Công cụ tính kích thước dây nối đất: Cách tính kích thước dây dẫn nối đất chính xác

A 400 A feeder with 500 kcmil copper phase conductors is ready for inspection. The installer used a 6 AWG equipment grounding conductor. The inspector checks the overcurrent device rating and asks for the calculation. The correct minimum copper size from NEC Table 250.122 is 3 AWG, and because the phase conductors were upsized for voltage drop, the grounding conductor may need to be larger still. This is where a tính toán kích thước dây nối đất giành được vị trí của mình: nó phải áp dụng quy tắc quản lý, hiển thị kích thước cơ sở và gắn cờ các điều chỉnh.

Câu trả lời ngắn gọn: trước tiên hãy điều chỉnh kích thước dây dẫn nối đất của thiết bị theo định mức của thiết bị bảo vệ quá dòng, sau đó điều chỉnh theo vật liệu dây dẫn, đường chạy song song và bất kỳ kích thước nào của dây dẫn pha. Máy tính chỉ hữu ích khi nó hiển thị các bước đó thay vì ẩn chúng sau một con số.

Máy tính kích thước dây nối đất thực sự nên làm gì

Một máy tính đáng tin cậy là một công cụ hỗ trợ quyết định chứ không phải là một lời tiên tri. Đối với một bộ cấp điện áp thấp điển hình, nó phải yêu cầu định mức thiết bị quá dòng, vật liệu dây dẫn nối đất, phiên bản mã và liệu mạch có sử dụng mương song song hay không. Sau đó nó sẽ trả về kích thước tối thiểu và một danh sách ngắn các kiểm tra.

Đầu ra đó quan trọng vì kích thước dây dẫn nối đất không giống với kích thước dây dẫn pha. Dây dẫn pha được chọn theo độ khuếch đại và độ sụt điện áp; dây dẫn nối đất của thiết bị được chọn để mang dòng điện sự cố một cách an toàn cho đến khi thiết bị quá dòng được khắc phục. Máy tính chỉ yêu cầu dòng tải đang trả lời sai câu hỏi.

Đầu vào hữu ích bao gồm:

• Đánh giá thiết bị quá dòng và đường cong ngắt, không chỉ dòng tải.
• Dây dẫn nối đất bằng đồng hoặc nhôm, vì kích thước tối thiểu khác nhau.
• Phiên bản mã và loại cài đặt, chẳng hạn như bộ cấp nguồn, mạch nhánh, dịch vụ hoặc hệ thống có nguồn gốc riêng biệt.
• Liệu các dây dẫn pha có được song song trong nhiều mương hay không.
• Liệu dây dẫn pha có được tăng kích thước lên trên kích thước cường độ tối thiểu hay không.

Quy tắc cốt lõi: Bắt đầu với thiết bị quá dòng

Theo NEC 250.122, dây dẫn nối đất của thiết bị cho mạch cấp nguồn hoặc mạch nhánh thường có kích thước phù hợp với định mức của thiết bị quá dòng phía trước mạch. Kích thước đồng phổ biến là 14 AWG ở 15 A, 12 AWG ở 20 A, 8 AWG ở 100 A, 6 AWG ở 200 A và 3 AWG ở 400 A. Bảng này là đường cơ sở.

Các tiêu chuẩn khác sử dụng logic khác. IEC 60364 và BS 7671 thường bắt đầu bằng diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn và áp dụng tỷ lệ hoặc kiểm tra đoạn nhiệt. Đó là lý do tại sao một máy tính phải cho biết nó tuân theo mã nào. Một số không có tham chiếu mã không phải là kết quả thiết kế; đó là một phỏng đoán có dấu thập phân.

Từ Xếp hạng cầu dao đến Kích thước dây dẫn: Một ví dụ thực tế

Lấy một bộ cấp nguồn ba pha 400 A có dây dẫn pha bằng đồng và các đầu cuối 75°C. EGC đồng cơ bản từ Bảng 250.122 là 3 AWG. Nếu cùng một mạch sử dụng nhôm thì kích thước cơ sở sẽ là 1 AWG. Nếu các dây dẫn pha được tăng từ 500 kcmil lên 600 kcmil để giảm điện áp thì NEC 250.122(B) có thể yêu cầu tăng EGC tương ứng. Máy tính phải gắn cờ điều kiện đó, không âm thầm trả về 3 AWG.

Biểu đồ dưới đây cho thấy tại sao kết quả không tuyến tính. Mạch 100 A có thể sử dụng đồng 8 AWG, trong khi mạch 1000 A có thể sử dụng đồng 2/0 AWG. Bước nhảy phản ánh dòng điện sự cố và hiệu suất xóa, không phải là tỷ lệ đơn giản giữa ampe và thước dây.

Chiều cao thanh mang tính minh họa. Điểm thực tế là kích thước dây dẫn nối đất được gắn với thiết bị bảo vệ và đường dẫn sự cố, vì vậy máy tính phải hiển thị cơ sở mã và cờ điều chỉnh bên cạnh kết quả.

Máy tính sai ở đâu: Vật liệu, Nhiệt độ và Cách lắp đặt

Chất liệu là lỗi phổ biến đầu tiên. Dây dẫn nối đất bằng nhôm được phép sử dụng trong nhiều hệ thống lắp đặt, nhưng chúng yêu cầu kích thước lớn hơn dây đồng cho cùng mức đánh giá quá dòng. Họ cũng cần các đầu nối được liệt kê bằng nhôm và khả năng chống ăn mòn. Máy tính trả về kích thước đồng và để trống trường vật liệu vẫn chưa hoàn thành.

Dây thép mạ đồng để nối đất Dây nối đất bằng thép mạ đồng kết hợp lõi thép với đồng để nối đất linh hoạt, bền bỉ trong đó chi phí đồng và độ bền là vấn đề quan trọng. Xem sản phẩm →

Nhiệt độ và khả năng chịu ngắn mạch là khoảng cách thứ hai. Bảng này đưa ra kích thước tối thiểu để loại bỏ sự cố, nhưng nó không chứng minh rằng dây dẫn có thể tồn tại với dòng điện sự cố cao trong thời gian loại bỏ sự cố. Kiểm tra đoạn nhiệt bằng cách sử dụng vật liệu dây dẫn, giới hạn nhiệt độ và thời gian làm sạch thiết bị bảo vệ có thể yêu cầu dây dẫn lớn hơn. Điều này đặc biệt có liên quan gần các máy biến áp lớn và trong các hệ thống công nghiệp có năng lượng sự cố cao.

Dây nối đất bằng đồng có độ tinh khiết cao Dây dẫn nối đất bằng đồng có độ tinh khiết cao giúp định tuyến linh hoạt, chống ăn mòn và điện trở nối đất thấp; có sẵn bằng đồng kéo cứng, kéo mềm hoặc đóng hộp. Xem sản phẩm →

Phương pháp cài đặt là khoảng cách thứ ba. Dây dẫn pha song song trong các mương riêng biệt thường yêu cầu dây dẫn nối đất thiết bị có kích thước đầy đủ trong mỗi mương theo NEC 250.122(F). Một máy tính coi bộ cấp nguồn song song như một mạch lớn có thể tính toán tổng lượng đồng cần thiết. Việc lắp đặt chôn trực tiếp, khay cáp và mương cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn đầu nối và khả năng chống ăn mòn.

Thanh nối đất có thể tùy chỉnh cho thiết bị điện Thanh nối đất giúp kết nối điện trở thấp, dễ lắp đặt cho các thiết bị điện áp cao và điện áp thấp; kích thước, vật liệu và khung có thể được tùy chỉnh. Xem sản phẩm →

Khi kích thước tính toán nằm trong số các sản phẩm tiêu chuẩn, hãy chọn dây dẫn có sẵn lớn hơn tiếp theo. Đối với dây thép mạ đồng, dây bện đồng và thanh đồng, hãy xác nhận diện tích mặt cắt, vật liệu và khả năng tương thích đầu cuối.

Quy trình định cỡ thực tế

Sử dụng máy tính như một tấm séc có cấu trúc chứ không phải một hộp đen. Một quy trình làm việc thực tế trông như thế này:

1. Xác định mạch, thiết bị quá dòng và phiên bản mã điều chỉnh; ghi lại đánh giá thiết bị và thời gian xóa nếu có.
2. Tìm kích thước dây dẫn nối đất cơ bản từ bảng mã bằng cách sử dụng định mức thiết bị quá dòng và vật liệu dây dẫn.
3. Kiểm tra xem các dây dẫn pha có được tăng kích thước lên trên kích thước cường độ tối thiểu hay không. Nếu vậy, hãy áp dụng quy tắc tăng tỷ lệ.
4. Kiểm tra các mương song song. Nếu mạch song song, hãy xác nhận xem mỗi mương có cần dây dẫn nối đất kích thước đầy đủ hay không.
5. Tiến hành kiểm tra khả năng chịu ngắn mạch đối với các vị trí có dòng điện sự cố cao. Tăng kích thước nếu kích thước bàn không thể chịu được năng lượng lỗi.
6. Nối dây dẫn với các đầu nối, kẹp và đầu cuối được liệt kê. Xác nhận tính tương thích của vật liệu và khả năng chống ăn mòn.
7. Ghi lại các đầu vào, tham chiếu mã, kết quả và điều chỉnh trên bản vẽ thiết kế hoặc hồ sơ kiểm tra.

Đối với dây dẫn và mặt kết nối của thiết kế, hãy xem lại các thông tin có sẵn dây dẫn nối đất và sự phù hợp đầu nối thanh nối đất trước khi phát hành hóa đơn vật liệu.

Đọc kết quả: Kết quả sẽ cho bạn biết điều gì

Một đầu ra máy tính tốt có ba phần: kích thước mã tối thiểu, quy tắc quản lý và cờ điều chỉnh. Nếu kết quả cho biết "3 AWG copper" mà không nêu rõ thiết bị 400 A, bảng NEC, trạng thái chạy song song và kiểm tra tăng kích thước thì nhà thiết kế vẫn còn việc phải làm. Cùng một số có thể đúng trong lần cài đặt này và sai trong lần cài đặt khác.

Hãy chú ý đến sự khác biệt giữa kích thước tối thiểu và kích thước đã chọn. Kích thước tối thiểu là sàn mã. Kích thước đã chọn có thể lớn hơn do khả năng chịu ngắn mạch, phối hợp sụt áp, tải trong tương lai hoặc tình trạng sẵn có trong kho. Điều đó là bình thường. Điều không bình thường là chọn một dây dẫn nhỏ hơn vì nó vừa với một đầu nối hoặc do máy tính được mặc định chọn sai vật liệu.

Đồng thời kiểm tra các thiết bị và hệ thống đo dây. Kích thước AWG sẽ nhỏ hơn khi số lượng lớn hơn, trong khi kích thước kcmil sẽ lớn hơn khi số lượng lớn hơn. Một máy tính trộn 3 AWG và 3 kcmil không phải là vấn đề làm tròn; đó là một vấn đề an toàn. Xác nhận kết quả theo cùng đơn vị được sử dụng trên bản vẽ và đơn đặt hàng.

Bài học cuối cùng

Sử dụng máy tính kích thước dây nối đất để tổ chức kiểm tra mã chứ không phải thay thế. Bắt đầu với định mức thiết bị quá dòng, xác nhận vật liệu dây dẫn, áp dụng các quy tắc tăng kích thước và chạy song song, đồng thời kiểm tra khả năng chịu ngắn mạch khi năng lượng sự cố cao. Sau đó xác minh rằng dây dẫn, đầu nối và đầu cuối đã chọn có tương thích và được ghi lại không. Quá trình đó biến kết quả tính toán đơn giản thành một thiết kế nối đất có thể được kiểm tra, lắp đặt và bảo trì mà không có bất ngờ nào.