В статье рассмотрены основные этапы и принципы проектирования системы электроснабжения квартиры, ключевые требования и стандарты, включая нормативные документы и местные регламенты. Представлены современные решения на базе обновленной линейки модульного оборудования PROXIMA и премиальной линейки AVERES от бренда EKF и технологии, которые сделают домашнюю электрическую сеть не только экономичной, но и безопасной.
В современном мире, где электричество стало неотъемлемой частью повседневной жизни, правильно и грамотно спроектированная система электроснабжения — залог безопасности и комфорта в доме. Проектирование схемы электроснабжения квартиры хоть и кажется на первый взгляд технической задачей, на самом деле подразумевает глубокое понимание множества деталей — от соблюдения нормативных требований до удовлетворения индивидуальных потребностей жильцов.
Определение мест размещения электрического щитка и узлов питания силовой и осветительной нагрузок
Формирование групп электроприемников (ЭП) осуществляется с учетом их расположения в квартире и общей мощности каждой группы. Рекомендуется организовывать группы таким образом, чтобы общая мощность не превышала 4,5 кВт. Это позволяет стандартизировать выбор сечения проводов, коммутационных и защитных устройств. Для мощных бытовых приборов, таких как варочные панели, духовые шкафы и водонагреватели, следует подбирать сечение кабелей и номинал защитных устройств в соответствии с их потребляемой мощностью. При формировании групп необходимо разделять сети питания (электророзетки) и освещения. Место установки и количество силовых точек определяются исходя из планировки мебели и размещения бытовых электрических приборов. Нормативы устанавливают минимальные требования к количеству розеток. В жилых комнатах должно быть предусмотрено не менее одной розетки на ток 10 или 16 А на каждые полные и неполные 3 м периметра комнаты. Для коридоров квартир — минимум одна розетка на каждые полные и неполные 10 м2 площади коридора.
В жилых помещениях допускается использование двойных розеток на ток 10 или 16 А. При установке в жилой комнате такая двойная розетка считается как одна розетка. Также рекомендуется устанавливать розетки с защитными устройствами, которые закрывают контакты, когда вилка вынута. Это особенно важно для помещений, где могут находиться дети. Высота установки розеток от уровня чистого пола должна составлять не менее 0,15 м. Более детально можно ознакомиться в СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа».
Выключатели рекомендуется монтировать с той стороны стены, где расположена дверная ручка, на высоте до 1 м. Вариант их установки под потолком с управлением с помощью шнура также возможен. Предпочтительная высота монтажа выключателей освещения от чистового пола составляет 0,9 м. В таких помещениях, как санузлы и ванные комнаты, размещение распределительных и управляющих устройств не допускается. Установка выключателей внутри санузла или ванной категорически запрещена.
Место для установки электрического щитка следует выбирать в сухом и чистом помещении, на капитальной стене, не более чем в 5 м от точки ввода проводов в квартиру и не менее чем в 0,5 м от трубопровода. Идеально, если щиток закрывает собой отверстия, через которые вводятся провода. Устанавливать щиток рекомендуется на высоте 1,5 м от пола, строго вертикально по уровню. Щиток может быть установлен либо в специально отведенной нише в стене, либо на ее поверхности. Все подключаемые к щитку провода должны иметь дополнительный запас длины в 100–150 мм и не должны быть натянуты. Об этом говорится в ПУЭ в главе 1.5.
Выбор схемы электроснабжения
Электроснабжение узлов нагрузки в квартире может быть организовано по радиальной, магистральной или смешанной схеме.
Радиальная схема подразумевает подключение каждого узла отдельной линией от квартирного щитка. Это обеспечивает высокую надежность, но требует больших затрат из-за использования множества коммутационных и защитных устройств. Такая схема увеличивает габариты щитка и сложность монтажных работ.
Схема с распределительными коробками более экономична. Она предполагает разделение узлов на группы (например, розетки для комнат, кухни, освещения) с использованием распределительных коробок. Каждая группа получает питание через одну линию от щитка, от которой далее идут параллельные линии к каждому узлу. Это уменьшает количество линий и оборудования, снижая стоимость. Но одновременно уменьшается надежность системы и усложняется поиск повреждений.
Магистральная схема соединяет розетки внутри группы последовательно, начиная от щитка. Она наиболее экономична, но наименее надежна.
Выбор способа и трасс прокладки электропроводки
Электропроводки делятся на скрытые и открытые. В жилых комнатах и коридорах квартир предпочтительно применять скрытую проводку, то же рекомендуется и для кухонь. В санузлах используется исключительно скрытая электропроводка, тогда как на балконах допустима открытая проводка. Скрытая проводка прокладывается внутри стен, полов и потолков или за подвесными потолками. Методы включают прокладку в трубах, в коробах или под штукатуркой. В санузлах запрещается использование стальных труб для этой цели.
Проводка должна следовать параллельно архитектурным линиям, избегая углов, чтобы минимизировать риск повреждений. Исключением являются потолки, где допускается кратчайший путь. Расстояние проводки от перекрытий должно быть 150–200 мм, любые отступления фиксируются в документации.
Трассы от розеток и выключателей прокладывают вертикально. Провода не должны пересекать нагревающиеся поверхности и должны быть на безопасном расстоянии от труб: 0,1 м от водопровода и 0,4 м от газопровода. На балконах открытая проводка размещается на высоте не менее 2 м.
В местах с повышенной опасностью поражения током провода должны быть на высоте не менее 2,25 м либо защищены от случайного прикосновения. При параллельной прокладке силовой и слаботочной линий между ними должно быть не менее 300 мм, а пересекаться они могут только под прямым углом.
Электропроводка должна быть легко доступной для осмотра и ремонта, а также защищена от возможных механических и температурных повреждений. Более детально можно ознакомиться в ГОСТ Р 50571.5.52-2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки».
Расчет электрических нагрузок
При проектировании электроснабжения квартиры и выборе оборудования стандартный расчет нагрузок часто не выполняется. Вместо этого оборудование подбирается на основе норм, учитывающих площадь и предназначение помещений, что является методом использования удельных плотностей нагрузок. Особое внимание уделяется электроснабжению кухни и санузла из-за специфики требований к безопасности.
Нагрузка на узлы питания определяется номинальным током розеток, исходя из их планируемой мощности и соответствующего сечения проводников. Номинал тока розетки выбирается в зависимости от мощности предполагаемых к подключению приборов. Некоторые электроприборы, такие как утюги и пылесосы, могут подключаться к разным узлам питания без изменения общей нагрузки. В Таблице 1 приводятся данные о рекомендованных номиналах розеток для квартир, их допустимых нагрузках и соответствующих сечениях кабелей.
Анализ суммарной нагрузки квартиры
Электрическая нагрузка квартиры может сильно варьироваться в зависимости от времени суток и множества факторов, включая образ жизни семьи, и типов используемой техники. При проектировании электроснабжения важно учитывать как взаимозависимые, так и независимые режимы работы электроприборов. Например, при включении телевизора радио может быть выключено, а утюг и мясорубка редко работают одновременно. Холодильник, в свою очередь, функционирует независимо от других приборов, работая в своем цикличном режиме.
Хотя вероятность одновременного использования всех конфорок плиты и духовки мала, проводка должна выдерживать такую нагрузку, если не предусмотрены ограничительные устройства. Максимальная нагрузка предполагает кратковременное (например, 15 минут в год) включение наиболее мощных приборов. Однако расчет максимальной нагрузки путем простого суммирования мощностей всех устройств приведет к завышенным значениям. Поэтому расчет нагрузки для квартирных групповых щитов выполняется с учетом коэффициента спроса.
Расчетная нагрузка квартиры не должна превышать величину расчетной мощности квартиры 11 кВт (для квартир с электроплитами) или 7 кВт (для квартир с газовыми плитами), установленной в соответствии с СП 256.1325800.2016.
Выбор сечения кабеля
При проектировании электроснабжения квартиры выбор правильного сечения кабеля имеет критическое значение для обеспечения надежной и безопасной работы электрических сетей. Одновременно с этим важно провести проверку кабеля на устойчивость к токам короткого замыкания, чтобы предотвратить перегрев и возможные повреждения. Для начала необходимо определить расчетный ток нагрузки. На основании полученного расчетного тока и условий прокладки (температура, тип изоляции, метод прокладки) выбирается соответствующее сечение кабеля из справочных таблиц. Эти таблицы учитывают допустимое долгосрочное протекание тока для каждого типа кабеля и способа его прокладки.
Необходимо учесть такие факторы, как:
- температура окружающей среды;
- количество жил в кабеле;
- конструктивные характеристики;
- способы прокладки (воздушная, подземная, в каналах и т. д.)
Вносятся корректировки по коэффициентам из соответствующих нормативных документов (ПУЭ — Правила устройства электроустановок).
Проверка кабеля на устойчивость к токам короткого замыкания
Необходимо начать с расчета ожидаемого тока короткого замыкания. Расчет выполняется для оценки максимального тока, который кабель может выдержать без повреждений. Далее определяется максимально допустимое сечение кабеля, способное выдержать ток короткого замыкания на основании его тепловой стойкости, после чего необходимо убедиться, что кабель выдержит механические нагрузки и воздействие короткого замыкания без повреждений. Кабели должны быть устойчивы к динамическим и термическим нагрузкам. Более подробно можно найти в ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ».
Выбор коммутационных аппаратов
Коммутационно-защитные аппараты должны подбираться с учетом параметров электроустановки, ожидаемых токов КЗ, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников. В качестве коммутационно-защитной аппаратуры применяются автоматические выключатели (АВ), устройства защитного отключения (УЗО) и автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ).
АВ выбираются по следующим параметрам:
а) роду тока питающей сети;
б) номинальному напряжению выключателя;
в) числу главных контактов;
г) типу расцепителя;
д) номинальному току выключателя;
е) току уставки мгновенного срабатывания Iсраб;
ж) отключающей способности выключателя Iном. откл.
При выборе АВДТ и УЗО необходимо также учитывать величину дифференциального тока (для групповых линий Id = 30 мА).
Выключатели нагрузки выбирают по пунктам а, б, в, д.
В соответствии с СП31-110-2003 во внутренних сетях жилых зданий, как правило, следует применять АВ с тепловым и электромагнитным расцепителем.
В случаях последовательного соединения двух АВ необходимо обеспечить селективность их срабатывания, которая заключается в обеспечении отключения защищаемой цепи выключателем со стороны нагрузки до того, как отключение начнет второй выключатель со стороны питания.
Проверку выбранных аппаратов защиты на соответствие условиям выбора рекомендуется систематизировать и представлять в табличной форме (Таблица 2).
Основные параметры и рекомендации
Рекомендуемые стандартные значения номинального тока для АВ: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А* (*Согласно ГОСТ IEC 60898-1).
Время-токовая характеристика (ВТХ):
- B — высокая чувствительность к КЗ, защита цепей без броска тока (активная нагрузка): обогреватели, кабели большой длины, а также освещение.
- C — средняя чувствительность к КЗ, защита цепей с умеренным броском тока (активно-индуктивная нагрузка): общее применение, розетки.
- D — низкая чувствительность к КЗ, защита цепей с большим броском тока (индуктивная нагрузка): двигатели, трансформаторы.
Число полюсов:
- 1P, 2P — для однофазных сетей;
- 3P, 4P — для трехфазных сетей;
- 2P, 4P — по сравнению с 1P, 3P одновременно с отключением фазного проводника, отключает и нулевой рабочий проводник.
Предельная коммутационная способность (ПКС)
ПКС обозначает максимальный ток, при котором автоматический выключатель сможет отключиться, разорвать электрическую цепь и защитить устройство:
- 4,5 кА — для бытовых нагрузок;
- 6 кА — для коттеджей, частных жилых домов, административных зданий и коммерческой недвижимости;
- 10 кА — надежная защита бытовых и промышленных электроустановок при большой нагрузке.
Для выключателей дифференциального тока (УЗО) выбор типов отличается по сравнению с АВ.
- 1P+N, 2P — для однофазных сетей;
- 3P+N, 4P — для трехфазных сетей.
Дифференциальный ток — уставка по току утечки:
- 10 и 30 мА — для защиты от поражения человека электрическим током;
- 10 мА — для мокрых зон и помещений;
- 100 и 300 мА — для защиты от пожаров.
Тип ВДТ
Тип AC определяют синусоидальный дифференциальный ток. Типовые нагрузки:
- бытовые приборы класcа II;
- малые бытовые приборы;
- лампы накаливания, электрические нагреватели, водонагреватели.
Тип A — обнаруживают синусоидальный и постоянный пульсирующий ток утечки. Типовые нагрузки:
- электронные устройства класса I;
- компьютерные залы;
- индукционные плиты, стиральные и посудомоечные машины.
Тип S — являются селективными, т. е. имеют выдержку времени на срабатывание.
Отстройка ВДТ от автоматических выключателей: ВДТ должны быть защищены от перегрузок, поэтому рекомендуется выбирать их номинальный ток (больше можно, меньше нельзя) на 1–2 номинала больше, по сравнению с автоматическими выключателями, защищающими это ВДТ.
АВДТ совмещают функции АВ и УЗО в одном корпусе, поэтому основные параметры и характеристики соответствуют параметрам и характеристикам АВ и УЗО.
УЗДП
УЗДП предназначен для снижения эффектов дугового пробоя путем разъединения цепи при его обнаружении.
Постановление Правительства РФ от 30 марта 2023 года № 510 регламентирует обязательное применение УЗДП в:
- общежитиях и хостелах;
- образовательных учреждениях;
- медицинских учреждениях.
Применение УЗДП регламентировано в СП.256.
Комбинированное решение по защите от пожара
Для полноценной защиты необходимо использовать комбинированное решение, в которое входят: автоматические выключатели, выключатели дифференциального тока и УЗДП.
В заключение хочется отметить, что правильно спроектированная схема электроснабжения, оптимальный выбор нагрузки, соблюдение нормативов и стандартов не только обеспечивают надежную работу всех электроприборов и устройств, но и служат залогом спокойствия и безопасности для каждого члена семьи.
