อธิบายการออกแบบสาย ADSS: IEC 60794-4-20, TEC 85190 และคำถามที่วิศวกรมักถาม

สายเคเบิล ADSS — all-dielectric self-supporting — (สายที่ไม่มีโลหะทั้งเส้นและรับน้ำหนักตัวเองได้) คือสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่แขวนโดยตรงบนเสาไฟฟ้าและเสาโครงเหล็กของสายส่ง ไม่มีโลหะเป็นส่วนประกอบ ไม่ต้องใช้ลวดแขวน (messenger wire) และรับน้ำหนักตัวเองได้ในทุกช่วงเสา (span) การไฟฟ้าและผู้ให้บริการนิยมใช้เพราะใช้แนวเขตเดินสาย (right-of-way) ที่มีอยู่แล้ว มักติดตั้งได้บนสายที่มีไฟอยู่ (energised line) และไม่ต้องต่อลงดิน

สำหรับผู้ผลิตสายเคเบิล ADSS เป็นผลิตภัณฑ์อีกประเภทหนึ่ง สายใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ได้รับการปกป้องโดยท่อร้อยสาย ดิน หรือลวดแขวน แต่สาย ADSS เป็นองค์ประกอบเชิงโครงสร้างที่ต้องทนลม น้ำแข็ง ความร้อน และสนามไฟฟ้าได้นานหลายสิบปี เอกสารสองฉบับที่มีบทบาทหลักในตลาดคือ IEC 60794-4-20 ซึ่งเป็นข้อกำหนดกลุ่ม (family specification) ระดับสากลสำหรับสาย ADSS ที่ติดตั้งตามแนวสายส่งไฟฟ้า และ TEC 85190:2022 (Release 3) ซึ่งเป็นข้อกำหนดของ Telecommunication Engineering Centre ประเทศอินเดีย สำหรับสาย ADSS แบบ loose tube

บทความนี้ตอบคำถามที่วิศวกรมักถามเมื่อออกแบบและเสนอราคาสาย ADSS

ADSS ต่างจากสายใยแก้วนำแสงแบบอื่นอย่างไร?

สำหรับสายร้อยท่อ จำนวนคอร์ไฟเบอร์เป็นตัวกำหนดการออกแบบเป็นส่วนใหญ่ แต่สำหรับ ADSS แทบจะเป็นเรื่องรอง การออกแบบขึ้นอยู่กับ:

• ความยาวช่วงเสา และ ระยะหย่อน (sag) หรือระยะห่างจากพื้น (ground clearance) ที่ต้องการ
• ภาระจากสภาพอากาศ — ลม น้ำแข็ง และช่วงอุณหภูมิ
• สนามไฟฟ้า รอบสายเคเบิลบนเสา
• อุปกรณ์จับยึด (hardware) ที่ใช้ยึดสาย

กรอบแนวคิดทั่วไป — ผู้ผลิตประกาศค่าสมรรถนะ แล้วพิสูจน์ด้วยวิธีทดสอบของ IEC — เหมือนกับมาตรฐานอื่นในชุดเดียวกัน ตามที่อธิบายไว้ในภาพรวม IEC 60794 ของเรา สิ่งที่เปลี่ยนไปคือคุณสมบัติใดบ้างที่มีความสำคัญ

ข้อคิดที่ 1: ขนาดของ strength member กำหนดจากช่วงเสา ไม่ใช่จากจำนวนคอร์

ในการออกแบบ ADSS ส่วนใหญ่ เส้นใยอะรามิด (aramid yarn) เป็นตัวรับแรง ปริมาณอะรามิดกำหนดจากแรงดึงสูงสุดที่สายจะต้องรับในสภาพอากาศเลวร้ายที่สุดที่แนวสายได้รับการออกแบบไว้ — โดยทั่วไปคือการรวมกันของลมแรงสูงสุด น้ำแข็ง และอุณหภูมิต่ำ — ที่ช่วงเสาและระยะหย่อนที่กำหนด

วิศวกรมักพูดถึงแรงดึงสามระดับ ได้แก่ กำลังรับแรงดึงพิกัดของสาย (rated tensile strength) แรงดึงสูงสุดที่ยอมให้ (maximum allowable tension) ซึ่งสายอาจรับภายใต้ภาระสุดขีด และแรงดึงใช้งานปกติ (everyday tension) ที่สายรับตลอดอายุการใช้งานส่วนใหญ่ ลูกค้าเป็นผู้ให้ข้อมูลช่วงเสา ระยะหย่อนหรือระยะห่าง และสภาพอากาศ ส่วนผู้ผลิตคำนวณแรงดึงและกำหนดขนาดของ strength member (ส่วนรับแรงดึง)

นี่เป็นปัญหาที่ต้องคำนวณวนซ้ำ (iterative) อะรามิดที่มากขึ้นทำให้สายแข็งแรงขึ้น แต่ก็ทำให้สายใหญ่และหนักขึ้นด้วย ซึ่งเพิ่มภาระจากลมและน้ำแข็ง และทำให้แรงดึงสูงขึ้นอีก วงจรนี้คือเหตุผลที่สาย ADSS มักเสนอเป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์ตามประเภทช่วงเสา แทนที่จะเป็นแบบเดียวใช้ได้ทุกกรณี — และเป็นเหตุผลที่คำขอ "ADSS 48F" ซึ่งไม่มีข้อมูลช่วงเสาและสภาพอากาศ ไม่สามารถเสนอราคาได้อย่างรับผิดชอบ

ข้อคิดที่ 2: ไฟเบอร์ต้องปลอดความเครียดขณะที่สายยืดตัว

เมื่อรับภาระ สายทั้งเส้นจะยืดตัว แต่ไฟเบอร์ใน loose tube ต้องไม่ยืดตาม ความยาวไฟเบอร์ส่วนเกิน (excess fibre length) ในท่อเป็นตัวกำหนดหน้าต่างปลอดความเครียด (strain-free window): จนถึงระดับความเครียดของสายค่าหนึ่ง ไฟเบอร์เพียงแค่เคลื่อนที่อยู่ภายในท่อ

การออกแบบ ADSS ที่ดีจะรักษาการยืดตัวของสายที่แรงดึงสูงสุดที่ยอมให้ไว้ภายในหน้าต่างนั้น โดยเผื่อระยะสำหรับการคืบ (creep) ระยะยาวของอะรามิด และการหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ เกณฑ์การยอมรับของการทดสอบ ADSS จึงมักกำหนดเป็นการเปลี่ยนแปลงของค่าการลดทอนสัญญาณ (attenuation): แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่ภาระใช้งานปกติ และมีการเปลี่ยนแปลงเพียงจำกัดและกลับคืนได้ที่ภาระสูงสุด

ข้อคิดที่ 3: เลือกเปลือกนอกตามสนามไฟฟ้า

สาย ADSS แขวนอยู่ในสนามไฟฟ้าของตัวนำเฟส เมื่อผิวสายเปียกและสกปรก จะมีกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กไหลไปตามเปลือกนอก (sheath) บริเวณใกล้จุดจับยึดซึ่งผิวแห้งไม่สม่ำเสมอ กระแสเหล่านี้อาจรวมตัวกันใน แถบแห้ง (dry band) และทำให้เกิดการอาร์กที่กัดเซาะผิวเปลือกเป็นร่อง (tracking) และสึกกร่อน เมื่อเวลาผ่านไปหลายปี ความเสียหายนี้อาจกัดทะลุถึง strength member

การป้องกันมีสองส่วน:

• วัสดุเปลือก เปลือกพอลิเอทิลีนมาตรฐานเหมาะกับระดับสนามไฟฟ้าต่ำ ในจุดที่สนามไฟฟ้าสูงกว่าจะใช้ เปลือกแบบ anti-tracking (track-resistant) การเลือกวัสดุอธิบายไว้ในมุมมองที่กว้างขึ้นในคู่มือวัสดุฉนวนและเปลือกสายเคเบิล ของเรา
• ตำแหน่งติดตั้ง สนามไฟฟ้าที่ตัวสายขึ้นอยู่กับแรงดันของสายส่ง รูปแบบการจัดเฟส และตำแหน่งที่แขวนสายบนเสา การย้ายสายไปยังตำแหน่งที่สนามไฟฟ้าต่ำกว่าอาจถูกกว่าการใช้เปลือกที่แพงกว่า

ไอเกลือชายฝั่งและมลพิษจากอุตสาหกรรมทำให้การอาร์กแบบ dry-band (dry-band arcing) รุนแรงขึ้น ดังนั้นแรงดันสายส่งเท่ากันอาจต้องใช้เปลือกต่างชนิดกันในพื้นที่ต่างกัน

ข้อคิดที่ 4: อุปกรณ์จับยึดและการสั่นเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ

สาย ADSS ยึดด้วยแคลมป์ปลายสาย (dead-end หรือแคลมป์รับแรงดึง) และแคลมป์แขวน (suspension clamp) โดยทั่วไปใช้ร่วมกับ preformed rod เนื่องจากสายมีน้ำหนักเบา รับแรงดึงสูง และมีการหน่วงการสั่นในตัวต่ำ การสั่นจากลม (aeolian vibration) จึงอาจมีนัยสำคัญในช่วงเสายาว และมักติดตั้งแดมเปอร์ (damper) ใกล้จุดจับยึด

ปัญหาที่พบบ่อยในงานประกวดราคา: อุปกรณ์จับยึดจัดหาโดยผู้อื่นและถูกเลือกไว้สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางอื่น จึงต้องกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสาย ความแข็งของเปลือก และอุปกรณ์จับยึดไปพร้อมกัน

IEC 60794-4-20 เทียบกับ TEC 85190: ต่างกันอย่างไร?

ข้อคิดเชิงปฏิบัติ: แบบที่ผ่านข้อกำหนดหนึ่งไม่ได้สอดคล้องกับอีกข้อกำหนดหนึ่งโดยอัตโนมัติ IEC 60794-4-20 เปิดให้ปรับแบบให้เหมาะสมได้มากกว่า แต่ก็ทิ้งเรื่องที่ต้องตกลงกับลูกค้าแต่ละรายไว้มากกว่า ข้อกำหนด TEC ลดความคลุมเครือ ทำให้เปรียบเทียบข้อเสนอได้ง่ายขึ้น — และเหลือช่องให้สร้างความแตกต่างด้านการออกแบบน้อยลง

งานประกวดราคาในอินเดียตาม TEC 85190 มักคาดหวังอะไร

Release 3 มาแทนที่ข้อกำหนด TEC ฉบับก่อนสำหรับสาย ADSS ตามแนวสายส่งไฟฟ้า (Release 2 ซึ่งออกในปี 2017 ภายใต้ระบบเลข GR) แนวทางของ TEC คือการกำหนดรุ่นย่อยของสาย — เช่น ตามชนิดการกันน้ำในแกนสายและภาระจากสภาพแวดล้อม — และให้ผู้ซื้อเลือกจากตัวเลือกการสั่งซื้อที่กำหนดไว้ แทนที่จะต้องระบุทุกอย่างตั้งแต่ต้น

เมื่อเสนอราคา ให้เตรียมยืนยันสิ่งต่อไปนี้:

• รุ่นย่อย (variant) — การกันน้ำในแกนสาย (แบบเติมเจลหรือแบบแห้ง) และสภาวะภาระ
• จำนวนคอร์และความยาวสายต่อม้วน (drum length) จากตัวเลือกที่กำหนด
• อายุการใช้งานขั้นต่ำที่ยาวนาน โดยมีผลการคำนวณของผู้ผลิตเองรองรับ
• ข้อกำหนดด้านการทำเครื่องหมาย รหัสสี และม้วนสาย
• เส้นทางการรับรองและการออกใบรับรอง ที่ผู้ซื้อกำหนด

ควรอ้างอิงเนื้อหาฉบับปัจจุบันเสมอ เพราะรายละเอียดเปลี่ยนแปลงได้ระหว่างฉบับ

รายการตรวจสอบสำหรับงานประกวดราคาสาย ADSS

1. ความยาวช่วงเสา และระยะหย่อนหรือระยะห่างจากพื้นที่ต้องการ
2. ภาระจากสภาพอากาศ: ลมสูงสุด น้ำแข็ง ช่วงอุณหภูมิ
3. แรงดันสายส่ง รูปทรงของเสา และตำแหน่งติดตั้ง — ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนดชนิดเปลือก
4. จำนวนคอร์ ชนิดไฟเบอร์ จำนวนท่อ และรหัสสี
5. การกันน้ำในแกนสาย: แบบเติมเจลหรือแบบแห้ง
6. อุปกรณ์จับยึด: ใครเป็นผู้จัดหา และสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าใด
7. เอกสารที่ใช้บังคับ: IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 หรือข้อกำหนดเฉพาะของการไฟฟ้า
8. หลักฐานการทดสอบเฉพาะแบบ (type test) และครอบคลุมประเภทช่วงเสาที่เสนอหรือไม่

การออกแบบ ADSS ใน CablePLM

ไลบรารีมาตรฐานไฟเบอร์ ของ CablePLM มีทั้ง IEC 60794-4-20 และ TEC 85190:2022 (Release 3) แต่ละมาตรฐานเป็นวิธีคำนวณที่มีการควบคุมเวอร์ชัน: โครงสร้างสายตั้งแต่ไฟเบอร์และ loose tube ไปจนถึง strength member และเปลือก รายการวัสดุ (bill of materials) และเอกสารข้อมูลจำเพาะ (datasheet) ถูกสร้างจากแบบโดยตรง และทุกค่าจะระบุว่าเป็นข้อมูลจากมาตรฐานหรือค่าประมาณ รุ่นย่อยตามประเภทช่วงเสาเชื่อมโยงกับแบบฐานเดียวกัน การเปลี่ยนวัสดุจึงส่งผลถึงทุกรุ่นย่อย

ส่วนเสริม Qualification & Quality ติดตามว่าผลทดสอบเฉพาะแบบของคุณครอบคลุมประเภทช่วงเสาใดแล้วบ้าง และ AI Tender Agent ดึงข้อมูลช่วงเสา สภาพอากาศ และข้อกำหนดเปลือกออกจากเอกสารประกวดราคา — พร้อมแนบแหล่งที่มาของแต่ละข้อกำหนด

ผลิตสาย ADSS สำหรับอินเดียหรืองานประกวดราคาระหว่างประเทศอยู่ใช่ไหม? จองเดโม แล้วเราจะสาธิต CablePLM กับกลุ่มผลิตภัณฑ์ของคุณ