การเลอกขนาดสายไฟฟา ทมา...คมอการออกแบบและตดตงระบบไฟฟา Bangkok cable Co Ltd.

ในการเดนสายเขาอปกรณไฟฟา ขนาดของสายไฟจะขนอยกบประเภทของอปกรณไฟฟา , วธการเดนสาย , อณหภมรอบดาน รวมไปถงจานวนสายทเดนรวมกน ดงนนผททาหนาทเลอกใชขนาดสายไฟฟาจงควรรขอมลเบองตนคอ 1. ชนดของสายไฟฟา 2. พกดการทนกระแสของสายไฟ 3. ตวคณลดพกดกระแสเกยวกบอณหภม 4. ตวคณลดพกดกระแสเกยวกบจานวนสาย 5. อปกรณไฟฟานนๆ เปนโหลดแบบตอเนองหรอไม หมายเหต โหลดแบบตอเนองหมายถงโหลดทมโอกาสมคากระแสสงสดตอเนองตงแต 3 ชวโมงขนไป ขนาดสายเขาอปกรณ เปนสายทจายกระแสใหวงจรยอยและสายทเดนเขาอปกรณไฟฟาทวไปเชน หลอดไฟ , เครองทานารอน , เตาไมโครเวฟ , มอเตอร เปนตน ซงมทงระบบ 1 เฟส และ 3 เฟส ตวอยางท1 จงหาขนาดสายของเครองทานารอนขนาด 6000 W , 220 V เมอใชงานเปนโหลดตอเนอง 1. เมอใชสาย VAF เดนเกาะผนง 2. เมอใชสาย THW เดนในทอโลหะรอยสายในอากาศ วธทา

กระแสโหลด พกดกระแสของสายไฟฟาสาหรบโหลดตอเนองตองไมตากวา 125% ของพกดกระแสโหลด นนคอ กระแสสาย ( กรณท 1 ) เลอกสาย VAF ขนาด 2 x 6 ตร.มม ทนกระแสได 35 A ( ดขอมลสาย VAF ) ( กรณท 2 ) เลอกสาย THW ขนาด 10 ตร.มม ทนกระแสได 43 A ( ดขอมลสาย THW การเดนสายแบบ ค )

ตวอยางท 2 จงหาขนาดสายวงจรยอยของเตาไมโครเวฟขนาด 2200 VA , 220 V เมอใชสาย THW เดนในทอโลหะรอยสายในอากาศ ( เตาไมโครเวฟไมใชโหลดตอเนอง ) วธทา

กระแสโหลด พกดกระแสของสายไฟฟาสาหรบโหลดไมตอเนองตองไมตากวา 100% ของพกดกระแสโหลด นนคอ กระแสสาย จากขอมลสาย THW ทเดนสายแบบ ค. ขนาดสายททนกระแสไดไมตากวา 10 A คอ สาย 1 ตร.มม (11 A) แตเนองจาก ขอกาหนดของการไฟฟา ทใหใชสายปอนขนาดเลกทสดไมตากวา 2.5 ตร.มม จงเลอกสาย THW ขนาด 2.5 ตร.มม ทนกระแสได 18 A

ตวอยางท 3 จงหาขนาดสายของขดลวดทาความรอน (Heater) ขนาด 40 KW , 380 V 3 เฟส 3 สาย ตองการใชสาย THW เดนในทอโลหะรอยสายในอากาศผานบรเวณทมอณหภม 40 และ 50 องศาเซลเซยส เมอใชเปนโหลดตอเนอง วธทา

กระแสโหลด

กระแสสาย อณหภม 40 องศา เนองจากอณหภม 40 องศา วธการเดนสายแบบ ค. ไมตองใชตวคณลด (ตวคณ = 1) ดงตาราง

ตวคณ อณหภมโดยรอบ (องศาเซลเซยส) วธเดนสาย ก - ค วธเดนสาย ง - จ

21-25 - 1.06

26-30 - 1

31-35 1.08 0.94

36-40 1 0.87

41-45 0.91 0.79

46-50 0.82 0.71

51-55 0.71 -

56-60 0.58 -

ดงนน ขนาดกระแสสาย จงเลอกสาย THW ขนาด 25 ตร.มม ทนกระแส 77 A อณหภม 50 องศา จากตาราง ใชตวคณลด = 0.82

วธการเดนสายแบบ ค. ใชสายขนาด 35 ตร.มม ทนกระแส 95 A

ตวอยางท 4 หมอแปลงไฟฟาขนาด 500 KVA , 22KV / 400-230V ถาใชสาย NYY แกนเดยว เดนในทอโลหะฝงดน เปนสายเมนดานแรงตาจากหมอแปลง จงหาขนาดสายดงกลาว วธทา

กระแส full load ของหมอแปลง

ใชสายควบ 3 เสน = 902 / 3 = 301 A เลอกใชสายไฟฟา สายเฟส 3 x 150 ตร.มม ทนกระแสรวม = 3 x 322 = 966 A สายนวทรล 3 x 95 ตร.มม ทนกระแสรวม = 3 x 242 = 726 A หมายเหต โหลดของหมอแปลงไฟฟามทงแบบตอเนองและไมตอเนอง สวนมากประกอบดวยโหลดหลายชนดคอ 1. โหลด 3 เฟส สมดล เชน มอเตอร 3 เฟส 2. โหลดเฟสเดยวทม Harmonic เชน หลอดปลอยประจความดนไอสง( HID ) 3. โหลดเฟสเดยวทไมม Harmonic ในการกาหนดขนาดสายหมอแปลง เพอเปนการเผอไวใหถอวาโหลดเปนแบบตอเนองทงหมด และขนาดสายนวทรลนน โหลด 3 เฟสสมดลไมตองนามาคด ใหคดเฉพาะโหลดเฟสเดยวทงทมและไมม Harmonic เทานน โดยโหลดทไมม Harmonic สามารถใช demand factor = 0.7 กบสวนทเกน 200 A ได นอกจากนถาโหลด 3 เฟสสมดล มขนาดมากกวา 40% ของโหลดทงหมด อาจใชสายนวทรลขนาด 50% ของสายเฟสได เนองจากสายขนาด 50% โดยทวไปสามารถนากระแสไดถง ประมาณ 60%

ตวอยางท 5 วงจรสายปอน 3 เฟส 4 สาย วงจรหนงประกอบดวยโหลดตอเนอง (เมอคดดมานดแฟกเตอรแลว) ดงน - โหลด 3 เฟส รวมทงหมด 90 แอมแปร - โหลด 1 เฟส , เฟส A 200 แอมแปร เฟส B 220 แอมแปร เฟส C 240 แอมแปร จงหาขนาดสายเฟสและสายนวทรล (ใชสาย THW เดนในอากาศ) เมอโหลดในวงจรไมมกระแส Harmonics วธทา พบวา เฟส C มโหลดตออยมากทสด โดยรวมทงโหลด 3 เฟส และ 1 เฟส คอ (90 + 240) = 330 A ดงนนกระแสของสายเฟสใหคดตามเฟสทมคากระแสสงสดคอ 330 A พกดกระแสสายเฟส (ไมตากวา 125% ของพกดกระแสโหลด) = 1.25 x 330 = 412.5 A เลอกสายเฟส THW เดนในอากาศขนาด 185 ตร.มม ทนกระแส 424 A กระแสสายนวทรลใหคดจากโหลดเฟสเดยวทมคาสงสดคอเฟส C = 240 A ขนาดกระแสสายนวทรล = 200 แอมแปร + 70% ของสวนทเกน 200 แอมแปร = 200 + (0.7 x 40) = 228 A ดงนนขนาดกระแสสายนวทรล (ไมตากวา 125% ของพกดกระแสโหลด) = 1.25 x 228 = 285 A เลอกสายนวทรล THW เดนในอากาศขนาด 120 ตร.มม ทนกระแส 316 A

การเลอกขนาดสายและ Circuit Breaker ในวงจรยอยมอเตอร

เปนวงจรทจายไฟใหแกอปกรณประเภทมอเตอร และเราสามารถแบงวงจรมอเตอรออกเปนสวนตางๆ ได 6 สวนดวยกนคอ 1. สายไฟฟาวงจรยอยมอเตอร 2. การปองกนการลดวงจรของวงจรยอยมอเตอร 3. การปองกนโหลดเกน 4. เครองควบคมมอเตอร 5. เครองปลดวงจรมอเตอร 6. วงจรควบคมมอเตอร แตสาหรบขนาดสายและอปกรณปองกนของมอเตอร 1 ตว สามารถหาไดดงน ขนาดสายไฟฟา สาหรบมอเตอรทวไปใหถอเปนโหลดตอเนอง ดงนนขนาดสายวงจรยอยตองไมนอยกวา 125% ของกระแสพกดมอเตอร ขนาดอปกรณปองกน ขณะมอเตอรสตารทจะมกระแสสง ดงนนในการออกแบบอปกรณปองกนจงตองคานงถงกระแสตอนเรมสตารทดวย เพอไมให breaker ตดวงจรขณะสตารทและยงตองทางานเมอเกดการลดวงจรอกดวย ตามกฏการเดนสาย อปกรณปองกนตองมคาไมเกน 250% ของกระแสพกดมอเตอร แตในการออกแบบโดยทวไปจะใชคาไมนอยกวา 175% ของกระแสพกดมอเตอร ตวอยาง จงออกแบบวงจรยอยมอเตอรขนาด 7.5 KW 220 V. กระแสพกด 27 A. (ใชสาย THW เดนในทอโลหะ) วธทา พกดกระแสสาย = 33.75 A. เลอกสาย THW ขนาด 10 ตร.มม (43 A) พกดกระแส breaker = 47.25 A. เลอก circuit breaker ขนาด 50 A.

แรงดนตก (Voltage Drop)

แรงดนตกเปนปญหาเมอมการใชสายไฟทมความยาวมากๆ ซงมผลกระทบตออปกรณไฟฟา เชนหลอดไฟสวางไมเตมท หรอไมสามารถจดหลอดไดกรณทเปนหลอดฟลออเรสเซนตทใช starter ชวยจดหลอด, มอเตอรไมมแรงหมนหรอไหม เปนตน มาตรฐาน NEC กาหนดแรงดนตกดงน 1. แรงดนตกจากสายประธานจนถงเครองใชไฟฟา (Load) ไมเกน 5% 2. แรงดนตกในสายปอน (Feeder) ไมเกน 2% 3. แรงดนตกในวงจรยอย ไมเกน 3% การคานวณคาแรงดนตกในสายไฟใหอยในเกณฑทมาตราฐานกาหนด ทาใหมนใจวาสามารถใชงานอปกรณไฟฟานนๆ ไดอยางปลอดภยและมประสทธภาพ สตรการคานวณคาแรงดนตก ทงสายปอนและวงจรยอย ใชสตรการคานวณเหมอนกนคอ

1 เฟส 2 สาย = 2 I (R cos + X sin ) L 3 เฟส 4 สาย = I (R cos + X sin ) L

เมอกาหนดให VD = Voltage Drop ; V I = กระแสไฟฟาทไหลในวงจร ; A R = ความตานทานเสนเดยวของสายไฟฟา ; โอหม/เมตร

= Reactance เสนเดยวของสายไฟฟา ; โอหม/เมตร L = ความยาวของสายไฟฟา ; เมตร cos = Power Factor ของโหลด หมายเหต ความตานทานทใชเปนความตานทานกระแสสลบทอณหภม 70 องศาเซลเซยส สวนรแอกแตนซขนอยกบ การจดสายและวธการเดนสาย ดงตารางขางลาง ขอมลคา R และ X ของสาย THW

ขนาดสาย ตร.มม

ความตานทาน (โอหม/กม.)

รแอกแตนซในทออโลหะ (โอหม/กม.)

รแอกแตนซในทอโลหะ (โอหม/กม.)

รแอกแตนซเดนลอยบน Rack (โอหม/กม.)

2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500

8.8658 5.5157 3.6851 2.1895 1.3759 0.8698 0.6269 0.4723 0.3207 0.2309 0.1840 0.1493 0.1196 0.0918 0.0737 0.0587 0.0467

0.1228 0.1146 0.1116 0.1059 0.1035 0.0981 0.0983 0.0933 0.0904 0.0902 0.0879 0.0870 0.0873 0.0865 0.0862 0.0841 0.0850

0.1535 0.1433 0.1395 0.1324 0.1294 0.1226 0.1229 0.1166 0.1130 0.1128 0.1099 0.1088 0.1091 0.1081 0.1078 0.1052 0.1063

0.3559 0.3412 0.3251 0.3087 0.2943 0.2798 0.2661 0.2566 0.2450 0.2347 0.2263 0.2198 0.2127 0.2037 0.1966 0.1889 0.1816

ตวอยาง ระบบไฟฟา 3 เฟส 4 สาย 380 V 50 Hz. จายโหลด 3 เฟสสมดลขนาด 50 A. PF 0.8 lag ดวยสาย THW 16 ตร.มม. เดนในทอโลหะในอากาศ ความยาว 100 เมตร จงหาแรงดนตกในสาย วธทา จากสตร VD = I (R cos + X sin ) L จากตารางขางบนไดขอมลสายดงน R = 1.3759 ohm/km. = 1.3759 / 1000 = 0.0013759 ohm/m X = 0.1294 ohm/km.

= 0.1294 / 1000 = 0.0001294 ohm/m และ cos = 0.8 จะได sin = 0.6 แทนคาในสตร VD = x 50 (0.0013759 x 0.8 + 0.0001294 x 0.6) x 100 = 10.20 V. คดเปน % = (10.20/380) x 100% = 2.68 %

วงจรยอย ลกษณะการตอโหลดในวงจรยอยจะมผลตอคาแรงดนตก ทงนขนอยกบรปแบบการตอวงจร แบงออกเปน 2 ลกษณะคอ

Concentrated Load Distributed Load

Concentrated Load มลกษณะเปน Load เพยงชดเดยวตออยทปลายสาย ดงรป

ตวอยาง ระบบไฟฟา 1 เฟส 2 สาย 220 V 50 Hz. จายโหลด 15 A. PF 1.0 ดวยสาย THW 2.5 ตร.มม. เดนในทอ PVC ความยาว 30 เมตร จงหาแรงดนตกในสาย และถากาหนดแรงดนตกไมเกน 3% จะเดนสายไดไกลสดเทาใด วธทา จากสตร VD = 2 I (R cos + X sin ) L จากตารางขางบนไดขอมลสายดงน R = 8.8658 ohm/km. = 8.8658 / 1000 = 0.0088658 ohm/m X = 0.1228 ohm/km. = 0.1228 / 1000 = 0.0001228 ohm/m และ cos = 1.0 จะได sin = 0 เขยนสตรใหมดงน VD = 2 I R L แทนคาในสตร VD = 2 x 15 x 0.0088658 x 30 = 7.979 V. คดเปน % = (7.979/220) x 100% = 3.62 % -------------------------------------- (1) เมอกาหนดแรงดนตกไมเกน 3% = 0.03 x 220 = 6.6 V. แทนคาในสตร 6.6 = 2 x 15 x 0.0088658 x L เดนไดไกลสด L = 6.6 / (2 x 15 x 0.0088658) = 24.81 เมตร ------------(2)

Distributed Load มลกษณะเปนโหลดหลายชดตอกระจายกนไปตามความยาวสาย ดงรป

ตวอยาง ระบบไฟฟา 1 เฟส 2 สาย 220 V 50 Hz. จายโหลด 15 A. PF 1.0 ดวยสาย THW 2.5 ตร.มม. เดนในทอ PVC ความยาว 30 เมตร ถาโหลดแตละตวกนกระแส 5 A วางหางกน 10 เมตรจงหาแรงดนตกในสาย และถากาหนดแรงดนตกทโหลดตวสดทายไมเกน 3% จะเดนสายไดไกลสดเทาใด วธทา จากสตร VD = 2 I (R cos + X sin ) L จากตารางขางบนไดขอมลสายดงน R = 8.8658 ohm/km. = 8.8658 / 1000 = 0.0088658 ohm/m X = 0.1228 ohm/km. = 0.1228 / 1000 = 0.0001228 ohm/m และ cos = 1.0 จะได sin = 0 เขยนสตรใหมดงน VD = 2 I R L แตกระแสไหลในแตละชวงไมเทากน ดงรป

จะได แทนคาในสตร VD = 2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) x 10 = 5.319 V. คดเปน % = (5.319/220) x 100% = 2.41 % -------------------------------------- (1) เมอกาหนดแรงดนตกไมเกน 3% = 0.03 x 220 = 6.6 V. แทนคาในสตร 6.6 = 2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) x L/3 เดนไดไกลสด L = (6.6 x 3) / (2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) ) = 37.22 เมตร ------------(2)

ระยะหางทางไฟฟา (Electrical Clearance)

เปนระยะหางทเกยวกบสายไฟฟาเหนอดน สาหรบการตดตงทงแบบถาวรและชวคราว การวดระยะหางทางไฟฟา ใหวดระยะในแนวตรงจากผว (Surface) ของสวนทมแรงดนไฟฟา (สายไฟ, ตวนาไฟฟาและอปกรณไฟฟา) ไปยงสวนทไมมไฟฟา หรอไปยงสงตางๆ ทอยใกลทสด ในการตดตงสายไฟฟาตองมระยะหางไมนอยกวาคาทกาหนดดงน ระยะหางในแนวนอน ใหใชคาตามตารางท 1 ตารางท 1 ระยะหางตาสดตามแนวนอน ระหวางสายไฟฟากบสงกอสราง เมอสายไฟฟาไมไดยดตดกบสงกอสราง (เมตร)

แรงดนไฟฟา

ไมเกน 1 KV

ชนดของสายไฟฟา สงทอยใกลสายไฟฟา

สายหมฉนวนแรงตาตเกลยว กบสายนวทรลเปลอย สายหมฉนวนแรงตา

1- ผนงดานปดของอาคาร - สะพานลอยคนเดนขาม กรณทมแผงหรอ ผนงกนระหวางสายไฟฟากบสะพานลอย - ปายโฆษณาทตดกบอาคาร

0.30 0.15

2- ผนงดานเปดของอาคาร เฉลยงระเบยง หรอบรเวณทมคนเขาถงได - สะพานทกชนดสาหรบยานพาหนะ - เสาไฟถนน เสาสญญาณไฟจราจรตางๆ - สงกอสรางอนๆ

0.90 0.15

ตารางท 1 (ตอ)

แรงดนไฟฟา

11 - 33 KV

ชนดของสายไฟฟา สงทอยใกลสายไฟฟา

สายเปลอย สายหมฉนวนแรงสง ไมเตมพกด

สายหมฉนวนแรงสง 2 ชน ไมเตมพกด

สายหมฉนวนแรงสง เตมพกดตเกลยว

1 - ผนงดานปดของอาคาร - สะพานลอยคนเดนขาม กรณทมแผงหรอผนงกน ระหวางสายไฟฟากบ สะพานลอย - ปายโฆษณาทตดกบอาคาร

1.50 0.60 0.30 0.15

2 - ผนงดานเปดของอาคาร เฉลยงระเบยงหรอบรเวณ ทคนเขาถงได - สะพานทกชนดสาหรบ ยานพาหนะ - เสาไฟถนน เสาสญญาณ ไฟจราจร - สงกอสรางอนๆ

1.80 1.50 0.90 0.60

ตารางท 1 (ตอ)

แรงดนไฟฟา

69 KV 115 KV 230 KV

ชนดของสายไฟฟา สงทอยใกลสายไฟฟา

สายเปลอย

1 - ผนงดานปดของอาคาร - สะพานลอยคนเดนขาม กรณทมแผงหรอ ผนงกนระหวางสายไฟฟากบสะพานลอย - ปายโฆษณาทตดกบอาคาร

1.80 2.30 3.00

2 - ผนงดานเปดของอาคาร เฉลยงระเบยง หรอบรเวณทมคนเขาถงได - สะพานทกชนดสาหรบยานพาหนะ - เสาไฟถนน เสาสญญาณไฟจราจรตางๆ - สงกอสรางอนๆ

2.13 2.30 3.00

หมายเหต 1. ระยะหางตามตารางเปนระยะหางสาหรบอาคารหรอสงกอสรางทไมมการเขาไปบารงรกษาหรอทางาน หากมความจาเปน ตองเขาไปบารงรกษาหรอทางานในระยะหางดงกลาว ผทเขาไปดาเนนงานจะตองมการปองกนทเหมาะสม 2. แรงดนไฟฟาในทนหมายถงแรงดนระหวางเฟส - เฟส 3. ชอของสายไฟฟาชนดตางๆ ในตารางเทยบกบสายไฟฟาของการไฟฟาดงน 3.1 สายหมฉนวนแรงตาตเกลยวกบสายนวทรลเปลอย = Service drop Conductor 3.2 สายหมฉนวนแรงตา = Weather proof Conductor 3.3 สายหมฉนวนแรงสงไมเตมพกด = Partially insulated Conductor 3.4 สายหมฉนวนแรงสง 2 ชน ไมเตมพกด = Space aerial Cable 3.5 สายหมฉนวนแรงสงเตมพกดตเกลยว = Fully insulated Cable 4. ผนงดานปดของอาคารคอ ผนงอาคารทบคคลไมสามารถยนสวนใดของรางกายหรอวตถมาสมผสสายไฟฟาไดโดยพลงเผลอ 5. ผนงดานเปดของอาคารคอ ผนงอาคารทบคคลสามารถยนสวนใดของรางกายหรอวตถมาสมผสสายไฟฟาไดโดยพลงเผลอ 6. สงกอสรางอนๆ หมายถง ปลองควน ถงซงบรรจสารทไมตดไฟ เสาอากาศโทรทศน-วทย ทตดตงอสระ และรวมถง เสาอากาศโทรทศน-วทยทตดตงกบตวอาคาร ซงตองไมลาสวนหนงสวนใดของอาคารในแนวนอนเดยวกบสายไฟฟานน 7. ระยะหางน กาหนดทสภาพ Max. Final Sag ทอณหภมใชงานสงสดของสายไฟฟา 8. ทางสญจรหมายถง ทางหลวง ถนน ตรอก ซอย ทเปนทสาธารณะหรอทางสวนบคคลกตาม หรอบรเวณทยานพาหนะ ใชผานอยแลว 9. หากเปนทางสญจรและพนทซงไมไดจดไวสาหรบรถยนต หรอยานพาหนะอนใดผาน ระยะหางตาสดสามารถลดลงได เหลอ 2.60 เมตร 10. ไมอนญาตใหใชสายดงกลาวเดนสายใตหลงคา ระเบยง สวนของอาคาร ปาย เสาโทรทศน-วทย หรอถงบรรจสารทไมตดไฟ 11. อนญาตใหเดนสายชวคราวไดโดยตองขออนญาตจากการไฟฟาทองถนทงนใชระยะหางดงน 10.1 69 KV ระยะหาง 2.2 เมตร 10.2 115 KV ระยะหาง 2.5 เมตร 10.3 230 KV ระยะหาง 2.2 เมตร