プロセス内の複数のVFD
一方、製鉄プロセスでは、さまざまな工程で最終製品を冷却するために水やその他の溶液が使用されます。製鉄所では、大量の水を移動させ、プロセスへ再投入する前に浄化するために、独自の水処理プラントを敷地内に持つことがよくあります。
これらの水冷およびフィルタリングアプリケーションでは、高圧ドライブを使用し、低圧可変周波数ドライブ(VFD)で駆動する250～350HPのモータを複数使用することができます。施設の規模や種類によって大きく異なりますが、1つのプラントプロセスだけでも15～20台以上の低圧VFDが使用されている可能性があります。複数のドライブが互いに近接しているため、適切なケーブルと終端方法が適切に実施されないと、システム全体が大混乱に陥り、危険性が増す可能性があります。
推奨されるワイヤとケーブルのソリューション
これらの点を考慮し、製鉄所の指定技術者は、低圧熱硬化性XLPE導体、ULデュアル定格トレイケーブル、ULタイプMC外装ケーブル、VFDシールド･トレイ･ケーブルを好んで使用しています。
XLPE熱硬化性内部導体
XLPE熱硬化性導体は、PVCナイロンのかわりに架橋ポリエチレンで作られています。XLPEは、その化学的性質から、火災やコロナ放電が発生した場合、PVCよりもはるかに毒性が低く、化学物質、オゾン、摩耗に対する耐性が高くなっています。
熱硬化性製品は誘電率が3.5以下であるため、ケーブルの漏れ電流に対する耐性が高く、絶縁抵抗も大幅に向上しています。これにより、ケーブルはより多くのスパイクや突入電流に長時間対応することができ、高い漏れ電流による電気干渉の危険性がある重要な回路の保護に役立ちます。
XHHW-2、USE-2、RHW-2は、熱可塑性樹脂の代替品よりも最高温度が高く、最低温度が低いため、屋外設置のケーブルの保護に役立ちます。これらの熱硬化性ケーブルは、PVCの5倍の耐圧強度を持ち、より耐久性のあるケーブルであることが証明されています。
XLPE単線は、電線管、ケーブルトレイ、ダクトバンク、直接埋設に使用することができます。
ULデュアル定格トレイケーブル
多くの産業用アプリケーションにおいて、エンドユーザは設置の容易さと設置コストの削減のためにケーブルトレイに移行しています。XLPEトレイケーブルはケーブルトレイの取付けのために適しており、オープンエア、配線管、チャネル、コンジットおよびダクトのメッセンジャーワイヤによって支えられます。
製鉄所に設置するトレイケーブルは、UL1277の認証を受けたものを指定することができます。このUL規格では、トレイケーブルは、1kV定格の導体を使用し、完成したケーブルの高圧AC Hipot試験に合格することが要求されています。完成したケーブルの各絶縁導体は、指定された電圧範囲に1分間耐えることができなければ、1kVでの使用に適していません。
これらの600V/1kV定格ケーブルは、低圧ケーブルを必要としながらも、潜在的な電圧スパイクのリスクを抱えるアプリケーションに、コスト効率の良い代替手段を提供します。例えば、1kV定格のトレイケーブルは、より大きな電気的逆境に耐えることができ、破壊的事象がケーブルに与える影響は小さく、回復時間は回復力の低いシステムより早くなります。
ULデュアル定格のトレイケーブルは、新しい構造にも柔軟に対応します。575Vや690Vの新しいモータが登場し、1kV定格が向上したため、標準のXHHW-2トレイケーブルが使用できるようになりました。さらに、デュアル定格のトレイケーブルは、従来の1kVトレイケーブルよりも外径が小さいため、スペースに制限のある設備に適しています。
Service Wire社のトレイケーブルは、NEC (米国電気工事規定)に基づくTC-ER規格にも対応しています。このケーブルは、連続的なサポートなしで、自由空気に触れながら6フィートまで移動することが許されています。これにより、ケーブルトレイからモータにケーブルを移行することができ、フレックスコンジットを使用する必要がありません。
必要に応じて、シールド付きトレイケーブルは製鉄所内に設置することができます。シールドはケーブルコアの上にヘリカルまたは長手方向に施すことができます。シールドは、電気ノイズが信号に影響を与えないようにするためのファラデーケージとして機能し、他の機器に干渉する可能性のある電磁波を低減する。この2つのバリエーションのうち、産業用途ではヘリカルシールドがより一般的です。
ULタイプMC
ULタイプMC外装ケーブルは、製鉄所での用途に必要な保護と耐久性を、電気コンジットを使用することなく提供します。ケーブルトレイ、ラック、ハンガーに設置することができ、また、国家電気工事規定に従って指定された場合には、電線管やワイヤの費用対効果の高い代替品として使用することができます。また、金属で覆われた装甲は腐食に強く、湿気にさらされる場所にも適しています。
タイプ MC ケーブルは、フルULサイズの裸または絶縁接地を使用します。タイプACとは異なり、アルミニウムまたは亜鉛メッキスチール装甲は機器アースとして使用されないため、アンチ･ショート･ブッシングの要件は最小限に抑えられています。
Service Wire社は、亜鉛メッキおよびアルミニウムのインターロックタイプのMC外装ケーブルを専門に扱っています。インターロックアーマーは、曲げやすいように導体の周りにらせん状に巻かれています。ケーブルのSロック設計により、電線管や連続的に波打つ溶接アーマーとは異なり、狭いスペースや届きにくい角でも柔軟性と操作性を高めることができます。
タイプMCは難燃剤、耐湿性、耐薬品性に優れたジャケットもあります。このケーブル構造は、直接埋設、工業処理工場の電力回路、クラスI - ディビジョン2およびクラスII - ディビジョン2に指定された危険な場所に適しています。
ジャケットの種類
ポリ塩化ビニル(PVC)、塩素化ポリエチレン(CPE)、低煙ゼロハロゲン(LSZH)の3種類が一般的で、湿気や化学物質、摩耗、炎から保護するための追加的なレイヤを備えたジャケットです。
PVCは最も一般的なジャケット素材ですが、すべての過酷な環境で必要とされる特性を持っているわけではありません。そのため、産業用途にはCPEとLSZHのジャケットを推奨しています。
CPEジャケットは、より高いレベルの耐薬品性と洗浄性が要求される用途に設計されています。LSZHは難燃性、低発煙性、ハロゲンや有毒ガスの発生がない、燃焼時に液だれしない(他の表面への延焼を防ぐ)、直火がなくても自己消火するなどの特長があります。
架橋塩素化ポリエチレンと低煙ゼロハロゲンジャケットは、標準的なCPEやPVCジャケットとは異なり、熱硬化性ポリマーを使用しています。ジャケットの選択は、ケーブルが設置される環境、コンパウンドの特性、ケーブルの寿命、要求される定格によって異なりますが、熱硬化性ジャケットは産業用途に適しています。
VFD用シールド･トレイ･ケーブル
VFDケーブルは、冷却から水ろ過、熱間圧延まで、製鉄所内の様々なプロセスで使用することができます。例えば、熱間圧延鋼材の製造では、製品を移動させるために大型のローラを使用します。時には、200個以上のローラを使用し、個々のローラには、低電圧駆動で動作する10HPのモータが搭載されています。工場内には非常に多くのVFDがあるため、仕様を決めるエンジニアは、電磁干渉、コモンモード迷走電流、およびこれらのドライブの寿命によく影響するその他の問題に対処するソリューションを見つけなければなりません。
唯一の実績あるソリューションは、NFPA 79に準拠した架橋ポリエチレン(XLPE)絶縁の電気的にバランスのとれたヘリカル銅テープ･シールド･ケーブルです。最高のパフォーマンスを得るには、XHHW-2 600V/1kVまたはRHW-2 2kV定格のケーブル設計は、動作条件下で発生する電圧スパイクに耐える優れた誘電特性を持っています。
適切な終端処理
高周波の影響を低減するためには、ケーブルの選定も重要ですが、システムの適切な終端処理と接地が非常に重要です。フィールドテストにより、ケーブルの銅テープシールドは、接地電位の違いに対応するため、ケーブルのドライブ側とモータ側の両方で大地アースに対して360°終端する必要があることが判明しています。適切な終端処理方法は、電流の最も低いインピーダンス経路を作り、工場内に伝導するEMIを大幅に低減させるために非常に重要です。
ケーブルの銅テープシールド用の終端キットは、終端コネクタと一緒に使用することができます。推奨される終端キットには、低インピーダンスの接地経路を追加するためのすずメッキ平銅編組接地ストラップが2つ含まれています。これらのストラップは、銅テープシールドに沿って長手方向に設置し、最短の長さに切断して、モータボックスの内側とドライブキャビネットのバックパネルに終端する必要があります。
Service Wire社では、可変周波数ドライブケーブル、終端方法、VFDの適切な性能を妨げる一般的な問題についての包括的なオンラインコースを、Service Wire Academyを通じて無料で提供しています。
まとめ
製鉄所は複雑な工程のネットワークです。わずかな不具合も生産ライン全体に波及する可能性があります。適切な低圧銅線とケーブルは、この重なり合ったシステムに必要なものであり、適切な知識と設置により、あらゆる産業プラントの安定性と生産性を向上させることができるのです。
