สายไฟฟ้า มีส่วนประกอบอะไรบ้าง

สายไฟฟ้า

คือ วัสดุที่ประกอบไปด้วยธาตุโลหะที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี เนื่องจากเนื้อโลหะที่มีความแข็งและเหนียว โดยเฉพาะทองแดงที่สามารถนำมาแปรรูปได้ตามต้องการ จึงได้รับความนิยมในวงการของอุตสาหกรรมซึ่งสายไฟแต่ละชนิดจะได้รับการออกแบบแตกต่างกันออกไปตามโครงสร้างและคุณสมบัติการใช้งาน เช่น

• สายที่ประกอบไปด้วยตัวนำไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว
• สายที่ประกอบด้วยฉนวนหุ้มตัวนำไฟฟ้า

      สายที่ประกอบด้วยเปลือกหุ้มหรือชั้นป้องกันเสริมเป็นส่วนประกอบอยู่ภายใน

ส่วนประกอบของสายไฟฟ้า

1. ตัวนำไฟฟ้า

ทำหน้าที่ส่งผ่านกระแสไฟฟ้าหรือสัญญาณไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าทำจากโลหะที่มีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำและมีค่าความนำไฟฟ้าสูง ซึ่งโลหะที่นิยมใช้ทำเป็นตัวนำไฟฟ้าได้แก่ ทองแดง และอลูมิเนียม โดยมีคุณสมบัติ ดังนี้

-ทองแดง เป็นโลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงมาก (สูงเป็นอันดับสองรองจากโลหะเงิน) มีความแข็งแรง สามารถนำมารีดเป็นเส้นลวดขนาดเล็ก และดัดโค้งงอได้โดยไม่เปราะหักง่าย นำความร้อนได้ดี แต่มีน้ำหนักค่อนข้างมาก และราคาสูงกว่าอลูมิเนียม ดังนั้นจึงนิยมใช้ทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าสำรหับสายไฟฟ้าที่ใช้ติดตั้งในอาคารและติดตั้งใต้ดิน (Underground cable)

-อลูมิเนียม มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าทองแดง (ประมาณ 62% ของทองแดง) แต่เปราะหักได้ง่ายกว่าจึงไม่สามารถรีดเป็นเส้นลวดขนาดเล็กมากได้ อลูมิเนียมมีข้อได้เปรียบทองแดงคือมีน้ำหนักเบากว่ามาก (อลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณ 1 ใน 3 ของทองแดงที่ปริมาตรเท่ากัน) และราคาถูกกว่า ดังนั้นอลูมิเนียมจึงเหมาะสำหรับทำเป็นตัวนำของสายไฟฟ้าที่ติดตั้งแบบแขวนลอยในอากาศ เช่นสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือพื้นดินที่ต้องเดินเป็นระยะทางไกล ทำให้การลงทุนในสายส่งและโครงสร้างเสาและอุปกรณ์รับน้ำหนักน้อยลงจากน้ำหนักที่เบากว่าของสายตัวนำอลูมิเนียม และเนื่องจากอลูมิเนียมเปราะหักได้ง่ายกว่าทองแดง ดังนั้นจึงไม่นิยมใช้ทำเป็นตัวนำสายตีเกลียวหรือสายอ่อนขนาดเล็กและตัวนำที่ติดตั้งในอาคารซึ่งต้องการการดัดโค้งของสายในการติดตั้งมากกว่า

2. ฉนวน

ทำหน้าที่ป้องกันกระแสไฟฟ้าไม่ให้ไหลผ่านไปยังส่วนอื่นๆที่สามารถก่อให้เกิดอันตรายได้ เช่นไฟรั่ว หรือไฟฟ้าลัดวงจร ฉนวนส่วนใหญ่ทำจากพลาสติกโพลีเมอร์หรือยางที่มีคุณสมบัติทนความร้อนและป้องกันของเหลวไหลผ่านสามารถป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าไหลผ่านได้  วัสดุที่ใช้ทำฉนวนมีด้วยกันหลายชนิด แต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุด คือ โพลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride: PVC) และ ครอสลิงค์ โพลีเอททีลีน (Cross-Linked Polyethylene: XLPE)

• ฉนวน PVC มีความนิ่มและอ่อนตัว สามารถดัดโค้งงอได้ง่าย นิยมใช้เป็นฉนวนสายแรงดันต่ำ โดยเฉพาะสายที่ใช้ติดตั้งในอาคารเนื่องจาก PVC มีคุณสมบัติต้านทานการลุกไหม้ไฟในตัวเอง ฉนวน PVC ใช้กับสายไฟฟ้าที่มีพิกัดอุณหภูมิตัวนำสูงสุด 70 oC
• ฉนวน XLPE ผลิตโดยการทำให้ โพลีเอททีลีน (PE) เกิดปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนเป็นครอสลิงค์ โพลีเอททีลีน (XLPE) ซึ่งมีความแข็งแรงและทนความร้อนได้มากขึ้น ฉนวน XLPE ใช้กับสายไฟฟ้าที่มีพิกัดอุณหภูมิตัวนำสูงสุด 90 oC นิยมใช้เป็นฉนวนสายไฟฟ้ากำลัง โดยเฉพาะสายไฟฟ้าแรงดันสูง ฉนวน XLPE มีคุณสมบัติที่เหนือกว่า PVC ได้แก่ ทนอุณหภูมิได้สูงกว่า มีความแข็งแรงมากกว่า ความต้านทานไฟฟ้าสูงกว่า ป้องกันการซึมผ่านของน้ำได้ดีกว่า แต่มีข้อเสียคือเมื่อติดไฟแล้วจะลุกลามไฟได้อย่างรวดเร็ว จึงไม่นิยมใช้สายไฟฟ้าฉนวน XLPE ติดตั้งในอาคาร ยกเว้นแต่เป็นสายที่ออกแบบให้ผ่านการทดสอบการลุกลามไฟเป็นพิเศษ

3. เปลือกนอก (Over sheath)

เปลือกนอก หรือ Over Sheath คือ พลาสติกโพลิเมอร์ที่อยู่ชั้นนอกสุดของสายไฟฟ้า ทำหน้าที่ปกป้องสายไฟฟ้าจากสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น การขูดขีดระหว่างติดตั้ง แรงกระแทกกดทับ แสงแดด น้ำและความชื้น และการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น

• PVC มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับฉนวนพีวีซีเหมาะกับสายไฟฟ้าที่ใช้ติดตั้งภายในอาคาร
• PE มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการขูดขีดและแรงกระแทกกดทับได้ดี และป้องกันการซึมผ่านของน้ำได้ดี แต่มีข้อเสียเรื่องการลุกลามไฟเช่นเดียวกับฉนวน XLPE ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับใช้เป็นเปลือกของสายที่ใช้ติดตั้งใต้ดิน
• LSHF (Low Smoke Halogen Free) พัฒนาขึ้นสำหรับสายไฟฟ้าที่ใช้ติดตั้งในพื้นที่ที่ต้องการความปลอดภัยมากเป็นพิเศษ เนื่องจากเปลือก LSHF มีคุณสมบัติต้านทานการลุกลามไฟ ควันน้อยและไม่ปล่อยก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดเมื่อถูกไฟไหม้ มีข้อเสียคือ ความแข็งแรงไม่สูงมากเท่า PVC และ PE และไม่เหมาะกับการติดตั้งแบบฝังดิน เนื่องจากมีการดูดซึมความชื้นสูง