Расчет электрического щита в квартиру

Расчет электрического щита очень важен. Без него можно:

• установить автоматические выключатели не подходящие режимам работы,
• получить перегрев в щитке и некорректную работу автоматов,
• нарушить очередность срабатывания устройств защиты,
• неправильно учесть токи утечки и получить удар током.

Эти и другие вопросы мы рассмотрим в данной статье.

 

Выбор автоматических выключателей в электрощит

Автомат имеет два расцепителя. Электромагнитный разрывает цепь при коротком замыкании. Тепловой — при токе более 1,45 от номинального.

Также есть время несработки. Если выключатель имеет номинал до 63 Ампер включительно, то при токе 1,13·In он в течении первого часа не отключится.

Для правильной защиты электрической сети квартиры начнем с режима короткого замыкания.

 

Рассчитываем ток однофазного короткого замыкания (КЗ)

Iкз=Uхх/Ri,

где: Uхх — напряжение холостого хода понижающего трансформатора, находящегося в подстанции возле дома. Для однофазной сети это 230 В; Ri — сопротивление цепи короткого замыкания (от трансформатора до розетки в квартире).

Существуют электроизмерительные приборы, например ИФН-300, которые могут измерить полное сопротивление петли «фаза-ноль», посчитать и показать величину возможного тока КЗ.

Стоит такой прибор от 40000 рублей. У нас его пока нет. Воспользуемся другим широкодоступным методом.

Измерим напряжение на Ri не в момент КЗ. Для этого возьмем электрочайник и замерим сопротивление нагревательного элемента (Rн).

Включим его с водой в самую дальнюю розетку и замерим напряжение на нем (Uн). Оно будет меньше напряжения на выходе трансформатора.

По следующим формулам можно вычислить Ri, а потом ток короткого замыкания.

Ri=(Uхх-Uн)/Iн=Rн·(Uхх-Uн)/Uн

 

Селективность автоматических выключателей

Мы узнали ток КЗ, который появится при однофазном коротком замыкании. Знаем токи потребителей, сечение кабеля и тип розеток.

По номинальному току потребителя энергии, максимальному току выдерживаемому кабелем, розеткой и току КЗ мы можем предварительно выбрать автоматический выключатель.

Еще нужно учесть селективность автоматических выключателей. Это избирательность электрической системы отключить только ту часть сети, в которой возникла проблема.

Существуют таблицы селективности. У каждого производителя свои токовременные характеристики.

Например у IEK есть удобный калькулятор селективности аппаратов защиты от сверхтоков.

Он нарисует графики, в которых в зоне перегрузки автоматический выключатель со стороны нагрузки сработает быстрее автоматического выключателя со стороны питания.

Если это не так, укажет на Вашу ошибку.

 

Устройства дифференциального тока

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ 7) в пункте 7.1.79 сказано:

В сетях, питающих штепсельные розетки, следует применять УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА.

УЗО по новому называется УДТ. Устройство дифференциального тока — это автоматический выключатель управляемый дифференциальным током (ВДТ). Есть еще АВДТ — у него совмещены функции обычного автоматического выключателя и устройства дифференциального тока.

Назначение — защита от поражения электрическим током при прямом прикосновении к электрооборудованию, находящемуся под напряжением. А также при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

В СП256-1325800-2016 в пункте А.4.15 сказано:

Для санитарно-технических кабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 10 мА, если для них выделена отдельная линия, в остальных случаях, например при применении одной линии для санитарно-технической кабины, кухни и коридора, следует применять УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 30 мА.

Ещё пункт А.4.2:

При установке УДТ последовательно, должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах уставки тока срабатывания и время срабатывания УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должны быть не менее чем в три раза большие, чем у УДТ, расположенного ближе к потребителю.

Очевидно, необходим расчёт токов утечки в квартире.

А.4.10:

В жилых зданиях могут применяться УДТ типа «А», реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений, или типа «АС», реагирующие только на переменные токи утечки.

Расчет тока утечки

Смотрим пункт 7.1.83 ПУЭ 7.

Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

Длину и тип кабеля знаем. Электропотребителей знаем. Рассчитываем токи утечки. Должно получиться у розеток не более 10 мА. Если больше, разбиваем розетки на группы.

 

Сводная таблица применения УЗО в зависимости от системы заземления

Таблица взята из каталога реле дифференциальной защиты от Schneider Electric.

 

Противопожарные УЗО

Пункт 7.1.84 ПУЭ 7:

Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты,
на вводе в квартиру, индивидуальный дом и т.п. рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА.

Данное УДТ необходимо для предотвращения возгорания неисправной проводки, электрощита и вводного кабеля. Уставка рассчитана на такой случай.

 

Проектирование сборки электрощита

Помимо правильного выбора устройств защиты, необходимо размещать их в соответствии с рекомендациями производителя.

Возможны ситуации, когда автоматический выключатель будет ложно срабатывать из-за того, что его «греют» соседние автоматы.

В формулу тока несработки (1,13·In·Kt·Kn) входят два коэффициента. Один зависит от температуры в щите. Второй от количества соседних полюсов примыкающих к автоматическому выключателю.

Ниже для примера приведены графики для серии ВА47-29 автоматов IEK.

Если ввести максимальные значения, по имеющимся графикам, то автомат начнет срабатывать при токе 0,86 от номинального значения.

Основные моменты расчета электрощитка рассмотрели. Далее идут вспомогательные данные. В режиме вопрос/ответ.