Электромонтажные работы в городе Брянске
8(952)961-08-52

Электрические щиты.

В данной статье пойдет речь об электрических щитах, которые можно встретить в домах, квартирах, небольших производствах, торговых, бытовых и прочих зданиях. Также поговорим об их начинке. Рассмотрим то с чем частные электрики сталкиваются ежедневно, монтируя различные электрические щиты. Не будем затрагивать тему плавких вставок, щитовые и специальные помещения, доступные только обслуживающему персоналу, различную автоматику и прочее. Содержание данной публикации будет наиболее понятна читателю, который так скажем в теме. В публикации планируется охватить довольно большой спектр тем, поэтому если разжёвывать что такое времятоковая характеристика автомата и тому подобное получится очень громоздкая статья. Честно говоря, данная страница является справочной, напоминающей шпаргалкой для меня самого.

В основном речь пойдёт о: групповых, учетно-групповых, распределительных и учетно- распределительных щитах, но стоит отметить о справедливости применения нижеизложенного также к ВРУ (вводно распределительным устройствам) частных домов и небольших зданий, так как по внешнему виду и содержанию они зачастую очень схожи с вышеперечисленными.

Перечислим и дадим определения трем видам сети ПУЭ-7 п.7.1.10-7.1.12.

1. Питающая сеть - сеть от распределительного устройства подстанции или ответвления от воздушных линий электропередачи до ВУ, ВРУ, ГРЩ.

2. Распределительная сеть - сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков.

3. Групповая сеть - сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников.

Теперь про щиты кто есть, кто. Итак, ПУЭ-7 п. 7.1.3 - 7.1.6.

1.Вводное устройство (ВУ) - совокупность конструкций, аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе питающей линии в здание или в его обособленную часть (простыми словами один кабель зашел один вышел).
   Вводно распределительное устройство (ВРУ)- вводное устройство, включающее в себя также аппараты и приборы отходящих линий (простыми словами один кабель зашел вышло несколько).
   Главный распределительный щит (ГРЩ) - распределительный щит, через который снабжается электроэнергией все здание или его обособленная часть. Роль ГРЩ может выполнять ВРУ.

2.Распределительный Щит (ЩР)- устройство, в котором установлены аппараты защиты и коммутационные аппараты (или только аппараты защиты) для отдельных электроприемников или групп групповых щитков.

3. Групповой щиток - устройство, в котором установлены аппараты защиты и коммутационные аппараты (или только аппараты защиты) для отдельных групп светильников, штепсельных розеток и стационарных электроприемников.

Совместим сети и щиты, получается следящая иерархия:

1.От трансформаторной подстанции → питающая сеть к ВРУ
   2.От ВРУ →распределительная сеть к ЩР (распределительному щиту)
   3.От ЩР →распределительная сеть к групповому Щиту
   4.От группового Щита → групповая сеть к розетке, лампочке и т.д.

В каждом из этих щитов может быть установлен электрический счетчик, что и добавляет к их названию приставку «учет» (учетно-распределительный, учетно-групповой и подобное).Второй важный момент заключается в том, что приведенный выше пример построения сети не является единственным, возможных вариантов значительное множество. В связи с этим щиты могут совмещать в себе несколько функций сразу, например, учетно-распределительно-групповой. Да и вообще в частных домах щит как зачастую бывает всего один и он совмещает в себе функцию вводного, группового и учетного сразу. Соответственно и количество типов сетей сокращается до двух питающей и групповых.

Аппараты защиты, коммутации, начинка щитов.

Начнем с шин. Согласно ГОСТ 32395-2020 (щитки распределительные для жилых зданий) в щитах должны быть предусмотрены зажимы для проводников следующих типов:

      1.Нулевых рабочих N
      2.Нулевых защитных PE
      3.В некоторых случаях PEN и фазных

Важное из ГОСТ 32395-2020 пункт 6.3.6 Для каждого нулевого рабочего проводника N и нулевого защитного проводника PE должен быть отдельный зажим.

Выше уже упоминалось что в рассматриваемых щитах могут быть установлены счетчики. Но основная начинка — это конечно же защитные и коммутационные аппараты.

Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах ПУЭ-7 п.3.1.2
   Коммутационный аппарат — аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях (Википедия).

Как я уже говорил в начале рассматривать будем только часто используемые аппараты, а именно ВА, УЗО, АВДТ, УЗИП, УЗДП, реле напряжения, ВН, перекидные рубильники, магнитные пускатели.

Из названия раздела видно, что мы должны что-то коммутировать и защищать. Коммутировать как уже сказано значит вручную или автоматически включать, отключать или переключать различные цепи. Ну а защищать мы можем материальные ценности, собственность, имущество, жизнь и здоровье людей, животных. Ни для кого не секрет что электрический ток пройдя через живой организм может нанести серьезный вред или убить, а также неисправные электрические сети и приборы очень часто становятся виновниками пожаров.Поэтому для предотвращения этих последствий устанавливают различные виды защит, а именно:

      1.Защиту от тока короткого замыкания.
      2.Защиту от перегрузки.
      3.Защиту от утечки тока.
      4.Защиту от перенапряжения.
      5.Защиту от отклонения напряжения в сети.
      6.Защиту от искрения.

Рассмотрим поочередно все вышеперечисленные защиты из списка.

Защита из пунктов 1,2,3.

Для защиты 1,2,3 используются аппараты, называемые автоматическими выключателями, которые в тоже время являются коммутационными. В аппаратах с таким типом защиты установлен так называемый расцепитель. Для защиты от токов короткого замыкания используется электромагнитный расцепитель, для защиты от перегрузок используется тепловой расцепитель (может быть регулируемым и нерегулируемым), для защиты от тока утечки используется расцепитель управляемый дифференциальным током. В аппаратах защиты расцепитель может быть комбинированным (сочетать в себе электромагнитный и тепловой). Комбинированный расцепитель в свою очередь может управляется дифференциальным током.

Основные характеристики автоматических выключателей в зависимости от их типов: номинальное напряжение, род тока (постоянный переменный), частота тока (при переменном токе), номинальный рабочий ток, времятоковая характеристика (A, B, C, D, K, Z), номинальный отключающий дифференциальный ток, тип модуля дифференциальной защиты (тип AC реагирует только на утечки переменного тока, тип A реагирует на утечки переменного и пульсирующего постоянного тока ), номинальная отключающая способность (максимальный ток короткого замыкания которое устройство способно отключить и остаться работоспособным), количество полюсов, класс тока-ограничения 1,2,3 (указывает время реакции автомата на ток КЗ, это не что иное, как характеристика быстродействия автомата , автомат с классом 3 сработает быстрее чем автомат с классом 2).

Выключатель автоматический ВА

Итак, ВА (выключатели автоматические), которые применяются в быту имею в подавляющем большинстве случаев комбинированный расцепитель, соответственно такие автоматы защищают от токов короткого замыкания и перегрузки. Что же должен защищать и как в соответствие с эти выбрать нужный ВА автомат. Смотрим ГОСТ 50571.4.43-2012 (требования по обеспечению безопасности. Защиты от сверхтока).п.430.1 примечание 3 - Устройства защиты проводников согласно стандарту, не обязательно защищают оборудование, соединенное с проводниками. Делаем вывод, что автоматический выключатель должен защищать от сверхтоков прежде всего отходящий от него кабель, а уже потом все остальное подключенное к этому кабелю.

Для того чтобы правильно подобрать автоматический выключатель нам необходимо знать следующие параметры:
1. IB -Расчётный ток цепи (определяем нагрузку всех потребителей, подключаемых к кабелю).
2. IZ -Допустимую токовую нагрузку кабеля (зависит от типа и сечения кабеля, способа монтажа и различных поправочных коэффициентов все это в ГОСТ Р 50571.5.52).
3. In - номинальный ток защитного устройства.
4. I2-Ток надежного отключения защитного устройства за заданное стандартное время (для большинства автоматов это их номинальный ток In, умноженный на 1,45).

Далее ГОСТ Р 50571.4.43-2012 п.433.1 предлагает соблюсти два условия:

IB≤In≤IZ, (1)
I2≤1,45IZ, (2)

Если защита в соответствии с этим пунктом, возможно, не обеспечивает защиту в определенных случаях, например, от длительного сверхтока меньшего, чем I2, в этих случаях должен рассматриваться вопрос о выборе кабеля с большей площадью поперечного сечения.

Также обращу внимание на то что расчетный ток может быть неизвестен как зачастую бывает с линиями, на которые подключены розетки. В этом случае стоит соблюдать условие:

I2≤IZ

Условие это из ПУЭ п.3.1.11 (но там есть неточность, которая разъяснена в Пособие к главе 3.1 ПУЭ замечание 9)

Также необходимо учитывать пункт 3.1.4. Пуэ-7 Номинальные токи автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при само запуске и т. п.)

УЗО

Следующие по списку идет УЗО название которого также может быть ВДТ или УДТ. Защищает от тока утечки. Очень упрощенно УЗО занимается тем, что в один и тот же момент времени фиксирует и сравнивает ток который из него вышел и ток, который в него вернулся, получаемая разница при таком сравнение и называется дифференциальным током. По своей конструкции такое устройство представляет собой автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (т.е. расцепитель не имеет тепловой и электромагнитной защиты). Поэтому сразу обозначим ПУЭ-7 п. 7.1.76. не допускается использовать УЗО в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту. При использовании УЗО, не имеющих защиты от сверхтока, необходима их расчетная проверка в режимах сверхтока с учетом защитных характеристик вышестоящего аппарата, обеспечивающего защиту от сверхтока. ПУЭ-7 п. 7.1.79. допускается присоединение к одному УЗО нескольких групповых линий через отдельные автоматические выключатели.
Для того чтобы определить какое количество УЗО необходимо установить в щит в ПУЭ-7 существует п.7.1.83. 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 (0.01мА) на 1 м длины фазного проводника.

Когда необходимо применять УЗО указывает ПУЭ:

7.1.71. Для защиты групповых линий, питающих штепсельные розетки для переносных электрических приборов, рекомендуется предусматривать устройства защитного отключения (УЗО).
  7.1.79. В групповых сетях, питающих штепсельные розетки, следует применять УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА. Установка УЗО в линиях, питающих стационарное оборудование и светильники, а также в общих осветительных сетях, как правило, не требуется.
  7.1.72. Если устройство защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель) не обеспечивает время автоматического отключения 0,4 с при номинальном напряжении 220 В из-за низких значений токов короткого замыкания и установка (квартира) не охвачена системой уравнивания потенциалов, установка УЗО является обязательной.
  7.1.82. Обязательной является установка УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА для групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся вне помещений и в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью, например, в зоне 3 ванных и душевых помещений квартир и номеров гостиниц.

АВДТ

Далее идет АВДТ- автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока. Не будем долго останавливаться на этом аппарате так как из определения видно, что по сути мы уже разобрали две его составляющие. Попросту это обычный автоматический выключатель, совмещенный с УЗО в одном корпусе.

На этом все про первые три защиты. Необходимо отметить, бывают случаи, когда та или иная из трех рассмотренных защит может быть необязательна или вовсе запрещена к применению.

4 защита по списку УЗИП.

УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений) — устройство, предназначенное для защиты электрической сети и электрооборудования абонента, от перенапряжений. Защита от всплесков, возникающих в электрической сети, которые могут быть вызваны ударами молнии или другими технологическими, или аварийными процессами.

Применение УЗИП в кабельных сетях является рекомендуемым, становится обязательным в случае ПУЭ-7 п. 7.1.22. при воздушном вводе должны устанавливаться ограничители импульсных перенапряжений.

В зависимости от места установки и способности пропускать через себя различные импульсные токи УЗИП делятся на следующие классы - B(I), C(II), и D(III).

Основные характеристики и классы УЗИП.

УЗИП первого класса B(I) предназначено для гашения первого импульса, обладающего максимальной энергией и устанавливается на вводе в ВУ, ВРУ или ГРЩ.

УЗИП второго класса C(II) поглощает остаточную энергию, которая осталась после УЗИП B(I). Устанавливают в распределительных или групповых щитах.

УЗИП третьего класса D(III) устанавливают непосредственно возле чувствительного оборудования.

Для обеспечения полной защиты необходимо установить все три класса УЗИП, если такая возможность отсутствует допускается не устанавливать УЗИП более высокого класса.ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 п. 6.1.1 Когда защищаемое оборудование имеет достаточную устойчивость к перенапряжениям или расположено рядом с главным распределительным щитом, одного УЗИП может быть достаточно. В этом случае УЗИП должно быть установлено как можно ближе к вводу электроустановки. Для данного местоположения УЗИП должно иметь достаточную устойчивость к импульсным перенапряжениям.

Невзирая на то, что УЗИП это устройство защиты электросети, тем не менее оно само должно быть защищено от повреждений, которые могут возникнуть в момент поглощения энергии перенапряжения. Для защиты УЗИП применяют устройства защиты от сверхтока автоматические выключатели или плавкие вставки.

Существуют различные схемы подключения УЗИП, поэтому смотрим ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 п. 6.2.4.3 Координация по импульсным перенапряжениям между УЗИП и УДТ или устройствами защиты от сверхтока, такими как плавкие предохранители или автоматические выключатели.
При координации УЗИП с каким-либо устройством защиты от сверхтока или УДТ рекомендуется, чтобы при номинальном разрядном токе In это устройство защиты от сверхтока или УДТ не срабатывали.
Однако при токе, большем In, вполне приемлемо, чтобы устройство защиты от сверхтока сработало. Взводимое устройство защиты от сверхтока, такое как автоматический выключатель, не должно повреждаться импульсом.

5 Защита по списку реле напряжения.

Рассмотренные выше УЗИП являются защитой от импульсных перенапряжений, такие устройства по сути отводят на себя и поглощают энергию кратковременных всплесков в сети.
   Однако отклонения напряжения в сети могут быть более длительными, плюс к тому отклонятся от номинала как в верхнюю, так и нижнюю стороны в относительно небольших, но очень значимые для техники величинах. Еще при авариях напряжение может начать скакать то пропадать то появляется. Для защиты от таких перепадов и существует реле напряжения, которое производит постоянный мониторинг сети и отключает нагрузку при недопустимых значениях напряжения, тем самым предохраняет технику и электронику от выхода из строя.
   Основными частями этого устройства является измерительный блок и реле, также могут присутствовать различные органы управления и индикации.
   Имеют различные настройки в зависимости от модели и производителя. Основные настройки реле напряжения это минимальный, максимальный порог срабатывания по напряжению и выдержка времени (задержка включения).

6 Защита по списку УЗДП.

УЗДП (устройство защиты при дуговом пробое) – основная функция распознавание пожароопасного искрения (дугового пробоя) с последующей реакцией на данное событие отключением цепи от питания. Основная задача как не трудно догадаться это предотвращение возникновения пожара.
   Не буду подробно рассматривать данный тип устройств так, как они появились значительно недавно. Эти аппараты имеют довольно сложную конструкцию, в них присутствует микроконтроллер, который отслеживает состояние сети и воздействует на расцепитель при обнаружении дугового пробоя (искрения).
   Данные аппараты производятся как самостоятельные, то есть предназначены только для защиты от дугового пробоя, так и совмещенные с АВ (автоматическим выключателем) в одном устройстве.

Коммутационные аппараты.

Что касательно коммутационных аппаратов, те, которые рассматриваем мы это ВН (выключатели нагрузки), перекидные рубильники и магнитные пускатели. По своей конструкции и принципу работы это разные устройства, но всех их объединяет назначение производить коммутацию в электрической цепи. Соответственно у этих аппаратов есть некоторые схожие коммутационные характеристики их контактов из основных можно отметить следующие: номинальное напряжение, род тока (постоянный/ переменный), частоту тока (при переменном токе), номинальный рабочий ток, максимальный ток короткого замыкания и его продолжительность, количество полюсов, механическая и электрическая износостойкость циклов. Данные устройства применяются для совершения различных ручных или автоматических переключений в электрических цепях. Главное, о чем стоит сказать, что эти устройства, как и цепи, которые они коммутируют в подавляющем большинстве случаев должны быть защищены защитными аппаратами.

Места установки Щитов.

В действующих нормативах конкретно не сказано о том, как какой щит где и как располагать. Тем не менее есть некоторые указания касательно оборудования, которое может быть установлено в щит. От этого и будем отталкиваться, ниже нужные нам пункты правил.

 1. ПУЭ-7 п. 3.1.14 Аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений. ПУЭ п.1.5.29. Высота от пола до коробки зажимов счетчиков должна быть в пределах 0,8-1,7 м. Допускается высота менее 0,8 м, но не менее 0,4 м.
  2. ГОСТ 32396-2021 (устройства вводно-распределительные для жилых и общественных зданий) п. 6.2.26 Органы управления аппаратов в одно- и много панельных ВРУ должны располагаться на высоте от 600 до 1800 мм от нижнего основания; шкалы счетчиков — на высоте 1000—1800 мм. Для шкафных ВРУ в установленном положении высоту расположения органов управления аппаратов и шкал счетчиков от пола определяют с учетом вышеуказанных значений.

Про счетчики в обоих документах требования идентичны просто в ПУЭ идет речь о коробке зажимов, а в госте о шкале. Высоту расположения коммутационных и защитных аппаратов (УЗО, АВДТ, ВН, ВА и др.) регламентирует выше озвученный ГОСТ, который распространяется на ВРУ, но я думаю будет справедливым использовать данное правило и для других видов щитков (распределительных, групповых и т.д.).Из вышесказанного делаем вывод щиты устанавливаем в удобных, доступных для обслуживания, управления и снятия показаний местах при этом располагаем так чтобы:
    1.Шкала счетчика при наличие такового была на высоте 1000-1800мм.
    2.Органы управления и защиты (УЗО, АВДТ, ВН, ВА и др.) на высоте 600-1800мм.

Касательно конструктивных особенностей, не вдаваясь в подробности и детали отметим главное. Щиты бывают пластиковые и металлические, по способу монтажа бывают скрытой и открытой (накладной) установки.