اشتباهات رایج مهندسان در طراحی نقشه‌های فاز ۲ تاسیسات الکتریکی - بخش دوم

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: 

 محاسبات کابل

از جمله مسایل بسیار ساده‌ای که مهندسان طراح برق با آن روبرو هستند محاسبه اندازه کابل است. بـدون توجـه بـه انـدازه وسـیله محافظ کابل، دو عامل شدت جریان در شرایط محیطی و افت ولتاژ مجاز معمول‌ترین عوامل موثر در این زمینه اند. عامل مهـم دیگـر هماهنگی کلید محافظ یا فیوز با اندازه کابل است. مبحث ۱۳ عامل حداقل جریان اتصال کوتـاه را بـدین منظـور دخالـت داده اسـت. مطابق این روش برای حصول ایمنی قطع مدار در زمان کمتر از ۵ ثانیه، شدت جریان‌های وسیله حفاظتی و میـزان حـداقل جریـان اتصال کوتاه در رابطه زیر باید صدق نماید:



برای ضریب k نیز جداولی موجود است که برای کلید‌های اتوماتیک، مقادیر کمتر و برای وسـایلی کـه قابلیـت اطمینـان پـائین تـری دارند مقادیر بیشتری در نظر گرفته شده است.

این روش تا قبل از تدوین IEC٢٦٤ و ٣٦٤ IEC بر اساس مقررات VDE٠١٠٠ کشور آلمان رواج داشت. محاسبه حداقل جریان اتصال کوتاه برای هر کابل بسیار وقت گیر بوده، ضمن آنکه اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه اتصال کوتاه تا نقطه انشعاب همیشه در دسترس نیست. روشن است که با عدم حصول شرط تطابق با افزایش سطح مقطع کابل، محاسبات حداقل جریان اتصال کوتاه باید تکرار شود که بر مشکل قبلی می‌افزاید. نمودار زیر نشان دهنده اصول کلی این روش است.

استاندارد ٦٠٣٦٤-٤-٣ IEC برای تطابق کلید حفاظتی با کابل روش دیگری برگزیده است. در این طریقه حفاظت اضـافه بـار به جای اتصال کوتاه در نظر قرار گرفته است. با فرض Ib جریان طراحی، In جریان نامی وسـیله حفـاظتی، Iz جریـان مجـاز کابل، I۲ جریانی که عملکرد موثر دستگاه حفاظتی را تضمین می‌نماید، خواهیم داشت:



در مورد فیوزها، سطح ایمنی با اعمال ضریب ۰.۹ در جریان‌های کابل بالاتر برده می‌شود، ولی در مورد کلید‌های اتوماتیک این ضـریب همچنان یک است. نگرانی عمده در عدم عملکرد وسیله حفاظتی کابل به هنگـام اتـصال کوتـاه در فواصـل دور از کلیـد وجـود دارد. محاسباتنشان می‌دهد که انتخاب صحیح سایز کابل در محاسبات افت ولتاژ این مشکل را بر طرف می‌سازد. مثال زیر روشنگر مراحل فوق است:

مثال:

کابل چند رشته NYY به طول ۴۰ متر وظیفه تغذیه تابلوی ۴ کیلوواتی ۳ فاز را به عهده دارد. این کابل با کلیدی ۲۵ آمپری در پائین دست حفاظت می‌شود. کابل بر روی نردبان نصب شده است و ۵ کابل دیگر در مجاورت آن قرار دارد. درجه حرارت محیط ۳۵ درجه، ضریب توان ۰.۸ و افت ولتاژ مجاز ۲ %فرض می‌شود.

- انتخاب بر اساس شدت جریان I

I = ۴: (۱.۷۳ x ۰.۳۸ x ۰.۸) = ۷.۶ A

ضریب کاهش درجه حرارت = ۰.۹۴: ضریب کاهش تجمیع = ۰.۸،

۷.۶: (۰.۸ x ۰.۹۴) = ۱۰.۱ A

بر اساس جداول استاندارد IEC نوع نصب E محسوب می‌شود. مطابق جدول جریان مجاز همین استاندارد، کابل مناسب (۵x۱.۵) میلی متر مربع است.

- انتخاب بر اساس افت ولتاژ

f (q) = (۰.۰۲ x ۳۸۰): (۱.۷۳ x ۱۰.۱ x ۰.۰۴) = ۱۰.۸۷۴ ohm/km

از جدول افت ولتاژ، کابل مناسب ۲.۵ بدست می‌آید؛ بنابراین برای برآورده شدن هر دو شرط کابل ۲.۵ را باید انتخاب نمود.

- انتخاب بر اساس تطابق با محافظ (جریان قابل تحمل کابل ۲.۵ میلیمترمربع طبق جدول و روش نصب E، برابر ۲۸ آمپر می‌باشد).

۲۸ x ۰.۹۴ x۰.۸ = ۲۱.۰۵۶، ۲۵ > ۲۱.۰۵۶

دیده می‌شود که شرط تطابق وجود ندارد؛ بنابراین باید سایز کابل را افزایش داد.

این بار کابل به مقطع ۴ میلیمترمربع را انتخاب می‌نمائیم. (جریان قابل تحمل کابل ۴ میلیمترمربع طبق جدول و روش نصب E، برابر ۳۴ آمپر می‌باشد).

۳۴ x۰.۹۴ x ۰.۸ = ۲۵.۵۷، ۲۵< ۲۵.۵۷

با این اندازه کابل بر اساس حداکثر جریان مجاز تابلو که همان اندازه کلید ورودی تابلو است، افت ولتاژ کابل را بدست می‌آوریم:

(q) f برای کابل ۴ مساوی ۴.۴۲ است.

۶.۱۲ V = ۱.۷۳ x ۲۰ x ۰.۰۴ x ۴.۴۲

برابر است با افت ولتاژ یا ۱.۶ درصد است که در محدوده مجاز محسوب می‌شود.

۲-۷ برق اضطراری

مطابق بند ۱۳-۴-۴-۱ از مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان وجود برق اضطراری برای ساختمان‌های زیر ضروری است:
ساختمان‌های مسکونی با بیش از ۴ طبقه از کف زمین و مجهز به آسانسور
ساختمان‌های عمومی که نوع فعالیت آن‌ها به نحوی است که قطع برق ممکن است خطر یـا خـسارات جبـران ناپـذیری بیافریند.
ساختمان‌های عمومی دارای شرایط بند ۱
بیمارستان‌ها و مراکز بهداشتی با توجه به نوع فعالیت آن‌ها

علاوه بر ملاحظات فوق در مورد وجود دیزل ژنراتور در ساختمان‌های کوچک مسکونی که تبعـات زیـادی در بـر خواهـد داشـت، نـوع شبکه توزیع در ساختمان‌های مسکونی نیز از نکات حائز اهمیت است که اکثراً از آن غفلت می‌شود.

شبکه‌ای که عمدتاً برای برق اضطراری در نظر گرفته می‌شود به شکل زیر است:


اساس این طرح بر پوشش کلیه مصارف به هنگام کار عادی از برق شبکه و تنها مصارف برق اضطراری به هنگام قطع برق است. کلید Change-Over که در واحد‌ها قرار دارد اینترلاک ۱ از ۲ را فراهم می‌نماید. بدین معنا که تنها یکی از این دو کلیـد در آن واحـد قابلیت وصل دارند.


حال شرایطی را در نظر میگیریم که برق شهر وصل است، ولی کلید Over-Change مطابق شکل زیر است:

روشن است که مصارف اضطراری منزل مسکونی در این حالت از کنتور مشاع تغذیه می‌شوند. ایـن بـه معنـای پرداخـت هزینـه بـرق مدار‌های فوق الذکر در واحد مسکونی توسط کلیه ساکنین مجتمع مسکونی می‌باشد. با اینترلاک‌های پیچیده‌تر می‌توان ایـن مـشکل را حل کرد، ولی تجربه نشان داده است که در هنگام بهره برداری این اینترلاک‌ها از مدار خارج می‌شوند. بـه منظـور جلـوگیری از چنـین سوء استفاده‌هایی شبکه اصلی برق اضطراری ساختمان باید به ۲ قسمت مطابق شکل زیر تفکیک شود.