Вопрос по щитку. Опять про выбор автоматов

Ко мне обратился читатель с вопросом касательно правильности сборки и выбора защитных автоматов квартирного щитка. Несмотря на то, что у меня уже по крайней мере 3 статьи, посвященные этому вопросу, я решил ещё раз углубиться в эту тему. Приглашаю и своих читателей высказаться в комментариях на эту злободневную тему.

Для начала — список моих статей, с которыми настоятельно рекомендую ознакомиться. В них излагаются нужные моменты, которые в данной статье могут не рассматриваться.

• Выбор площади сечения кабеля в зависимости от мощности и тока нагрузки;
• Замена и выбор защитного автомата;
• Защита трехфазной и полупроводниковой нагрузки.

Вот собственно письмо:

Здравствуйте!
Я внимательно изучил Ваш блог.
Быть может Вы сможете меня проконсультировать по автоматическим выключателям?
Для ремонта в моей квартире моими электриками были куплены и смонтированы бытовые автоматические выключатели Schneider Electric (см. фото). В результате глубокого изучения данного вопроса в интернете и в жизни единого мнения электриков я не нашел, равно как и в нормативных документах (ПЭУ, ГОСТ). К примеру, часть электриков стандартно рекомендует ставить на 2.5 мм² автомат номиналом 25А, другая часть, вроде бы, обоснованно, ссылаясь на время-токовую характеристику автоматов и предельно допустимый ток для кабеля, говорит, что так нельзя и нужно только 16А (см. картинки «автоматы»). Аналогично и с другими сечениями (1.5, 4, 6 мм²). И однозначного узаконенного решения я не обнаружил.

Александр, уточняю — прокладка кабелей произведена по потолку, но они потом опускаются по стенам в штукатурке. А на потолке поверх кабелей у меня еще идет звукоизоляция из стекловаты негорючей.

Прошу Вас выступить в роли третейского судьи и посмотреть линейную схему электрощитка (см. ниже) и высказать свое мнение о допустимости выбранных автоматов на данные сечения кабелей и мощности приборов.

Выкладываю фото и схемы, которые прислал читатель:

Фото 1. Схема подъездного щитка. Это изначальные схемы квартирных щитков. Обратите внимание на номиналы автоматов.

Фото 2. Новый щиток, общий план

Фото 3. Верхний ряд щитка. Номинальный ток диф.автоматов — 40А перед проводами 2,5 мм². Ни в какие ворота

Фото 4. Квартирный щиток. Средний ряд

Фото 5. Квартирный щиток. Нижний ряд

Фото 6. Линейная схема квартирного электрощита от электриков

Фото 7. Установленные автоматы. Группы и их характеристики

Мой читатель высказал претензии к электрикам, монтировавшим данный электрощиток, по поводу завышенных номиналов автоматов. Я согласен с ним, и больше склоняюсь к таким номиналам:

Фото 8. Защитные автоматы. Правильно и неправильно

Современные требования безопасности ужесточаются, и это относится не только к электрике, но и ко всем сферам человеческой деятельности. Взять, хотя бы, транспорт.

А вот какие рекомендации дает фирма «Шнайдер Электрик»:

Фото 9. Автоматы для разных сечений

Как видно, номинал автомата сильно зависит от способа монтажа.

Теперь я выскажу своё мнение по данному вопросу.

Что влияет на выбор автоматов?

На выбор защитных автоматов влияют следующие факторы.

1. Мощность нагрузки (потребителя).
2. Сечение кабеля.
3. Способ прокладки кабеля.
4. Температура в щитке (плотность компоновки).
5. Способ соединения проводов в распределительных коробках.
6. Допустимый износ и сроки эксплуатации, денежные затраты на надежность.

Подробнее по пунктам.

1. Мощность нагрузки

Это первичный параметр, от которого идут дальнейшие расчеты.

Берем из нашего примера группу 5. Это санузел 1, расчетная мощность 3 кВт. Потребляемый ток = 3000 Вт/220В= 13,6А. Стоит сказать, что этот ток будет, если в санузле всё включено постоянно на полную мощность. Этого практически никогда не бывает, но мы берем именно этот, крайний случай.

Тем более, что Закон гласит:

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом: 1) для медных проводников сечением до 6 мм
²
, а для алюминиевых проводников до 10 мм
²
ток принимается, как для установок с длительным режимом работы;
2) для медных проводников сечением более 6 мм
²
, а для алюминиевых проводников более 10 мм
²
ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент — где Т _п.в — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 минут и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно-кратковременного режима (см. 1.3.3.). При длительности включения более 4 минут, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять, как для установок с длительным режимом работы.

Поэтому при расчетах мощности по группе отметаем все разговоры типа «мы всё сразу никогда не включаем», и берём максимально возможный ток. А это сумма мощностей всех приборов, подключенных через данный кабель.

Видимо, электрики в данном случае взяли для гр.3 автомат 40А, исходя из этих соображений... Хотя нет, для меня это необъяснимо.

2. Выбор сечения кабеля

Сечение выбираем исходя из таблиц ПУЭ (Библия электрика). А именно, таблица 1.3.4:

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

В нашем случае (одна фаза и ноль) применяется кабель с двумя жилами, прокладка кабеля — в теплоизолированной стене, поэтому надо брать столбец «в одной трубе двух одножильных».

Поскольку в жилых помещениях для скрытой проводки запрещено использовать провод сечением менее 1,5 мм², то выбираем 1,5 мм², для него максимальный ток в этом случае 19А. Вроде нормально. Пока.

Далее пойдут факторы, которые на практике понижают максимально допустимый ток.

3. Способ прокладки кабеля

От способа прокладки кабеля зависит его охлаждение в процессе работы. Максимальная рабочая температура кабеля для разных марок и производителей указывается в диапазоне 60...70°С, а в случае аварии (кз, перегрузка) допускается кратковременно до 85°С.

60...70°С — это когда по ощущениям «горячо, но рука ещё терпит». Производители не рекомендуют эксплуатировать кабели в крайнем режиме, рекомендуется выбирать рабочий ток не более 80% от номинала (коэффициент использования 0,8). А это для нашего случая — 19×0,8=15,2А

4. Температура в щитке и плотность компоновки

Сюда входит и плотность прокладки проводов, которые на некоторых участках идут пучком, и плотность установки автоматов в щитке, которые стоят вплотную и при работе греются.

В результате рабочий ток кабелей понижается (см. предыдущий пункт), и тепловой ток автоматов также понижается. Понижение уставки автоматов идёт в плюс безопасности — автомат сработает раньше, чем в «прохладной» обстановке.

5. Способ соединения проводов в распределительных коробках

Любое соединение проводов обладает переходным сопротивлением, на нём падает напряжение. А значит — происходит нагрев. Защитный автомат защищает не только кабель, но и соединения в распред. коробках. И чем они качественней, тем меньше шансов, что при КЗ или перегрузе скрутка выгорит.

Где тонко, там и рвется. И этим самым тонким местом в электропроводке должен быть именно защитный автомат.

Я считаю, что все типы соединений имеют право на жизнь — и клеммы Ваго, и скрутка с пропайкой, и гильзы, и сварка, и простая скрутка. А их качество зависит прежде всего от совести и профессионализма электрика.

Учитывая контакты, максимальный ток электросистемы надо также понижать до 0,7 от макс. тока кабеля. А это 19×0,7=13,3А

6. Допустимый износ и сроки эксплуатации, денежные затраты на надежность

Производитель обычно указывает срок службы кабеля с медной жилой в 30 лет. Это средний срок при средних темпах эксплуатации. Считаю, что срок службы кабеля и всей электропроводки квартиры можно поднять до 50 лет, выбрав коэффициент использования кабеля 0,7. То есть, выбираем ток кабеля для наших условий из таблицы 1.3.4, и берём от него 70%. Для кабеля 1,5 мм² я рекомендую брать расчетный рабочий ток 13А.

Ниже перечислены факторы, также влияющие на надежность и срок службы электросистемы:

Розетки. На розетках обычно указывается максимальный ток в 16А, но для длительной работы его также надо ограничивать 13 Амперами. Срок службы розетки обычно меньше, чем срок кабеля, и на это влияет прежде всего надежность установки и максимальный ток.

Кабель. При нагреве и остывании любой материал теряет свои качества. Ухудшаются и параметры кабеля — прочность изоляции прежде всего. Поэтому большие перепады температуры желательно исключить. При использовании кабеля на 70% он вряд ли сможет нагреться выше 35°С, и перепады будут незначительные.

Длина кабеля. В пределах квартиры длина кабельной линии (от квартирного электрощитка до самой дальней нагрузки) вряд ли будет больше 30м. Но если длина кабеля более 30 м, то это ещё один довод выбрать кабель на ступень толще.

Производитель. Сейчас повсеместно занижается площадь сечения жилы, это надо учитывать. Кроме того, в расчетах принимается, что для материала жилы используется чистая медь. Однако, есть подозрения, что в сплав добавляются примеси. И вряд ли это золото или серебро).

Вывод

Для нашего случая (санузел 1, расчетная мощность 3 кВт. Потребляемый ток = 3000 Вт/220В= 13,6А) на основании вышеизложенного подберем кабель и защитный автомат.

Для тока 13,6А кабель 1,5 мм² можно использовать только в ущерб безопасности. Кроме того, учитывая непреложное правило

Номинальный ток (уставка) защитного автомата должен быть больше максимального тока нагрузки, но меньше допустимого тока кабеля,

мы видим, что автомат нужен на 10А, что не подходит для питания нагрузки в 3 кВт.

Поэтому, выбираем для данной группы кабель 2,5 мм². Согласно таблице 1.3.4 и с поправкой 70% его максимальный ток для нормальной эксплуатации будет равен 27×0,7=19А.

Проверим защиту. Выбираем автомат 16А, что больше максимального тока нагрузки. Тут нам понадобятся токо-временные характеристики, которые я привожу в очередной раз:

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Их ещё называют ампер-секундными.

Автомат 16А в характеристикой С при токе 19А (в 1,18 раз больше номинала) сработает вообще неизвестно когда! Если мысленно продолжить кривую на графике вверх, то можно предположить, что это произойдет через 10000 сек, а это более 2 часов! Но не всё так плохо. Если взять ток из таблицы, то при 27 А (больше номинала автомата в автомат сработает за время от 30 до 100 секунд. Как повезёт.

Выходит, что для кабеля 2,5 мм², защищенного автоматом 16А, есть такие режимы работы, когда он будет некоторое время греться. Но для кабеля такой режим будет сравнительно кратковременным. Например, по данным таблицы 1.3.1 ПУЭ в течение получаса допускается повышение тока на 20% от номинала (правда, это для кабелей с бумажной изоляцией).

В общем, будем считать, что такой режим приемлем . Это совпадает с таблицей от «Шнайдера» (Фото 9).

Рекомендации по квартирному щитку

Теперь по конкретному вопросу, заданному в письме.

Все кабели выбраны правильно, с хорошим запасом. И всё будет прекрасно работать, пока не возникнет перегрузка или КЗ в случае поломки в нагрузке или питающих кабелях. Выбираем автоматы, исходя из максимально надежной, безопасной и продолжительной работы электропроводки и нагрузок.

Ещё раз публикую присланную таблицу, только добавлю последнюю колонку с рекомендованными автоматами.

Рекомендации по автоматам. Красным выделены автоматы, рекомендованные к замене

Развернутые комментарии. Также даю Вариант, в котором номиналы приведены к одному ряду с незначительным снижением надежности и с возможным увеличением нагрузки на группе.

Гр.1. Тут всё отлично, ничего менять не надо. Надеюсь, подключение через клеммы сделано надежно?

Гр.2. Ток кабеля 4,0 мм² с учетом запаса 70% берём 38×0,7=26А. Его прекрасно защитит автомат с номинальным током 20А. Поскольку увеличения тока при пуске нет, лучше взять автомат с характеристикой В. Подключение тоже обязательно через клеммы. Вариант — С25.

Гр.3. Самая проблемная группа. Почему электрики выбрали такой кабель при значительной нагрузке — потому что розетки жилой 4,0 мм² подключать проблематично. Для защиты кабеля нужен автомат С20, но это не позволит подключать всю плановую нагрузку. По любому, 42А через кабель 2,5 мм² пропустить не получится. Нужно теперь либо распределить нагрузку во времени, либо тянуть ещё линию к дополнительному блоку розеток, либо воспользоваться линией на варочную панель (Гр.2), либо линией духового шкафа (Гр.4). Вариант — С25, но кабель может работать с перегрузкой.

Гр.4. Мощность небольшая для такого кабеля, поэтому достаточно номинала С16. Вариант — С25, особенно если часть тока пойдёт для нужд розеток кухни.

Гр.5. В16. Вариант — С16

Гр.6. В16. Вариант — С16

Гр.7. Теплый пол. В16 или даже В10. Вариант — С16

Гр.8. Стиральная машина. С16. Вариантов нет.

Гр.9. Спальня. В16. Вариант — С16

Гр.10. Кабинет. В16. Вариант — С16

Гр.11. Кондиционер. С16. Вариантов нет.

Гр.12. Холодильник. С10. Вариантов нет.

Гр.13. Уголок. В10.Вариант — С10.

Гр.14. Аппаратура. В10. Вариант — С10, или С16, если возможно увеличение нагрузки, например включение пылесоса.

Гр.16. Проектор. В10. Вариант — С10 или С16.

Осталось неясным, как подключается освещение (через Гр.12?). Его лучше подключать через В10. Вариант — С10.

Источник: Александр/СамЭлектрик.ру