Электрика в доме

Электроснабжение является одним из важнейших этапов при строительстве или реконструкции дома.

В данной статье будут рассмотрены вопросы проектирования и монтажа электрики в доме, коттедже, на даче, загородном доме и т.п. Вы найдете ответы на многие распространенные вопросы, например как правильно выполнить проект электроснабжения дома , подключить кабельную линию к опоре линии электропередачи, спроектировать и установить щиты учета и распределения электроэнергии, как определить расчетную мощность энергопотребления и выбрать защитные аппараты, проложить электропроводку в доме, установить розетки и светильнии, выполнить контур заземления и систему уравнивания потенциалов и многое другое. 

Информация будет полезна проектировщикам, монтажникам, студентам учебных заведений, людям увлекающимся электрикой, которые хотят понимать суть процесса и принимать участие в выполнении работ по проектированию и монтажу электрики в доме. Вам не придется читать множество литературы, потому что я постараюсь изложить основные материалы которые действиетльно полезны и пригодятся кратко и без лишней воды.

Подключение кабельной линии к опоре, установка шкафа учета электроэнергии на выносной стойке и ввод кабельной линии в дом

Для ответвления от линии электропередачи к дому рекомендуется использовать кабельные лини типа АВБбШВ(при прокладке в земле),  типа ВВГнг(АВВГнг) либо самонесущий провод САСПсш, при прокладке открыто. При этом сечение кабельной линии  должно быть не менее 10мм2 по меди и 16мм2 по алюминию.

Рассмотрим пример подключения линии электропередачи к дому на примере  установки шкафа учета электроэнергии на выносной стойке.

 

Для подключения кабельной линии к опоре используем зажимы типа ЗОИ либо аналогичные, предназначенные для ответвления самонесущих изолированных проводов. С помощью данных зажимов присоединяем нашу кабельную линию к линии электропередачи 0,4кВ. Контакт между проводами линии электропередачи и ответвительным кабелем обеспечивается посредством прокола изоляции ножами при затягивании зажима.

Спуск кабеля от опоры осуществляем в стальной трубе D=40мм, которая закрепляется к опоре при помощи специального узла крепления УКН-2 либо аналогичного устройства. Дале прокладываем нашу кабельную линию от опроры до места установки  шкафа учета электроэнергии ЩУЭ.

При прокладке соблюдаем следующие основные правила:

1.Глубина прокладки кабельной линии должна быть не менее 0,7м. На участках при вводе линии в дом и в местах пересечения с подземными сооружениями допускается уменьшение глубины до 0,5м при условии защиты защиты кабеля от механических повреждений(прокладка в трубе).

2.Прокладка кабельной линии осуществляется на  расстоянии - паралельно трубопроводу - 1м, при стесненных условиях - 0,5м, при защите кабеля(прокладка в трубе) - 0,25м. При пересечении с трубопроводом - 0,5м, при защите кабеля - 0,25м. По отношению к деревьям - 2м, к кустарникам - 0,7м.

3.Кабели должны иметь снизу подсыпку а сверху засыпку слоем сеянного песка. На всем протяжении кабельная линия должна быть защищена от механических повреждений путем покрытия в один слой глиняным обыкновенным кирпичем поперек трассы, либо специальной защитно-сигнальной лентой. 

Шкаф учета ЩУЭ вместе со счетчиком и необходимыми аппаратами защиты можно легко найти в интернете. Счетчик электроэнергии в большинстве случаев должен быть электронным. Индукционные счетчики допускается применять для индивидуальных жилых домов только при мощности до 3,5кВ.

Счетчик электроэнергии может быть однофазным либо трехфазным. Все зависит от мощности которая потребуется для электроснабжения дома. Согласно ТКП на электроснабжение жилых и общественных зданий при мощности до 12 кВ включительно рекомендуется применять однофазный ввод, а при мощности выше 12 кВт трехфазный. Однако данное условие носит рекомендательный характер и в практике я встречал случаи с трехфазным вводом и на меньшие мощности и считаю это правильным решением.

ЩУЭ устанавливается на стойку, которую можно изготовить из металлического короба либо лотка с крышкой, приваренного к основанию из стали как показано на рисунке выше. Существуют в продаже также железобетонные приставки, однако данный вариант обойдется вам дороже.

Далее от ЩУЭ аналогичным образом прокладываем нашу кабельную линию  к щитку распределительному ЩР, который размещают непосредственно в доме. Обычно ЩР располагают в прихожей либо в тамбуре у входной двери. Необходимо учитывать, чтобы температура в тамбуре была не ниже 5С в зимнее время.

Ввод кабеля в дом выполняем в трубе, которую с нижней части уплотняем водонепроницаемой глиной, а с верхней заделываем герметиком. Возможно два варианта ввода трубы в дом - первый это проход трубы через стену дома(наиболее простой) и второй через фундамент. Если  вы строите новый дом то предусмотрите в фундаменте трубу заранее.

Высоту установки ЩУЭ и ЩР рекомендуется принимать от 0,8 до 1,7 м.

Могут быть варианты установки щита учета электроэнергии непосредственно на опоре ВЛИ-0,4кВ либо на стене дома. В этом случае рациональнее использовать воздушный ввод от опоры к жилому дому. Длина ответвления линии электропередачи от опоры до дома в этом случае не должная превышать 25м.

Схема питающей и распределительной сети, выбор защитных аппаратов и кабельных линий

Теперь разберемся как правильно спроектировать щит учета электроэнергии ЩУЭ и  щит распределения ЩР.

Для этого необходимо сначала  разработать  схему питающей и распределительной сети для нашего дома.Под схемой питающей сети будем понимать часть сети от линии электропередачи 0,4кВ до щита  ЩУЭ и далее от ЩУЭ до ЩР.  Под схемой распределительно сети будем понимать электрическую сеть от щита ЩР до непосредственно потребителей электроэнергии (розеток,светильников и т.п.).

Первое с чего нужно начать это составить список нагрузок электроприемников и определить расчетную мощность потребления электроэнергии для вашего дома. Как правильно вычислить расчетную мощность можно прочитать скачав  указания по расчету электрических нагрузок.

Для более простого понимания рассмотрим конкретный пример электроснабжения дома с трехфазным вводом и однофазными потребителями электроэнергии. Составим таблицу с нагрузками для нашего дома.

Электроприемник	Кол.	Установл. мощность одного ЭП Pу1, кВт	Устан. мощн. общая  Pу, кВт	Коэф. исп. Ки	cos Фи	Расчетная мощность активная, Pр, кВт	Расчетная мощность полная,Sр кВА	Расч. ток,Ip, А
Духовой шкаф	1	4	4	0,4	1	1,6	1,6	-
Варочная панель	1	7	7	0,4	1	2,8	2,8	-
Холодильник	1	0,5	0,5	0,8	0,7	0,4	0,57	-
Микроволновая печь	1	2	2	0,3	0,85	0,6	0,71	-
Водонагреватель	1	1,5	1,5	0,2	1	0,3	0,3	-
Стиральная машина	1	2,0	2,0	0,2	0,9	0,4	0,44	-
Кондиционер	1	1,5	1,5	0,7	0,85	1,05	1,24	-
Телевизор	1	0,3	0,3	0,6	1	0,18	0,18	-
Компьютер	1	0,5	0,5	0,5	0,7	0,25	0,36	-
Розетки	20	1,5	30	0,2	0,7	6,0	8,57	-
Освещение	20	0,06	1,2	0,8	0,9	0,96	1,07	-
ИТОГО	49	20,86	50,5	0,29	0,86	14,54	17,84	35,28

Для каждого электроприемника находим в справочных данных коэфициент использования и косинус Фи и рассчитываем расчетную активную мощность по выражению:

Pр=PyхКи (1);

Pу - установленная мощность электроприемника, кВт;

Ки - коэфициент использования.

Далее определяем полную мощность каждого электроприемника:

Sр=Pр/cosФи (2)

Pр  - расчетная активная мощность, кВт;

cosФи - косинус Фи электроприемника.

Находим суммарную расчетную активную мощность суммируя данные полученные для каждого электроприемника.

Pр=1,6+2,8+0,4+0,6+0,3+0,4+1,05+0,18+0,25+6+0,96=14,54 кВт

Аналогичным образом вычисляем суммарную полную мощность:

Sр=1,6+2,8+0,57+0,71+0,3+0,44+1,24+0,18+0,36+8,57+1,07 = 17,84 кВА 

Расчетный ток на вводе питания:

Ip=Sр/(1,73*Uн) (3)

Sp - полная расчетная мощность, кВА

Uн - номинальное линейное напряжение, В

Ip=Sр/(1,73*380) = 17,84/(1,73*380)=27,14  А

Так как наши нагрузки однофазные то формула (3), которая предназначена для расчета тока трехфазной сети, была бы справедливой в случае идеально равномерного распределения нагрузок по фазам чего на практике быть не может.

Поэтому действительный расчетный ток определяем с учетом допустимой нессиметрии нагрузок в щите ЩР, которая равна 30%:

Ip=27,14*1,3= 35,28 А

После получения итоговых показателей нагрузок идем в электрические сети за получением технических условий на расчетную мощность 15кВт.

Теперь у нас имеются все данные для составления схем питающей и распределительной сети.

Начнем со схемы питающей сети

Согласно полученному расчетному току на вводе питания в ЩУР выбираем автоматический выключатель на 50А с характеристикой С. Как выбираются автоматические выключатели можно прочитать  в этой статье. На вводе питания в ЩР устанавливаем выключатель нагрузки на 50А или на больший ток.После автоматического выключателя устанавливаем наш счетчик электроэнергии.

Далее составляем схему распределительной сети.

Начать нужно с расстановки розеток, светильников и электроприемников на плане нашего дома. Сразу возникает вопрос сколько розеток брать на комнату? Если обратиться к нормам то можно найти следующую информацию- в жилых комнатах должно быть установлено не менее 1 розетки на 5м периметра, в коридорах не менее 1 розетки на 10м2 площади,на кухне должно быть установлено не менее 5 розеток. Однако на практике получается, что указанного количества розеток обычно не хватает и чтобы правильно расположить розетки необходимо знать расстановку мебели в квартире и хорошенько продумать, где вам нужны розетки в хозяйстве. Этот момент всегда лучше продумывать самостоятельно, поскольку ни один специалист это не сделает лучше, чем хозяин дома.

Для розеточной сети применяем дифференциальные автоматические выключатели либо автоматические выключатели в сочетании с устройством защитного отключения(УЗО). Дифференциальный отключающий ток dI берем 30мА. Самые мощные присоединения проверяем на неотключение по току утечки по следующей формуле:

Iут=0,4*Iэп+0,01*Lпр (4)

Iэп - ток электроприемника, А

Lпр - длина кабельной линии от щита до электроприемнкиа, м

Проверям по условию dI>3Iy, т.е. чтобы наш дифф. автомат ложно не отключался его дифференциальный отключающий ток должен быть в 3 раза больше расчитанного тока утечки.

Для варочной панели Iут = 0,4*31,8+0,01*15=12,9мА, 12,9*3= 38,7мА<30мА

Итак присоединение с варочной панелью по условию проверки по току утечки не прошло, остальные присоединения удовлетворяют данному условию, что видно даже без выполнения расчетов. В данном случае лучшим решением будет выполнение 2-х фазного или 3-х фазного подключения варочной панели, таким образом потребляемый ток уменьшиться. Если при однофазном подключении расчетный ток составляет 31,8А, то при двухфазном подключении ток будет равен 7000/(2*220*1)=15,9А, а при трехфазном 7000/(1,73*380*1)=10,6А. Далее принимаем к расчету трехфазное подключение.

Что касается количества бытовых розеток, которое можно присоединить к одному автоматическому выключателю(одна группа), то нормативные документы оговаривают не более 20шт. Я беру ориентировочно около 10 шт и смотрю чтобы расчетная мощность на группу не превышала порядка 3кВт. Еще необходимо учитывать расположение розеток по комнатам, чтобы в случае перегрузки группы или  короткого замыкания  было проще обнаружить неисправность. Электропитание наиболее ответственных и мощных электроприемников лучше выполнять отдельной линией. Для сети освещения выбираем обычные модульные автоматические выключатели.

В случае со светильниками в нормативных документах можно найти следующую информацию о количестве присоединяемых ламп на фазу:

- на однофазную группу - не более 20 ламп накаливания;

- люминисцентные лампы мощностью до 80 Вт- не более 60 ламп на группу;

- люминисцентные лампы мощностью до 40Вт - не более 75 ламп на группу;

- люминисцентные лампы мощностью до 20Вт - не более 100 ламп на группу;

Про светодиодные лампы не сказано ничего, поскольку в то время, когда писались данные нормы, светодиодные светильники не имели широкого применения. В общем случае можно руководствоваться расчетной мощностью,  ориентировочно можно принять до 1,5кВт на группу освещения для индивидуальных жилых домов.

Про сравнительные характеристики ламп вы можете прочитать в статье про замену ламп накаливания на энергосберегающие.

Прокладка розеточной сети и цепей освещения

Для прокладки розеточной сети  используем кабель ВВГнг. 

Существует два способа прокладки кабеля в стене - непосредственно в штробе либо с укладкой в гофрированную трубу. Первый способ наиболее экономичный и простой, что касается второго способа он дает преимущества в возможности выполнить сменяемую электропроводку.Если обратиться к нормативным документам то рекомендуется выполнять электропроводоку сменяемую, однако на практике в большинстве случаев проводка выполняется кабелем в штробе, т.е. не сменяемым способом. Дело в том, что если вы используете для электропроводки кабель, то его срок службы составляет около 30 лет, в отличие от срока службы провода до 10 лет.Поэтому при выполнении электропроводки кабелем вам вряд ли потребуется его замена в межремонтный период вашего дома. Конечно никто не исключал случаи повреждения электропроводки в этом случае проводка в трубах имеет преимущество, т.к. вы сможете заменить поврежденный провод. Итак взвесив все плюсы и минусы выбираем более предпочтительный способ прокладки кабельной линии, в нашем примере это будет прокладка кабеля непосредственно в штробе.

Что касается ответвительных коробок, то их следует устанваливать как можно чаще, во всяком случае чтобы была минимум одна коробка на функциональную группу розеток(светильников). Ответвительные коробоки очень полезны при выполнении ремонта электропроводки и поиска неисправностей.

Розетки устанавливаемые в таких помещениях как ванные, сан. узлы и помещения с повышенной влажностью должны быть защищенными и иместь степень защиты IP44 и выше, розетки установленные на улице под навесом, в мастерских, горожах где возможно образование пыли и влаги должны иметь степень защиты не менее IP54, розетки установленные на улице без навеса должны иметь степень защиты IP65.Установка розеток в кладовых и подсобных помещениях не допускается.Розетки должны располагатеься на высоте до 1м.Расстояние от розеток и выключателей до газовых трубопроводов должно быть не менее 0,5м. Расстояние от розеток до душевой кабины или ванной  не менее 0,6м.

Для прокладки сети освещения также используем кабель ВВГнг и прокладываем его в штробе по стенам и в ПВХ трубе за подвесным потолком.

За подвесным потолком кабель  необходимо прокладывать в ПВХ трубе либо применять кабели с низким газо и дымовыделением с индексом LS. При этом потолок должен быть изготовлен из негорючих материаллов, либо группы горючести Г1.

Выключатели для общего освещения должны располагаться на высоте от 0,8 до 1,7м.

Электропроводка в деревянных домах выполняется открытым способом с применением изоляторов, либо скрытым способом с применением стальных труб(коробов) или с окружением кабеля слоем негорючей массы толщиной 10мм. В настоящее время в интернете можно найти  такое решение как ретро-проводка для деревянного дома. В предложенном каталоге от многих фирм производителей вы лего найдете все элементы для выполнения такой проводки.

Устройство контура повторного заземления и система защитного уравнивания потенциаллов

В электроустановках жилых зданий применяются системы заземления типа TN-C-S и TN-S.

Система TN-S подразумевает разделение совмещенного проводника PEN на нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PE сразу на трансформаторной подстанции 10/0,4кВ, после места заземления нейтрали трансформатора со стороны 0,4кВ. В этом случае линия электропередачи 0,4кВ, от которой отходит ответвление для запитки дома будет 5-ти проводной.Система TN-C-S подразумевает разделение совмещенного проводника PEN на нулевой рабочий N и защитный проводник PE  у потребителя электроэнергии. Соответственно линия электропередачи 0,4кВ в данном случае будет 4-х проводной. В нашем примере рассматривается система заземления TN-C-S.

Для вышеуказанных систем рекомендуется применять контур повторного заземления у ввода питания в здание. 

Разделение PEN проводника на N и PE возможно реализовать в щите учета ЩУЭ либо щите распределения ЩР.Если разделять PEN проводник в щите ЩУЭ, то в этом случае  часть кабельной линии питающей сети от опоры линии электропередачи до щита ЩУР необходимо выбирать 4-х жильную (АВБбШВ - 4х16), а вторую часть от щита ЩУЭ до щита ЩР 5-ти жильную (АВБбШВ - 5х16).Если PEN проводник разделить в щите ЩР то обе части питающей сети выполняем 4-х жильным кабелем АВБбШВ - 4х16 , однако в данном случае потребуется заводить заземляющий проводник непосредственно в дом для подключения к ЩР.Какой вариант предпочтительнее зависит от расположения щитов ЩУЭ, ЩР и контура заземления.В нашем примере рассматриваем разделение PEN проводника в щите ЩУЭ.

Контур повторного заземления лучше устанавливать как можно ближе к месту разделения PEN проводника, чтобы не прокладывать заземляющий проводник на большее расстояние. Заземляющий проводник от контура заземления необходимо присоединить к шине PE щитка. Величина сопротивления контура повторного заземления в нашем случае не нормируется.

Сопротивление контура заземления зависит от таких факторов как свойство грунта, глубина и количество электродов заземления, материалл электродов.Самым основным фактором является глубина залегания электродов, можно заложить большое количество электродов и не добиться такого сопротивления, которое может дать один электрод забитый на достаточную глубину.Для нашего дома применим контур заземления, который предлагается нормативкой, это два вертикальных электрода длиной 5м.

Что касается материалла электродов заземления то они могут быть из черной стали, оцинкованной сталли или медными.

Сечение электродов принимается в зависимости от материалла и формы электродов:

1.Из черной стали без покрытия:

- прямоугольной формы - 100мм2, толщина не менее 4мм2;

-уголок - 100мм2,толщина не менее 4мм2;

-труба - диаметр 32мм, толщина не менее 3,5мм

-круглый - диаметр 12мм для заземлителей до 5м и 16мм для заземлителей более 5м;

-круглый для горизонтальных заземлителей - диаметр 10мм.

2.Из черной стали оцинкованный проводник:

- прямоугольной формы - 90мм2, толщина не менее 3мм2;

- уголок - 90мм2, толщина не менее 3мм2;

-труба - диаметр 25мм, толщина не менее 2мм;

-круглый - диаметр 12мм для заземлителей до 5м и 16мм для заземлителей более 5м;

-круглый для горизонтальных заземлителей - диаметр 10мм.

3. Из меди:

- прямоугольный - сечение 50мм2, толщина 2мм.

- прямоугольный оцинкованный - сечение 50мм2, толщина 2мм.

Что же касается практики, то наиболее распространены электроды из черной стали - кгруглый и угловой как более экономичный вариант и применение специализированных систем из оцинкованных и омедненых стальных проводников.Данные специализированные системы содержат определенный набор элементов для удобства монтажа системы заземления такие как стержни,муфты, зажимы, электроды,держатели и т.п. и вы можете легко найти и прочитать про них в интернете.В нашем примере мы будем использовать более экономичные электроды из круглой черной стали(арматура).

Что касается заземляющих проводников, с помощью которых заземление присоединяется к главной заземляющей шине, то их сечение должно быть не менее 10мм2 для медных проводников, 16мм2 для алюминиевых проводников и 75мм2 для стальных проводников.

Присоединяем наш заземляющий проводник стальной полосой 25х4 сначала  к контуру заземления сваркой, потом болтовым соединением к шине заземления ЩУЭ.Расстояние от конура заземления до фундамента дома принимаем равным 1м.

Далее поговорим о системе уравнивания потенциалов.

Система уравнивания потенциалов бывает основной(главной) и дополнительной.

 Основная система уравнивания потенциалов подразумевает присоединение к главной заземляющей шине PE следующие проводящие части электроустановки:

-защитный проводник питающей сети(совмещенный проводник PEN кабеля АВБбШВ-4х16 идущего от опоры к щиту ЩУЭ);

-заземляющий проводник присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание(стальная полоса 25х4 от контура повторного заземления  к шине заземления шита ЩУЭ);

-металлические трубы комуникаций здания и части каркаса здания;

-заземляющее устройство молниезащиты;

-открытые проводящие части металлических лотков для прокладки кабелей, коробов системы вентиляции и т.п.

Для некоторых помещений с повышенной опасностью поражения электрическим током может потребоваться система дополнительного уравнивания потенциалов. В нашем примере таким помещением является душевая комната.

Сечение главных проводников системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины сечения защитных проводников установки но не менее 6мм2 по меди. Сечение дополнительного проводника системы уравнивания потенциалов, соединяющего две открытые проводящие части электрооборудования должен быть не менее сечения защитного проводника, подключенного к этим частям. В любом случае сечения проводников системы дополнительного уравнивания потенциалов не входящих в состав кабеля и проложенных отдельно должно быть не менее 2,5мм2 при наличии механической защиты и не менее 4мм2 при ее отсутствии.

Устанавливаем в ванной комнате  коробку уравнивания потенциалов.В качестве коробки уравнивания потенциаллов может быть взята распределительная коробка с IP44 и выше, внутри которой монтируется шинка заземления PE. Присоединяем к коробке защитные проводники идущие от открытых проводящих частей, в нашем случае это душевой поддон и заземляющий контакт розетки.

Если сантехника в ванной выполнена из металлических труб можно использовать их как систему дополнительного уравнивания потенциалов и в этом случае установка коробки уравнивания потенциалов не потребуется.