地中電線の種類、PVC絶縁、PV電線の解説

地中電線の種類: 実践的な概要

地下の電気配線は、地上の設置とは根本的に異なる一連のストレス（持続的な土圧、湿気の侵入、温度変動、場合によっては腐食性土壌化学物質との直接接触）に耐える必要があります。正しいケーブル タイプを選択することは、単なる仕様の好みではなく、安全性とコンプライアンスの要件です。最も一般的に指定される地下電線のタイプは次のとおりです。

• UF-B（地中給電線）ケーブル — 耐湿性 PVC 外被を備えたソリッドコア ケーブルで、電線管なしの直接埋設用に定格されています。庭の照明、別棟、景観電源などの住宅の屋外回路に一般的に使用されます。電圧定格は通常 600V で、UL 493 に登録されています。
• USE-2（地下引込口）ケーブル — 高温の動作温度 (最大 90°C) に耐える熱硬化性断熱ジャケットを備え、直接埋設および湿潤な場所向けに定格されています。商用変圧器を住宅のメーターパネルに接続する引き込み口アプリケーションによく使用されます。
• THWN-2 / XHHW-2 電線管内ワイヤ — 地下に埋められた PVC または硬質金属の導管を通して引き出された個々の導体。 THWN-2 は熱可塑性断熱材を使用しています。 XHHW-2は架橋ポリエチレン(XLPE)を使用しています。どちらも湿った場所および 90°C に対する定格があります。この方法により、将来、掘削を行わずに導体を簡単に交換できます。
• MV(中圧)ケーブル — 5kV ～ 35kV で動作する公共配電および産業用アプリケーション向け。通常、銅またはアルミニウムのより線導体上に XLPE 絶縁を使用し、同心の中性点と直接埋設用に定格された外側ジャケットを備えています。
• 外装ケーブル(SWA/AWA) — スチールワイヤー外装ケーブルまたはアルミニウムワイヤー外装ケーブルは、偶発的な食い込みやげっ歯類による損傷に対する機械的保護を提供します。欧州規格 (IEC) および世界中の産業設備で一般的です。

埋設深さの要件はケーブルの種類と管轄区域によって異なります。米国では、NEC 第 300.5 条により、最小埋設深さは次のように規定されています。 直接埋設導体の場合は 24 インチ 住宅用 120/240V 回路では、剛性金属または中間金属電線管に囲まれた場合は 12 インチに縮小されます。インストール前に必ず現地の修正を確認してください。

ポリ塩化ビニル電線絶縁: 特性、グレード、および制限

ポリ塩化ビニル (PVC) 電線絶縁 は、世界の電線およびケーブル業界で最も広く使用されている誘電体材料です。その優位性は、低い原材料コスト、簡単な押出加工、および配合を通じて達成可能な広範囲の電気的および機械的特性の組み合わせによってもたらされます。

コアの電気的特性

PVC は効果的な電気絶縁体であり、通常、絶縁耐力は次の範囲にあります。 15～40 kV/mm 、化合物の配合に応じて。標準グレードでは体積固有抵抗が10¹²Ω・cmを超えており、AC1,000Vまでの低中電圧用途に適しています。約 3.0 ～ 8.0 の誘電率 (誘電率) は電力配線には許容されますが、PTFE やポリエチレンなどの材料が好まれる高周波信号用途での使用は制限されます。

温度定格と熱制限

標準の PVC 絶縁コンパウンドは、次の条件での連続動作が可能です。 60℃～90℃ 、特定の配合とリストに応じて。 105°C を超える温度では、PVC が軟化し始め、可塑剤の移行が加速し、長期的な絶縁の完全性が低下します。この熱天井が、架橋ポリエチレン (XLPE) やシリコーン断熱材が好まれる高温の工業環境やエンジン ルームで PVC が使用されない主な理由です。

低温性能

従来の PVC は、約 -10°C ～ -20°C を下回ると脆くなるため、寒冷気候の屋外設置での使用は制限されます。可塑剤を多く配合して配合された低温 PVC コンパウンドは、柔軟性を -40°C まで拡張しますが、コストが増加し、機械的硬度が若干低下します。

難燃性と発煙性

PVC は、ハロゲンベースの難燃剤として機能する塩素含有量により、本質的に難燃性を持っています。これは、配線アプリケーションを構築する場合に大きな利点となります。ただし、PVC が燃えると、 塩化水素 (HCl) ガスと濃い煙 、電子機器に対して腐食性があり、密閉された避難シナリオでは危険です。これにより、トンネル、データセンター、公共交通インフラ用の LSZH (低煙ゼロハロゲン) 化合物の開発が推進されました。

PVワイヤーとは何ですか?定義、規格、および標準ケーブルとの違い

PV電線 — 太陽光発電ワイヤの略称 — は、主に太陽光パネルをコンバイナ、インバータ、およびその他のバランスオブシステムコンポーネントに接続するために、太陽光発電システムで使用するために特別に設計された単導体ケーブルです。これは汎用の建築用ワイヤーと互換性がなく、太陽光発電設備で間違ったタイプのケーブルを使用すると、規定違反と長期的な信頼性のリスクの両方が発生します。

主要な規格とリスト

米国では、PV 電線は以下にリストされています。 UL 4703 、構造、断熱材、およびテスト要件を定義します。以下の点で評価されています。

• 電圧: 600V または 1000V システム (ユーティリティ規模の設置では 1500V バージョンも利用可能になりつつあります)
• 温度: 湿った場所では 90 °C、乾燥した場所では 150 °C – 標準の THWN-2 ワイヤよりも大幅に高い
• 耐日光性: 絶縁劣化なしで長時間の紫外線暴露に耐えられる定格
• 直葬： ケーブルのリストに指定されている場合に許可され、地上に設置されたアレイ結合ボックスとインバータの間の配線に適しています。

断熱材とジャケットの構造

PV 電線は、 架橋ポリエチレン (XLPE) または架橋熱可塑性エラストマー (XLTE) 連続的な屋外暴露下では PVC では実現できない熱性能と UV 安定性を提供する断熱システムです。導体は通常、細いより線の錫メッキ銅であり、これにより、大きな屋根またはグランド アレイ全体に設置する際の柔軟性が向上し、湿気の多い環境での腐食に耐えます。

一部の PV 用途でも許可されている USE-2 とは異なり、UL 4703 に基づく PV ワイヤは単導体のみであり、別個の外側ジャケットは必要ありません。絶縁体自体が外層として機能します。これにより直径と重量が軽減され、ラック システムを介して配線する際に有利になります。

PV ワイヤー vs. USE-2: NEC が許可するもの

NEC 第 690.31 条では、太陽光発電システムの DC 電源および出力回路の屋外露出配線として、UL 4703 リストの PV ワイヤと USE-2 の両方を許可しています。ただし、 PV電線 is the more commonly specified option より高い温度定格により、電線管充填計算でより大きな電流容量が可能になり、特定のシステム出力に必要な導体または電線管の数が削減されるため、現代の公共施設や商業施設に最適です。公共事業規模のプロジェクトの場合、これは材料費と人件費の節約に直接つながります。

ワイヤーの種類の選択: 地下と太陽光のアプリケーションを並べて使用する

地下配線と太陽光発電を組み合わせるプロジェクト（建物のサブパネルに電力を供給する地上設置型 PV アレイなど）では、システム セグメント全体でワイヤの種類を慎重に調整する必要があります。一般的な地上設置では、次のものが使用されます。

• PV電線 (UL 4703) パネルストリング出力からコンバイナーボックスまで、ラック構造を通って配線され、太陽光にさらされます。
• 電線管内のUSE-2またはPVワイヤー 結合器ボックスからインバータ建物までの地下直流配線用
• 電線管内のTHWN-2 インバーターからユーティリティ相互接続ポイントまたは建物パネルまでの AC 出力の場合
• UF-B 電線管なしの直接埋設が好ましい場合、補助低電圧分岐回路 (防犯照明、監視機器の筐体) 用

これらのゾーン全体でワイヤの種類が一致しない場合、たとえば PV アレイで屋外に露出した標準的な THHN ワイヤを使用すると、規格不適合が発生し、UV 暴露や熱サイクルによる絶縁劣化が加速されます。 各導体のリストがその設置環境と一致していることを常に確認してください。 デザインを完成させる前に。

調達を決定する場合、購入者は UL リストステータス、導体の純度 (裸銅または錫メッキ銅)、および素線数を確認するケーブルテストレポートを要求する必要があります。腐食性土壌または高水分土壌の地下設置の場合、錫メッキ導体を指定し、ジャケット化合物と現地の土壌化学との適合性を検証することで、設計段階での追加コストを最小限に抑えながら、有意義な長期信頼性が追加されます。