ความแตกต่างระหว่างมาตรฐานแห่งชาติ มาตรฐานอเมริกัน และมาตรฐานยุโรป ของระดับความต้านทานอุณหภูมิของสายเคเบิลคืออะไร?

เนื่องจากการรวบรวมมาตรฐานแห่งชาติและมาตรฐานอุตสาหกรรม เนื้อหาจำนวนมากจึงมีการอ้างอิงและยืมมาจากมาตรฐานสากล ดังนั้นก่อนอื่นเรามาดูที่มาตรฐาน UL หรือมาตรฐาน EN/IEC เกี่ยวกับระดับการทนต่ออุณหภูมิ

1. มาตรฐาน UL

ในมาตรฐาน UL เกรดทนต่ออุณหภูมิทั่วไปคือ 60 องศา 70 องศา 80 องศา 90 องศา 105 องศา 125 องศา และ 150 องศา เกรดต้านทานอุณหภูมิเหล่านี้มาจากไหน? เป็นอุณหภูมิการทำงานระยะยาวของตัวนำหรือไม่? อันที่จริง เกรดที่ทนต่ออุณหภูมิเหล่านี้เรียกว่าอุณหภูมิที่กำหนดในมาตรฐาน UL ไม่ใช่อุณหภูมิในการทำงานระยะยาวของตัวนำ

จัดอันดับอุณหภูมิในการทำงาน

การยืนยันอุณหภูมิที่กำหนดในมาตรฐาน UL ถูกกำหนดตามสมการ 1.1 (ดู UL 2556-2007 บทที่ 4.3 Material Long-Term Aging) กระบวนการเฉพาะคือ ขั้นแรกให้สมมติระดับความต้านทานอุณหภูมิของวัสดุ เช่น 105 องศา จากนั้นคำนวณอุณหภูมิทดสอบของเตาอบที่ 112 องศาตามสูตร 1.1 แล้ววางตัวอย่างที่อุณหภูมิทดสอบนี้เป็นเวลา 90 วัน 120 วัน และ 150 วัน ตามลำดับ เพื่อให้ได้ตัวอย่าง จากนั้นความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างวันที่แก่และการยืดเมื่อขาดคำนวณโดยวิธีกำลังสองน้อยที่สุด และจากนั้น ตัวอย่างที่มีอายุ 300 วันที่อุณหภูมิเตาอบนี้ (112 องศา) คือ คำนวณตามความสัมพันธ์เชิงเส้นนี้ การยืดตัวเมื่อขาด

หากอัตราการเปลี่ยนแปลงการยืดตัวที่จุดขาดน้อยกว่าร้อยละ 50 ให้ถือว่าวัสดุสามารถไปถึงอุณหภูมิที่กำหนดได้ และหากอัตราการเปลี่ยนแปลงการยืดตัวที่จุดขาดมากกว่าร้อยละ 50 ให้ถือว่าพิกัด อุณหภูมิของวัสดุไม่สามารถไปถึงอุณหภูมิที่กำหนดได้ จำเป็นต้องกำหนดอุณหภูมิที่กำหนดใหม่และทำการทดสอบข้างต้นต่อไป

จะเห็นได้ว่าในระบบมาตรฐาน UL หากใช้วิธีย้อนกลับสามารถพิจารณาได้ดังนี้: วัสดุบางชนิดมีอายุที่อุณหภูมิ A องศาเป็นเวลา 300 วันและอัตราการเปลี่ยนแปลงการยืดตัวไม่เกิน 50 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นอุณหภูมิ A จะถูกลบด้วย 5.463 จากนั้นหารด้วย 1.02 เพื่อให้ได้อุณหภูมิ B องศา และสามารถระบุได้ว่าวัสดุสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่กำหนดของอุณหภูมิ B องศา

การให้คะแนนอุณหภูมินี้ไม่ได้หมายถึงอุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวของตัวนำที่ฉนวนอนุญาต เนื่องจาก "ระยะยาว" ในอุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาว จริงๆ แล้วควรเป็นอายุการใช้งานของสายเคเบิลที่อุณหภูมิการทำงานนี้ อย่างน้อยก็ในรอบหลายปี เช่น มาตรฐานสายเคเบิลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ EN50618 อายุการใช้งานของสายเคเบิลได้รับการออกแบบมาให้ 25 ปี มาตรฐาน UL ใน ระดับอุณหภูมิโดยทั่วไปจะสูงกว่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวของตัวนำ

อุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้น

อุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้นของวัสดุคือ 7 วัน 10 วัน ฯลฯ ที่พบบ่อยที่สุดในมาตรฐานเช่นวัสดุ 105 องศาสภาพการเสื่อมสภาพคือ 136 องศา× 7 วัน ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งนี้กับอุณหภูมิที่กำหนดคืออะไร? ในมาตรฐาน UL อุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้นได้มาจากประสบการณ์การใช้งานวัสดุในระยะยาว แต่จะมีการสรุปวิธีการบางอย่างเพื่อยืนยันด้วย อุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้นสำหรับวัสดุถูกกำหนดตามในบทที่ 4.3.5.6 และภาคผนวก D ของมาตรฐาน UL 2556-2007 ขั้นแรกให้เลือกอุณหภูมิที่กำหนด อุณหภูมิการเสื่อมสภาพ และเวลาการเสื่อมสภาพตามตาราง 1-1

หากอัตราการเปลี่ยนแปลงการยืดตัวหลังจากอายุของวัสดุที่ทดสอบตามเงื่อนไขข้างต้นมากกว่าร้อยละ 50 ให้ถือว่าวัสดุสามารถกำหนดอุณหภูมิการเสื่อมสภาพตามเงื่อนไขนี้ได้ หากอัตราการเปลี่ยนแปลงการยืดตัวมากกว่าร้อยละ 50 อุณหภูมิที่กำหนดและการเสื่อมสภาพในระยะสั้นของวัสดุ อุณหภูมิจะต้องลดลงหนึ่งระดับ

2. มาตรฐาน EN/IEC

ในมาตรฐาน EN/IEC อุณหภูมิพิกัดจะไม่ค่อยเห็นเหมือนในมาตรฐาน UL แทนที่จะเป็นตัวนำอุณหภูมิการทำงานในระยะยาว (อุณหภูมิในการทำงาน) หรือดัชนีอุณหภูมิ แล้วอุณหภูมิทั้งสองนี้แตกต่างกันอย่างไร?

ตามจริงแล้ว ในระบบมาตรฐาน EN/IEC การประเมินระดับความทนทานต่ออุณหภูมิของสายเคเบิลนั้นอิงตาม EN 60216 หรือ IEC 60216 เป็นหลัก มาตรฐานนี้ใช้เพื่อประเมินอายุการใช้งานความร้อนของวัสดุฉนวนเป็นหลัก วิธีการประเมินคือดำเนินการทดสอบอายุของวัสดุที่อุณหภูมิต่างกัน และอัตราการเปลี่ยนแปลงของการยืดตัวที่จุดขาดคือ 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อถึงจุดสิ้นสุดของการเสื่อมสภาพ และรับวันที่เสื่อมสภาพของวัสดุที่อุณหภูมิต่างกัน จากนั้น วันที่แก่และอุณหภูมิการสุกจะมีความสัมพันธ์เชิงเส้นโดยใช้วิธีการถดถอยเชิงเส้น และได้รับกราฟความสัมพันธ์เชิงเส้น จากนั้นกำหนดอุณหภูมิการทำงานสูงสุดตามอายุของสายเคเบิล หรือกำหนดอายุของสายเคเบิลตามอุณหภูมิการทำงานระยะยาว

ดัชนีอุณหภูมิหมายถึงอุณหภูมิที่สอดคล้องกันเมื่ออัตราการเปลี่ยนแปลงของการยืดตัวที่จุดขาดของวัสดุฉนวนคือ 50 เปอร์เซ็นต์หลังจากการบ่มด้วยความร้อนเป็นเวลา 20000H ยกตัวอย่างมาตรฐานสายเคเบิลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ EN 50618:2014 อายุการใช้งานของสายเคเบิลคือ 25 ปี อุณหภูมิในการทำงานระยะยาวคือ 90 องศา และดัชนีอุณหภูมิคือ 120 องศา อุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้นของวัสดุฉนวนยังมาจากความสัมพันธ์เชิงเส้นด้านบนด้วย

ดังนั้น อุณหภูมิการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนใน EN 50618:2014 คือ 150 องศา อุณหภูมิการเสื่อมสภาพนี้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิการเสื่อมสภาพที่ 158 องศามากสำหรับวัสดุที่มีระดับ 125 องศาในซีรี่ส์มาตรฐาน UL

ไม่ยากที่จะเห็นจากการวิเคราะห์ข้างต้นว่าอุณหภูมิการทำงานในระยะยาวของตัวนำเดียวกันอาจต้องการอุณหภูมิอายุที่แตกต่างกันเนื่องจากอายุการออกแบบที่แตกต่างกันของสายเคเบิล ภายใต้อุณหภูมิการทำงานระยะยาวที่เท่ากัน ยิ่งอายุการออกแบบของสายเคเบิลสั้นลงเท่าใด ก็ยิ่งต้องการอุณหภูมิการเสื่อมสภาพในระยะสั้นของวัสดุฉนวนที่ต่ำลงเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดในระยะยาวของวัสดุฉนวน XLPE ที่จำเป็นใน IEC 60502-1:2004 คือ 90 องศา และอุณหภูมิการเสื่อมสภาพของวัสดุนี้คือ 135 องศา อุณหภูมิ 135 องศาที่นี่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิการเสื่อมสภาพที่ 136 องศามาก ซึ่งกำหนดไว้ที่ 105 องศาในมาตรฐาน UL แต่มีความแตกต่างจากอุณหภูมิการเสื่อมสภาพของฉนวนใน EN 50618:2014 ซึ่งเหมือนกันเป็นเวลานาน อุณหภูมิใช้งานสูงสุดระยะ 90 องศา แม้ว่าอายุการออกแบบของสายเคเบิลจะไม่พบใน 60502-1:2004 แต่อายุการออกแบบของสายเคเบิลทั้งสองนั้นแตกต่างกันอย่างแน่นอน

3. มาตรฐานแห่งชาติและมาตรฐานอุตสาหกรรม

ในกระบวนการรวบรวมมาตรฐานระดับประเทศและมาตรฐานอุตสาหกรรมของประเทศของฉัน เนื้อหาจำนวนมากเป็นไปตามมาตรฐาน UL หรือมาตรฐาน EN/IEC อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการอ้างอิงจากหลายฝ่าย ผู้เขียนจึงถือว่าข้อความบางคำไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น ใน GB/T 32129-2015, JB/T 10436-2004, JB/T 10491.1-2004 ไม่ว่าจะเป็นวัสดุหรือลวด เกรดทนต่ออุณหภูมิคือ 90 องศาเซลเซียส, 105 องศา C, 125 องศา C และ 150 องศา C ซึ่งเห็นได้ชัดเจน มันขึ้นอยู่กับระบบมาตรฐานของ UL อย่างไรก็ตาม การแสดงออกของการทนความร้อนคืออุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวที่อนุญาตของตัวนำ การแสดงออกของการทนความร้อนนี้หมายถึงระบบมาตรฐาน IEC อย่างชัดเจน

ในระบบมาตรฐาน IEC อุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวของตัวนำควรสัมพันธ์กับอายุการออกแบบของสายเคเบิล แต่ในมาตรฐานแห่งชาติและมาตรฐานอุตสาหกรรมเหล่านี้ ไม่มีการแสดงอายุสายเคเบิลเลย ดังนั้น นิพจน์ "อุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่อนุญาตในระยะยาวของตัวนำสายเคเบิลที่ใช้ได้คือ 90 องศา 105 องศา 125 องศา และ 150 องศา" เป็นที่ถกเถียงกันอยู่

ดังนั้น XLPE ที่เชื่อมขวางไซเลนจะมีระดับการต้านทานต่ออุณหภูมิที่ 125 องศา ได้หรือไม่ คำตอบที่เข้มงวดยิ่งขึ้นควรเป็นว่า XLPE เชื่อมขวางไซเลนสามารถเข้าถึงอุณหภูมิพิกัด 125 องศาที่ระบุในมาตรฐาน UL เนื่องจากฉนวนและการป้องกันในบทที่ 40 ของ UL1581 ในชุดกฎทั่วไปสำหรับวัสดุได้อย่างชัดเจน เสนอว่าไม่ควรระบุองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ การทำงานสูงสุดในระยะยาวของตัวนำ XLPE สามารถเข้าถึงได้ถึง 125 องศาหรือไม่นั้นสัมพันธ์กับอายุการออกแบบของสายเคเบิลและโอกาสในการใช้งาน ในปัจจุบัน ไม่พบข้อมูลที่เกี่ยวข้องในการประเมินอายุการใช้งานของวัสดุนี้อย่างเป็นระบบ มีการคาดเดาอายุในระยะสั้นว่าหากอายุการออกแบบของสายเคเบิลคือ 25 ปี อุณหภูมิสูงสุดในระยะยาวของตัวนำที่อนุญาตจะต้องมากกว่า 90 องศา

ในมาตรฐาน IEC อุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวของตัวนำการออกแบบของสายไฟแบบดั้งเดิม สายไฟในอาคาร และแม้กระทั่งสายแสงอาทิตย์จะไม่เกิน 90 องศา แต่ไม่ได้หมายความว่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุดในระยะยาวที่วัสดุอนุญาต ใช้สำหรับสายดังกล่าวต้องไม่เกิน 90 องศา ระดับ . ไม่สามารถพูดได้ว่าวัสดุเชื่อมขวางการฉายรังสีสามารถเข้าถึงระดับความต้านทานอุณหภูมิ 125 องศา ในขณะที่วัสดุเชื่อมขวางไซเลนไม่สามารถเข้าถึงระดับความต้านทานอุณหภูมิ 125 องศา คำพูดดังกล่าวไม่สมเหตุสมผล

กล่าวโดยสรุป ไม่ว่าวัสดุจะมีอุณหภูมิถึงระดับใดหรือไม่ ไม่อาจตอบได้ง่ายๆ ว่าใช่หรือไม่ใช่ แต่ต้องพิจารณาร่วมกับวิธีประเมินระดับความทนทานต่ออุณหภูมิของวัสดุหรืออายุการออกแบบของสายเคเบิล และระบบมาตรฐานหลายระบบไม่สามารถ ผสมและใช้อย่างไม่เลือกหน้า