Egyvezetős kábel: típusok, felhasználások és kiválasztási útmutató

A egyvezetős kábel egy szilárd vagy sodrott elektromos vezetőből áll, amelyet szigetelés vesz körül, és sok esetben egy külső köpeny vagy burkolat. Ez az elektromos rendszerekben használt legalapvetőbb huzalozási egység, a háztartási leágazó áramköröktől az ipari motortápokig. Annak megértése, hogyan működik, hol alkalmazható, és hogyan hasonlítható össze a többvezetős alternatívákkal, elengedhetetlen mindenki számára, aki elektromos vezetékeket határoz meg, telepít vagy karbantart.

A lényeg: az egyvezetékes kábelek a legjobb választás, amikor a rugalmasság, a vezetőnkénti nagy áramkapacitás vagy az egyedi áramköri elrendezés a legfontosabb. Lehetővé teszik az egyes vezetékek önálló vezetését, így ideálisak védőcsövekhez, nagy tápelosztókhoz és olyan alkalmazásokhoz, ahol a vezetőket hő- vagy feszültségi okok miatt el kell választani.

Mi az egyvezetős kábel?

Egy vezetékes kábel pontosan egy áramvezető utat vezet. Maga a vezető általában rézből vagy alumíniumból készül, két fizikai forma egyikébe építve:

• Szilárd vezető — egyetlen, szakadatlan vezeték. Gyakori a kisebb átmérőjűeknél (AWG 14-től AWG 10-ig), amelyeket rögzített lakossági vezetékekhez használnak.
• Sodrott vezető — több vékony huzal egymáshoz csavarva, javítva a rugalmasságot. Használható nagyobb átmérőjűeknél (AWG 8 és nagyobb), és mindenhol, ahol a kábelnek meg kell hajolnia vagy meg kell hajolnia a telepítés során.

A szigetelőréteg – általában THHN, XHHW vagy USE-2 – határozza meg a kábel névleges feszültségét, hőmérsékletét, valamint azt, hogy alkalmas-e nedves, száraz vagy közvetlen betemetett környezetre. A köpenyanyagok, például a PVC, a nylon vagy a térhálósított polietilén (XLPE) mechanikai védelmet adnak, és tovább határozzák meg az alkalmazási tartományt.

Vezető mérete és ampaitása

A huzalmérő közvetlenül meghatározza, hogy egy vezetékes kábel mekkora áramot képes biztonságosan szállítani. Az alábbi táblázat a vezetékben lévő réz THHN vezetékek NEC-szabványának megfelelő amperasitási értékeit mutatja 75°C-on, amelyek a kereskedelmi és ipari környezetben a leggyakoribb telepítési forgatókönyvet képviselik.

Általános szigeteléstípusok és besorolásuk

Az egyetlen vezetős kábelre bélyegzett szigeteléstípus nem csak egy címke – meghatároz minden olyan környezetet, amelybe a kábel legálisan és biztonságosan beléphet. A szigetelés és a környezet nem megfelelő szigetelése az egyik leggyakoribb vezetékezési hiba a területen.

THHN / THWN-2

A legszélesebb körben telepített egyvezetékes szigetelés Észak-Amerikában. A THHN 90°C-ig száraz helyekre van besorolva; A THWN-2 ezt a minősítést nedves helyekre is kiterjeszti. A nejlon külső bevonat ellenáll az olajnak, a benzinnek és a fizikai kopásnak. Ez a szabványos választás a kereskedelmi védőcsővezetékekhez, és gyakorlatilag minden elektromos szállító értékesíti.

XHHW-2

Térhálósított polietilén szigetelés, 90°C-os, nedves és száraz körülmények között is. Az XHHW-2 jobban bírja a magasabb hőmérsékletet, mint a PVC-alapú szigetelések, és gyakori az ipari motoráramkörökben, a napelemes PV-vezetékekben (USE-2/RHW-2 néven), valamint azokban a berendezésekben, ahol a hőciklus aggodalomra ad okot. Dielektromos szilárdsága miatt középfeszültségű alkalmazásokhoz is előnyös választás.

USE-2 / RHW-2

A földalatti bejárathoz és a közvetlen eltemetéshez ajánlott USE-2 tolerálja a talaj nedvességét és az UV-sugárzást. Ez a kód által megkövetelt szigetelés a fotovoltaikus forrásokhoz és a vezetéken kívül futó kimeneti áramkörökhöz, névleges 600 V és 90 °C nedves. Sok kábel kettős listán szerepel USE-2/RHW-2 néven, így mind a föld alatti, mind a vezetékes telepítéshez engedélyt ad.

TFFN / TFN

Kisebb flexibilis vezetékek (AWG 18–16) hőre lágyuló szigeteléssel és nylon köpennyel. Beépített lámpatestekben, lámpatestekben és készülékvezetékekben használható, ahol a vezetéknek szűk helyekre kell illeszkednie, és el kell viselnie a készülék által kibocsátott hőt.

Egyvezetős kábel vs. többvezetős kábel

Az egy- és többvezetős kábel közötti választás ritkán csak költségdöntés – magában foglalja a telepítési módot, a rugalmassági követelményeket, az áramkör bonyolultságát és a hosszú távú karbantartási hozzáférést.

A gyakorlatban egyvezetős kábels dominate large commercial and industrial power distribution , míg a többvezetős kábeleket előnyben részesítik a vezérlővezetékekhez, műszerekhez és lakossági NM (Romex-stílusú) áramkörökhöz, ahol a telepítés sebessége többet jelent, mint az útvonal rugalmassága.

Az egyvezetős kábel főbb alkalmazásai

Szolgáltatás bejárati és betápláló áramkörök

A hálózati transzformátort a fő panellel összekötő bejárati vezetékek szinte mindig egyvezetékesek. Egy 400A-es lakossági szolgáltatásnál például négy különálló vezetéket – két földeletlen melegítőt, egy nullapontot és egy földelést – húznak át a szervizbevezető vezetéken. Ezen a jelenlegi szinten egyetlen 400 A-es kábel fizikailag nehézkes lenne; futás fázisonként két párhuzamos 3/0 AWG vezetékkészlet azonos kapacitás elérése bevett gyakorlat, és a helyszínen könnyebben kezelhető.

Motor leágazó áramkörök

Az NFPA 70 (NEC) 430. cikke szabályozza a motorok huzalozását, és az 1 LE feletti motorok esetében a kereskedelmi és ipari környezetben az egyvezetékes vezeték az alapértelmezett. Egy 100 LE-s, 480 V-os háromfázisú motorhoz, amely körülbelül 124 A teljes terhelési áramot vesz fel, a vezetékek mérete kb. A teljes terhelés 125%-a NEC 430.22 szerint – ebben a példában jellemzően 2 AWG réz THHN. Három különálló vezeték EMT-n vagy merev védőcsövön keresztül történő átvezetése lehetővé teszi, hogy mindegyiket egymástól függetlenül cseréljék, ha megsérülnek.

Napelemes PV rendszerek

A fotovoltaikus berendezések nagymértékben támaszkodnak az egyvezetékes USE-2 vagy PV vezetékre a panelek összefűzéséhez. Ezeknek a kábeleknek ellenállniuk kell a kültéri UV-sugárzásnak, a –40°C és 90°C közötti gyakori hőciklusnak, valamint – szálinverteres rendszerek esetén – az 1500 V-ig terjedő egyenfeszültségnek. A PV Wire egy napfényálló, extra vastag szigetelőfalat tartalmaz, amely kifejezetten megfelel ezeknek az igényeknek, míg a szabványos THHN ugyanabban a környezetben idő előtt meghibásodik.

Kábeltálca telepítések

Ipari üzemekben és adatközpontokban a kábeltálcát több tucat áramkör kezelésére használják hosszú vízszintes futásokon. A TC (tálcás kábel) vagy XHHW-2 besorolású egyvezetők nyitott tálcába fektethetők védőcső nélkül, ami jelentősen csökkenti az anyagköltséget. Az NEC 392. cikkelye szabályozza a kitöltési követelményeket – egy létra típusú tálcán akár 1000 kcmil nagyságú vezetékek is elhelyezhetők burkolat nélkül, feltéve, hogy betartják a térköz és az ampacity lecsökkentési szabályokat.

Nagyfeszültségű és középfeszültségű elosztás

Az elosztófeszültségeken (5 kV és 35 kV között) a kábelek szinte kizárólag egyvezetékesek, félvezető pajzsokkal, térhálósított polietilén szigeteléssel, fémszalagos árnyékolással és burkolattal. Mindegyik fázis különálló kábelként fut mind biztonsági, mind elektromos teljesítmény okokból – a fázisok szétválasztása csökkenti a többfázisú hibák kockázatát, és leegyszerűsíti a toldást és lezárást.

Párhuzamos vezetékek telepítése

Ha egyetlen elegendő méretű vezeték túl nagy ahhoz, hogy kezelni tudja, vagy nem kapható a kereskedelemben, az NEC 310.10(H) szakasza lehetővé teszi a párhuzamosítást – fázisonként két vagy több vezeték egyidejű futtatását. A párhuzamosítás csak vezetőknél megengedett 1/0 AWG és nagyobb , és a párhuzamos készletben lévő összes vezetéknek azonosnak kell lennie anyagukban, méretben, szigeteléstípusban és hosszúságban.

Gyakorlati példa: egy 1200A-es kapcsolótábla-adagolóhoz 500 kcmil réz THHN-t használnak (380A névleges 75°C-on) fázisonként négy vezeték párhuzamosan fut, összesen 12 áramvezető vezeték plusz nulla és földelés. A csőtöltés és a termikus leértékelés számításai ezen a léptéken kritikussá válnak.

A nem megfelelő párhuzamos telepítés – nem illeszkedő hosszúságok vagy eltérő védőcső anyagok (acél vagy PVC) minden készletnél – áramkiegyensúlyozatlanságot okoznak a párhuzamos vezetők között, ami a túláramot szállító vezető túlmelegedéséhez vezet még akkor is, ha a kombinált ampaitás megfelelőnek tűnik.

Kiválasztási ellenőrzőlista: A megfelelő egyvezetős kábel kiválasztása

Mielőtt meghatározna egy vezetékes kábelt, szisztematikusan dolgozza át a következő tényezőket:

1. Névleges feszültség — 600 V szabványos tápkábelekhez; 1000 V PV rendszerekhez; magasabb a középfeszültségű elosztásnál.
2. Hőmérséklet minősítés — Állítsa be a legmagasabb környezeti vagy üzemi hőmérsékletet, amellyel a kábel találkozik. Használjon 90°C-os szigetelést, ha leértékelés várható.
3. Környezet — Nedves, száraz, közvetlen temetés, napfénynek kitett, vegyszerálló? Minden feltétel kiküszöböl bizonyos szigetelési típusokat.
4. Vezető anyag — A réz nagyobb vezetőképességű és könnyebben lezárható. Az alumínium könnyebb és olcsóbb amperenként nagyobb méreteknél (4 AWG és nagyobb), de antioxidáns vegyületet és megfelelő füleket igényel.
5. Csővezeték kitöltése — A NEC 9. fejezet táblázatai korlátozzák, hogy egy adott csőméretben hány vezeték fér el. A töltési határértékek túllépése lehetetlenné teszi a húzást és túlzott hőt termel.
6. Az ampacity csökkentése — Alkalmazza az NEC 310.15 korrekciós tényezőket megemelkedett környezeti hőmérsékletekre, és töltse fel a vezetékeket háromnál több áramvezetővel.
7. Rugalmassági követelmény — A rögzített csővezetékek kis átmérőjű szilárd vezetőket használhatnak; Bármilyen hajlítás vagy elmozdulás használat közben elakadást igényel.

Bevált telepítési gyakorlatok

Még a helyesen meghatározott egyvezetékes kábel is idő előtt meghibásodik vagy biztonsági kockázatot jelent, ha gondatlanul telepítik. A leginkább követendő gyakorlatok a következők:

• Vegye figyelembe a minimális hajlítási sugarat — Erősáramú kábelek esetén jellemzően a kábel teljes átmérőjének 8-12-szerese. Ennek túllépése megtöri a vezetőt és megreped a szigetelés.
• Használjon húzó kenőanyagot — Különösen hosszú csővezetékeknél vagy több ívet tartalmazó futásoknál. A kábel maximális húzófeszültségének túllépése (a vezeték keresztmetszetéből és a vezeték geometriájából számítva) megnyúlhat vagy elválaszthatja a szálakat.
• Tartsa a párhuzamos halmazokat ugyanabban a vezetékben — Háromfázisú párhuzamos futásoknál az induktív kiegyensúlyozatlanság minimalizálása, ha egy készlet összes vezetékét ugyanabba a vezetékbe helyezi. Ha külön vezetékekre van szükség, használjon nem mágneses (PVC vagy alumínium) védőcsövet minden komplett készlethez, hogy elkerülje a mágneses felmelegedést.
• Nyomatékvégződések a specifikáció szerint — Az alulnyomott fülek növelik az érintkezési ellenállást és túlmelegedést okoznak. A túlnyomatékos csatlakozások feltörik a vezetőszálakat. Mindig kövesse a fül gyártójának nyomaték-specifikációját, amely jellemzően a fülre vagy annak adatlapjára van nyomtatva.
• Mindkét végét címkézze fel — A sok egyvezetékes vezetékrendszerekben a csatlakozódobozokon és a paneleken az egyértelmű fázis- és áramkör-címkézés megakadályozza a hibás huzalozást az üzembe helyezés és a karbantartás során.

Réz vs. alumínium egyvezetők

Az alumínium vezetőket gyakran félreértik. Az 1960-as és 1970-es években az alumínium huzalozással kapcsolatos problémák a kis nyomtávú (AWG 12–14) alumíniumra vonatkoztak, amelyet rézre tervezett csatlakozókkal használtak. Modern, 1 AWG-s és nagyobb méretű, alumínium-besorolású sarukkal és antioxidáns vegyülettel végződő, modern alumínium vezetékek megbízhatóan működnek és megfelelnek a kódexnek.

Egy 400A-es adagolónál az 500 kcmil alumínium XHHW-2 nagyjából 30-40%-kal kevesebb lábonként, mint az egyenértékű réz , és az alumínium kisebb súlya csökkenti a vezetékek feszültségét és leegyszerűsíti a nagy orsók kezelését. A kompromisszum két vezetékmérettel nagyobb, mint a réznél az egyenértékű amper érdekében – egy 500 kcmil-es alumíniumvezető megközelítőleg ugyanannyi áramot vezet, mint egy 350 kcm-es rézvezető, ami befolyásolja a vezetékek méretét.