วิธีการคำนวณขนาดสายเคเบิล: คำแนะนำทีละขั้นตอนสำหรับโครงการไฟฟ้า

ลองถามวิศวกรไฟฟ้าที่มีประสบการณ์แล้วคุณจะได้ยินสิ่งเดียวกัน: การกำหนดขนาดสายเคเบิลไม่ใช่สูตรเดียว แต่เป็นการตรวจสอบแบบลูกโซ่สั้นๆ และทุกจุดในสายโซ่นั้นจะต้องยึดไว้ รับกระแสไฟที่ถูกต้องแต่ไม่ต้องคำนึงถึงปัจจัยการลดพิกัด และตัวนำจะร้อนเกินกว่าฉนวนที่เคยออกแบบไว้ ปรับความแอมป์ให้ถูกต้องแต่ไม่ต้องสนใจแรงดันไฟฟ้าตก และมอเตอร์ที่อยู่ปลายสุดของเส้นไม่ยอมสตาร์ท ข้ามการตรวจสอบการลัดวงจร และการติดตั้งจะอยู่ห่างจากเหตุการณ์ร้ายแรงเพียงจุดเดียว

วิธีการด้านล่างนี้เป็นไปตามลำดับที่วิศวกรของเราใช้เมื่อตรวจสอบโปรเจ็กต์: ออกแบบกระแสไฟฟ้าก่อน จากนั้นจึงประสานงานกับอุปกรณ์ป้องกัน ตามด้วยความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า จากนั้นแรงดันไฟฟ้าตก จากนั้นทนต่อการลัดวงจร ทำงานตามขั้นตอนต่างๆ ตามลำดับ แล้วหน้าตัดที่ถูกต้องจะเกือบจะเลือกตัวมันเอง

ก่อนที่คุณจะเริ่ม: รวบรวมอินพุต

ความล่าช้าเกือบทุกครั้งในแบบฝึกหัดการกำหนดขนาดสายเคเบิลจะย้อนกลับไปที่อินพุตที่ขาดหายไป รวบรวมสิ่งเหล่านี้ก่อนที่คุณจะเปิดโต๊ะ:

• โหลดข้อมูล: กำลังเป็น kW หรือ kVA, ตัวประกอบกำลัง, ประสิทธิภาพ, รอบการทำงาน และการทำงานพร้อมกัน
• ข้อมูลระบบ: แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด จำนวนเฟส ความถี่ และระบุว่าแหล่งจ่ายไฟเป็น TN, TT หรือ IT
• ข้อมูลการป้องกัน: ประเภทและพิกัดของเซอร์กิตเบรกเกอร์หรือฟิวส์ และคุณลักษณะการสะดุด
• วิธีการติดตั้ง: มัลติคอร์หรือซิงเกิลคอร์ บนถาด ในท่อร้อยสายไฟ ตัดโดยตรง ปล่อยอากาศฟรี หรือฝังไว้
• สภาพแวดล้อม: อุณหภูมิอากาศโดยรอบ อุณหภูมิของดินและความต้านทานความร้อน ความลึกของการฝัง และจำนวนวงจรที่ใช้เส้นทางร่วมกัน
• ข้อมูลเส้นทาง: ความยาวเที่ยวเดียวเป็นเมตร บวกกับส่วนต่อขยายในอนาคตที่วางแผนไว้แล้ว
• ข้อมูลข้อผิดพลาด: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่แหล่งกำเนิดและเวลาตัดการเชื่อมต่อที่ต้องการ

เขียนค่าลงไป สามารถตรวจสอบแผ่นปรับขนาดที่แสดงอินพุตได้ภายในไม่กี่นาที สิ่งที่ไม่เป็นเช่นนั้นจะถูกสอบสวนเสมอไป

ขั้นตอนที่ 1 - คำนวณกระแสการออกแบบ (Ib)

กระแสการออกแบบคือกระแสที่สายเคเบิลจะใช้งานได้ตามปกติ สำหรับโหลดสามเฟส:

Ib = P / (√3 × U × cos φ)

และสำหรับโหลดแบบเฟสเดียว:

Ib = P / (U × cos φ)

ภาพประกอบโดยย่อ: โหลดสามเฟสขนาด 90 kW บนแหล่งจ่ายไฟ 400 V ที่ 0.85 ตัวประกอบกำลังดึง 90,000 / (1.732 × 400 × 0.85) = 153 อ ตัวเลขตัวเดียวนั้นกำหนดพื้นสำหรับทุกสิ่งที่ตามมา เนื่องจากอุปกรณ์ป้องกันต้องมีขนาดใหญ่เท่านี้เป็นอย่างน้อย และสายเคเบิลต้องมีความสามารถอย่างน้อยเท่านี้

การปรับแต่งสองครั้งนั้นควรค่าแก่การจดจำ กระแสสตาร์ทมอเตอร์ไม่เปลี่ยนกระแสการออกแบบต่อเนื่อง แต่จะส่งผลต่อการเลือกการป้องกันและการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตก และในการติดตั้งที่มีเนื้อหาฮาร์มอนิกสูง เช่น สำนักงานที่เต็มไปด้วยโหลดอิเล็กทรอนิกส์ หรือโรงงานที่เต็มไปด้วยไดรฟ์ ตัวนำที่เป็นกลางอาจต้องมีการกำหนดขนาดให้มากกว่ากระแสเฟสแทนที่จะน้อยกว่านี้

ขั้นตอนที่ 2 - ประสานสายเคเบิลกับอุปกรณ์ป้องกัน

สายเคเบิลจะได้รับการปกป้องเฉพาะในกรณีที่อุปกรณ์ที่อยู่ด้านหน้าหลุดก่อนที่ฉนวนจะเสียหาย ในทางปฏิบัติหมายความว่าจะต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสองประการพร้อมกัน:

Ib ≤ ใน ≤ Iz

โดยที่ Ib คือกระแสการออกแบบ In คือพิกัดที่ระบุของอุปกรณ์ป้องกัน และ Iz คือความสามารถในการรับกระแสไฟที่แก้ไขของสายเคเบิล เงื่อนไขที่สอง I2 ≤ 1.45 × Iz ยืนยันว่าอุปกรณ์จะทำงานจริงที่กระแสสะดุดแบบธรรมดาโดยไม่ทำให้ตัวนำร้อนเกินไป

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัตินั้นง่ายมาก หากกระแสไฟฟ้าที่คำนวณได้คือ 153 A คุณไม่ได้เลือกเบรกเกอร์ขนาด 200 A แล้วมองหาสายเคเบิลที่ใหญ่พอที่จะจับคู่ได้ คุณเลือกพิกัดมาตรฐานที่เล็กที่สุดเหนือโหลด ซึ่งก็คือ 160 ก ที่นี่ และกำหนดขนาดสายเคเบิลให้เทียบกับค่านั้น

ขั้นตอนที่ 3 - ค้นหาความสามารถในการรองรับกระแสไฟฐาน

ตารางความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า ไม่ว่าจะนำมาจาก IEC 60364-5-52, BS 7671 หรือแค็ตตาล็อกของผู้ผลิต จะถูกสร้างขึ้นตามเงื่อนไขที่กำหนด ได้แก่ อุณหภูมิแวดล้อมอ้างอิง วิธีการติดตั้งที่ระบุ จำนวนตัวนำโหลดที่กำหนด และวงจรเดียว ค้นหาแถวที่ตรงกับหน้าตัดของคุณและคอลัมน์ที่ตรงกับการติดตั้งของคุณ

ทางเลือกสามทางครอบงำผลลัพธ์ วัสดุตัวนำมีความสำคัญ เนื่องจากอะลูมิเนียมต้องการพื้นที่หน้าตัดของทองแดงประมาณ 1.5 เท่าสำหรับกระแสไฟฟ้าเท่ากัน ฉนวนมีความสำคัญ เนื่องจากสาย XLPE อาจทำงานโดยมีตัวนำอยู่ที่ 90 °C ในขณะที่สาย PVC จะถูกจำกัดไว้ที่ 70 °C และวิธีการติดตั้งมีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากสายเคเบิลที่หนีบด้วยอากาศอิสระจะระบายความร้อนได้ง่ายกว่าสายเคเบิลเส้นเดียวกันที่ดึงเข้าไปในท่อร้อยสายที่มีผู้คนหนาแน่น

นี่คือจุดที่แค็ตตาล็อกจริงมีประโยชน์อย่างแท้จริง เนื่องจากช่องว่างระหว่างประเภทฉนวนไม่ใช่ข้อผิดพลาดในการปัดเศษ สายไฟหุ้มฉนวน XLPE ขนาด 6/1 kV นำกระแสไฟได้มากกว่า PVC ที่เทียบเท่ากับหน้าตัดทองแดงเดียวกันอย่างเห็นได้ชัด เพียงเพราะฉนวนของมันทนต่ออุณหภูมิของตัวนำที่สูงกว่า

สายไฟหุ้มฉนวน XLPE แรงดันไฟฟ้า 0.6/1kV สายไฟฉนวนโพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้ามแรงดันไฟฟ้า 0.6/1kV ใช้วิธีการทางเคมีหรือกายภาพในการแปลงโมเลกุลโพลีเอทิลีนจากโครงสร้างเชิงเส้น... ดูผลิตภัณฑ์ →

ขั้นตอนที่ 4 - ใช้ปัจจัยการแก้ไข

การติดตั้งจริงไม่ตรงกับเงื่อนไขการอ้างอิงของตาราง ดังนั้นความจุพื้นฐานจึงต้องลดลง ปัจจัยคูณกัน:

อิซ = มัน × แคลิฟอร์เนีย × ซีจี × คส × ซีดี

หากความจุที่ลดลงต่ำกว่าพิกัดของอุปกรณ์ป้องกัน ให้เลื่อนหน้าตัดขึ้นหนึ่งส่วนแล้วคำนวณซ้ำ เป็นเรื่องปกติที่สายเคเบิลจะผ่านการตรวจสอบปัจจุบันหลังจากพยายามสองหรือสามครั้งเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 5 - ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตก

สายเคเบิลที่จ่ายกระแสไฟอาจยังเล็กเกินไปสำหรับเส้นทาง แรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้นตามกระแสและความยาว และเป็นการตรวจสอบที่ส่วนใหญ่มักจะบังคับให้มีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าบนตัวป้อนขนาดยาว

แรงดันไฟฟ้าตก = (mV/A/m × Ib × L) / 1,000

สำหรับวงจรสามเฟส ค่า mV/A/m แบบตารางจะรวมปัจจัยของ √3 ไว้แล้ว ขีดจำกัดโดยทั่วไปคือ 3 % สำหรับวงจรไฟส่องสว่างและ 5 % สำหรับวงจรกำลัง วัดจากจุดเริ่มต้นการติดตั้งถึงขั้วต่อของโหลด โดยมีค่าเผื่อร่วมกันระหว่างตัวป้อนและวงจรสุดท้าย

ใช้ตัวนำทองแดงขนาด 70 มม.² ที่รองรับกระแสไฟ 160 A ยาวกว่า 80 ม. การตกคร่อมแบบสามเฟสคือประมาณ 0.58 mV/A/m ดังนั้นการสูญเสียคือ 0.58 × 160 × 80/1000 = 7.4 V หรือ 1.9 % ของ 400 V ซึ่งอยู่ภายในขีดจำกัดสบายๆ หากเส้นทางเป็น 300 ม. แทน การคำนวณแบบเดียวกันจะทำให้เกิด 27.8 V และบังคับให้เพิ่มระดับในหน้าตัด

ขั้นตอนที่ 6 - ตรวจสอบความทนทานต่อไฟฟ้าลัดวงจร

ในระหว่างที่เกิดฟอลต์ ตัวนำจะจ่ายกระแสไฟหลายเท่าของพิกัดปกติ และจะต้องคงอยู่ได้นานเพียงพอสำหรับการป้องกันเพื่อล้างฟอลต์ การตรวจสอบอะเดียแบติกเป็นแนวทางมาตรฐาน:

S ≥ (I × √t) / k

ในที่นี้ ฉัน คือกระแสไฟฟ้าลัดที่อาจเกิดขึ้นได้ในหน่วยแอมแปร์ t คือเวลาในการตัดการเชื่อมต่อเป็นวินาที และ k เป็นค่าคงที่ที่ขึ้นอยู่กับวัสดุตัวนำและฉนวนของตัวนำ สำหรับตัวนำทองแดง โดยทั่วไป k จะเป็น 143 สำหรับฉนวน XLPE และ 115 สำหรับ PVC ในขณะที่ตัวนำอะลูมิเนียมจะใช้ค่าที่ต่ำกว่า ข้อผิดพลาด 20 kA ที่จะเคลียร์ใน 0.2 วินาทีต้องใช้ทองแดง 20,000 × 0.447 / 143 = 62.5 มม.² ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการตรวจสอบการลัดวงจร บางครั้งจึงตัดสินใจเลือกขนาดสุดท้าย แทนที่จะตรวจสอบปัจจุบัน

ตัวนำป้องกันก็สมควรได้รับความสนใจเช่นเดียวกัน อุปกรณ์จะต้องทนทานต่อพลังงานความผิดปกติเดียวกัน และต้องมีขนาดเพื่อให้อิมพีแดนซ์ของวงจรข้อบกพร่องของโลกยอมให้อุปกรณ์เคลื่อนที่ภายในระยะเวลาที่อนุญาต

ตัวอย่างการทำงาน

ประกอบหกขั้นตอนเข้าด้วยกันสำหรับตัวป้อนมอเตอร์ 90 kW บนระบบ 400 V ที่ตัวประกอบกำลัง 0.85 เดินสาย 80 ม. บนถาดในอากาศ 40 °C โดยมีวงจรโหลดอื่นอีกสองวงจรอยู่ข้างๆ

คำตอบคือสายเคเบิล XLPE ทองแดงขนาด 70 มม.² แบบสี่คอร์ โปรดทราบว่าขั้นตอนใดในการกำหนดขนาด: ต้องใช้ 70 มม.² เพื่อส่งกระแสไฟ 160 A หลังจากลดพิกัด และยังเป็นไปตามการตรวจสอบอะเดียแบติกด้วยระยะขอบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ลดการจัดกลุ่มหรืออุณหภูมิโดยรอบ และระยะขอบนั้นจะหายไป

การกำหนดขนาดสายเคเบิลมักจะผิดพลาด

• การกำหนดขนาดตามภาระที่กำหนดโดยไม่สนใจความหลากหลาย ความจุสำรอง หรือการขยายในอนาคต
• ใช้โต๊ะที่อุณหภูมิ 30 °C เมื่อห้องโรงงานทำงานที่อุณหภูมิ 45 °C
• ไม่สนใจการจัดกลุ่ม แม้ว่าวงจรสามวงจรในถาดเดียวจะทำให้สายเคเบิลลดลงมากกว่าที่คนส่วนใหญ่คาดหวัง
• อ่านคอลัมน์ PVC สำหรับสาย XLPE หรือกลับด้าน
• การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกที่โหลดครั้งแรกบนวงจรแทนที่จะเป็นโหลดสุดท้าย
• ลืมไปว่าตัวกลางสามารถส่งกระแสฮาร์มอนิกในวงจรสามเฟสสี่สายได้
• การปฏิบัติต่อการตรวจสอบการลัดวงจรเป็นทางเลือกในการวิ่งระยะสั้น ซึ่งมักจะเป็นปัจจัยในการตัดสินใจ

สองกรณีที่ต้องการการดูแลเป็นพิเศษ

เครื่องป้อนแรงดันไฟฟ้าปานกลาง

ตั้งแต่ 3.6/6 kV ถึง 26/35 kV ตรรกะจะยังคงเหมือนเดิม แต่ความหนาของฉนวน โครงสร้างตะแกรง และการต่อสายดินของปลอกโลหะก็รวมอยู่ในการคำนวณด้วย ตะแกรงโลหะมีหน้าที่ในการลัดวงจรของตัวเอง และการจัดเรียงสายดินจะส่งผลต่อทั้งระดับความผิดปกติและพฤติกรรมทางความร้อนของสายเคเบิล ขนาด สายไฟหุ้มฉนวน XLPE ขนาด 26/35 kV ดังนั้นหมายถึงการตรวจสอบขีดจำกัดเดียวกันโดยแนบชุดตัวกรองและเงื่อนไขการต่อสายดินเพิ่มเติม

แรงดันไฟฟ้า 3.6/6kV–26/35kV สายไฟหุ้มฉนวน XLPE สายไฟหุ้มฉนวนโพลีเอทิลีนแบบครอสลิงค์แรงดันไฟฟ้า 3.6/6kV–26/35kV ใช้กระบวนการเชื่อมโยงข้ามขั้นสูง ด้วยวิธีการทางเคมีหรือกายภาพ โพลีเอ... ดูผลิตภัณฑ์ →

วงจรขับเคลื่อนความถี่แปรผัน

ขับกระแสฮาร์มอนิกและพัลส์แรงดันไฟฟ้าเร็วผ่านสายเคเบิล ดังนั้นกระแสที่คุณคำนวณจากป้ายชื่อมอเตอร์จึงไม่ใช่กระแสที่สายเคเบิลมองเห็นได้จริง สายเคเบิลสำหรับไดรฟ์เฉพาะที่มีโครงสร้างแบบสามคอร์ที่สมมาตรและหน้าจอที่เชื่อมต่ออย่างเหมาะสมช่วยรักษากระแสเหล่านั้นภายใต้การควบคุมและลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในวงจรข้างเคียง ในกรณีที่เกี่ยวข้องกับสายมอเตอร์ที่ยาว ควรถือว่าขีดจำกัดความยาวสายเคเบิลของผู้ผลิตชุดขับเป็นส่วนหนึ่งของแบบฝึกหัดการกำหนดขนาด

สายเคเบิลไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (พิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 6kV) ภาพรวมผลิตภัณฑ์ สายหม้อแปลงความถี่ (หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อสาย VFD) เป็นสายส่งไฟฟ้าที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อความถี่ตัวแปรทางอุตสาหกรรม... ดูผลิตภัณฑ์ →

จากการคำนวณไปจนถึงสายเคเบิลที่คุณเชื่อถือได้

เลขคณิตไม่ใช่เรื่องยาก ความยากอยู่ที่ตัวเลขที่คุณป้อนเข้าไป ซึ่งหมายถึงอุณหภูมิโดยรอบ การจัดกลุ่ม ระดับความผิดปกติ และความยาวเส้นทาง และการรู้ว่ามาตรฐานใดควบคุมโครงการ

Wuxi Guanghuan Cable Co., Ltd. ผลิตสายเคเบิลในเมือง Guanlin, Yixing ตั้งแต่ปี 1998 โดยมีผลิตภัณฑ์มากกว่า 100 ประเภทและข้อกำหนดเฉพาะประมาณ 30,000 รายการ ตั้งแต่สายไฟ 450/750 V ไปจนถึงสายไฟ XLPE 26/35 kV พร้อมการจัดการคุณภาพที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO 9001 และผลิตภัณฑ์ที่ได้รับอนุมัติโดย TUV Rheinland ทุกคำสั่งซื้อเริ่มต้นด้วยการสนทนาเกี่ยวกับขนาด เนื่องจากสายเคเบิลที่ประหยัดที่สุดคือสายเคเบิลที่ถูกต้องในครั้งแรก ส่งสิ่งของที่บรรทุก เส้นทาง และสภาพแวดล้อมมาให้เรา จากนั้นวิศวกรของเราจะส่งคืนคำแนะนำด้านขนาดพร้อมปัจจัยการลดพิกัดที่แสดงไว้อย่างครบถ้วน ดูอย่างรวดเร็วที่ โรงงานของเรา แสดงให้เห็นว่าสายเคเบิลเหล่านั้นถูกผลิต ทดสอบ และเตรียมการจัดส่งอย่างไร

หากคุณต้องการเจาะลึกลงไปอีกระดับหนึ่งว่าประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์โต้ตอบกับขนาดอย่างไร บทความของเราเกี่ยวกับปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกสายไฟ เป็นเพื่อนที่มีประโยชน์สำหรับคู่มือนี้