โดยทั่วไปแล้วสายไฟประกอบด้วยโครงสร้าง 3 ชั้นหลักๆ คือ ตัวนำไฟฟ้า, ฉนวน และเปลือก
1. ตัวนำไฟฟ้า (Conductor)
จะทำหน้าที่ส่งผ่านกระแสไฟฟ้าหรือสัญญาณไฟฟ้า อาจจะอยู่ในรูปของตัวนำเดี่ยว (Solid) หรือตัวนำตีเกลียว (Strand) ซึ่งโลหะที่นิยมใช้ทำเป็นตัวนำไฟฟ้า ได้แก่ ทองแดง และอลูมิเนียม โดยโลหะทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติต่างกันไป ดังนี้
– ทองแดง เป็นโลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง มีความแข็งแรง สามารถนำมารีดเป็นเส้นลวดขนาดเล็ก และดัดโค้งงอได้โดยไม่เปราะหักง่าย นำความร้อนได้ดี ข้อเสียคือมีน้ำหนักค่อนข้างมาก และราคาสูงกว่าอลูมิเนียม จึงไม่เหมาะสำหรับงานด้านไฟแรงดันสูง แต่จะเหมาะกับการใช้งานสายไฟฟ้าโดยทั่วไป โดยเฉพาะสายไฟฟ้าในอาคาร
– อลูมิเนียม มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าทองแดง แต่เปราะหักได้ง่ายกว่าจึงไม่สามารถรีดเป็นเส้นลวดขนาดเล็กมากได้ ข้อดีของอลูมิเนียมคือมีน้ำหนักเบากว่าทองแดงมาก และราคาถูกกว่า ดังนั้นอลูมิเนียมจึงเหมาะกับงานเดินสายไฟนอกอาคารและแรงดันสูง หากทิ้งอลูมิเนียมไว้ในอากาศจะทำให้เกิดออกไซด์ของอลูมิเนียม ซึ่งส่งผลให้อลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นฉนวนฟิล์มบางๆ เกาะตามผิวอีกทั้งยังช่วยป้องกันการสึกกร่อน แต่ก็จะมีข้อเสียคือ ทำให้การเชื่อมต่อนั้นทำได้ยาก
2. ฉนวน (Insulation)
ทำหน้าที่ห่อหุ้มตัวนำ เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไม่ให้ไหลผ่านไปยังส่วนอื่นๆที่สามารถก่อให้เกิดอันตรายได้ เช่นไฟรั่วหรือไฟฟ้าลัดวงจร ฉนวนส่วนใหญ่ทำจากพลาสติกโพลีเมอร์หรือยางที่มีคุณสมบัติทนความร้อนและป้องกันของเหลวไหลผ่านได้ ซึ่งการเลือกใช้ชนิดของฉนวนจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิใช้งาน ระดับแรงดันของระบบ และสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง โดยวัสดุที่นิยมใช้เป็นฉนวนสายไฟฟ้ามากทีสุด คือ
– โพลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride: PVC) มีความนิ่มและอ่อนตัว สามารถดัดโค้งงอได้ง่าย นิยมใช้ติดตั้งในอาคารเนื่องจาก PVC มีคุณสมบัติต้านทานการลุกไหม้ไฟในตัวเอง ฉนวน PVC ใช้กับสายไฟฟ้าที่มีพิกัดอุณหภูมิตัวนำสูงสุด 70 oC
– ครอสลิงค์ โพลีเอททีลีน (Cross-Linked Polyethylene: XLPE) มีความแข็งแรงและทนความร้อน ใช้กับสายไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิตัวนำสูงสุด 90 oC นิยมใช้ในสายไฟฟ้าแรงดันสูง แต่ข้อเสียคือเมื่อติดไฟแล้วจะเกิดการลุกลามได้อย่างรวดเร็ว จึงไม่นิยมใช้สายไฟฟ้าฉนวน XLPE ติดตั้งในอาคาร ยกเว้นแต่เป็นสายที่ออกแบบให้ผ่านการทดสอบการลุกลามไฟเป็นพิเศษ
3. เปลือกนอก (Sheath)
เปลือกนอก หรือ Over Sheath คือ พลาสติกโพลิเมอร์ที่อยู่ชั้นนอกสุดของสายไฟฟ้า ทำหน้าที่หุ้มแกนหรือหุ้มสายไฟฟ้าชั้นนอกสุด เปลือกของสายไฟฟ้าอาจจะมี 1 หรือ 2 ชั้นก็ได้เพื่อป้องกันความเสียหายทางกายภาพที่อาจเกิดขึ้นในขณะติดตั้งหรือใช้งาน เช่น การขูดขีดระหว่างติดตั้ง แรงกระแทกกดทับ อีกทั้งยังป้องกันสายไฟฟ้าจากสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น แสงแดด น้ำและความชื้น เป็นต้น การเลือกใช้ชนิดของเปลือกสายไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง วัสดุที่นิยมทำเป็นเปลือกสายไฟฟ้ามากที่สุด คือ
– Polyvinly Chloride (PVC) เหมาะกับสายไฟฟ้าที่ใช้ติดตั้งภายในอาคาร
– Polyethylene (PE) มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการขูดขีดและแรงกระแทกกดทับได้ดี อีกทั้งยังป้องกันการซึมผ่านของน้ำได้ดี แต่มีข้อเสียเรื่องของการลุกลามไฟดังนั้นจึงเหมาะสำหรับใช้เป็นเปลือกของสายที่ใช้ติดตั้งใต้ดิน
ส่วนกรณีสายไฟฟ้าที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษหรือความปลอดภัยมากก็อาจใช้วัสดุ เช่น
- Flame Retardant Polyvinyl Chloride (FR-PVC) หรือ Low Smoke Halogen Free (LSHF) ก็ได้ มีคุณสมบัติต้านทานการลุกลามไฟ ควันน้อยและไม่ปล่อยก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดเมื่อถูกไฟไหม้ แต่มีข้อเสียคือความแข็งแรงไม่สูงเท่า PVC และ PE และไม่เหมาะกับการติดตั้งแบบฝังดิน
