Hinzufügen eines Subpanels für kritische Lasten mit einer PV-Installation, Begründung und Strombelastbarkeitsberechnung

Willkommen im Land des Artikels 220

Das von Ihnen beschriebene Verfahren zur Bestimmung der angemessenen Stromstärke von Subpanel und Feeder wird als Lastberechnung bezeichnet und anhand eines Regelsatzes aus Artikel 220 des NEC durchgeführt. Während die meisten Berechnungen nach Artikel 220 für Privathaushalte für Dienstleistungen durchgeführt werden , gelten die Berechnungsregeln nach Artikel 220 auch für Zuleitungen und Abzweigleitungen; Die Regeln sind relativ kompliziert, können aber für die meisten Heimarbeit wie folgt vereinfacht werden:

1. Wir weisen 3 VA/ft2 für alle von der Schalttafel versorgten Bereiche zu, plus 1500 VA für jeden Stromkreis von Küchen- oder Wäschekleingeräten, der von der Schalttafel versorgt wird. (Laut Code deckt dies Steckdosenstromkreise für Küchentresen und Wäschebehälter ab, aber es ist auch möglich, diesen Wert als Zuschlag für einen Stromkreis zu verwenden, der feste 120-V-Küchengeräte speist.)
2. Die obige Summe unterliegt dann einem 35% -Bedarfsfaktor für alles, was über die ersten 3000 VA Last hinausgeht.
3. Dann fügen wir Freibeträge für Geräte mit fester Leistung hinzu: 8 kVA für einen Herd (dies ist ausreichend für alle Herde unter 12 kVA Typenschild), 5 kVA für einen Trockner (das Code-Minimum für einen solchen) und 4,5 kVA für Elektrospeicher (Tank) Warmwasserbereiter ( mit 125 % Minderung für Zubringer, da ein Warmwasserspeicher als Dauerlast betrachtet wird). (Durchlauferhitzer verwenden stattdessen ihre Nennleistung auf dem Typenschild)
4. Schließlich sprechen wir Motor- und HLK-Lasten an. Tabelle 430.248 im NEC wird verwendet, um die Motorleistung in Volllast-Ampere umzuwandeln, während die minimale Stromkreisstromstärke vom Typenschild für HLK-Lasten verwendet wird. Die größte Last davon unterliegt ebenfalls einer Leistungsminderung von 125 %, und diese Stromwerte werden durch Multiplikation mit 230 V in VA (W) umgerechnet. (Leistungsfaktor wird hier ignoriert.)
5. Die resultierende Summe wird dann durch 240 V dividiert, um die Strombelastbarkeit zu bestimmen, die von der Einspeisung oder dem Dienst benötigt wird.

In Ihrem Fall haben wir eine versorgte Fläche von 700 ft2 zwischen den beiden Räumen (Arbeitszimmer und Wohnzimmer), deren allgemeine Lasten vom Panel versorgt werden, sowie eine Zulage von 1500 VA für den Kühlschrank, eine Zulage von 8 kVA für die Reichweite (was wir für als Abwurflast für Standby-Zwecke, wie ich später besprechen werde), eine Brunnenpumpe mit 1/2 PS bei 230 VAC und eine Mini-Split-Wärmepumpe mit einem 5,5-A-MCA, ebenfalls bei 230 VAC.

Angesichts dieser Lasten beginnen wir mit 2100 VA für den versorgten Bereich bei 3 VA@ft2 und den 1500 VA für den Kühlschrank, was uns eine nicht berücksichtigte allgemeine Last von 3600 VA gibt. Die Anwendung des Bedarfsfaktors von 35 % ergibt eine faktorisierte Last von 3210 VA; Wir addieren dann die 8-kVA-Bereichszulage, um uns bisher 11.210 VA zu ergeben.

Zu guter Letzt gehen wir die Motorlasten an. Die Brunnenpumpe wird mit 4,9 A bei 230 VAC gezählt, während die Wärmepumpe mit 5,5 A bei 230 VAC mit 125 % multipliziert wird, was 1581 VA für die Wärmepumpe, 1127 VA für die Brunnenpumpe und eine Gesamtlast von 13918 VA oder 58 A bei 240 VAC ergibt .

Infolgedessen können wir einen 60-A-Einspeiser und einen Einspeiseunterbrecher mit einem 100-A- oder 125-A-Subpanel mit einem rückgespeisten Hauptunterbrecher verwenden, der für die Generatoreinspeisung verriegelt werden kann, und viel Platz (24-30) für zukünftige Erweiterungen. Aufgrund von Problemen mit dem Biegeradius ist es jedoch möglicherweise nicht möglich, einen Kabelkanal direkt zwischen den beiden Plattenpositionen zu verlegen; Wenn Sie keinen ausreichend großen Kabelkanal zwischen die beiden Paneele bekommen können, würde ich einfach 6/3 SER verwenden (nicht NM, da NM auf 60 ° C Stromstärke begrenzt ist, SER jedoch bei 75 ° C Stromstärke betrieben werden kann Tage) für den Feeder und nenne es einen Tag. (Das Vergrößern des Feeders macht hier sowieso keinen Sinn, da die Übertragung von Multimode-Solarsystemen eingeschränkt ist.)

Den Ofen in Angriff nehmen....

Jetzt können wir den Elefanten im Raum angreifen; nämlich Ihr glänzender Dual-Fuel-Bereich und sein stromfressender Elektroofen. Wir werden zwei Ansätze für dieses Problem behandeln; In jedem Fall können wir die zulässige Reichweite von 8 kVA durch eine faktorierbare Last von 1500 VA für kleine Geräte ersetzen. Dies ergibt eine Gesamt-Standby-Last von 6478 VA oder 27 A bei 240 VAC, was gut im Bereich der Wechselrichterkapazität eines großen Multimode-Systems liegt.

Teillastabwurf aus Spaß und Gewinn

Die gute Nachricht ist, dass, wenn Sie nur L1, N und G an Ihren Bereich anschließen und L2 brechen, die Ofenelemente nicht funktionieren, aber alles andere sollte gemäß dem veröffentlichten Schaltplan und Ihren Testergebnissen normal funktionieren. Dies bedeutet, dass wir ein UL-gelistetes Schütz mit geeigneter Nennleistung verwenden können, um L2 zu unterbrechen, wenn das Standby-System auf Generatorstrom umgeschaltet wird. (Hinweis: Schütze für bestimmte Zwecke können hier nicht verwendet werden, da sie nur UL- Komponenten sind , die für den Einbau in andere Geräte zugelassen sind.)

Dieser Schütz muss jedoch vom Übertragungsmittel gesteuert werden, und genau darin liegt der Spaß. Bei einer manuellen Umschaltung (Verriegelung) benötigen Sie einen Hilfskontakt am Generatorschalter, um zu erkennen, wann dieser Schalter eingeschaltet ist, und den Schütz entsprechend zu steuern. Bei einem Multimode-Solarsystem muss der Multimode-Wechselrichter jedoch einen Hilfsausgang bereitstellen, um das Schütz ein- und auszuschalten, je nachdem, ob das Wechselstromnetz verfügbar ist oder nicht.

Physikalisch gesehen ist das Standby-Subpanel wahrscheinlich der einfachste Ort, an dem das Schütz leben kann; Einige Schütze sind jedoch zu groß, um in ein Lastzentrum für Privathaushalte zu passen, also müssen Sie dies beim Kauf von Schützen berücksichtigen. Sie müssen auch eine Steuerspannung liefern; Die gute Nachricht ist, dass die meisten Industrie- und Beleuchtungsschütze austauschbare Spulen haben, sodass das Ändern der Steuerspannung später beim Einstecken des Multimode-Wechselrichters kein großer Aufwand ist. Dies bedeutet, dass Sie 120 VAC von der Standby-Versorgung abgreifen können, um vorerst als Steuerspannung zu dienen, und sie dann bei Bedarf in eine andere Konfiguration umwandeln, wenn die Wechselrichter einschalten.

Verzicht auf Gas für eine alternative Lösung

Wenn die Schützlösung aus irgendeinem Grund nicht funktioniert, gibt es eine Alternative, wenn Sie bereit sind, auf die Idee zu verzichten, mit Gas zu kochen, während der Strom ausfällt. Moderne tragbare Induktionsherde sind viel besser als die klobigen elektrischen Kochplatten von gestern; Die besten können es locker mit der Leistung von eingebauten Induktionskochfeldern aufnehmen und bieten ein Maß an Kontrolle und Finesse, das selbst von Gasbrennern nicht erreicht wird! Daher ist ein einziger Standby-Abzweigkreis für Kleingeräte eine praktikable und ziemlich flexible Option, um das Kochen während eines Stromausfalls zu ermöglichen, da er eine Vielzahl von Optionen mit Strom versorgen kann: tragbarer Induktionsherd, Schongarer oder elektrischer Schnellkochtopf, Toaster Backofen oder Zubereitungsgeräte wie Mixer oder Küchenmaschine. Dies ist genau wie das Betreiben eines anderen Nebenstromkreises, um die Küchenarbeitsplatten zu bedienen. Abgesehen von der Tatsache, dass Sie deutlich gefärbte / markierte Steckdosen haben möchten (rot ist für Standby-Stromkreise in kommerziellen Umgebungen üblich), um die Tatsache anzuzeigen, dass diese Steckdosen bei Generatorbetrieb verfügbar sind. (Das ist etwas, was Sie vielleicht sogar mit Ihren Standby-Steckdosen tun möchten.)

PS Hier ist ein Screenshot der obigen Berechnungen in Tabellenform:

Es tut mir leid, ich muss mich zu der Idee äußern, kostbare Hilfsenergie zum Erhitzen von Speisen zu verwenden, wenn ein Gasherd zur Hand ist.

Randy und der Eel entdeckten eine wunderbare Verwundbarkeit/Funktion in der Reichweite. Die für den Betrieb der Gasbrenner so wichtigen Hilfskreise benötigen nur einen Pol Strom, während alle hungrigen elektrischen Spulen beide Pole benötigen.

Ich mache mir auch Sorgen, dass der Schütz einschüchternd sein wird, da er so ungewöhnlich ist – und möglicherweise ziemlich teuer und unobtanium. Anstatt es zu unterbrechen, würde ich es lieber gar nicht erst mit Strom versorgen.

Ich würde also einen separaten 3-poligen Umschalter verwenden, um die 2 Pole und den Neutralleiter auf den Ofen / Herd zu schalten.

Mein erster Gedanke war, dies aus einem QO mit 4 Leerzeichen und einer QO2DTI-Verriegelung aufzubauen, aber das schaltet nicht neutral, was zu einer unerwünschten neutralen Schleife führen könnte.

Das Ergebnis ist, dass eine Seite des Schalters von der Nur-Dienstprogramm-Schalttafel gespeist wird, die den normalen Bereichsunterbrecher hat. Die andere Seite des Schalters (und nur ein Zweig) wird vom kleinstmöglichen Leistungsschalter gespeist und ist natürlich so angeordnet, dass nur der Zweig versorgt wird, der Hilfsstrom für den Bereich bereitstellt.

Ich behaupte, dass wir den Bereich basierend auf der beobachtbaren, gemessenen Stromaufnahme, z. B. von einem Klemmamperemeter um den Draht, dimensionieren können, anstatt 1500 W für einen Gasofenzünder bereitstellen zu müssen . (oder realistischerweise eine 25-Watt-Ofenlampe, da Sie hier Glühlampen nicht vermeiden können). Ich denke, dieses Ding würde für 40 Watt oder so zählen.

Eine alternative Antwort auf meine eigene Frage geben ...

OP gibt an, ein Unterpanel für kritische Lasten hinzufügen zu wollen, und bittet um Kritik an der Begründung dafür. Ausgehend von den gegebenen Fakten ist das Hinzufügen von Panelkapazität eindeutig eine gute Idee. Andernfalls führt das Ansprechen der Ziele Nr. 1 und Nr. 2, wie OP betont, dazu, dass Nr. 3 und Nr. 5 nicht erreicht werden.

Aber ein Subpanel ist nicht die einzige Möglichkeit, Panelkapazität hinzuzufügen. Wie wäre es stattdessen, den bisherigen Hauptlastschwerpunkt durch einen größeren Hauptlastschwerpunkt zu ersetzen und gar kein Nebenfeld einzubauen ? Das Stromlastzentrum ist 20 Plätze/40 Kreise/200 Ampere und hat 5 unbesetzte Halbplätze. Es könnte durch ein Panel mit 30 Plätzen/60 Schaltkreisen (ebenfalls 200 Ampere) ersetzt werden.

Zwei volle Räume würden einem Unterbrecher für den Generatoreinlass gewidmet, der mit dem Hauptunterbrecher verriegelt wäre. Dies würde 10-1/2 unbesetzte Plätze hinterlassen. Somit würden alle außer Nr. 5 der OP-Ziele erreicht werden. Da alle Lasten im Hauptpanel verbleiben (und keine kritischen Lasten auf ein Subpanel verlegt werden müssen), ist der Betrieb mit Notstrom wesentlich flexibler; Unterbrecher für Lasten können je nach Bedarf des Haushalts und der Menge an verfügbarer Notstromversorgung (ein großer Generator mit fossilen Brennstoffen oder nur ein 1-kW-Wechselrichter, der an ein Elektrofahrzeug angeschlossen ist) ein- oder ausgeschaltet werden.

Beachten Sie jedoch, dass dieser Ansatz einen Nachteil hat. Es ist nicht möglich, einen Generatortrennschalter und einen Solarwechselrichter-Leistungsschalter an dasselbe Lastzentrum (d. h. an dieselben Sammelschienen) anzuschließen, da ein unwahrscheinlicher Verriegelungsmechanismus versagt, der sowohl den Haupttrennschalter als auch den Solartrennschalter erfordert aus, damit der Generatorschalter eingeschaltet wird. Andernfalls könnte der Solarwechselrichter, wenn Strom über den Generatoreingang angelegt wird, denken, dass das Netz aktiv ist, und möglicherweise mit der Stromerzeugung beginnen; damit sind der Generator und die PV miteinander kurzgeschlossen, mit weiß Gott was für Folgen.

Mir ist nicht klar, wie schwierig es ist, das Hauptpanel zu ersetzen. Es wird in einem Wandhohlraum ohne Rigipsplatten auf einer anderen Abdeckung montiert. Es scheint also eine einfache Sache zu sein, alle Romex und Klemmen zu lösen und die Kabel aus dem Panel zu ziehen (natürlich sorgfältig zu beschriften). Installieren Sie das neue Lastzentrum (das 6 Zoll höher ist) und umgekehrt.

Die Hauptkomplikation sind die Diensteingangsleiter. Erfordert, dass POCO das Messgerät entfernt. Und das neue Lastzentrum muss über diese Kabel "gefädelt" werden (wenn Sie die Kabel nicht neu ziehen möchten), aber das klingt nicht zu hart. Dann müssen Sie die Arbeit beenden, eine Inspektion durchführen lassen und den Zähler neu installieren lassen; also wird das haus wohl für ein paar tage ohne strom sein. Da das neue Lastzentrum 6 Zoll höher wäre, müssten die Service-Eingangskabel wahrscheinlich 12 Zoll länger sein, um richtig verlegt zu werden, wenn der Boden mit dem alten ausgerichtet ist. Einfacher kann es sein, es 6 Zoll tiefer zu montieren (richten Sie die Oberseite des neuen mit dem alten aus). Aber dann muss das 2 Zoll PVC-Rohr, das von unten kommt, geschnitten werden, was wahrscheinlich bedeutet, dass die Kabel entfernt und neu installiert werden müssen . Und da es schräg kommt, kann das etwas umständlich sein,

Ein potenzieller Fallstrick sind AFCI-Breaker; Es scheint mir, als ob ein Stromkreis nicht auf AFCI aufgerüstet werden muss, wenn weniger als 6 Fuß Verkabelung und keine zusätzlichen Steckdosen hinzugefügt werden. Anscheinend gilt dies sogar für einen Panelwechsel oder das Hinzufügen eines Subpanels.

Es gibt wahrscheinlich einige Dinge, an die ich noch nicht gedacht habe; bitte erleuchte mich !