Электрошкаф. Угрозы

Строю дачу. Дошел до замены временного электрошкафа в доме на постоянный. По разным каналам нашел и получил ряд проектов – от самых простых до весьма замороченных. Стал разбираться, как можно добиться нужной функциональности.

Для начала прошелся по всем доступным проектам и составил список угроз, которые парирует автоматика электрошкафа.
1. Удар молнии
2. Отключение питания
3. Повышенное напряжение
4. Пониженное напряжение
5. Перекос фаз внешний, внутренний
6. Отгорание нуля
7. Токи утечки
8. Постоянное напряжение
9. Короткое замыкание
10.Повышенное потребление
11.Шлейфовое соединение розеток

Рассмотрим угрозы и их парирование в порядке очередности.

1. Удар молнии особенно опасен для воздушных линий. В этом случае необходима многоступенчатая защита: УЗИП-I на улице, УИП-II в шкафу (или УЗИП I-II если нет возможности установить УЗИП-I на улице), УЗИП-III у каждого устройства-потребителя. Каждая ступень защиты требует учета ряда факторов, прежде всего, расстояния до следующей ступени, или защищаемого объекта. Для подземных линий установка УЗИП необязательна. Как правило, достаточно подключить защищаемое оборудование к розетке через фильтр типа Пилот.

2. Отключение питания случается неожиданно. Опасность заключается в разморозке холодильника и остановке энергозависимого котла отопления.   В качестве решения зачастую предлагаются сложные схемы, автоматически включающие резервный генератор, переключающие электроснабжение на него и обратно. Более простые схемы предполагают ручной пуск генератора и переключение на него. Проблема в том, что генератор, способный обеспечить питанием весь дом, очень дорог. Поэтому надо выделить потребителей, наиболее критичных к отключению питания. Отключение холодильника опасно только, если электричества нет более суток. Простое решение – уезжая в отпуск, освободить холодильник. Защитить котел от отключения можно с помощью ИБП.

3. Повышенное напряжение на всех фазах может привести к различным неприятностям – от выхода из строя потребляющих устройств до пожара. Есть простое решение – реле напряжения и, при необходимости, контактор.

4. Пониженное напряжение также может привести к поломке, например, стиральных машин. Решение – как и в предыдущем случае.


5. Перекос фаз приводит к изменению фазных напряжений при сохранении линейных напряжений. Он может быть вызван как внешними, так и внутренними причинами. В первом случае можно только защищаться с помощью реле напряжения, как в предыдущем случае, во втором нужно перекоммутировать приборы по фазам. Для этого желательно предусмотреть кросс-модуль.

6. Отгорание нуля приводит к появлению 380в в однофазной сети 220в. Защита – все то же реле напряжения и контактор, если необходимо.

7. Токи утечки бывают по фазе, по нейтрали, а также естественные токи утечки через изоляцию кабелей. Решение во всех трех случаях одно и то же: УЗО или дифавтомат (объединение УЗО и автомата). Но есть некоторые различия установки и эксплуатации. Я буду рассматривать только применение раздельных УЗО и автомата (УЗО + автомат является более гибким и дешевым, чем дифавтомат). Отказ от групповых УЗО (то есть, один автомат – одно УЗО) удорожает электрощит, но дает следующие преимущества: более стабильная работа при старении подключённых кабелей и возрастании естественных токов утечки, а также простое выявлении линий, где произошла утечка. Если автомат стоит перед УЗО, то упрощается подключение кабелей (на УЗО сразу фаза и нейтраль). Если при этом автомат не разрывает нейтраль, то упрощается диагностика утечки по фазе или по нейтрали: при утечке по нейтрали УЗО срабатывает при выключенном автомате.

8. Постоянное напряжение в сети переменного выявляется применением УЗО типа А. Утверждается, что в Европе – это стандартное требование. У нас пока эти УЗО редкость.

9. Короткое замыкание – явление, известное всем, но не совсем очевидное. Достаточно сказать, что в старых постройках токи короткого замыкания значительно ниже, чем в новостройках. Сравнительно низкий ток короткого замыкания может привести к несрабатыванию автоматов, и как следствие, к пожару. Неочевидный вывод – высокий ток короткого замыкания лучше, чем низкий. Другое неочевидное следствие – погоня за селективностью автоматов (установка автоматов типа D на вводе и типа С на розетках) может привести к печальным последствиям. Парирование этой угрозы – правильный подбор типов и номиналов автоматов.

10. Повышенное потребление тесно связано с типовым ограничением 5 квт по каждой фазе. Однофазный водонагреватель (5квт), полностью включенная однофазная варочная поверхность (7 квт), или даже две розетки на одной фазе, нагруженные по номиналу 16А каждая, все это легко приводит к повышенному потреблению тока. В качестве решения часто предлагаются высокотехнологические устройства, вроде недешевых ограничителей мощности. В то же время проблема решается правильной покупкой той же варочной поверхности (должна быть минимум двухфазной), правильным распределением нагрузки по фазам (не забываем про кросс-модули) и правильным выбором номиналов автоматов.

11. Шлейфовое соединение розеток удобно, но встречает ряд возражений. Все части розетки, в том числе винтовые соединения, рассчитаны на 16А. При шлейфовом соединении возможно подключение мощных потребителей в розетки так, что через контакты первой розетки течет суммарный ток, кратно превышающий номинал 16А. Но если к розеткам подведен кабель сечение 2,5мм (на 16А), а в щите установлен соответствующий автомат на 16А, то при шлейфе через первую розетку не может течь ток, превышающий 16А (на самом деле, кратковременно может, до срабатывания автомата).

Вывод: можно парировать большинство угроз, не прибегая к избыточным и дорогостоящим решениям.

Надеюсь, эта заметка поможет еще кому-нибудь.