เลือกขนาดสายเมนกับเบรกเกอร์ พิกัดกระแสขึ้นกับวิธีติดตั้ง

พอดีงานต่อจากตอนที่แล้ว ที่ผมไปวินิจฉัยสายเมนของอาคารบริการแห่งหนึ่งแล้วเจอว่าโหลดซักรีดเกาะอยู่บนตัวนำเส้นเดียวกับอีกห้าโซนจนฉนวนละลาย (อ่านย้อนตอนวินิจฉัย) พอสรุปว่าต้องแยกฟีดเดอร์ใหม่ โจทย์ต่อมาคือจะเลือกสายขนาดไหน เบรกเกอร์กี่แอมป์ ผมเลยต้องนั่งเปิดตารางพิกัดกระแสของผู้ผลิตกับมาตรฐานการติดตั้งควบกัน แล้วเจอเรื่องที่ผมว่าคนทำงานหน้างานมองข้ามกันบ่อยที่สุด คือสายขนาดเดียวกันเป๊ะ ๆ รับกระแสได้ต่างกันเกือบเท่าตัวเพียงเพราะวิธีเดินไม่เหมือนกัน บทความนี้ผมเอาตารางกับตรรกะการเลือกมาแปะให้ดูทั้งชุด

โจทย์ตั้งต้น ฟีดเดอร์ใหม่ 32 เมตร ข้ามที่โล่ง

ฟีดเดอร์ใหม่เดินจากตู้เมนเดิมข้ามถนนบนโครงถักเหล็กที่มีอยู่แล้ว ระยะราว 32 เมตร ไปเข้าตู้ MDB ตัวใหม่ที่ตั้งอยู่ใต้ชายคาของอาคารซักรีด จ่ายเครื่องซัก-อบโดยตรงเจ็ดวงจร แล้วแยกฟีดเดอร์ย่อยไปตู้ย่อยอีกสองโซน พร้อมช่องสำรองอีกสามช่อง

ประเด็นสำคัญคือช่วง 32 เมตรนี้อยู่กลางแจ้ง พาดบนโครงถัก ไม่ได้อยู่ในอาคาร แปลว่าผมมีสิทธิ์เลือกวิธีติดตั้งได้หลายแบบ และการเลือกนี่แหละที่ไปกำหนดว่าจะต้องซื้อสายขนาดเท่าไร

CV 90 องศา กับ THW 70 องศา ต่างกันตรงไหน

ก่อนไปดูตาราง ต้องแยกชนิดฉนวนให้ออกก่อน สายสองชนิดที่ใช้กันในงานเมนบ้านเราคือ CV กับ THW ต่างกันที่ฉนวนและอุณหภูมิใช้งานสูงสุดของตัวนำ

จุดที่ต้องระวังคือ พิกัดกระแสสูงของ CV จะได้จริงก็ต่อเมื่อ อุปกรณ์ปลายทางทนอุณหภูมิขั้วต่อได้ด้วย ขั้วเบรกเกอร์กับหางปลาที่ใช้ต้องเป็นชนิดที่รับอุณหภูมินั้นได้ ไม่ใช่ซื้อสาย 90 องศามาแล้วขันเข้าขั้วที่ออกแบบมาสำหรับ 70 องศา

ตารางพิกัดกระแส ตัวเดียวกันแต่ต่างกัน 82%

นี่คือตารางที่ผมใช้ตัดสินใจ ค่าทั้งหมดเป็นตัวนำทองแดงที่อุณหภูมิรอบตัว 40 องศาเซลเซียส สำหรับตัวนำนำกระแส 3 เส้น ชนิดแกนเดี่ยว

อ่านตารางนี้แล้วจะเห็นของสำคัญสองข้อ ข้อแรก สาย CV 1x120 เส้นเดิมเป๊ะ ๆ รับได้ตั้งแต่ 227 A ถึง 413 A แล้วแต่วิธีเดิน ข้อสอง สาย CV 1x95 ที่เดินแบบเปิดโล่งบนรางบันได (311 A) รับได้มากกว่าสาย 120 ที่ร้อยท่อฝังผนัง (227 A) ตั้งเยอะ แปลว่า วิธีติดตั้งซื้อ ampacity ได้ถูกกว่าการเพิ่มขนาดสาย ในหลายกรณี

เหตุผลทางฟิสิกส์ตรงไปตรงมา ตัวนำที่ระบายความร้อนได้ดีกว่าก็รับกระแสได้มากกว่า ท่อที่ฝังในผนังคือฉนวนความร้อนชั้นสอง สายสามเส้นมัดชิดกันแบบ trefoil ต่างคนต่างอุ่นให้กัน ส่วนการวางเรียงเว้นระยะบนรางเปิดคือให้ลมพัดผ่านได้รอบเส้น อากาศเอาความร้อนออกไปได้เต็มที่

คำนวณขนาดฟีดเดอร์ก่อน แล้วค่อยไปหาสาย

ลำดับที่ถูกคือคำนวณกระแสฟีดเดอร์ก่อน เอาไปเลือกเบรกเกอร์ แล้วค่อยเลือกสายที่พิกัดสูงกว่าเบรกเกอร์ ไม่ใช่เลือกสายก่อนแล้วยัดเบรกเกอร์ตาม สูตรฟีดเดอร์ที่ใช้คือบวกโหลดทั้งหมด แล้วเผื่อ 25% ให้เฉพาะโหลดตัวใหญ่ที่สุด

I feeder = 1.25 x I (โหลดใหญ่สุด) + ผลรวม I (โหลดที่เหลือ)

โหลดใหญ่สุด  DE-100                 = 119.0 A
โหลดที่เหลือ  IM50 45.6 + SPE-50 36.5
             + ห้องยา 9.0 + สำนักงาน 13.5 = 104.6 A

I feeder = 1.25 x 119.0 + 104.6 = 253.4 A

# เช็คลำดับ In <= Iz ให้ครบทุกครั้งก่อนสั่งของ
i_calc   = 253.4      # กระแสที่คำนวณได้
breaker  = 350        # พิกัดเบรกเกอร์ที่จะสั่ง
cable_iz = 364        # พิกัดสายตามวิธีติดตั้งที่จะเดินจริง

assert i_calc <= breaker,  'เบรกเกอร์เล็กกว่าโหลด จะทริปเวลาทำงานปกติ'
assert breaker <= cable_iz, 'เบรกเกอร์ใหญ่กว่าสาย เครื่องป้องกันคุ้มครองสายไม่ได้'
print('ผ่าน:', i_calc, '<=', breaker, '<=', cable_iz)

เงื่อนไข In น้อยกว่าหรือเท่ากับ Iz คือหัวใจของเรื่องความปลอดภัยทั้งหมด ถ้าเบรกเกอร์ใหญ่กว่าพิกัดสาย แปลว่าสายร้อนจนพังได้โดยที่เบรกเกอร์ยังไม่คิดจะตัด ซึ่งเป็นสภาพเดียวกับที่ทำให้ฉนวนของสายเดิมละลายมาแล้ว

เลือกเมน 350 A กับสาย CV 1x120

คำนวณได้ 253.4 A ผมเลยเลือกเบรกเกอร์เมนมาตรฐานตัวถัดไปคือ 3P 350 A แล้วบังคับให้สายต้องรับได้มากกว่านั้น ทางเลือกที่ลงตัวคือ CV 1x120 เดินแบบวางเรียงเว้นระยะบนรางบันไดเปิด ได้ 364 A ซึ่งสูงกว่าเบรกเกอร์พอดี

ทางเลือกประหยัด ลดเป็น 95 แล้วชดเชยด้วยกติกาการเปิดเครื่อง

เจ้าของงานถามมาว่าถ้าลดขนาดสายลงเป็น CV 1x95 จะได้ไหม คำตอบคือได้ครับ แต่ต้องยอมรับเงื่อนไขแลกมา สาย 95 บนรางบันไดเปิดรับได้ 311 A ต้องลดเบรกเกอร์เมนลงเป็น 250 A ให้ต่ำกว่าพิกัดสาย แล้วเมื่อเมนเหลือ 250 A ก็เปิดเครื่องทุกตัวพร้อมกันไม่ได้อีกต่อไป ต้องออกกติกาการเดินเครื่องมากำกับ

เช็คสองแบบด้วยเงื่อนไขเดียวกัน  I calc  <=  In (เบรกเกอร์)  <=  Iz (สาย)

แบบ CV 1x120   253.4 A  <=  350 A  <=  364 A     ผ่าน ไม่ต้องมีกติกา
แบบ CV 1x95    210.0 A  <=  250 A  <=  311 A     ผ่าน เฉพาะเมื่อทำตามกติกา

หมายเหตุ: แบบ 95 ใช้ค่าโหลด 210 A ของโหมดอบเป็นตัวตั้ง ไม่ใช่ 253.4 A
เพราะออกแบบบนสมมติฐานว่าซักกับอบไม่ทับกัน สมมติฐานพังเมื่อไร ตัวเลขพังตาม

ส่วนราคา ผมขอพูดกว้าง ๆ ว่า CV 1x120 แพงกว่า 1x95 ราวหนึ่งในสี่ต่อเมตรตามราคาตลาด คูณสี่เส้นคูณระยะทางแล้วเป็นเงินก้อนที่เห็นได้ชัดในใบเสนอราคา แต่ในเคสนี้ระยะแค่ 32 เมตร ส่วนต่างเลยไม่ได้มากพอที่ผมจะแนะนำให้ไปเสี่ยงกับกติกา ถ้าระยะเป็นสองร้อยเมตรค่อยมาคุยกันใหม่

งานติดตั้งที่ถูกบังคับมาจากตัวเลข

พอเลือกวิธีติดตั้งเป็นรางบันไดเปิดวางเรียงเว้นระยะ มันไปกำหนดรายการงานติดตั้งต่อทั้งชุดเลย ตรงนี้คือส่วนที่มักโดนตัดออกตอนต่อรองราคา แล้วกลายเป็นว่าค่าพิกัดกระแสที่คำนวณไว้ใช้ไม่ได้จริง

1. รางบันได 300x100 มม. ตลอดแนว เกาะบนโครงถักเหล็กเดิม ไม่ใช่มัดสายติดโครงถักตรง ๆ
2. แขนเหล็กฉากยึดรางทุกช่วงประมาณ 2 เมตร งานนี้ 17 จุดตลอด 32 เมตร ทาสีกันสนิมทุกชิ้น
3. วางสายเรียงเว้นระยะไม่น้อยกว่าหนึ่งเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางสาย ห้ามมัดรวม ห้ามปิดฝาราง
4. ช่วงกลางแจ้งต้องมีที่กันแดด แดดตรง ๆ ทำให้อุณหภูมิรอบตัวสูงกว่า 40 องศาที่ใช้เปิดตาราง แล้วพิกัดที่คำนวณไว้จะไม่จริง
5. สายดินเดินไปด้วยตลอดแนว ลงแท่งกราวด์ที่ตู้ปลายทาง แล้ววัดความต้านทานดินให้ผ่านเกณฑ์ก่อนส่งงาน

ห้ามผสมขนาดสายในวงจรเดียว

ข้อสุดท้ายที่ผมเจอบ่อยมากในงานแก้ของเก่า คือมีคนต่อสายคนละขนาดเข้าด้วยกันในวงจรเดียว เช่นเดิน 120 มาสามสิบเมตร แล้วของเหลือในสต็อกเป็น 95 ก็ต่อทิ้งท้ายไปอีกสิบเมตร แบบนี้ห้ามเด็ดขาด

เหตุผลง่ายมาก วงจรหนึ่งมีเบรกเกอร์ตัวเดียว เบรกเกอร์ตัวนั้นตั้งไว้ตามพิกัดของสายเส้นใหญ่ พอมีช่วงที่เป็นสายเล็ก ช่วงนั้นจะกลายเป็นจุดที่ไม่มีเครื่องป้องกันคุ้มครอง กระแสที่สาย 120 รับได้สบายคือกระแสที่ทำให้สาย 95 ร้อนเกิน แล้วเบรกเกอร์ก็ไม่ตัดให้ เพราะมันยังไม่ถึงพิกัดของตัวมันเอง

สรุปวิธีเลือก

สรุปสั้น ๆ ว่าลำดับที่ผมใช้ทุกงานคือ เก็บโหลดจริงจาก nameplate ก่อน คำนวณกระแสฟีดเดอร์ด้วยสูตรเผื่อ 25% ให้โหลดตัวใหญ่สุด เลือกเบรกเกอร์มาตรฐานตัวถัดไป แล้วค่อยไปเปิดตารางหาสายที่พิกัด ตามวิธีติดตั้งที่จะเดินจริง สูงกว่าเบรกเกอร์ ห้ามเปิดตารางแบบเลือกช่องที่ตัวเลขสวยที่สุดแล้วค่อยไปหวังว่าหน้างานจะเดินให้ตรงตามนั้น

ส่วนคำถามว่าจะประหยัดด้วยการลดขนาดสายดีไหม ผมตอบว่าทำได้ถ้ายอมรับกติกา แต่ต้องเขียนกติกานั้นเป็นเอกสารติดไว้ที่ตู้ ไม่ใช่บอกปากเปล่ากับช่างคนที่อยู่ตอนติดตั้ง เพราะคนที่จะกดปุ่มเปิดเครื่องในอีกห้าปีข้างหน้าเป็นคนละคนแน่นอน ตามงบประมาณและความสะดวกของแต่ละที่ครับ

เรื่องที่ยังค้างอยู่คือปัญหาระดับต้นทางที่ทำให้ทั้งระบบบาลานซ์เฟสไม่ได้ตั้งแต่แรก อันนั้นผมแยกไปเล่าใน ตอนเรื่องนิวทรัลพ่วงข้ามหม้อแปลง ตรงไหนผมอธิบายตกหล่นหรือมีตารางรุ่นใหม่ที่ค่าไม่ตรงกับนี้ เดี๋ยวกลับมาแก้เพิ่มให้ภายหลังครับ