การจัดวางสายเคเบิลควรจัดเรียงอย่างไรดี ?

การจัดวางสายในรางเคเบิล Trays สิ่งที่ต้องพิจารณา เพิ่มเติมนอกจากค่าพิกัดการนำกระแสที่สายไฟจะต้องทนได้แล้ว อุณหภูมิโดยรอบ วิธีการเดิน และจำนวนสายควบหรือจำนวนวงจรแล้ว ยังต้องคำนึงถึงการจัดวางสายให้เกิดค่ากระแสเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าน้อยที่สุดด้วย ซึ่งการจัดวางสายที่ไม่ถูกต้อง จะทำให้ค่า Inductance ของสายไฟแต่ละเส้นมีค่าไม่เท่ากันทำให้การรับกระแสของสายไม่เท่ากันยิ่งโหลดมีค่ากระแสสูงมากๆ กระแสที่ไหลในสายแต่ละเส้นยิ่งแตกต่างกันมาก

ดังนั้นในวงจรที่แต่ละเฟสมีกระแสสูงมาก ที่จำเป็นต้องใช้วิธีการเดินโดยใช้สายขนาดเดียวกันเดินควบด้วยกันหลายเส้นต่อเฟส สิ่งสำคัญที่สุดคือ ต้องทำให้สายแต่ละเส้นในเฟสนั้นๆ มีค่า Impedance (Z=R+jxL) เท่ากันมากที่สุด เพราะหากมีค่าความต้านทาน (Resistance : R) ที่ไม่เท่ากันแล้ว ซึ่งอาจเกิดจากการที่ความยาวสายที่ไม่เท่ากัน โดยความยาวสายเส้นสั้นกว่าจะค่าความต้านทานจะต่ำกว่าสายเส้นที่มีความยาวมากกว่าที่ขนาดตัวนำไฟฟ้าเท่ากัน จึงทำให้มีกระแสไหลมาที่สายเส้นดังกล่าวมากกว่าสายเส้นอื่น และส่วนที่สองที่มีผลต่อความร้อนในสายเกินพิกัด คือผลของค่าความเหนี่ยวนำ (Inductance : jxL) ซึ่งเกิดจากการจัดวางสายควบในเฟสเดียวกันไม่หักล้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งกันและกัน ส่งผลให้มีกระแสเหนี่ยวนำของสายแต่ละเส้นต่อเฟสเดียวกันที่สูงขึ้นทำให้สายเกิดความร้อนเกิดขึ้นได้เช่นกัน

จากหนังสือ Power Cables and Their Application หัวข้อ Arrangement of Cable ได้กล่าวถึงวิธีการจัดเรียงสายเคเบิลไว้ดังนี้

1) การจัดวางสายเคเบิลแบนหรือวางเรียงกัน (Flat Formation)

การจัดวางสายเคเบิลแบบ Flat โดยเรียงแบบ (A1)(B1)(C1) – (C2)(B2)(A2) – (A3)(B3)(C3) … (สลับเฟสแบบนี้ไปเรื่อยๆ ตามรูปที่ 1-a) การจัดวางแบบนี้ค่า inductance ของเฟสเดียวกัน (A1=A2=A3…) , (B1=B2=B3…), (C1=C2=C3…) จะมีค่าเท่ากัน ...แต่ค่า inductance รวมของเฟส A = (A1+A2+A3), B = (B1+B2+B3), C = (C1+C2+C3) ของแต่ละเฟสจะไม่เท่ากัน จึงทำให้กระแสโหลดจะแบ่งไหลภายในเฟสเดียวกันใกล้เคียงกันแต่กระแสโหลดต่างเฟสกันจะแตกต่างกันบ้าง

*** แต่หากจัดวางแบบ Flat โดยเรียงแบบ ABC – ABC – ABC (ไม่สลับเฟส แต่วางเรียงกันไปเรื่อยๆ ตามรูปที่ 1-b) การจัดวางแบบนี้ นอกจากค่า inductance ของแต่ละเฟส A,B,C จะไม่เท่ากันแล้ว ยังทำให้ค่า inductance ของเฟสเดียวกันก็ยังไม่เท่ากันอีกด้วย ผลที่เกิดคือกระแสโหลดจะไหลไม่เท่ากันทั้งที่เป็นเฟสเดียวกัน และต่างเฟสกันก็ไหลไม่เท่ากันเช่นกัน ... ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกันการจัดสายแบบ Flat ในรูปที่ 1-a) จะดีกว่าการจัดวางแบบ Flat ในรูปที่ 1-b)

2) การจัดวางสายเคเบิลแบบสามเหลี่ยม (Trefoil Formation)

การจัดวางแบบสามเหลี่ยม โดยเรียงตามรูปที่ 2-a) การวางแบบนี้จะทำให้ค่า inductance ของเฟสเดียวกัน (A1=A2=A3…) , (B1=B2=B3…), (C1=C2=C3…) จะมีค่าเท่ากัน ซึ่งคล้ายรูปแบบการวางแบบ Flat ตามรูป 1-a) แต่การวางแบบ Trefoil ตามรูปที่ 2-a) นี้ยังสามารถทำให้ค่า inductance ของแต่ละเฟส A,B,C ... (A1+A2+A3) = (B1+B2+B3) = (C1+C2+C3) ในวงจรเดียวกันมีค่าเท่ากันอีกด้วย

*** ส่วนการวางแบบสามเหลี่ยมตามรูปที่ 2-b) ซึ่งก็คล้ายกับรูปที่ 1-b) โดยจะทำให้ค่า inductance ของเฟสเดียวกันจะไม่เท่ากัน และพลอยส่งผลให้ค่า inductance ของแต่ละเฟส A,B,C ไม่เท่ากันตามไปอีกด้วย

ดังนั้นการวางแบบสามเหลี่ยม ตามรูปที่ 2-a) จึงมีการทำให้ค่า inductance ในสายเคเบิลมีค่าที่ต่ำที่สุดจึงเหมาะกับการเดินสายในกรณีที่มีโหลดกินกระแสสูงๆ เพื่อลดค่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหนี่ยวนำระหว่างสายที่ไม่สมดุลกันส่งผลให้สายบางเส้นร้อนกว่าสายเส้นอื่นได้