียบสีเดิมกบั สีใหม่ สีใหม่ น้าตาล สีเดิม L1 ดา ดา L2 แดง เทา L3 น้าเงิน ฟ้ า N เทา เขียวแถบเหลือง G เขียวแถบเหลือง ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 45

3.5.4 การกาหนด รหสั ชนิดของสายไฟฟ้ า ใช้หมายเลข 2 ตวั หมายเลข แรก เป็นการระบขุ นั้ พืน้ ฐานของสายไฟฟ้ า หมายเลข สอง เป็นการระบแุ บบเฉพาะชนั้ และ แบบของสายไฟฟ้ า ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 46

ชนั้ และแบบของสายไฟฟ้ าเป็นดงั นี้ 0 สายไฟฟ้ าไม่มีเปลือกนอก สาหรบั งานติดตงั้ ยดึ กบั ที่ 1 สายไฟฟ้ ามีเปลือก สาหรบั งานติดตงั้ ยึดกบั ที่ 4 สายไฟฟ้ าอ่อน ( Flexible cable ) ไม่มีเปลือก สาหรบั การใช้งานเบา 5 สายไฟฟ้ าอ่อน ( Flexible cable ) มีเปลือก สาหรบั การใช้งานปกติ 7 สายไฟฟ้ าอ่อน ( Flexible cable ) มีเปลือกสาหรบั การใช้งานพิเศษ ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 47

3.5.5 สายไฟฟ้ าตาม มอก. 11-2553 ที่นิยมใช้ 1. สายไฟฟ้ าแกนเดี่ยวไมม่ ีเปลือก ชนิดตวั นาสายแขง็ สาหรบั งานทวั่ ไป รหสั 60227 IEC 01 แรงดนั ไฟฟ้ าที่กาหนด 450 / 750 V มีขนาด 1.5 mm2 ถงึ 400 mm2 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 48

รปู ที่ 3.8 สาย 60227 IEC01 ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 49

การใช้งาน สาย 60227 IEC 01 - ใช้งานทวั่ ไป - เดินในช่องเดินสาย และต้องป้ องกนั น้าเข้าช่องเดินสาย - ห้ามรอ้ ยท่อฝงั ดินหรือฝงั ดินโดยตรง - ห้ามเดินบน Cable Trays ผศ. ประสิทธ์ิ พทิ ยพฒั น์ 50