سیم‌ها و کابل‌ها در یک تاسیسات برق، از مهمترین و پرمصرفترین اجزای الکتریکی مورد استفاده می‌باشند. همچنین بخش عمده‌ای از هزینه‌های خرید و نصب را به خود اختصاص می‌دهند. بنابراین برای یک طراح تاسیسات برق لازم است که از عوامل تاثیرگذار در انتخاب مناسب سیم‌ها و کابل‌ها و همچنین استانداردها و رویه‌های مربوطه آگاه باشد تا عملکرد مطمئن و ایمن تاسیسات را برآورده سازد.

 در طراحی تاسیسات برق، سایزینگ کابل و انتخاب حفاظت مناسب برای آن موضوعی به هم وابسته است که می‌بایست به طور همزمان به آنها پرداخته شود. انتخاب سایز کابل بدون بررسی حفاظت آن و همچنین انتخاب حفاظت کابل بدون لحاظ کردن سایز آن نتیجه مطلوبی نخواهد داشت.

انتخاب سایز کابل و یا به عبارت دیگر سایزینگ کابل و انجام محاسبات مربوط به کابل‌کشی و همچنین حفاظت آن از جمله نیازمندی‌های اساسی در طراحی تاسیسات برق پلنت‌های صنعتی و ساختمان‌ها می‌باشد. این موضوع در کلیه سطوح اولیه، میانی و مدارهای نهایی یک تاسیسات برق کاربرد دارد.

 به منظور اطمینان از عملکرد مطمئن و ایمن تاسیسات، لازم است که طراحی و اجرای کابل کشی و حفاظت مربوطه به آن شرایط مختلفی را به طور همزمان بر آورده سازند. به عنوان مثال کابل انتخاب شده برای یک مدار مشخص می‌بایست:

• قابلیت حمل جریان بار کامل به صورت دائم و همچنین تحمل جریان اضافه بار نرمال در مدت زمان کوتاه برای مدار مورد نظر را داشته باشد.
• افت ولتاژ ایجاد شده در ترمینال‌های بار در محدوده‌ای باشد که توسط استاندارد تعیین می‌شود.

رخداد افت ولتاژهای بیش از حد، می‌تواند منجر به عملکرد نامطلوب مصرف کننده‌های خاصی شود. به عنوان مثال، افت ولتاژ بیش از حد در حین راه‌اندازی موتور منجر به افزایش مدت زمان سرعت گرفتن موتور خواهد شد و ….

علاوه بر این وسائل حفاظتی به کار گرفته شده برای حفاظت کابل و یا باسبارها (کلید‌های محافظ یا فیوزها) می‌بایست:

• کابل‌ها و باسبارها را در مقابل جریا‌ن‌های اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت نمایند؛
• از حفاظت اشخاص در برابر خطرات تماس غیر مستقیم اطمینان حاصل شود. به ویژه در سیستم‌های IT و TN که میزان جریان اتصال کوتاه ممکن است به واسطه طول مدار محدود شود و در نتیجه باعث تاخیر در قطع اتوماتیک تجهیزات حفاظتی مدار گردد (به یاد داشته باشیم که سیستم‌های الکتریکی TT  ضرورتا به وسیله یک RCD که عمدتا mA 300 می‌باشد در مبدا حفاظت شده‌اند).

به طور کلی فرآیند محاسبات مربوط به سایزینگ کابل و انتخاب تجهیز حفاظتی مناسب برای آن را می‌توان به شرح زیر بیان کرد:

مرحله اول:

• با به کارگیری مقدار توان بار و محاسبه حداکثر جریان بار I_B، جریان نامی تجهیز حفاظتی (I_n) به دست می‌آید.
• حداکثر جریان اتصال کوتاه (I_SC) در مبدا مدار (کابل) محاسبه می‌گردد و بر اساس آن ظرفیت قطع تجهیز حفاظتی کابل مشخص خواهد شد.

مرحله دوم:

• بسته به شرایط تاسیسات (نحوه نصب،درجه حرارت محیط،…) ضریب تصحیح کلی (f) تعیین می‌گردد.
• سطح مقطع مناسب کابل با توجه به I_B و f و به کارگیری جداول استاندارد انتخاب می‌شود.

مرحله سوم:

• افت ولتاژ مجاز برای سطح مقطع انتخاب شده بررسی می‌شود.

 مرحله چهارم:

• تحمل حرارتی کابل در شرایط وقوع اتصال کوتاه برای سطح مقطع انتخاب شده بررسی می‌گردد.

مرحله پنجم:

• برای سیستم های توزیع IT و TN و به منظور اطمینان از حفاظت اشخاص در برابر تماس غیرمستقیم، حداکثر طول مجاز کابل بررسی می‌گردد؛ (چراکه افزایش طول کابل و در نتیجه بالارفتن امپدانس آن می‌تواند در صورت وقوع خطا منجر به کاهش جریان اتصال کوتاه شود که عدم عملکرد مناسب تجهیز حفاظتی در نظر گرفته شده برای کابل را در پی خواهد داشت).

سطح مقطعی از کابل که کلیه شرایط فوق را برآورده سازد به عنوان سطح مقطع مناسب در نظر گرفته می‌شود

دیاگرام زیر مراحل استاندارد تعیین سایز و حفاظت مناسب برای یک کابل را نشان می دهد:

 

 

در کتاب راهنمای سایزینگ و حفاظت کابل که مرجع اصلی آن “راهنمای تاسیسات برق از شرکت اشنایدر الکتریک” است، پارامترهای مختلف تاثیرگذار در سایزینگ کابل و نیز روش‌های محاسباتی مربوطه، بر پایه استاندارد IEC ارائه شده‌اند. همچنین اصول حفاظت از کابل‌ها که عامل مهم دیگری در اطمینان از عملکرد مطلوب و ایمن تاسیسات می‌باشد، مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

در کتاب دیگری تحت عنوان “راهنمای کابل و کابل‌کشی” که از همین ناشر منتشر شده است، به ساختار کابل‌های قدرت، ادوات به کار گرفته شده برای نصب کابل‌ها نظیر لوله‌ها، سینی و نردبان کابل،… و نکات فنی مورد نیاز برای کابل‌کشی، … پرداخته شده است.

دو کتاب فوق از سایت www.bookamers.ir قابل تهیه است.