Giải thích về khay cáp: Loại, công dụng và kích thước tiêu chuẩn

Máng cáp trong lắp đặt điện là gì?

Máng cáp là một cấu trúc hỗ trợ cứng, do nhà máy sản xuất - mở ở phía trên - được thiết kế để mang và sắp xếp các nhóm cáp điện dọc theo một tuyến đường xác định xuyên qua một tòa nhà hoặc cơ sở. Không giống như ống dẫn, bọc cáp bên trong một ống kín, khay cáp để cáp có thể tiếp cận từ phía trên tại bất kỳ điểm nào dọc theo chiều dài của nó. Khả năng tiếp cận này là một trong những ưu điểm thực tế quan trọng nhất của nó: cáp có thể được thêm vào, tháo ra hoặc định tuyến lại mà không cần tháo dỡ hệ thống hỗ trợ.

Máng cáp được quản lý theo các tiêu chuẩn bao gồm NEMA VỆ 1 (Mỹ), IEC 61537 (quốc tế) và BS EN 61537 (Anh/Châu Âu). Các tiêu chuẩn này xác định mức tải, kích thước, phương pháp thử nghiệm và yêu cầu về vật liệu để đảm bảo rằng khay được xếp hạng cho tải trọng và môi trường nhất định thực sự hoạt động như được chỉ định trong dịch vụ.

Thuật ngữ "hệ thống khay cáp" dùng để chỉ cụm lắp ráp đầy đủ: bản thân các phần của khay, cùng với các phụ kiện cho phép thay đổi hướng (uốn cong theo chiều ngang và dọc, chữ T, đường chéo), các giá đỡ để treo hoặc gắn khay vào tường và các nắp được sử dụng khi cần bảo vệ cơ học hoặc tấm chắn EMI.

Không nên nhầm lẫn khay cáp với ống dẫn cáp (các kênh hình chữ nhật được bao bọc hoàn toàn, thường được sử dụng cho các loại cáp nhỏ hơn trong môi trường văn phòng) hoặc thang cáp (một biến thể nặng hơn của khay kiểu thang, được thiết kế cho các loại cáp rất nặng trong môi trường công nghiệp - sự khác biệt giữa khay thang và thang cáp một phần là ở khả năng chịu tải và độ sâu của đường ray).

Máng cáp dùng để làm gì?

Máng cáp là giải pháp quản lý cáp chính trong hầu hết các dự án thương mại, công nghiệp và cơ sở hạ tầng lớn. Các ứng dụng cụ thể của chúng trải rộng trên nhiều lĩnh vực và loại cáp.

Cáp phân phối điện

Việc sử dụng phổ biến nhất là mang cáp điện vừa và lớn - thường có tiết diện từ 16 mm2 đến 400 mm2 - từ thiết bị đóng cắt và bảng phân phối đến nhà máy và thiết bị. Trong một tòa nhà văn phòng thương mại, đây là những dây cáp chạy trên trần treo từ phòng chuyển mạch LV chính đến các bảng phân phối ở tầng nhà. Trong trung tâm dữ liệu, chúng mang nguồn cấp điện mật độ cao đến các hàng máy chủ. Các khay thang được ưu tiên sử dụng cho cáp điện nặng vì các bậc mở cho phép không khí lưu thông xung quanh vỏ cáp, ngăn ngừa sự tích tụ nhiệt có thể khiến cáp phải giảm định mức.

Cáp viễn thông và dữ liệu

Các khay riêng biệt — thường là loại lưới thép hoặc loại đục lỗ — được dùng cho hệ thống cáp có cấu trúc (Cat 6, Cat 6A, cáp quang). Cáp dữ liệu được giữ tách biệt về mặt vật lý với cáp nguồn để tránh nhiễu điện từ (EMI). Cách tiếp cận tiêu chuẩn trong các tòa nhà lớn là chạy song song các khay nguồn và khay dữ liệu ở các độ cao khác nhau hoặc ở các phía đối diện của hành lang, với khoảng cách tối thiểu 200 mm đối với cáp dữ liệu không được che chắn, nơi mang điện áp nguồn vào khay nguồn.

Cơ sở công nghiệp và chế biến

Các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất và cơ sở sản xuất phụ thuộc rất nhiều vào khay cáp để quản lý đồng thời cáp thiết bị, cáp điều khiển và nguồn cấp điện nặng. Trong những môi trường này, hệ thống khay có thể chạy hàng trăm mét dọc theo giá đỡ ống ở độ cao 4–10 m. Khay thép mạ kẽm nhúng nóng là tiêu chuẩn; trong môi trường ăn mòn (ven biển, cơ sở hóa chất hoặc chế biến thực phẩm), khay bằng thép không gỉ (loại 316L) hoặc nhựa gia cố bằng thủy tinh (GRP/sợi thủy tinh) được chỉ định.

Lắp đặt trên cao và dưới sàn

Trong khi việc lắp đặt trên trần nhà là phổ biến nhất, môi trường sàn nâng - đặc biệt là trung tâm dữ liệu và sàn giao dịch - sử dụng khay cáp bên dưới sàn để định tuyến cáp nguồn và cáp dữ liệu đến từng ô sàn riêng lẻ. Trong các cài đặt này, khay thường được đảo ngược hoặc loại lưới thép được sử dụng để cho phép luồng không khí tối đa dưới sàn nâng.

3 loại khay cáp chính là gì?

Ba loại này khác nhau chủ yếu ở cấu trúc đế, yếu tố quyết định kích thước cáp mà chúng hỗ trợ tốt nhất, môi trường phù hợp và mức độ thông gió mà chúng cung cấp xung quanh cáp.

1. Khay thang

Khay thang bao gồm hai thanh ray bên song song được nối với nhau bằng các bậc cách đều nhau - thường là 150 mm, 225 mm hoặc 300 mm. Cấu trúc này là loại mở nhất trong ba loại, mang lại sự lưu thông không khí tối đa và giúp dễ dàng nhìn thấy cũng như tiếp cận từng dây cáp tại bất kỳ điểm nào trên đường chạy.

Khay thang là sự lựa chọn ưu tiên cho:

• Cáp điện nặng (cáp có tiết diện lớn cần được đỡ ở các nấc để tránh bị võng và cần thông gió để tỏa nhiệt)
• Chạy ngang dài trong các cơ sở công nghiệp
• Việc lắp đặt nơi nhận dạng cáp và những thay đổi trong tương lai là ưu tiên thường xuyên

Khoảng cách các bậc thang là vấn đề quan trọng đối với việc hỗ trợ cáp. IEC 61537 khuyến cáo rằng không nên mang cáp có đường kính ngoài nhỏ hơn 9 mm trên khay thang có khoảng cách giữa các bậc là 300 mm, vì các cáp nhỏ có thể bị chùng xuống giữa các bậc và bị hỏng. Đối với cáp nhỏ, khoảng cách giữa các bậc gần hơn (150 mm) hoặc loại khay khác sẽ phù hợp hơn.

2. Khay đục lỗ (đáy đặc)

Khay đục lỗ có đế phẳng liên tục với các lỗ được đục lỗ - thường chiếm 10–30% diện tích mở - hai bên là các thanh ray bên chắc chắn hoặc hơi nhô lên. Nó thường được gọi là khay "đáy đặc" ở Hoa Kỳ, mặc dù khay có đáy đặc hoàn toàn không có lỗ thủng nào (được sử dụng khi cần bảo vệ chống nhỏ giọt). Trong cách sử dụng thông thường, "khay đục lỗ" mô tả loại đế đục lỗ.

Đế đục lỗ hỗ trợ cáp ở mọi kích cỡ mà không có nguy cơ bị võng, khiến nó rất phù hợp cho:

• Cáp điện vừa và nhỏ
• Cáp thiết bị và điều khiển cần được hỗ trợ đầy đủ dọc theo chiều dài của chúng
• Lắp đặt cáp hỗn hợp trong đó cả cáp lớn và nhỏ đều dùng chung một khay
• Những khu vực cần có mức độ bảo vệ chống bụi hoặc nhỏ giọt

Hệ thống thông gió thấp hơn khay thang, vì vậy cáp nguồn lớn hơn có thể cần phải giảm công suất nếu được chôn hoàn toàn trong lớp cáp sâu. NEC 392.80 (Hoa Kỳ) và IEC 60364-5-52 cung cấp hệ số suy giảm dựa trên số lớp cáp và tỷ lệ lấp đầy khay.

3. Khay lưới thép (rổ cáp)

Khay lưới thép - còn được gọi là giỏ cáp hoặc khay giỏ dây - được chế tạo từ dây thép hàn thay vì kim loại tấm định hình. Nó cực kỳ nhẹ, đủ linh hoạt để đáp ứng những sai lệch nhỏ của địa điểm mà không cần cắt và lắp đặt nhanh chóng. Khay lưới thép có thể được uốn cong bằng tay tại chỗ để tạo ra những đường cong nhẹ nhàng hoặc thay đổi góc mà nếu không thì cần phải lắp tại nhà máy.

Khay lưới thép là sự lựa chọn chủ yếu cho:

• Trung tâm dữ liệu và phòng CNTT — nhẹ, cho phép luồng không khí tối đa, dễ dàng cấu hình lại
• Tòa nhà văn phòng và nội thất thương mại - hình thức gọn gàng, lắp đặt dễ dàng trên trần treo
• Hệ thống cáp có cấu trúc (Cat 5e đến Cat 8, cáp quang) trong đó tính linh hoạt và trọng lượng nhẹ quan trọng hơn khả năng chịu tải cao

Khả năng chịu tải thấp hơn đáng kể so với thang hoặc khay đục lỗ. Hầu hết các hệ thống lưới thép được định mức ở mức 15–50 kg/m, so với 50–300 kg/m đối với khay thang nặng. Khay lưới thép không thích hợp cho cáp điện lớn.

Kích thước khay cáp tiêu chuẩn là bao nhiêu?

Máng cáp được sản xuất theo kích thước tiêu chuẩn hóa để cho phép kết hợp các bộ phận từ các nhà cung cấp khác nhau trong một dự án và cung cấp cho các kỹ sư dữ liệu hiệu suất có thể dự đoán được để tính toán tải. Các kích thước chính là chiều rộng, chiều sâu (chiều cao đường ray bên) và chiều dài phần.

Chiều rộng tiêu chuẩn

Chiều rộng là kích thước quan trọng nhất để lập kế hoạch công suất — nó quyết định số lượng cáp có thể được lắp đặt cạnh nhau. Chiều rộng tiêu chuẩn theo IEC 61537 và hầu hết các tiêu chuẩn tương đương của quốc gia là:

Độ sâu tiêu chuẩn (chiều cao đường ray bên)

Độ sâu - chiều cao của các thanh ray bên - xác định số lượng lớp cáp có thể được xếp chồng lên nhau và góp phần tăng cường độ cứng kết cấu và khả năng chịu tải của khay. Độ sâu phổ biến là:

• 25 mm (1 inch) - nông, được sử dụng cho cáp dữ liệu ánh sáng và dụng cụ
• 50 mm (2 inch) - độ sâu mục đích chung phổ biến nhất
• 75 mm (3 inch) - hệ thống điện công suất trung bình và hệ thống lắp đặt hỗn hợp
• 100 mm (4 inch) - nguồn điện hạng nặng, nơi có nhiều lớp cáp lớn được xếp chồng lên nhau
• 150 mm (6 inch) - ứng dụng công nghiệp nặng chuyên dụng

Các khay sâu hơn cứng hơn và có thể kéo dài khoảng cách lớn hơn giữa các giá đỡ. Khay thang bằng thép mạ kẽm rộng 300 mm x 100 mm ở khổ trung bình thường có thể kéo dài 3 m giữa các giá đỡ ở mức tải định mức, trong khi khay 300 mm x 50 mm có cùng chất liệu có thể yêu cầu các giá đỡ cách nhau 1,5–2 m để duy trì trong giới hạn độ võng.

Độ dài phần tiêu chuẩn

Gần như tất cả các khay cáp được sản xuất tại đoạn 3m (khoảng 10 feet ở Mỹ). Một số nhà sản xuất cũng cung cấp các đoạn dài 6 mét cho các dự án công nghiệp lớn, nơi cần ít mối nối hơn. Khay lưới thép thường được cung cấp ở dạng cuộn dài 15–30 m để chạy liên tục, được cắt theo chiều dài tại chỗ.

Quy tắc nạp khay và dung lượng

Việc chọn chiều rộng khay không chỉ đơn giản là đo dây cáp và chọn kích thước gần nhất. Các tiêu chuẩn và phương pháp thực hành kỹ thuật tốt yêu cầu khay không được đổ đầy quá mức vì hai lý do: khả năng tản nhiệt và dung lượng trong tương lai. Các quy tắc chung là:

• NEC 392.22 (Mỹ): Đối với thang và khay thông gió mang cáp nhiều dây, tổng diện tích mặt cắt ngang của tất cả các cáp không được vượt quá diện tích lấp đầy cho phép — đối với khay rộng 300 mm, đây là 1,5 in² trên 75 mm chiều rộng có thể sử dụng (khoảng 4.500 mm² mặt cắt cáp đối với khay 300 mm).
• IEC 61537: Chỉ định tỷ lệ lấp đầy tối đa thường là 40–50% mặt cắt ngang của khay bên trong để cho phép tản nhiệt và bổ sung trong tương lai.
• Nguyên tắc thực tế: Lên kế hoạch lấp đầy không quá 40% khi lắp đặt, để lại 60% cho việc bổ sung cáp trong tương lai. Các dự án lấp đầy khay tới 80–90% khi bàn giao thường xuyên yêu cầu nâng cấp khay tốn kém trong vòng 5 năm khi hệ thống được mở rộng.

Tùy chọn vật liệu và thời điểm sử dụng từng loại

Loại và kích thước khay cho bạn biết hình thức và dung lượng; vật liệu cho bạn biết môi trường mà khay có thể tồn tại.

Một điểm thực tế trên các khay GRP: vì chúng không dẫn điện nên chúng không thể tạo thành một phần của hệ thống nối đất bảo vệ. Các dây dẫn nối đất riêng biệt phải được lắp đặt dọc theo các khay GRP trong bất kỳ hệ thống lắp đặt nào mà khay kim loại lẽ ra sẽ đóng vai trò là đường dẫn đất - đây là một sơ suất phổ biến tạo ra lỗi tuân thủ khi kiểm tra.