ما هو شيت حصر أحمال الكهرباء وتوزيع اللوحات وتحديد كابلات التغذية؟
شيت حصر أحمال الكهرباء وتوزيع اللوحات وتحديد قواطع وكابلات التغذية (Building Electrical Load Schedule & Feeder Sizing Sheet) هو أداة هندسية تشغيلية متكاملة لمهندسي المكتب الفني والتصميم الكهروميكانيكي (MEP)، تهدف إلى جدولة الأحمال الكهربائية الكلية للمنشأة وحساب أقصى حمل تصميمي مطلوب (Maximum Demand Load)، وتحديد سعات القواطع الرئيسية والفرعية (MCCB/MCB)، واختيار مقاطع كابلات التغذية الصاعدة المناسبة مع التحقق التلقائي من عدم تجاوز نسبة هبوط الجهد للحدود الكودية المسموحة (Voltage Drop $\le 3%$)، وفقاً لاشتراطات الكود الكهربائي الوطني الأمريكي NEC (NFPA 70) وكود البناء السعودي للتركيبات الكهربائية SBC 401 والمواصفات الدولية IEC 60364.
تُعد حسابات الأحمال الكهربائية الركيزة الأساسية لتحديد سعة المحول الكهربائي للمبنى (Transformer Rating)، وقدرة المولد الاحتياطي للطوارئ (Generator Sizing)، ومقاسات لوحة التوزيع العمومية (MDB). يؤدي الخطأ في تقدير معاملات الطلب (Demand Factors) أو إغفال معاملات تصحيح الحرارة في البيئات الحارة إلى احتراق الكابلات، أو الفصل المفاجئ للقواطع، أو التكلفة الرأسمالية المفرطة نتيجة المبالغة في المقاسات.
المنهجية الهندسية لاختيار كابلات التغذية والقواطع
يخضع اختيار كابل التغذية الصاعد وقاطعه الحامي لثلاث مراحل تصميمية متتالية وفق الكود:
حساب تيار التشغيل التصميمي (Design Load Current - $I_b$): يُحسب التيار الفعلي للأحمال ثلاثية الطور (3-Phase) من خلال: $$I_b = \frac{P_{\text{demand}} \times 1000}{\sqrt{3} \times V_L \times \cos\phi}$$ وللأحمال أحادية الطور (1-Phase): $$I_b = \frac{P_{\text{demand}} \times 1000}{V_{ph} \times \cos\phi}$$
تحديد سعة القاطع الاسمي ($I_n$) وشرط التنسيق الوقائي: يجب اختيار تيار القاطع الاسمي ($I_n$) بحيث يكون أكبر من أو مساوياً لتيار الحمل التصميمي ($I_b$)، مع الالتزام بالسعات القياسية المتاحة تجارياً (Standard Breaker Frame & Trip Ratings).
تطبيق معاملات التصحيح وتحديد تيار الكابل المسموح ($I_z$): تتأثر سعة الكابل المجدولة ($I_{\text{tab}}$) بالظروف البيئية وطريقة التمديد؛ لذا يُطبق شرط الكود الإلزامي: $$I_z = I_{\text{tab}} \times K_t \times K_g \ge I_n \ge I_b$$ حيث $K_t$ معامل تصحيح درجة الحرارة المحيطة (حيث تنخفض سعة الكابل إلى 87% عند حرارة 45°C في الصيف الخليجي)، و $K_g$ معامل تصحيح تجميع الكابلات المتجاورة على حامل الكابلات (Cable Tray).
القيود الكودية لهبوط الجهد (Voltage Drop Limits)
تحدد المادة 215.2 من كود NEC وكود البناء السعودي SBC 401 الحدود القصوى المسموحة لهبوط الجهد لضمان كفاءة تشغيل المعدات والأجهزة الكهربائية:
- كابلات التغذية الصاعدة (Feeders): ألا يتجاوز هبوط الجهد 3.0% كحد أقصى بين لوحة التوزيع العمومية (MDB) وأبعد لوحة توزيع فرعية (Sub-Panel).
- الدوائر الفرعية النهائية (Branch Circuits): ألا يتجاوز هبوط الجهد 3.0% بين لوحة التوزيع الفرعية وأبعد مأخذ كهربائي أو وحدة إنارة.
- إجمالي هبوط الجهد الكلي (Total System Drop): ألا يتجاوز 5.0% على الإطلاق من مصدر التغذية وحتى أبعد نقطة استهلاك بالمبنى.