Приведена информация из моей книги «Защитные устройства модульного исполнения», изданной ООО «АББ Индустри и Стройтехника» в 2008 г. За прошедшие годы была уточнена терминология и изменены некоторые требования к низковольтным электроустановкам.
Применение автоматических выключателей и устройств защитного отключения в электроустановках индивидуальных жилых домов иллюстрируют материалы проекта трехфазной электроустановки индивидуального жилого дома, имеющего цокольный этаж, первый этаж и мансарду. Ниже приведена принципиальная схема трехфазного вводно-распределительного устройства (ВРУ) электроустановки этого дома и представлена его конструкция. Рассматриваемое ВРУ собрано ЗАО «Тесли» из комплектующих, произведенных компанией АББ.
Электроустановка индивидуального жилого дома соответствует типу заземления системы TN-C-S. Она подключена к воздушной линии электропередачи (ВЛ) четырехжильным кабелем, имеющим три фазных проводника и PEN-проводник. Разделение PEN-проводника на защитный проводник (PE) и нейтральный проводник (N) выполнено на вводных блоках зажимов ВРУ (рис. 6.11).
Рис. 6.11 - Принципиальная схема трехфазного ВРУ
На вводе в ВРУ установлен четырехполюсный автоматический выключатель QF1 с номинальным током 50 А и типом мгновенного расцепления С (обозначен на схеме - С50). Он предназначен для защиты от сверхтока включенных за ним счетчика электроэнергии PI, УЗО QF2, сборных шин и соединительных проводников, с помощью которых к сборным шинам подключены другие защитные устройства ВРУ.
Для защиты от импульсных перенапряжений на вводе в ВРУ установлены три устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) FV1-FV3, которые защищены тремя плавкими предохранителями FU1-FU3 с номинальным током 32 А, присоединенными к вводным блокам зажимов ВРУ.
Для учета электроэнергии в ВРУ предусмотрено применение трехфазного счетчика электроэнергии PI прямого включения с номинальным током 5-65 А.
После счетчика электроэнергии установлено четырехполюсное УЗО QF2 типа А, типа S, без встроенной защиты от сверхтока, имеющее номинальный ток 63 А и номинальный отключающий дифференциальный ток 0,3 А (обозначено на схеме - 63, 0,3 S), которое контролирует качество изоляции всего электрооборудования, применяемого в электроустановке индивидуального жилого дома. Основное назначение этого УЗО - предотвращение возгорания электроустановки дома, которое может возникнуть вследствие частичного повреждения изоляции каких-либо токоведущих частей. УЗО типа S срабатывает с выдержкой времени и поэтому позволяет обеспечить селективную работу с остальными УЗО общего применения, установленными в рассматриваемом ВРУ.
К сборным шинам ВРУ, которые состоят из трех фазных (L1, L2, L3), нейтральной (N) и защитной (PE) шин, подключают электропроводки следующих групповых электрических цепей (через соответствующие защитные устройства):
гр. 1 - освещения цокольного этажа;
гр. 2 - освещения первого этажа;
гр. 3 - освещения мансарды;
гр. 4 - штепсельных розеток цокольного этажа;
гр. 5 - штепсельной розетки стиральной машины;
гр. 6 - штепсельных розеток первого этажа;
гр. 7 - штепсельных розеток кухни;
гр. 8 - штепсельной розетки посудомоечной машины;
гр. 9 - штепсельных розеток мансарды;
гр. 10 - штепсельных розеток гаража;
гр. 11 - однофазного электроводонагревателя;
гр. 12 - однофазной резервной группы;
гр. 13 - системы управления отопительным котлом;
гр. 14 - однофазного погружного электронасоса;
гр. 15 - трехфазного штепсельного разъема гаража;
гр. 16 - трехфазной резервной группы.
Для защиты проводов и кабелей электропроводок от короткого замыкания и перегрузки в ВРУ используют двухполюсные автоматические выключатели (для однофазных электрических цепей) и четырехполюсные автоматические выключатели (для трехфазных электрических цепей), которые имеют номинальные токи 10 или 16 А и тип мгновенного расцепления С (обозначены на схеме - С10, С16).
Для дополнительной защиты людей от поражения электрическим током при прямом прикосновении, а также для выполнения защиты от косвенного прикосновения (дополнительно к автоматическим выключателям) в электрических цепях гр. 1-12, 15 и 16 использованы четырехполюсные УЗО типа А, общего применения, без встроенной защиты от сверхтока с номинальным током 40 А и с номинальным отключающим дифференциальным током 0,03 А (обозначены на схеме - 40, 0,03).
Рассматриваемое ВРУ класса I ящичного типа (рис. 6.12, 6.13) предназначено для открытой установки на вертикальной стене. Корпус ВРУ представляет собой металлический ящик с одинарной дверью серии B размером 950×550×215 мм, обеспечивающий степень защиты IP43. В корпусе ВРУ установлены монтажные панели, предназначенные для установки автоматических выключателей, УЗО, блоков зажимов и другого электрооборудования. Крышки панелей, выполненные из изоляционного материала, препятствуют доступу к токоведущим частям ВРУ. Все панели имеют ширину 250 мм. Между левыми и правыми панелями ВРУ установлен разделитель панелей, выполненный из изоляционного материала.
Рис. 6.12 - Внешний вид ВРУ с закрытой и открытой дверью
Рис. 6.13 - Внешний вид ВРУ со снятыми крышками панелей
Верхняя левая панель ВРУ (рис. 6.14) использована для выполнения блока ввода (функциональный блок ВРУ, через который в ВРУ подают электроэнергию, содержащий коммутационные и защитные устройства, а также включающий в себя часть объема ВРУ, предназначенную для размещения, крепления и присоединения вводных проводников к внутренним электрическим цепям ВРУ) и блока учета электроэнергии (функциональный блок ВРУ, содержащий счетчик электроэнергии прямого или трансформаторного включения, трансформаторы тока и испытательную переходную коробку). На этой панели установлено следующее электрооборудование:
вводные пружинные блоки зажимов, которые предназначены для присоединения фазных проводников и PEN-проводника электрической цепи ввода, а также фазных, нейтрального и защитного проводников внутренней электрической цепи ВРУ. Эти блоки зажимов допускают присоединение проводников, имеющих сечение до 16 мм2;
вводной четырехполюсный автоматический выключатель QF1 серии S 200 со всеми защищенными полюсами, который имеет номинальный ток 50 А, номинальную коммутационную способность при коротком замыкании 6000 А, тип мгновенного расцепления С;
электронный трехфазный счетчик электроэнергии прямого включения PI, который имеет номинальный ток 5 А, максимальный ток 65 А и номинальное напряжение 230/400 В;
плавкие предохранители FU1-FU3 с номинальным током 32 А;
УЗИП FV1-FV3 с импульсным током 25 кА, сопровождающим током 15 кА, номинальным напряжением 230 В и уровнем напряжения защиты 1500 В;
четырехполюсное ВДТ QF2 типа А, типа S, имеющее номинальный ток 63 А и номинальный отключающий дифференциальный ток 0,3 А.
Рис. 6.14 - Верхние панели ВРУ со снятыми крышками:
1 - вводные блоки зажимов; 2 - автоматический выключатель QF1; 3 - счетчик электроэнергии; 4 - плавкие предохранители FU1-FU3; 5 - УЗИП FV1-FV3; 6 - ВДТ QF2; 7 - сборные шины L1, L2, L3, N; 8 - автоматические выключатели QF19 и QF20; 9 - ВДТ QF3; 10 - автоматические выключатели QF4, QF5 и QF6; 11 - ВДТ QF7; 12 - автоматические выключатели QF8, QF9 и QF10
Вводные блоки зажимов, предназначенные для присоединения фазных проводников, имеют серый цвет, нейтральных проводников - синий цвет, PEN-проводника и защитного проводника - желто-зеленый цвет. Блоки зажимов для фазных проводников соединены попарно с помощью двух перемычек. Блоки зажимов для нейтральных проводников и защитных проводников также соединены между собой с помощью перемычек. На этих блоках зажимов выполнено разделение PEN-проводника на нейтральный и защитный проводники.
К фазным и нейтральному вводным блокам зажимов ВРУ присоединен автоматический выключатель QF1. К фазным вводным блокам зажимов присоединены также плавкие предохранители FU1-FU3, а через них - УЗИП FV1-FV3. Счетчик электроэнергии PI и подключенный к нему ВДТ QF2 присоединены к автоматическому выключателю QF1. К ВДТ QF2 присоединены сборные шины, включающие в себя три фазные шины (L1, L2, L3) и нейтральную шину (N).
Верхняя правая панель ВРУ (см. рис. 6.14) использована для выполнения блока распределения (функциональный блок ВРУ, содержащий защитные устройства распределительных и групповых электрических цепей и включающий в себя часть объема ВРУ, предназначенную для размещения, крепления и присоединения проводников этих электрических цепей к внутренним электрическим цепям ВРУ). На этой панели установлено следующее электрооборудование:
сборные шины L1, L2, L3 и N, выполненные на основе четырехполюсного распределительного блока, имеющего номинальный ток 125 А и допускающего присоединение 10 проводников сечением до 16 мм2 и 2 проводников сечением до 35 мм2;
четырехполюсные ВДТ QF3 и QF7 типа А, общего применения, имеющие номинальный ток 40 А и номинальный отключающий дифференциальный ток 0,03 А;
двухполюсные автоматические выключатели серии S 200 со всеми защищенными полюсами, которые имеют тип мгновенного расцепления С, номинальную коммутационную способность при коротком замыкании 6000 А и номинальный ток 10 А (QF4, QF5, QF6 и QF19) или 16 А (QF8, QF9, QF10 и QF20).
Нижние левая и правая панели также использованы для выполнения блока распределения (рис. 6.15). На левой нижней панели установлено следующее электрооборудование:
защитная шина PE, входящая в состав сборных шин ВРУ, которая выполнена на основе шины, допускающей присоединение 6 проводников сечением до 16 мм2 и 21 проводника сечением до 4 мм2;
четырехполюсное ВДТ QF11 типа А, общего применения, имеющее номинальный ток 40 А и номинальный отключающий дифференциальный ток 0,03 А;
двухполюсные автоматические выключатели QF12, QF13 и QF14 серии S 200 со всеми защищенными полюсами, которые имеют номинальный ток 16 А, номинальную коммутационную способность при коротком замыкании 6000 А и тип мгновенного расцепления С;
трехполюсные пружинные блоки зажимов для присоединения фазных, нейтральных и защитных проводников сечением до 4 мм2 однофазных групповых электрических цепей (гр. 1-14);
пятиполюсные пружинные блоки зажимов для присоединения фазных, нейтральных и защитных проводников сечением до 4 мм2 трехфазных групповых электрических цепей (гр. 15 и 16).
На правой нижней панели установлено следующее электрооборудование:
четырехполюсные ВДТ QF15 и QF22 типа А, общего применения, имеющие номинальный ток 40 А и номинальный отключающий дифференциальный ток 0,03 А;
двухполюсные автоматические выключатели QF16, QF17 и QF18 серии S 200 со всеми защищенными полюсами, которые имеют номинальный ток 16 А, номинальную коммутационную способность при коротком замыкании 6000 А и тип мгновенного расцепления С;
четырехполюсные автоматические выключатели QF21 и QF23 серии S 200 со всеми защищенными полюсами, которые имеют номинальный ток 10 А, номинальную коммутационную способность при коротком замыкании 6000 А и тип мгновенного расцепления С.
Рис. 6.15. - Нижние панели ВРУ со снятыми крышками:
1 - защитная шина PE; 2 - ВДТ QF11; 3 - автоматические выключатели QF12, QF13 и QF14; 4 - трехполюсные блоки зажимов для подключения проводников однофазных электрических цепей (гр. 1-14); 5 - пятиполюсные блоки зажимов для подключения проводников трехфазных электрических цепей (гр. 15 и 16); 6 - ВДТ QF15; 7 - автоматические выключатели QF16, QF17 и QF18; 8 - ВДТ QF22; 9 - автоматические выключатели QF21 и QF23
Внутренние электрические цепи ВРУ от вводных блоков зажимов до сборных шин (включая защитную шину PE) и от сборных шин до четырехполюсных ВДТ выполнены изолированными гибкими медными проводниками сечением 16 мм2. Остальные электрические цепи внутри ВРУ до блоков зажимов, предназначенных для присоединения проводников групповых электрических цепей, выполнены гибкими медными проводниками сечением 4 мм2.
В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50462-92 (МЭК 446-89) «Идентификация проводников по цветам или цифровым обозначениям» в рассматриваемом ВРУ использованы фазные проводники, имеющие изоляцию черного цвета, нейтральные проводники - синего цвета и защитные проводники - желто-зеленого цвета. ГОСТ Р 50462-92 был разработан на основе стандарта МЭК 60446:1989. и введен в действие с 1 января 1994 г. Его требования установили черный и коричневый цвета в качестве предпочтительных цветов для идентификации фазных проводников. В мае 2007 г. Международная электротехническая комиссия ввела в действие новый стандарт МЭК 60446:2007 «Basic and safety principles for man-machine interface, marking and identification. Identification of conductors by colours or alphanumerics», требованиями которого для фазных проводников в качестве предпочтительных цветов установлены черный, коричневый и серый цвета. Поэтому на концы фазных проводников, относящихся к разным фазам, дополнительно нанесены метки черного, коричневого и серого цвета.
У каждых трех двухполюсных автоматических выключателей, подключенных к одному четырехполюсному ВДТ, входные (верхние) выводы полюсов, к которым присоединены нейтральные проводники, соединены между собой соединительной шиной типа PS1/57NA. Указанная соединительная шина сечением 16 мм2 имеет 57 штырьков, которые могут быть удалены, и изоляцию синего цвета. Ее используют для выполнения электрической цепи нейтрального проводника. Перед установкой соединительная шина была разрезана на части, содержащие пять штырьков, два из которых были удалены. Выходной (нижний) коммутирующий нейтральный вывод четырехполюсного ВДТ соединен с помощью нейтрального проводника с одним из указанных входных выводов двухполюсных автоматических выключателей.
Металлические стойки и монтажные рейки ВРУ использованы в качестве защитных проводников. Вводной защитный блок зажимов имеет специальную проводящую часть, которая образует с монтажной рейкой электрический контакт. Все блоки зажимов, предназначенные для присоединения защитных проводников групповых электрических цепей, также имеют специальную проводящую часть, которая образует с монтажной рейкой электрический контакт. Посредством указанных проводящих частей блоков зажимов и металлических частей в ВРУ сформированы внутренние электрические цепи защитных проводников. Кроме того, один из выводов вводного защитного блока зажимов соединен защитным проводником с защитной шиной, которая дополнительно соединена защитным проводником с металлической рамой ВРУ.