Contoh perhitungan untuk switchboard

Jaringan listrik rumah Bagian Deux

Dalam artikel ini saya ingin memberikan contoh pilihan peralatan untuk panel di apartemen, kelanjutan bersyarat dari artikel sebelumnya (beberapa poin teoritis dijelaskan lebih lengkap di sana). Karena subtitle seperti itu.

Sumber data

Karena sebenarnya ada banyak kondisi yang memungkinkan, di sini saya akan memperkenalkan sejumlah pembatasan sehingga contohnya lebih spesifik. Seseorang mungkin lebih beruntung, seseorang kurang, tetapi itu adalah hidup.
Jadi, ada catu daya fase tunggal, satu meter dengan arus pengenal 50 A dipasang di dashboard. Perusahaan listrik memungkinkan daya input maksimum 40 A. Perlindungan kelebihan beban. Semua kabel berubah sepenuhnya. Anda dapat mengganti kabel dari terminal sumber meter (untuk ini, Anda harus memanggil bugar untuk menghapus segel). Jika rumah biasanya dirancang dan dibangun, sesuatu yang normal, seperti tembaga 4 mm², telah diletakkan dari meter ke panel.

Seperti pada artikel sebelumnya, saya melanjutkan dari tegangan sesuai dengan standar IEC pada 230 V.

Konsumsi

Penting untuk menentukan apa yang akan dikonsumsi dan arus apa yang dapat diharapkan. Untuk melakukan ini, Anda perlu membuat daftar konsumen dengan konsumsi maksimum mereka untuk menentukan penampang kabel. Anda perlu memahami bahwa daya koneksi maksimum dalam kasus di atas hanya akan mencapai 9.200 watt, oleh karena itu, nyalakan semuanya dalam kompor listrik (dari 8800 hingga 10200 watt) dan kemudian setrika lain (hingga 2.400 watt) dan penyedot debu (900-2000 watt) tidak sepadan. Di sini perlu untuk menyeimbangkan antara kenyamanan dan peluang dan mengorbankan sesuatu.

Pada prinsipnya, Anda perlu memahami apa yang berhasil dan dengan kekuatan apa. Mesin cuci yang sama mengkonsumsi daya penuh untuk 15-20 menit pertama saat air dipanaskan dan dibilas dengan bubuk, maka daya tersebut 10-15% dari nilai yang ditentukan dalam paspor. Karena ini semua sangat individual, kami akan mengambil yang berikut untuk kalkulasi lebih lanjut dari konsumen besar (dari pengalaman kami sendiri):

• mesin cuci 2300 W (memuat 6 kg, model baru)
• kompor 9200 W
• Ketel listrik 2000 W
• 2400 watt besi
• penyedot debu 1600 W

Itu tentang memuat. Sekarang mari kita beralih ke arus hubung singkat.

Arus hubung singkat

Perisai

Seperti yang saya sebutkan di artikel sebelumnya, perhitungan akan menunjukkan beberapa nilai, yang dalam kehidupan nyata tidak berlaku, terutama jika jaringan yang terhubung ke rumah itu bukan baru. Dalam hal apa pun, untuk mendapatkan data dari mana Anda dapat membangun perhitungan, adalah pengukuran. Ada perangkat khusus yang pada dasarnya terhubung dan mengukur resistensi jaringan hingga saat ini. Perangkat juga menunjukkan nilai yang dihitung dari arus hubung singkat di lokasi pengukuran, tetapi nilai ini hanya dapat digunakan untuk penilaian umum, karena dihitung berdasarkan parameter saat ini (misalnya, tegangan dalam jaringan). Oleh karena itu, hanya resistensi terukur yang harus diambil sebagai dasar.

Pengukuran itu sendiri juga bukan jawaban akhir, karena arus pendek dapat berubah karena modifikasi dalam jaringan, seperti perbaikan atau penggantian peralatan, atau perubahan mode dalam jaringan tegangan menengah. Oleh karena itu, nilai yang diukur harus “diturunkan” untuk menjamin perlindungan bahkan untuk nanti.

Ada sejumlah faktor yang dapat diperhitungkan dengan menghitung ulang nilai yang diukur.

Pertama, pengukuran dilakukan dalam kondisi normal, dan ketika terjadi hubungan pendek, kabel dipanaskan dan hambatan listriknya meningkat.

Kedua, ada kesalahan pengukuran perangkat itu sendiri, yang dalam beberapa kasus bisa hingga 30%.

Ketiga, pengaruh jaringan tegangan menengah. Perubahan maksimum dalam arus hubung singkat pada jaringan tegangan rendah karena perubahan pada jaringan tegangan menengah adalah 10-12%.

Semua faktor ini mengarah pada fakta bahwa nilai resistansi yang diukur harus ditingkatkan 1,6-1,7 kali.

Misalkan perangkat menunjukkan nilai 0,74 Ohm dan arus hubung singkat 308 A saat terhubung ke terminal input perisai kami. Angka itu cukup besar, sekarang kita akan menghitung ulang untuk opsi terburuk.

Perbaiki resistensi jaringan:

$$

$$Z_ {net} = 0.74 \ cdot 1.7 = 1.258 \ Omega$$

Selanjutnya, menurut IEC 60038, kami mempertimbangkan arus hubung singkat minimum untuk jaringan ke 1000V dengan perubahan tegangan plus atau minus 10%

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0,95 \ cdot 230} {1,258} = 173,7 A$$

Seperti yang Anda lihat, arus hubung singkat minimum yang mungkin hampir 2 kali lebih kecil dari yang dihitung.

Konsumen akhir

Jadi, kami memiliki arus hubung singkat di input ke perisai. Tetapi peralatan yang dibangun di sana harus melindungi kabel sepanjang panjangnya, dan tidak hanya di dekat perisai. Lalu ada dua opsi: pengukuran atau perhitungan. Karena saya melanjutkan dari penggantian lengkap kabel, maka arus hubung singkat dapat dihitung. Jika perisai berubah dan hanya sebagian dari kabel, maka disarankan untuk melakukan pengukuran dan perhitungan, seperti dijelaskan di atas.

Jadi, perhitungannya. Masuk akal untuk melakukannya sebelum mulai bekerja dan membeli kabel untuk mengevaluasi parameter dalam hal apa pun. Sebagai nilai awal untuk resistansi, kami mengambil nilai resistansi maksimum yang diijinkan dari standar IEC yang sama (data di bawah ini hanya untuk tembaga):

Bagian mm²	Perlawanan, Ohm / km
1,5	12,2
2,5	7.56
4	4.70
6	3.11

Perhitungan lebih lanjut. Ambil yang berikut: ke outlet kami, Anda perlu meletakkan 50 m kabel dari pelindung. Misalkan kita memilih kabel dengan penampang 2.5 mm² dengan resistansi 12,2 ohm / km.

Resistansi jaringan pada titik koneksi outlet ini adalah:

$$

$$Z_ {plug net} = Z_ {net} +2 \ cdot l \ cdot R = 1,258 + 2 \ cdot 50 \ cdot \ frac {12,2} {1000} = 2,478 \ Omega$$

Ada beberapa poin yang penting untuk diperhatikan. Resistansi kabel harus dikalikan dengan 2, karena resistansi memiliki dua konduktor dalam kawat, dan meskipun resistansi yang diukur adalah kuantitas yang kompleks, komponen reaktif dapat diabaikan untuk perhitungan. Juga, nilai diberikan dalam ohm / km dalam tabel, oleh karena itu konversi ke meter diperlukan.

Dengan menggunakan rumus di atas, kami menghitung arus hubung singkat minimum:

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {2,478} = 88.2 A$$

Dan dari hasil ini jelas bahwa untuk shutdown yang dijamin, Anda perlu mengambil maksimum mesin-C pada 8 A atau mesin-B pada 16A.


Di sini penting untuk diperhatikan lagi - mesin hanya melindungi kabel, mereka tidak melindungi dari korsleting apa yang dicolokkan ke stopkontak .

Apa kerugian utama dari perhitungan seperti itu? Kami tidak memperhitungkan resistansi terminal, misalnya, atau resistansi perangkat proteksi. Resistansi mereka kecil, dan pada prinsipnya, menambahkan 0,1-0,15 Ohm ke dalam perhitungan dapat mengkompensasi ketidakakuratan ini (dalam contoh di atas, arus pendek akan menjadi 83A, yang untuk kasus ini tidak berperan).

Sayangnya, ada kasus nyata (di ruang pasca-Soviet, setidaknya) ketika Anda membeli kabel, dan penampang sebenarnya kurang dari apa yang ditulis (misalnya, 2,1 bukannya 2,5 mm²). Dan jika pada kabel single-core ini masih bisa diperiksa (dengan caliper, misalnya), maka untuk kabel multi-core Anda bisa melupakannya. Hanya pengukuran yang akan membantu di sini.

Kabel dijual dalam ukuran besar, Anda dapat merusak panjangnya dengan menghubungkan semua konduktor secara seri. Jadi akan mungkin untuk mengukur dan menghitung resistansi nyata dari kawat dan di masa depan menggunakan nilai ini untuk perhitungan dan pemilihan mesin.

Pemilihan perangkat perlindungan untuk arus pendek dan beban

Pertama, kami akan melakukan perhitungan untuk menghubungkan sejumlah konsumen, sehingga contohnya lebih spesifik dan kami mulai dari konsumen yang lebih besar ke yang lebih kecil:

Kompor listrik

Kabel tembaga 6 mm² diletakkan, dari perisai ke stopkontak 15 meter.

Arus hubung singkat:

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 15 \ cdot \ frac {3.11} {1000}} = 161.7 A$$

Mesin B untuk 32A atau mesin C untuk 16A dimungkinkan (mesin B cukup normal untuk kompor, tetapi mesin 16A C tidak cukup). Seperti yang saya tulis sebelumnya, kekuatan total kompor adalah 9200 W, yang berarti 40A. Karena mesin maksimum yang mungkin adalah 32 A, maka kita harus melanjutkan dari kenyataan bahwa semuanya tidak dapat dihidupkan segera. Apa sebenarnya - tergantung pada konsumsi. Pada prinsipnya, untuk beberapa kompor, kombinasi 2 pembakar dan oven memberi 25 A, Anda bisa melakukan ini.

Mesin cuci

Kabel 2,5 mm² diletakkan, dari perisai ke stopkontak 30 meter.

Arus hubung singkat:

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 30 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 127.7 A$$

Karena motor listrik dibangun ke dalam mesin, ada baiknya memilih mesin-C, dalam hal ini C10A.

Ketel listrik

Kabel 2,5 mm² diletakkan, dari perisai ke stopkontak 20 meter.

Arus hubung singkat:

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 20 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 140.0 A$$

Karena ketel listrik biasanya bukan satu-satunya yang dihidupkan (ini adalah dapur), di sini saya akan menyarankan Anda untuk memilih sesuatu seperti B16A-B20A.

Peralatan listrik lainnya

Di sini kita berbicara terutama tentang setrika atau penyedot debu (dari konsumen besar yang saya sebutkan sebelumnya). Pada prinsipnya, mereka dapat dicolokkan ke outlet mana saja, jadi secara umum cukup untuk menghitung arus untuk outlet yang paling jauh (contoh di atas dengan 88.2 A dan B16A hanya kasus itu). Jika tidak berhasil, Anda perlu mengambil bagian yang lebih besar, membuat prasasti pada outlet dan menyediakan outlet khusus untuk setrika yang sama (kabelnya cukup panjang untuk penyedot debu).

Di satu sisi, Anda dapat memilih mesin otomatis untuk setiap outlet, di sisi lain, kadang-kadang Anda ingin menyatukan, dan bahkan lebih mudah ketika membeli kabel dan sakelar, di sini semua orang memutuskan sendiri.

Untuk pencahayaan, perhitungannya serupa, tetapi di sini kawat dengan penampang 1,5 mm² lebih sering digunakan, karena terminal dalam kit dapat cocok untuk multi-inti 2,5 mm² dan kemudian dengan derit. Tapi tidak ada arus besar seperti itu, terutama ketika datang ke pencahayaan LED.

Koordinasi perangkat di dasbor

Jadi, ada data penting berikut ini:

• Input perangkat maksimum 40A
• Arus hubung singkat dalam pelindung 173.7 A
• Kompor listrik - V32A maksimum
• Mesin cuci - C10A
• Soket - B16A

Perangkat lain saat ini tidak penting.

Jadi, pertama-tama, pilih perangkat input. Untuk memulainya, mari kita ambil beberapa jenis pemutus sirkuit 40A (selanjutnya kita akan menggunakan program Siemens Simaris Curves, saya menulis lebih banyak tentang program di akhir artikel) dan mempertimbangkan situasi untuk sistem pentanahan TN.



Grafik ini menunjukkan arus hubung singkat pada input ke panel dan kurva pemutus sirkuit tipe B, C dan E. Yang terakhir ini juga dikenal sebagai "pemutus sirkuit selektif" (selektif ke pemutus sirkuit hilir, karena mematikan arus hubung singkat besar bahkan dengan penundaan waktu) . Dalam sistem ini (TN), waktu 0,4 detik ditentukan untuk kabel ke outlet, sedangkan untuk jaringan distribusi (apa jaringan antara sakelar pembuka dan pemutus sirkuit pada cabang terpisah), waktu ini adalah 5 detik. Dalam semua kasus, waktu shutdown terlalu tinggi, yaitu lebih dari 5 detik.


Solusi dalam hal ini mungkin menggunakan sekering pemisah. Bahkan, sekering biasa, tetapi dengan tampilan pemutus sirkuit.

Ini terlihat seperti ini:



Sebagai contoh, saya mengambil gambar pertama yang datang dari Internet, pemisah dari Hager dengan sekering bawaan tipe D02 ("colokan"). Dikatakan 63A, tetapi karena ukurannya sama, setiap sekering D02 dapat dipasang di pemisah ini.
Jadi, karakteristik waktu-saat ini adalah sebagai berikut (gG adalah singkatan dari general purpose fuse):



Waktu shutdown maksimum adalah 3,2 detik, yang sesuai dengan standar. Sekarang mari kita lihat selektivitas di bawah ini, yaitu, bandingkan dengan B32, B16 dan C10 dengan arus yang sesuai yang dihitung di atas. B32 pertama dan sekering:



Semuanya baik-baik saja di sini, waktu respons masing-masing perangkat pelindung terlihat jelas dari grafik. Secara alami, situasi untuk sakelar kecil akan lebih baik:



Secara umum, ada tabel pemilih untuk perangkat perlindungan untuk masing-masing produsen, misalnya, seperti yang diberikan di bawah ini.



Sebuah meja kecil untuk pemutus sirkuit dengan karakteristik B, yang besar - C. Biru menunjukkan arus pengenal pemutus sirkuit, hitam pada latar belakang cahaya menunjukkan arus batas selektivitas. Kedua tabel mewakili selektivitas pemutus sirkuit Siemens ke sekering 40A-nya. Kelemahan dari tabel tersebut adalah sangat sulit untuk memeriksa semua kombinasi, karena beberapa kasus bahkan belum dipertimbangkan, meskipun selektivitas tidak dikesampingkan.

Situasi untuk sistem pentanahan TT

Dalam situasi ini, pemutusan dalam jaringan distribusi harus terjadi dalam 1 detik, untuk konsumen akhir dalam 0,2 detik (secara historis, nilai-nilai tersebut). Dan jika kita berasumsi bahwa arus hubung singkat sesuai dengan yang dipertimbangkan sebelumnya, maka konsumen akan dimatikan tepat waktu (pemutus sirkuit beroperasi hingga 0,1 detik), maka situasinya lebih buruk untuk perangkat input. Sekring 40A yang sama akan meledak dalam 3,2 detik. Secara umum, Anda harus turun pada nilai nominal:



Seperti yang Anda lihat, sekering bahkan pada 32A tidak memenuhi standar untuk waktu shutdown, tetapi semua perangkat pada 25A dapat digunakan. Dalam hal ini, masuk akal untuk berhenti di saklar selektif dan umumnya mendapatkan gambar berikut:



Mesin otomatis B16A dan C10A adalah selektif, B20A - hanya untuk kasus hubungan pendek, tetapi tidak untuk operasi yang berkelanjutan. Yang terakhir, pada prinsipnya, dapat diterapkan, Anda hanya perlu mengingat bahwa jika saklar selektif tersingkir, maka mungkin ada masalah dengan beban di luar V20A.

Informasi tambahan

Perangkat diferensial UDT saat ini

Menurut rekomendasi standar, ada baiknya untuk menempatkan UDT terpisah untuk setiap perangkat perlindungan terhadap arus hubung singkat dan kelebihan beban. Wajib atas standar permintaan adalah soket, terutama jika ada kontak peralatan listrik dengan air atau di mana kelembaban tinggi.

Pemutus sirkuit yang dikontrol arus diferensial dengan perlindungan arus lebih terintegrasi (pemutus sirkuit diferensial, RCBO) direkomendasikan sebagai solusi universal dan kompak. Meskipun harganya lebih tinggi dari sakelar kombinasi + UDT. Ada juga persyaratan yang wajar untuk penggunaan perangkat tersebut dalam sistem TT. Alasan untuk ini untuk sistem TT adalah bahwa ada satu fitur penutupan dibandingkan dengan sistem TN. Karena dalam kasus sistem TT, pembumian dilakukan bukan dari sumber daya, tetapi di lokasi konsumen, pada kenyataannya, arus gangguan antara fase dan perumahan dapat (dan paling sering terjadi) kurang dari antara fase dan netral (dalam sistem TN, nilai-nilai ini hampir identik ) Sebenarnya, ini adalah arus diferensial yang sangat besar, tetapi kadang-kadang tidak cukup besar untuk pemutus sirkuit beroperasi, tetapi nilai yang dicapai terlalu tinggi untuk UDT sederhana.

Catatan UDT sebelumnya disebut RCD dalam norma-norma, menurut IEC nama yang benar adalah perangkat arus diferensial .

Ukuran tutup

Sebenarnya bagi mereka yang memiliki apartemen (perusahaan energi mungkin memerlukan saklar utama di dekat meteran, tetapi kadang-kadang mereka tidak peduli, maka Anda dapat menyimpan semuanya di rumah). Tidak perlu menghemat ruang. Lebih baik mengambil perisai yang setengah kosong, tetapi akan lebih nyaman untuk bekerja dengannya dan akan selalu ada peluang untuk ekspansi.

Program

Program yang saya tahu tercantum di bawah ini. Satu-satunya kelemahan alami adalah penggunaan peralatan eksklusif eksklusif untuk jaringan tegangan rendah. Semua program di bawah ini gratis, tetapi terkadang memerlukan pendaftaran gratis untuk mengunduh atau menjalankannya terlebih dahulu. Mereka diatur berdasarkan preferensi pribadi.

• Siemens Simaris Curves - program yang digunakan di atas, tidak berubah selama bertahun-tahun, meskipun perbandingan fungsi pembatas yang sama dapat ditingkatkan (ada banyak yang harus dilakukan secara manual).
• Kurva ABB - baru-baru ini meningkat pesat, jumlah fungsi lebih tinggi dari program sebelumnya, tetapi kadang-kadang agak membingungkan. Dimungkinkan juga untuk menggunakan sekering sesuai dengan IEC untuk perbandingan, tidak hanya milik mereka, walaupun sangat terbatas.
• Eaton CurveSelect - File Excel dengan kurva respons perlindungan. Sayangnya, hanya dengan kurva respons wajib, tetapi tidak minimal, karena penerapannya sangat terbatas dalam hal selektivitas.
• Sumber daya online dari Schneider Electric tidak berfungsi di bawah Mozilla, secara umum tidak nyaman. , .

Referensi

• ,
• Schneider Electric.