โครงสร้างสายไฟฟ้าแรงต่ำ และชนิดของสายไฟฟ้าแรงต่ำ

สายไฟฟ้าแรงต่ำ เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบไฟฟ้าภายในบ้าน อาคาร และโรงงานอุตสาหกรรม การเลือกใช้สายไฟให้เหมาะสมกับงานนั้น ๆ จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อให้ระบบไฟฟ้าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย บทความนี้จะพาทุกคนไปทำความเข้าใจเกี่ยวกับสายไฟฟ้าแรงต่ำ ทั้งในเรื่องของโครงสร้าง และชนิดของสายไฟฟ้าแรงต่ำ

สายไฟฟ้าแรงต่ำ คืออะไร?

สายไฟฟ้าระบบแรงต่ำ คือ สายไฟฟ้าที่มีแรงดันใช้งานระหว่างสายไม่เกิน 1,000 โวลต์ ซึ่งเป็นสายไฟฟ้าที่มีการใช้งานเป็นส่วนใหญ่ การระบุแรงดันใช้งานจะระบุเป็น U0/U โดยที่ U0 จะหมายถึงแรงดันไฟฟ้าวัดเทียบดิน และ U คือแรงดันระหว่างสายเส้นไฟ ตัวนำที่นิยมใช้คือทองแดงเนื่องจากมีค่าความนำไฟฟ้าที่ดีกว่า และปัญหาเรื่องการกัดกร่อนรวมทั้งการเกิดออกไซด์น้อยกว่าอะลูมิเนียม สายไฟฟ้าทุกชนิดต้องมีคุณสมบัติเป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) ฉบับล่าสุด หรือมาตรฐานที่การไฟฟ้าฯยอมรับ ได้แก่ มอก. 11-2553, มอก. 11 เล่ม 101-2559 หรือ IEC 60502 เป็นต้น

โครงสร้างของสายไฟฟ้าแรงต่ำ

สายไฟฟ้าในระบบแรงต่ำมีโครงสร้างที่สำคัญ ดังนี้

1. ตัวนำ

ปัจจุบันวัสดุที่นิยมใช้เป็นตัวนำในระบบไฟฟ้าแรงต่ำ ได้แก่ ทองแดง และอะลูมิเนียม ตามความต้องการใช้งาน ทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าจึงมีความสำคัญมาก ตัวนำที่ดีต้องมีความต้านทานต่ำ (บริสุทธิ์) มีความเหนียว และอ่อน ตัวได้ดี ทำให้นำกระแสได้ดี สามารถดัดโค้งได้ง่าย และหักยาก

สำหรับสายไฟฟ้าในระบบแรงต่ำภายในอาคารจะใช้เป็นทองแดง เนื่องจากนำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่า และมีความยุ่งยากในการต่อสายน้อยกว่าอะลูมิเนียม ส่วนตัวนำอะลูมิเนียมมีน้ำหนักเบาจึงนิยมใช้ในระบบสายอากาศถึงแม้จะมีข้อด้อยเรื่องความต้านทานก็ตาม ตัวนำมีทั้งที่เป็นตัวนำเส้นเดี่ยว ตีเกลียว และตัวนำชนิดสายอ่อน สายไฟฟ้าขนาดใหญ่ตัวนำจะเป็นแบบตีเกลียว (Stranded) เพื่อให้อ่อนตัวได้ดี 

2. ฉนวน

ทำหน้าที่กั้นการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าไปยังสิ่งที่สัมผัสกับสายไฟฟ้า เช่น คน สัตว์ ต้นไม้ ดิน อุปกรณ์การเดินสาย หรือแม้แต่ระหว่างสายไฟฟ้าด้วยกัน เป็นต้น ปัจจุบันวัสดุที่ใช้ทำฉนวนมีหลายชนิด ที่นิยมใช้ในระบบสายแรงต่ำภายในอาคารคือ PVC และ XLPE

ฉนวน PVC มีอุณหภูมิใช้งาน 70°C และ 90°C แต่สายที่ใช้งานในระบบการเดินสายทั่วไปเป็นสายที่มีอุณหภูมิใช้งาน 70°C สำหรับฉนวน XLPE มีอุณหภูมิใช้งาน 90°C

3. เปลือก

ทำหน้าที่ป้องกันฉนวนของสายไฟฟ้าจากความเสียหายทางกลในระหว่างการติดตั้งและใช้งาน และยังช่วยป้องกันแสงแดด การกัดกร่อน รวมถึงการซึมผ่านของน้ำอีกด้วย สายไฟฟ้าบางชนิดมีเปลือกแต่บางชนิดไม่มีเปลือก ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการผลิตเพื่อให้เหมาะสมกับแต่ละสภาพการใช้งานและลักษณะการติดตั้ง ตัวอย่างสายไฟฟ้าที่มีเปลือกเช่น สาย NYY, VCT, VAF และ CV เป็นต้น

ชนิดของสายไฟฟ้าแรงต่ำ

สายไฟฟ้าแรงต่ำมีหลายชนิดตามความต้องการใช้งาน ซึ่งชนิดของสายไฟฟ้าแรงต่ำโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่

• สายไฟฟ้าทองแดงหุ้มฉนวน PVC (Polyvinyl Chloride)

• สายไฟฟ้าทองแดงหุ้มฉนวน XLPE (Cross-Linked Polyethylene) หรือในท้องตลาดนิยมเรียกว่าสาย CV

• สายไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น สายทนไฟ สายควันน้อย และสายไร้ฮาโลเจน สายชนิดนี้ตัวนำจะเป็นทองแดง

ข้อแตกต่างระหว่างสาย PVC กับ XLPE

สายไฟฟ้าระบบแรงต่ำที่มีใช้งานทั่วไปจะเป็นชนิดตัวนำทองแดง หุ้มฉนวน PVC หรือ XLPE การเลือกใช้งานต้องสอดคล้องตามความต้องการใช้งานและเป็นไปตามที่อนุญาตในมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าฯ

การเลือกสายไฟฟ้าไปใช้งานต้องเลือกให้ตรงตามความต้องการของงานประกอบ คุณสมบัติของสายไฟฟ้า วิธีการเดินสายที่ใช้ สถานติดตั้ง วงจรที่ใช้งาน และข้อกำหนดการใช้งานของสายไฟฟ้า ข้อแตกต่างมีดังนี้

• อุณหภูมิใช้งาน

สาย PVC มีอุณหภูมิใช้งาน 70°C และสาย XLPE มีอุณหภูมิใช้งาน 90°C มีผลดังนี้

1. ขนาดกระแสของสายไฟฟ้า 

เนื่องจากสายไฟฟ้ามีค่าความต้านทาน ดังนั้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านก็จะเกิดความร้อน สายขนาดเดียวกันซึ่งมีความต้านทานเท่ากันสายที่ฉนวนมีอุณหภูมิใช้งานสูงกว่า ก็จะสามารถรับกระแสไฟได้สูงกว่า หรือกล่าวได้ว่ามีขนาดกระแสสูงกว่านั่นเอง ดังนั้น สาย XLPE ที่ขนาดเท่ากับสาย PVC จึงมีขนาดกระแสสูงกว่าสาย PVC

2. ค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียในสาย

สายที่มีขนาดเท่ากันจะมีค่าความต้านทานเท่ากัน แต่สายเส้นที่มีกระแสไหลสูงกว่าจะมีค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียในสายไฟฟ้าที่สูงกว่า เพราะค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียจะเปลี่ยนสูงขึ้นตามค่ากระแสยกำลังสอง ดังนั้นถ้ากระแสที่ไหลในสายไฟฟ้าเต็มพิกัด สาย XLPE ที่ขนาดสายเท่ากับ PVC แต่มีพิกัดค่าความสามารถในการนำกระแสสูงกว่า จึงส่งผลให้มีค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียภายในสายที่สูงกว่าสาย PVC ซึ่งค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียนี้ คือค่าไฟฟ้าที่ต้องจ่ายตลอดเวลาที่ใช้งาน (kW คูณกับชั่วโมงที่กระแสไหลในสายไฟฟ้า) นั่นเอง

3. แรงดันตกในสาย

สายที่มีขนาดเท่ากันจะมีความต้านทานเท่ากัน สายเส้นที่มีกระแสไหลสูงกว่าจะมีแรงดันตกที่สูงกว่า ดังนั้นเมื่อสายไฟฟ้ามีกระแสไหลเต็มพิกัด สาย XLPE จึงมีค่าแรงดันตกสูงกว่าสาย PVC ในการใช้งานจึงต้องพิจารณาให้ค่าแรงดันตกที่เกิดขึ้นเป็นไปตามเกณฑ์ที่มาตรฐานการติดตั้งฯ กำหนดไว้ เพื่อไม่ให้เกิดผลกระทบต่อการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้า กรณีรับไฟแรงสูงจากการไฟฟ้าฯ แรงดันตกคิดจากบริภัณฑ์ประธานแรงต่ำจนถึงจุดใช้ไฟจุดสุดท้ายรวมกันต้องไม่เกิน 5% จากระบบแรงดันที่ระบุ

4. ผลของความร้อนต่ออุปกรณ์ที่ต่อใช้งาน

เมื่อมีกระแสไหลเต็มพิกัดตามชนิดของสายไฟฟ้า สาย XLPE จะมีอุณหภูมิสูงประมาณ 90°C ตามพิกัด เมื่อนำสายไปต่อกับขั้วต่อสายของอุปกรณ์ไฟฟ้า ความร้อนนี้จะถ่ายเทไปที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจึงต้องระวังเป็นพิเศษ เพราะขั้วของอุปกรณ์อาจไม่ได้ออกแบบให้ใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึง 90°C ซึ่งอาจชำรุด หรืออายุการใช้งานสั้นลงได้

5. การทนต่อกระแสลัดวงจร 

กระแสลัดวงจรมีค่าสูงมากถึงแม้เครื่องปลดวงจรจะทำงานปลดวงจรได้อย่างรวดเร็วก็ตาม แต่อุณหภูมิของสายไฟฟ้าก็จะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ฉนวน XLPE สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 250°C ขณะที่ฉนวน PVC ทนได้เพียง 120°C สาย XLPE จึงมีข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับสาย PVC

• คุณสมบัติต้านเปลวเพลิง (Flame Retardant) 

เป็นคุณสมบัติต้านทานการลุกลามของไฟ ฉนวนที่เป็น PVC เมื่อเผาไฟก็จะจุดติดไฟได้ แต่เมื่อนำต้นเพลิงออกไฟจะดับได้เองไม่ลุกลามต่อ ซึ่งเป็นข้อดีของฉนวน PVC ต่างจาก XLPE ที่เมื่อจุดติดไฟแล้วไฟจะไม่ดับเองแต่จะลุกลามต่อไปได้ อาจเป็นสาเหตุให้เกิดเพลิงไหม้อาคารได้ การใช้งานจึงต้องใช้อย่างระมัดระวังและมีวิธีป้องกันที่เหมาะสม

• การเกิดควัน 

ฉนวน PVC มีข้อด้อยกว่า XLPE คือเมื่อไหม้ไฟแล้วจะมีควันมากกว่าและเป็นควันดำที่อาจปิดกั้นการมองเห็นเส้นทางหนีไฟและป้ายต่าง ๆ อีกทั้งควันของการลุกไหม้ PVC ยังเป็นพิษต่อบุคคล การสูดดมเข้าไปจำนวนมากอาจทำให้หมดสติจนหนีไฟไม่ทัน

• ความแข็งแรงทางกายภาพ

สาย XLPE มีความแข็ง ทนต่อการขูดขีดได้ดีกว่า PVC จึงเหมาะกับการใช้งานในบางสถานที่ที่การติดตั้งอาจถูกขูดขีดทำลายเปลือกหรือฉนวนของสายได้

ตัวอย่างสายไฟฟ้าที่ช่างไฟใช้งานเป็นประจำโดยทั่วไป เช่น

• รหัสชนิด 60227 IEC 01 (ชื่อเดิม THW), U0/U = 450/750 V, ฉนวน PVC ไม่มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, มอก. 11-2553

• รหัสชนิด 60227 IEC 10 (โครงสร้างคล้ายสาย NYY), U0/U = 300/500 V, ฉนวน PVC มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, มอก. 11-2553

• รหัสชนิด VAF, U0/U = 300/500 V, ฉนวน PVC มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, มอก. 11 เล่ม 101-2559

• รหัสขนิด NYY, U0/U = 450/750 V, ฉนวน PVC มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, มอก. 11 เล่ม 101-2559

• รหัสขนิด CV, U0/U = 0.6/1.0 kV, ฉนวน XLPE มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, IEC 60502-1

• รหัสขนิด CV-FD, U0/U = 0.6/1.0 kV, ฉนวน XLPE มีเปลือก, ตัวนำทองแดง, IEC 60502-1 และผ่านการทดสอบคุณสมบัติต้านเปลวเพลิงตามมาตรฐาน IEC 60332-3 Category C

การเลือกใช้สายไฟฟ้าแรงต่ำที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น แรงดันไฟฟ้า สภาพแวดล้อม ลักษณะและรูปแบบการติดตั้ง การทำความเข้าใจถึงโครงสร้าง และชนิดของสายไฟฟ้าแรงต่ำ จะช่วยให้ช่างไฟฟ้าสามารถเลือกใช้สายไฟได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม เพื่อให้ระบบไฟฟ้าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถูกต้อง และปลอดภัย

เพื่อให้การติดตั้งระบบไฟฟ้าเป็นไปอย่างปลอดภัยยิ่งขึ้น การเลือกใช้ตู้คอนโทรลและรางครอบสายไฟ ที่ผลิตจากเครื่องจักรที่มีคุณภาพสูง วัสดุคุณภาพดี ผ่านการรับรองมาตรฐาน และงานออกแบบที่ทันสมัย จะช่วยให้การติดตั้งระบบไฟฟ้าเป็นไปอย่างเป็นถูกต้องตามข้อกำหนดในมาตรฐานการติดตั้ง เป็นระเบียบเรียบร้อย ป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าลัดวงจร และเพิ่มความสวยงามให้กับพื้นที่ติดตั้ง

KJL ผู้นำนวัตกรรมตู้ไฟ รางไฟ ที่ช่างไฟเชื่อมั่น ด้วยเทคโนโลยีการผลิตจากประเทศญี่ปุ่น สอบถามข้อมูลสินค้าได้ที่ 

LINE Official Account: @KJL.connect หรือคลิก https://lin.ee/lzVhFfo

Facebook: facebook.com/KJLElectric