Трехфазная схема распределительного щита — 5 разных вариантов
Сегодня очень часто частные дома стали подключать к трехфазной электросети. Также в некоторых новых многоэтажках в квартиры начали заводить три фазы вместо одной как раньше. Как правило, при данном подключении местные сетевые компании выделяют на дом или на квартиру мощность 15 кВт. Это означает, что номинал вводного автоматического выключателя должен быть 25 А. Для небольших офисов, кафе и т.д. выделяют большую мощность. Поэтому в их щитах номиналы вводных автоматов будут совершенно другими.
Подключение к 3-х фазной электросети обуславливает установку трехфазных электрощитов. Ниже разберем пять разных вариантов простых трехфазных схем для распределительного щита.
Все схемы простые и носят рекомендательный характер. Они наглядно показывают суть самих подключений разных защитных устройств в одном щитке. К разработке схемы каждого щита нужно подходить индивидуально, так как у всех условия разные. Система заземления в представленных вариантах TN-S.
Вариант 1
Здесь представлена самая простая трехфазная схема щита. На вводе обязательно должен стоять вводной автоматический выключатель. Он будет ограничивать потребляемый ток, каждого потребителя — дома или квартиры. Далее идет 3-х фазный прибор учета электроэнергии.
На самом деле места размещения счетчиков могут быть разные. Они могут устанавливаться на улице в щите учета для частных домов, в этажных щитах в многоквартирных домах или непосредственно в домашних щитах. Где ставить счетчики указываю в технических условиях на подключение местные сетевые компании или это строго определяется проектной документацией зданий.
Большинство бытовых потребителей подключаются к однофазной сети. Тут составляют исключения мощные варочные поверхности, проточные водонагреватели, электрокотлы и т.д. Такие потребители имеют возможность подключения к 3-х фазной сети.
После прибора учета электроэнергии необходимо всю однофазную нагрузку равномерно распределить по фазам. Для этого нужно сосчитать мощность приборов, количество однополюсных автоматических выключателей и постараться их разделить на три равные части.
В предложенном варианте трехфазной схемы щита для наглядного понимания на каждой фазе подключено по два. Рабочий ноль от счетчика подключается к общей нулевой шине, а нулевые защитные проводники подключаются к общей шине заземления. Фазы подключаются через групповые автоматы. Таким образом получается, что при отключении потребителя будет разрываться только один фазный проводник. Это стоит учитывать и следить, чтобы при подключении щита к сети на вводе не были перепутаны между собой фаза и ноль. С такими ошибками мне пару раз приходилось сталкиваться. Получалось, что ноль коммутировался автоматами, а фаза сидела на нулевой шине. При отключении автомата в розетки все равно оставалось опасное напряжение, что могло привести к плачевным последствиям. Будьте внимательны и осторожнее.
Вариант 2
Данный вариант схемы по своей сути аналогичен с предыдущем вариантом. Тут только нет прибора учета электроэнергии и изображен 3-х полюсный автоматический выключатель для 3-х фазной нагрузки. Также тут изменено чередование однополюсных автоматов. То есть автоматы, подключенные к фазе «А» — это первый, третий и т.д. устройства. Чередование происходит через каждые два полюса. Тут так это показано для возможности использования 3-х фазной гребенчатой шины. Зубчики ее шины от одной фазы как раз имеют такое чередование. С ее помощью очень удобно соединять между собой несколько защитных устройств. Она исключает изготовления множества перемычек между ними.
Вариант 3
Этот вариант схемы трехфазного электрощита уже больше отвечает современным нормам электробезопасности. В нем после счетчика стоит общее УЗО. В текущем примере показано устройство защитного отключение с током утечки на 30мА. Данная схема щита полностью защищает человека от поражения электрическим током. Но есть некоторые минусы у использования всего одного УЗО 30мА на вводе:
- При его срабатывании будут одновременно отключаться все потребители в доме. Если это произойдет в темное время суток и поиск места утечки займет много времени, то это будет не очень удобно.
- Есть возможность появления ложного срабатывания УЗО из-за естественных токов утечки, которые присутствуют в бытовых приборах. В данной схеме также устанавливается одна общая нулевая шина после УЗО и одна общая шина заземления. Здесь с подключением кабелей от розеток сложно запутаться.
Вариант 4
Вот в данном варианте уже можно немного запутаться с подключением нулевых рабочих проводников, так как тут стоит несколько УЗО. А мы знаем, что у каждого УЗО должна быть своя индивидуальная нулевая шина, иначе ничего работать не будет.
В текущей трехфазной схеме на вводе стоит уже противопожарное селективное УЗО на 300 мА. Оно будет защищать кабели от возгорания при замыкании фазы на землю. Для человека ток 300 мА уже опасен и поэтому для его защиты нужно ставить дополнительное УЗО на 10-30 мА.
Ниже на рисунке показано одно УЗО с током утечки 30 мА только на первой фазе, к которому подключено два автоматических выключателя. У этого УЗО будет своя нулевая шина и поэтому нулевые рабочие проводники от других групп к его шине подключать нельзя. А шина заземления всегда и для всех потребителей будет одной общей.
В текущем варианте можно рассмотреть схему с установкой трех 2-х полюсных УЗО по одному на каждую фазу. Так все группы будут иметь защиту от утечек тока. Тогда здесь можно будет отказаться от общего вводного УЗО на 300 мА, так как у вас и так все будет иметь защиту с уставкой 30 мА.
Вариант 5
В пятом варианте представлена схема трехфазного щита без вводного УЗО, но с использованием однофазных дифавтоматов на некоторые потребители. АВДТ ставится один на одну группу и поэтому их количество может быть равно количеству групп. Так все группы потребителей будут независимы друг от друга. То есть при возникновении утечки тока в одном приборе, отключится только дифавтомат, к которому он подключен. При использовании УЗО с 3-5 автоматами при срабатывании УЗО будет отключаться соответственно 3-5 групп. А это уже не очень удобно со стороны эксплуатации потребителей.
Вышеприведенные схемы имеют наглядный вид, чтобы донести саму суть подключений разных защитных устройств в одну общую схему электрощита. Также эти примеры очень элементарные и поэтому ваши схемы будут намного больше и сложнее.
Что следует учесть, выполняя трехфазное подключение частного дома
Решая вопросы электроснабжения вновь построенного здания, его владелец сталкивается с многочисленными задачами, которые требуется решать техническими и организационными способами.
При этом первоначально следует определиться с необходимым количеством фаз, требующихся для питания электроприборов. Обычно люди довольствуются однофазным электроснабжением, а определенная категория выбирает трехфазное, руководствуясь стоящими перед ними задачами.
Сравнение преимуществ и недостатков однофазного и трехфазного подключения дома
При выборе схемы следует учесть ее влияние на конструкцию проводки и условия эксплуатации, создаваемые разными системами.
Потребляемая мощность
Среди отдельных домовладельцев бытует надежда, что переход на трехфазное питание позволяет увеличить разрешенную мощность потребления, интенсивнее пользоваться электроэнергией. Однако, этот вопрос необходимо решать в сбытовой организации, у которой, скорее всего, лишних резервов уже нет. Поэтому значительно увеличить расход электричества таким способом вряд ли получится.
Та величина разрешенной мощности, которую вам предоставят, станет основой для создания проекта электропроводки. За счет распределения ее по двум проводам в однофазной схеме толщина сечения жил кабеля всегда требуется больше, чем в трёхфазной цепи, где нагрузка равномерно разнесена по трем симметричным цепочкам.
При одинаковой мощности в каждой жиле трехфазной схемы будут протекать меньшие номинальные токи. Под них потребуются уменьшенные номиналы автоматических выключателей. Несмотря на это их габариты, как и других защит и электросчетчика, все равно будут больше за счет применения утроенной конструкции. Потребуется более емкий распределительный щит. Его размеры могут значительно ограничивать свободное пространство внутри небольших помещений.
Трёхфазные потребители
Асинхронные электродвигатели механических приводов, электрические нагревательные котлы, другие электроприборы, рассчитанные на эксплуатацию в трехфазной сети, эффективнее, оптимально работают в ней. Чтобы их запитать от однофазного источника необходимо создавать преобразователи напряжения, которые будут потреблять дополнительную энергию. Причем, в большинстве случаев происходит снижение КПД таких механизмов и расход мощности на преобразователе.
Использование трехфазных потребителей основано на равномерном распределении нагрузки в каждой фазе, а подключение мощных однофазных приборов способно создать пофазный перекос токов, когда часть их начинает протекать по жиле рабочего нуля.
При большом перекосе токов на перегруженной фазе снижается напряжение: начинают тускло светиться лампы накаливания, наблюдаются сбои электронных устройств, хуже работают электродвигатели. В этой ситуации владельцы трехфазной электропроводки могут перекоммутировать часть нагрузки на ненагруженную фазу, а потребителям двухпроводной схемы требуется эксплуатировать стабилизаторы напряжения или резервные источники.
Условия работы изоляции электропроводки
Владельцы трехфазной схемы должны учитывать действие линейного напряжения 380, а не фазного 220 вольт. Его номинал представляет бо́льшую опасность для человека и изоляции электропроводки или приборов.
Габариты оборудования
Однофазная электропроводка и все входящие в нее компоненты более компактны, требуют меньше места для монтажа.
На основе сравнения этих характеристик можно сделать вывод, что трехфазное подключение частного дома зачастую может быть в современных условиях нецелесообразным. Его имеет смысл применять в том случае, если существует необходимость эксплуатации мощных трехфазных потребителей типа электрических котлов или станочного оборудования для постоянной работы в определённые сезоны.
Большинство же бытовых электрических потребностей вполне может обеспечить однофазная электропроводка.
Как выполнить трехфазное подключение частного дома
Когда вопрос трехфазного подключения частного дома стоит остро, то придется:
1. заниматься подготовкой технической документации;
2. решать технические вопросы.
Какие документы необходимо подготовить
Обеспечить законность трехфазного подключения могут только следующие свидетельства и паспорта:
1. технические условия от энергоснабжающей организации;
2. проект производства электроснабжения здания;
3. акт разграничения по балансовой принадлежности;
4. протоколы измерений основных электрических параметров собранной схемы подключения дома электротехнической лабораторией (монтаж разрешено выполнять после получения первых трех документов) и акт осмотра электротехнического оборудования;
5. заключение договора с энергосбытовой организацией, дающее право на получение наряда на включение.
Технические условия
Для их получения требуется заранее подать заявку в электроснабжающую организацию, где должны быть отражены требования к абоненту и электроустановке с указанием:
мест размещения электроприборов и щитов;
ограничение доступа посторонних лиц;
Проект производства электроснабжения
Разрабатывается проектной организацией на основе действующих нормативов и правил эксплуатации электроустановок с целью предоставления бригаде электромонтажников подробной информации по технологии монтажа электрической схемы.
В состав проекта входят:
1. пояснительная записка с отчетом;
2. исполнительные принципиальные и монтажные схемы;
4. требования нормативных документов и предписаний.
Акт разграничения по балансовой принадлежности
Определяются границы ответственности между электроснабжающей организацией и потребителем, указывается разрешенная мощность, категория надежности электроприемника, схема электропитания, некоторые другие сведения.
Протоколы электротехнических замеров
Они выполняются электрической измерительной лабораторией после полного окончания монтажных работ. В случае получения положительных результатов измерений, отраженных в протоколах, предоставляется акт осмотра оборудования с заключением, дающим право на обращение в электросбытовую организацию.
Договор с энергосбытом
После его заключения на основе документов от электротехнической лаборатории можно обращаться в электроснабжающую организацию на включение смонтированной электроустановки в работу по специальному наряду.
Технические вопросы трехфазного подключения частного дома
Принцип подвода электрической энергии к отдельно стоящему жилому зданию осуществляется по следующему принципу: от трансформаторной подстанции по линии электропередачи подается напряжение по четырем проводам, включающим три фазы (L1, L2, L3) и один общий нулевой проводник PEN. Подобная система выполняется по стандартам схемы TN-C, которая максимально распространена до сих пор в нашей стране.
Линия электропередачи чаще всего может быть воздушной или реже кабельной. На обоих конструкциях могут возникнуть неисправности, которые быстрее устраняются у воздушных ЛЭП.
Особенности разделения PEN проводника
Старые линии электропередач энергетики постепенно начинают модернизировать, переводить на новый стандарт TN-C-S, а строящиеся сразу создают по нормативам TN-S. В нем четвертый проводник PEN от питающей подстанции подается не одной, а двумя разветвленными жилами: РЕ и N. В итоге у этих схем используется уже пять жил для проводников.
Трехфазное подключение частного дома основано на том, что все эти жилы подключаются к вводному устройству здания, а от него электроэнергия поступает на электрический счетчик и далее — в распределительный щит для осуществления внутренней разводки по помещениям и потребителям здания.
Практически все бытовые приборы работают от фазного напряжения 220 вольт, которое присутствует между рабочим нулем N и одним из потенциальных проводников L1, L2 или L3. А между линейными проводами образовано напряжение 380 вольт.
Внутри вводного устройства, использующего стандарт TN-C-S, делается выделение рабочего нуля N и защитного РЕ из проводника PEN, который соединяют здесь же с ГЗШ — главной заземляющей шиной. Ее подключают к повторному контуру заземлению здания.
Все присоединения проводников на ГЗШ выполняют болтовым соединением с шайбами и гайками, прочно затягивая резьбовое соединение. Этим добиваются минимального значения переходного электрического сопротивления в месте соединения контактов. Каждый кабель подключается на отдельное посадочное отверстие для удобного размыкания схемы с целью проведения различных измерений.
Основным материалом для ГЗШ служит медь, а в отдельных случаях допускается применять стальные сплавы. Использовать алюминий для главной защитной шины запрещено. На провода, подключаемые к ней, нельзя монтировать наконечники из алюминиевых сплавов.
От вводного устройства рабочие и защитные нули идут изолированными цепочками, которые запрещено объединять в любой другой точке схемы электропроводки.
По старым правилам, действовавшим в схеме заземления TN-C, расщепление проводника PEN не делалась, а фазное напряжение бралось прямо между ним и одним из линейных потенциалов.
Конечный промежуток линии между ее опорой до ввода в дом прокладывают по воздуху или под землей. Его называют ответвлением. Оно находится на балансе электроснабжающей организации, а не хозяина жилого здания. Поэтому все работы по подключению дома на этом участке должны выполняться с ведома и по решению владельца ЛЭП. Соответственно, законодательно они потребуют согласования и оплаты.
У подземной кабельной линии ответвление монтируют в металлическом шкафу, который размещают поблизости с трассой, а для воздушной ЛЭП — непосредственно на опоре. В обоих случаях важно обеспечить безопасность их эксплуатации, закрыть доступ посторонних людей и выполнить надежную защиту от повреждения вандалами.
Выбор места расщепления PEN проводника
Оно может быть выполнено:
1. на ближайшей опоре;
2. или на вводном щите, расположенном на стене либо внутри дома.
В первом случае ответственность за безопасную эксплуатацию несет электроснабжающая организация, а во втором — владелец здания. Доступ жильцов дома к работам на конце PEN проводника, расположенного на опоре, запрещен правилами.
При этом надо учесть, что провода на воздушной линии способны обрываться по различным причинам и на них могут возникать неисправности. Во время аварии на питающей ЛЭП с обрывом PEN проводника ее ток потечет через провод, подключенный к дополнительному контуру заземления. Его материал и сечение должны надежно выдерживать такие повышенные мощности. Поэтому их выбирают не тоньше, чем основная жила линии электропередачи.
Когда расщепление выполняется прямо на опоре, то к нему и контуру прокладывают линию, называемую повторным заземлением. Ее удобно изготавливать из металлической полосы, заглубленной в землю на 0,3÷1 м.
Поскольку через нее в грозу создается путь протекания молнии в землю, то ее надо отводить от дорожек и мест возможного размещения людей. Рационально прокладывать ее под забором здания и в подобных труднодоступных местах, а все соединения выполнять сваркой.
Когда расщепление производится в водном щите здания, то через линию ответвления с подключенными проводами будут протекать аварийные токи, которые могут выдержать только проводники с сечением фазных жил ЛЭП.
Вводное распределительное устройство электроэнергии
Оно отличается от простого вводного устройства тем, что в его конструкцию внесены элементы, осуществляющие распределение электричества по группам потребителей внутри здания. Его монтируют на вводе электрического кабеля в пристройке или каком-то отдельном помещении.
ВРУ устанавливают внутри металлического шкафа, куда заводят все три фазы, PEN проводник и шину контура повторного заземления в схеме подключения здания по системе TN-C-S.
Для TN-S во вводно распределительный шкаф заводят пять жил — три фазы и два нуля: рабочий и защитный, как показано на картинке ниже.
Внутри шкафа вводного распределительного устройства фазные проводники подключаются к клеммам входного автоматического выключателя или силовых предохранителей, а PEN проводник к своей шине. Через нее выполняется его расщепление на PE и N с образованием главной заземляющей шины и ее подключением к повторному контуру заземления.
Ограничители повышения напряжения работают по импульсному принципу, защищают схему цепей фаз и рабочего нуля от воздействий возможного проникновения посторонних внешних разрядов, отводят их через РЕ проводник и главную защитную шину с контуром заземления на потенциал земли.
При возникновении высоковольтных импульсных разрядов больших мощностей в питающей линии и прохождении их через последовательную цепочку из автоматического выключателя и УЗИП вполне возможен выход из строя силовых контактов автомата из-за подгорания и даже приваривания их.
Поэтому защита этой цепочки мощными предохранителями, выполняемая простым перегоранием плавкой вставки, остается актуальной, широко применяется на практике.
Трехфазный электрический счетчик учитывает расходуемую мощность. После него подключаемые нагрузки распределяются по группам потребления через правильно подобранные автоматические выключатели и устройства защитного отключения. Также на вводе может стоять дополнительное УЗО, выполняющее противопожарные функции у всей электрической проводки здания.
После каждой группы УЗО может производиться дополнительное деление потребителей по степеням защиты индивидуальными автоматами или обходиться без них, как показано разными участками на схеме.
На выходные клеммы щита и защит подключаются кабели, идущие к группам конечных потребителей.
Особенности конструкции ответвления
Чаще всего трехфазное подключение частного дома на питающей ЛЭП выполняется воздушной линией, на которой может возникнуть короткое замыкание или обрыв. Чтобы их предотвратить следует обратить внимание на:
общую механическую прочность создаваемой конструкции;
качество изоляции внешнего слоя;
материал токоведущих жил.
Современные самонесущие алюминиевые кабели обладают небольшим весом, хорошими токопроводящими свойствами. Они хорошо подходят для монтажа воздушного ответвления. При трехфазном питании потребителей сечения жилы СИП 16 мм2 будет достаточно для длительного получения 42 кВт, а 25 мм кв — 53 кВт.
Когда ответвление выполняется подземным кабелем, то обращают внимание на:
конфигурацию прокладываемого маршрута, его недоступность для повреждения посторонними людьми и механизмами при работах в грунте;
защиту выходящих из земли концов металлическими трубами на высоту не меньше среднего человеческого роста. Лучшим вариантом считается полное размещение кабеля в трубе вплоть до ввода в ВУ и распределительный шкаф.
Для подземной прокладки используют только цельный кусок кабеля с прочной броневой лентой или выполняют его защиту трубами или металлическими коробами. При этом медные жилы предпочтительнее, чем алюминиевые.
Технические аспекты трехфазного подключения частного дома в большинстве случаев требуют бо́льших затрат и усилий чем при однофазной схеме.
