เทปและแผ่นแถบอลูมิเนียมหุ้มเกราะสายไฟ

เทปอลูมิเนียมหุ้มเกราะสายไฟคืออะไร

เทปอลูมิเนียมหุ้มเกราะสายไฟ (รู้จักกันอย่างแพร่หลายในชื่อ แผ่นแถบอลูมิเนียม ในภาคโลหะวิทยาและวัตถุดิบ) เป็นผลิตภัณฑ์แผ่นโลหะที่ทำจากอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมผ่านกระบวนการรีดและการตัดซอย ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันหุ้มเกราะสำหรับสายไฟฟ้า สายสื่อสาร และผลิตภัณฑ์สายเคเบิลอื่นๆ

ชั้นหุ้มเกราะตั้งอยู่ระหว่างชั้นฉนวนของสายเคเบิลและเปลือกหุ้มด้านนอก ทำหน้าที่เป็น "เกราะป้องกัน" ทางกายภาพต่อความเสียหายภายนอก เมื่อเทียบกับการหุ้มเกราะด้วยเทปเหล็กแบบดั้งเดิม (STA) การหุ้มเกราะด้วยเทปอลูมิเนียม (ATA) กำลังแพร่หลายมากขึ้นในการผลิตสายเคเบิลสมัยใหม่ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ไม่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก นำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อน โดยค่อยๆ กลายเป็นตัวเลือกหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายไฟฟ้าแกนเดี่ยวแรงดันปานกลางและแรงดันสูง

ข้อกำหนดและพารามิเตอร์

ข้อกำหนดด้านขนาด

คุณสมบัติทางกล (ใช้แผ่นแถบอลูมิเนียม 1060 เป็นตัวอย่าง)

คุณสมบัติทางไฟฟ้า

มาตรฐานอ้างอิง: มาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น GB/T 12754, IEC 60228 และ YB/T 024 ล้วนมีข้อบังคับที่ชัดเจนเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแผ่นโลหะสำหรับการหุ้มเกราะสายเคเบิล

หน้าที่ของเทปอลูมิเนียมหุ้มเกราะคืออะไร

กล่าวอย่างง่าย แผ่นแถบอลูมิเนียมหุ้มเกราะทำหน้าที่เป็น "เปลือกป้องกัน" ของสายเคเบิล โดยรับผิดชอบในการป้องกันหลายประการ:

• การป้องกันทางกล: ป้องกันความเสียหายทางกายภาพ
• ต้านทานสัตว์ฟันแทะและปลวก: ปกป้องโครงสร้างภายในจากศัตรูพืช
• การป้องกันทางไฟฟ้าและการป้องกันกระแสลัดวงจร: ทำหน้าที่เป็นชั้นสายดิน
• ต้านทานน้ำและความชื้น: รักษาภายในสายเคเบิลให้แห้ง

คุณสมบัติเชิงโครงสร้าง

การออกแบบโครงสร้างของเทปอลูมิเนียมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสองด้าน: วิธีการพันเทปและการรักษาพื้นผิว

วิธีการห่อ / พันเทป

• การพันแบบเกลียว: พันเทปอลูมิเนียมทีละชั้นด้วยมุมเกลียวที่กำหนด โดยมีอัตราการทับซ้อนของเทปที่อยู่ติดกันประมาณ 5% ถึง 15% วิธีนี้ให้โครงสร้างที่ยืดหยุ่นและเหมาะสำหรับสายเคเบิลที่มีพื้นที่หน้าตัดขนาดเล็ก
• การหุ้มตามแนวยาว: ห่อแผ่นแถบอลูมิเนียมไปตามแนวแกนของสายเคเบิล และเชื่อมหรือกดตะเข็บที่ทับซ้อนกันเข้าด้วยกัน สิ่งนี้ให้การปิดผนึกที่ดีกว่าและการกันน้ำที่เหนือกว่า ทำให้เหมาะสำหรับสายเคเบิลที่มีพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่หรือมีความต้องการในการกันน้ำสูง

การรักษาพื้นผิว

แผ่นแถบอลูมิเนียมบางชนิดผ่านกระบวนการทำลอน ทำให้เกิดลวดลายลูกฟูกหรือรูปเพชรอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว สิ่งนี้สามารถปรับปรุงความต้านทานการดัดตามแนวยาวของเทป เพิ่มความยืดหยุ่นของชั้นหุ้มเกราะ และเสริมการยึดเกาะระหว่างโลหะอลูมิเนียมกับชั้นเปลือกหุ้มในเวลาเดียวกัน

ทำไมถึงเลือกอลูมิเนียมแทนวัสดุอื่นๆ

อลูมิเนียม เทียบกับ เหล็ก

ทำไมสายเคเบิลแกนเดี่ยวถึงใช้เกราะเทปเหล็กไม่ได้? เมื่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลผ่านสายเคเบิลแกนเดี่ยว จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับที่รุนแรง เทปเหล็กซึ่งเป็นวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก จะสร้างความสูญเสียจากกระแสไหลวน (Eddy current) และฮิสเทรีซิสอย่างรุนแรง ทำให้ความสามารถในการทนกระแสไฟของสายเคเบิลลดลง 20% ถึง 40% แผ่นแถบอลูมิเนียมไม่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กโดยสิ้นเชิง จึงหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ดังนั้น สายไฟฟ้าแรงสูงแกนเดี่ยวเกือบทั้งหมดจึงใช้การหุ้มเกราะด้วยเทปอลูมิเนียม

อลูมิเนียม เทียบกับ ทองแดง

แม้ว่าทองแดงจะมีการนำไฟฟ้าที่ดีกว่าอลูมิเนียม แต่มีความหนาแน่น 8.9 กรัม/ลบ.ซม. (ประมาณ 3.3 เท่าของอลูมิเนียม) และโดยทั่วไปจะมีราคาสูงกว่า 3 ถึง 5 เท่า เมื่อพิจารณาจากน้ำหนักและต้นทุน แผ่นแถบอลูมิเนียมจึงเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมส่วนใหญ่

การเปรียบเทียบเกรดโลหะผสมอลูมิเนียมทั่วไป (แผ่นแถบวัตถุดิบ)

แผ่นแถบอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 1060

ความบริสุทธิ์ ≥99.6% การนำไฟฟ้ามากกว่า 61% IACS มีความเหนียวดี ไม่เกิดการแตกร้าวระหว่างกระบวนการพันเทป และมีราคาไม่แพง

แผ่นแถบโลหะผสมอลูมิเนียม-แมงกานีส 3003

มีแมงกานีส 1.0%–1.5% ความแข็งแรงสูงกว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 20%–30% พร้อมความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งขึ้น เหมาะสำหรับดินที่เป็นกรดหรือพื้นที่ชายฝั่งที่มีความชื้น

แผ่นแถบโลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม 5052

ความต้านทานแรงดึงสูงสุด 230 MPa ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการหุ้มเกราะสายเคเบิลใต้น้ำ

แผ่นแถบโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก-ซิลิกอน 8011

ประสิทธิภาพสมดุลกันดี เหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้เป็นแผ่นฐานสำหรับกระบวนการผลิตเป็นเทปผสมอลูมิเนียม-พลาสติก

รูปแบบทั่วไปของเทปอลูมิเนียมหุ้มเกราะ

เทปคอมโพสิตอลูมิเนียม-พลาสติก

นี่คือวัสดุคอมโพสิตที่สร้างขึ้นจากการรวมแผ่นฟอยล์/แผ่นแถบอลูมิเนียมเข้ากับฟิล์มพลาสติก PE ผ่านการรีดด้วยความร้อน ใช้กันอย่างแพร่หลายในสายสื่อสารและสายไฟฟ้า

พารามิเตอร์	ช่วงข้อกำหนด
ความหนาของฟอยล์/แผ่นแถบอลูมิเนียม	0.008 มม. – 0.05 มม.
ความหนาของคอมโพสิตรวม	0.05 มม. – 0.20 มม.
วัสดุอลูมิเนียม	มักใช้โลหะผสม 8011, 1235
ความทนทานต่อการลอก	≥ 6 N/cm

ข้อได้เปรียบหลัก: กันน้ำในแนวรัศมีได้ดีเยี่ยม น้ำหนักเบามาก และให้การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เทปอลูมิเนียมแบบลูกฟูก

ผลิตภัณฑ์นี้ทำโดยการกดลวดลายสม่ำเสมอลงบนแผ่นแถบอลูมิเนียมมาตรฐานโดยใช้ลูกกลิ้งทำลอน

พารามิเตอร์	ช่วงข้อกำหนด
ความหนาของแผ่นแถบ	0.3 มม. – 1.5 มม.
ระยะพิทช์ (ระยะห่างของลอน)	3 มม. – 10 มม.
ความลึกของลอน	0.2 มม. – 1.0 มม.

ข้อได้เปรียบหลัก: โครงสร้างลูกฟูกทำให้เทปอลูมิเนียมมี "ระยะการขยายตัว" ป้องกันการแตกร้าวเมื่อดัดโค้ง ความแข็งแรงของห่วง (Hoop stiffness) เพิ่มขึ้นประมาณ 15%–25% เมื่อเทียบกับแผ่นแถบเรียบที่มีความหนาเท่ากัน เหมาะสำหรับสายไฟฟ้าแรงสูง (110 kV ขึ้นไป)

เกราะอลูมิเนียมแบบอินเตอร์ล็อค

การหุ้มเกราะแบบอินเตอร์ล็อคเกี่ยวข้องกับการปั๊มแผ่นแถบอลูมิเนียมให้มีหน้าตัดรูป "S" หรือ "Z" และพันรอบสายเคเบิลอย่างแน่นหนาในลักษณะที่เกี่ยวประสานกัน

พารามิเตอร์	ช่วงข้อกำหนด
ความกว้างของแผ่นแถบ	12 มม. – 25 มม.
ความหนาของแผ่นแถบ	0.5 มม. – 1.2 มม.
วิธีการอินเตอร์ล็อค	การเกี่ยวประสานเชิงกลของสันและร่อง

ข้อได้เปรียบหลัก: การประสานกันทางกลล้วนๆ ให้ความยืดหยุ่นที่ดีที่สุด ช่วยให้สายเคเบิลโค้งงอได้อย่างอิสระด้วยรัศมีการดัดงอที่เล็กกว่ามาก เหมาะสำหรับสายไฟในอาคารและศูนย์ข้อมูล

การเปรียบเทียบเชิงวิเคราะห์ของทั้งสามรูปแบบ

สถานการณ์การใช้งาน

คุณสมบัติที่โดดเด่นของการหุ้มเกราะด้วยเทปอลูมิเนียม ทำให้เป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ในโครงสร้างพื้นฐานสมัยใหม่หลากหลายด้าน

โครงข่ายไฟฟ้าในเมืองและการส่งกำลัง

สายเคเบิลใต้น้ำ

ภาคอุตสาหกรรมและเคมี

อาคารและศูนย์ข้อมูล

โทรคมนาคมและสายออปติก

คำแนะนำในการเลือก

คำแนะนำในการจัดซื้อ: เมื่อจัดหาแผ่นแถบอลูมิเนียมสำหรับการหุ้มเกราะสายเคเบิล ขอแนะนำให้สอบถามซัพพลายเออร์เกี่ยวกับใบรับรองจากโรงงานผลิต (Mill Certificates) และรายงานการทดสอบจากบุคคลที่สาม เน้นการตรวจสอบตัวชี้วัดหลัก 3 ประการ: ความต้านทานแรงดึง อัตราการยืดตัว และการนำไฟฟ้า

บทสรุป

แม้จะดูไม่สะดุดตา แต่แผ่นแถบ (เทป) อลูมิเนียมหุ้มเกราะสายไฟมีความรับผิดชอบสำคัญหลายประการ รวมถึงการป้องกันทางกล ความปลอดภัยทางไฟฟ้า การกันน้ำ และป้องกันการกัดกร่อน ตั้งแต่การเลือกโลหะผสมที่เป็นวัตถุดิบไปจนถึงรูปแบบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ทุกวิธีได้รับการสนับสนุนจากหลักการทางวิศวกรรมที่ชัดเจน

ด้วยการขยายตัวอย่างมากของโครงข่ายไฟฟ้าในเมือง พลังงานลมนอกชายฝั่ง และศูนย์ข้อมูล ความต้องการของตลาดสำหรับวัสดุหุ้มเกราะสายเคเบิลจะเติบโตอย่างต่อเนื่อง การเข้าใจและเลือกแผ่นแถบหรือเทปอลูมิเนียมอย่างถูกต้อง ไม่เพียงกำหนดอายุการใช้งานของสายเคเบิล แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อการทำงานที่ปลอดภัยและมั่นคงของระบบไฟฟ้าทั้งหมด