شيت حصر أحمال الكهرباء وتوزيع اللوحات وتحديد قواطع وكابلات التغذية إكسيل

إعداد ومراجعة: المكتب الفني الهندسي — بنيان دوكس متوافق مع Excel 2016–365 & Google Sheets الكود الكهربائي الوطني الأمريكي للتركيبات الكهربائية (NFPA 70: National Electrical Code - NEC 2023 / Article 220 & 215)
حمل شيت حصر أحمال الكهرباء وتوزيع اللوحات وتحديد مقاسات كابلات التغذية وهبوط الجهد إكسيل xlsx بمعادلات نشطة وفق معايير NEC (NFPA 70) وكود البناء السعودي SBC 401.
جاري تحميل المعاينة التفاعلية الحية لشيت الإكسيل وكافة الصفحات والمعادلات...

تحميل مجاني مباشر

بدون تسجيل بريد • ملف قابل للتعديل

xlsx
شيت_حصر_أحمال_الكهرباء_وتوزيع_اللوحات_وهبوط_الجهد_NEC_SBC.xlsx
الحجم: 38 KB • متوافق مع الأوفيس
fx

المعادلات الهندسية ومنطق الحساب المضمن في الشيت

الدوال والمعادلات المبرمجة داخل هذا النموذج (جاهزة للنسخ بنقرة واحدة):

معادلة تيار الحمل ثلاثي الطور (Three-Phase Design Current)
I_b = \frac{S_{\text{demand}} \times 1000}{\sqrt{3} \times V_L} = \frac{P_{\text{demand}} \times 1000}{\sqrt{3} \times V_L \times \cos\phi}

المعادلة الهندسية المعتمدة لحساب تيار التشغيل الفعلي للأحمال ثلاثية الطور المتزنة، حيث S القدرة الظاهرية (kVA)، VL جهد الخط (400V)، و cosφ معامل القدرة.

شرط التنسيق الكودي لسعة القاطع والكابل (Coordination Requirement)
I_b \le I_n \le I_z \quad \text{where } I_z = I_{\text{tab}} \times K_t \times K_g \times K_i

القاعدة الذهبية في هندسة القوى الكهربائية وفق NEC Article 240 و SBC 401؛ حيث يجب أن يحمي القاطع الكابل من التيارات الزائدة دون الفصل الخاطئ عند تيار التشغيل الطبيعي.

معادلة هبوط الجهد ثلاثي الطور الدقيقة (Exact 3-Phase Voltage Drop)
\Delta V = \frac{\sqrt{3} \cdot I_b \cdot L \cdot (R \cos\phi + X \sin\phi)}{1000} \quad \text{(Volts)}

المعادلة الكهروميكانيكية الدقيقة لحساب هبوط الجهد، آخذة في الاعتبار مقاومة الكابل الأومية R (Ω/km) وممانعته الحثية X (Ω/km) وطول الكابل L (متر) وزاوية الطور.

النسبة المئوية لهبوط الجهد وحد الكود (Voltage Drop Percentage)
\% V_d = \left( \frac{\Delta V}{V_L} \right) \times 100 \le 3.0\%

التحقق من بقاء هبوط الجهد ضمن النطاق الآمن المسموح به كودياً لكابلات التغذية لتفادي سخونة المحركات وضعف أداء أجهزة التكييف والإنارة.

مقاس الطباعة القياسي A4
معاينة شيت حصر أحمال الكهرباء وتوزيع اللوحات وتحديد قواطع وكابلات التغذية إكسيل - الأعمال الكهروميكانيكية (MEP) بصيغة XLSX جاهز للتحميل والتعديل
File: شيت_حصر_أحمال_الكهرباء_وتوزيع_اللوحات_وهبوط_الجهد_NEC_SBC.xlsx تحميل الملف الكامل (.XLSX) ←

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:

  1. 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): $$I_b = \frac{P_{\text{demand}} \times 1000}{V_{ph} \times \cos\phi}$$

  2. 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).

  3. 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.

طريقة الاستخدام وخطوات التطبيق العملي

1

معاينة الشيت وتجربة الأرقام أولاً:

استخدم جدول المعاينة التفاعلية الحية أعلاه (أو وضع ملء الشاشة 100%) لتجربة إدخال أرقام مشروعك واختبار المعادلات مباشرة.

2

تحميل الشيت وفتحه على جهازك:

قم بتنزيل الملف عبر زر التحميل المباشر وفتحه بواسطة Microsoft Excel أو Google Sheets.

3

إدخال البيانات الأساسية للمشروع:

قم بتعديل اسم المشروع، التاريخ، وفئات الأسعار في الخلايا المخصصة للإدخال؛ بينما تُحسب كافة الإجماليات تلقائياً.

4

الطباعة المباشرة بمقاس A4:

تم ضبط هوامش الصفحات وحدود الطباعة مسبقاً على مقاس A4، فقط اضغط Ctrl+P للطباعة أو التصدير بصيغة PDF.

الأسئلة الشائعة حول النموذج

ما الفرق بين الحمل المتصل (Connected Load) والحمل التصميمي (Demand Load)؟

الحمل المتصل (Connected Load) هو مجموع الاستطاعات الاسمية لجميع الأجهزة والمعدات الكهربائية المركبة في المبنى بافتراض عملها في نفس اللحظة بكامل طاقتها. أما الحمل التصميمي (Demand Load) فهو الحمل الفعلي المتوقع بعد تطبيق معاملات الطلب والتزامن (Demand & Diversity Factors)؛ حيث يستحيل عمل كافة المكيفات والسخانات والإنارة بنسبة 100% في نفس الوقت.

لماذا يجب تخفيض سعة الكابل (De-rating) عند ارتفاع درجة الحرارة؟

لأن عوازل الكابلات (مثل عازل XLPE المصمم لدرجة 90°C) تفقد قدرتها على تبديد الحرارة الناتجة عن مرور التيار الكهربائي عندما تكون حرارة الجو المحيط مرتفعة (مثل 45°C أو 50°C في بلدان الخليج العربي). إذا لم يتم تطبيق معامل التصحيح Kt، سترتفع حرارة النحاس الداخلية فوق الحد المسموح ويتلف العازل مما يؤدي لحدوث قصر كهربائي (Short Circuit).

ما هي الإجراءات الهندسية التصحيحية إذا تجاوز هبوط الجهد نسبة 3%؟

إذا أظهر الشيت أن هبوط الجهد تجاوز 3.0%، يتم اتخاذ أحد الإجراءات التالية: 1) زيادة مقطع الكابل إلى المقاس القياسي الأعلى مباشرة (مثلاً من 70 مم² إلى 95 مم²)، 2) تقصير مسار مسار الكابل لتقليل الطول L، 3) استخدام كابلات مزدوجة على التوازي (Parallel Runs)، أو 4) تحسين معامل القدرة عبر تركيب لوحات مكثفات (Capacitor Banks).

كيف يؤثر تجميع الكابلات على حامل الكابلات (Cable Tray) في اختيار مقاس الكابل؟

عند وضع عدة كابلات متجاورة على نفس الصينية، تتراكم الحرارة الناتجة عن المجالات الكهرومغناطيسية وتضعف التهوية الطبيعية، مما يستوجب ضرب سعة الكابل في معامل التجميع Kg (الذي يتراوح بين 0.70 و 0.88 حسب عدد الكابلات وتلامسها)، مما يستدعي عادة اختيار مقطع كابل أكبر لتعويض الفقد.