Электроснабжение загородного дома

Для бытового электроснабжения на территории всей России принято напряжение 220 В переменного тока. Практически кануло в Лету другое его значение — 127В, которое уже не применяют, хотя еще можно найти старые электроприборы — полотеры, пылесосы и холодильники, рассчитанные на эту величину. Часто бытовое напряжение в сравнении с тем, что используют для передачи электроэнергии на большие расстояния, называют низким. Оно действительно в тысячи раз меньше «высокого», но при неосторожном и неграмотном обращении представляет собой угрозу поражения электрическим током с непредсказуемыми последствиями.

Основные величины

Для описания электротехнических параметров используют следующие основные величины: силу тока, сопротивление, напряжение, мощность, энергию. В таблице приведены обозначения этих величин и соотношения между ними (приставка «кило» обозначает 1000, а «милли» — тысячную долю величины).

Электричество: как оно приходит в дом

Путь в наши квартиры или загородные дома электроэнергия начинает от трансформаторных подстанций (ТП), где высокое трехфазное напряжение от 6 до 35 кВ понижают до низкого трехфазного - 380/220 В. Подстанции бывают разной мощности и различного исполнения. Городские ТП  — более мощные, представляют собой, как правило, отдельные строения, внутри которых находятся несколько масляных трансформаторов, выполняющих функцию понижения напряжения.

Высокое напряжение в городские ТП подают по подземным кабельным каналам, после чего также по подземным кабельным каналам в наши дома поставляют пониженное напряжение. Устройство малых загородных и сельских ТП более простое, обычно отдельного строения для них не делают. Они представляют собой огороженную площадку с установленной на ней под открытым небом ТП, состоящей всего из одного трансформатора.

Высокое напряжение к таким ТП подводят по воздушной линии, далее пониженное напряжение распределяют между потребителями — сельскими домами или садовыми домиками — также по воздушным линиям, закрепленным на столбах.

Что делает ТП

Городская или сельская ТП выполняет следующие функции. Высокое трехфазное напряжение подают к ТП по трем фазным проводам А, В и С, из ТП выходит пониженное напряжение. К трем фазным проводам добавляют еще один провод N, называемый нейтральным. При этом напряжение между каждой парой фазных проводов А-В, В-С и А-С равняется 380 В. В данном случае это линейное напряжение.

Напряжение между нейтральным и любым фазным проводом равно 220 В, и его называют фазным. Такая схема бытового электроснабжения получила наименование "трехфазная четырехпроводная", обозначают ее 380/220 В. Максимально она распространена в системах бытового электроснабжения. Далее задача энергетиков состоит в том, чтобы на каждую фазную линию A-N, B-N и C-N по возможности приходилась одинаковая нагрузка.

Например, если речь идет о садовых участках, то стараются распределить потребителей так, чтобы к каждой фазной линии было подключено одно и то же количество домиков и источников внешнего освещения территории садового общества. ТП выполняет и еще одну очень важную задачу: она позволяет с помощью переключения масляного трансформатора регулировать выходное напряжение и устанавливать 380 В на выходе ТП с определенной точностью и, соответственно, давать потребителям напряжение 220 В в пределах допустимых отклонений. Отклонения напряжения питания от номинального (220 В) и его колебания в течение суток за счет изменения нагрузки имеют существенное значение для потребителей, вернее, для их электроприборов.

Отклонения и колебания напряжения

Рассмотрим ситуацию на одной из фазных линий, скажем, на линии A-N. По ней производят электроснабжение одной из улиц загородного поселка. Потребитель 1 находится ближе всех к ТП. Провода, по которым к нему поступает электроэнергия, имеют незначительную длину. Поэтому на вводе в дом напряжение практически равно напряжению на ТП. Потребитель 2 получает энергию по проводам уже большей длины, и у него в доме оно будет ниже, чем у первого потребителя. Это объясняется потерями напряжения на подводящих проводах: любой провод имеет какое-то сопротивление, а значит, такие потери неизбежны.

Совсем плохая ситуация складывается у потребителя N. До его дома энергия проходит самый длинный путь, и потери на подводящих проводах наибольшие. На практике иногда получается так, что напряжение в доме у потребителя, расположенного ближе всех к ТП, на несколько десятков вольт отличается от напряжения в доме самого удаленного потребителя. Энергетики в таких случаях поступают следующим образом. На выходе ТП они несколько завышают напряжение с таким расчетом, чтобы где-то в середине фазной линии оно стало номинальным. Другой вариант расчета: завышение делают таким, чтобы у первого и последнего потребителей напряжение питания было в пределах допустимых значений.

Этот допуск для сельской местности составляет 7,5 %, другими словами, со стороны населения не должно быть никаких жалоб, если напряжение питания лежит внутри допустимого разброса — 203,5 - 236,5 В. Но это не все! Существует еще один бич загородного электроснабжения: из-за недостаточной мощности электросетей и конкретной ТП напряжение меняется и в течение суток. При большом потреблении электроэнергии днем оно падает, а к ночному времени резко повышается.

Нагрузка. Определение ее значения

Электрической нагрузкой в электротехнике принято считать значение длительно действующего тока, проходящего через электроприбор или электрический проводник. Это очень важный параметр. Зная нагрузку от всех электроприборов, можно выбрать сечение провода для электропроводки в новом доме или определить, достаточно ли сечение проложенной электросети квартиры для установки, например, электрокалорифера.

Значение нагрузки считают по закону Ома: I=U/R, где U — напряжение питания, R — сопротивление. Часто под рукой нет данных о сопротивлении электроприбора. Тогда нагрузку можно рассчитать по значению электрической мощности, которую сейчас указывают на всех электроприборах, применив следующую формулу: I=W/U, где I — искомая нагрузка, или ток, W — мощность электроприбора, U — сетевое напряжение 220 В. В таблице ниже даны значения нагрузки от некоторых приборов, полученные делением мощности прибора на 220. Они нужны при определении сечения проводов для квартиры или загородного дома.

Устройство ответвления для загородного дома

Электроэнергия подведена от трансформаторной подстанции к дому. Что и как нужно сделать, чтобы электричество пришло в дом? В городских условиях этот вопрос решают при строительстве здания, а вот перед владельцами загородных домов он встает достаточно часто. Как правило, подвод электроэнергии к загородным домам выполняют не по подземным кабельным каналам, как в городских застройках, а по воздушным линиям (ВЛ). Поэтому для электрификации прежде всего нужно подготовиться к обустройству ответвления от ближайшего столба ВЛ. Значительную часть работ можно выполнить своими силами, не прибегая к услугам электрика. Для этого следует руководствоваться следующими правилами. Максимально допустимое расстояние от вводного устройства до столба ВЛ составляет 25 м. Если оно больше, то необходима установка промежуточной опоры. Кроме того, геометрия снижения подводящего кабеля должна соответствовать всем требованиям. Так, высота кабеля над проездом для автотранспорта не может быть менее 6 м в самом низком месте, а высота кабеля над пешеходными дорожками и проходами — менее 3,5 м. Провода к изоляторам на доме крепят так, чтобы они находились не ниже 2,75 м от земли.

Провода и кабели

Для ответвления рекомендовано использование изолированных проводов из меди или алюминия, но допустимо применение и неизолированных. В последнем случае на провод лучше надеть мягкую изоляционную трубку. Минимальные сечения проводов исходя из их механической прочности (кроме собственного веса они должны выдерживать ветровую нагрузку и нагрузку от обледенения) выбирают следующим образом. Если для ответвления применяют медный провод, а длина ответвления не превышает 10 м, то он должен иметь сечение не менее 4 кв. мм. Если длина ответвления более 10 м, то сечение должно быть не менее 6 кв. мм. Сечение проводов из алюминия в 3-4 раза больше.

Для ответвления целесообразно (особенно при трехфазном подключении) применять специальные кабели типа АВТВ или АВТУ, которые кроме четырех токоведущих жил имеют еще и встроенный несущий трос, воспринимающий основную механическую нагрузку на себя.

Установка изоляторов

Для крепления проводов ответвления применяют фарфоровые изоляторы. Их устанавливают рядом, один под другим или в шахматном порядке. на стене здания. Расстояние между изоляторами -25-30 см. Если для ответвления используют кабель АВТВ или АВТУ, то на доме устанавливают только один изолятор, к нему крепят несущий трос, а крепления токоведущих проводов не производят. В остальных случаях для однофазной сети применяют 2 изолятора, а для трехфазной - 4.

Изоляторы выпускают нескольких типов: ТФ-12, ТФ-16, НС-16 и т.д. Цифра в обозначениях соответствует диаметру крюка изолятора в миллиметрах. Лучше выбирать изоляторы с диаметром крюка 16 мм, особенно в случае закрепления на нем несущего троса специальных кабелей. Для ответвления длиной до 10 м можно использовать и крюки с диаметром 12 мм.

Для установки изоляторов на стену дома из бревен или бруса нужен брусок толщиной 5-6 см, который сначала крепят к стене дома, а затем засверливают отверстия и вворачивают в них крюки изоляторов. Если стены загородного дома дощатые или каркасно-щитовые, то понадобится брус толщиной 8-12 см. Его следует надежно закрепить в месте, где проходят стойки каркаса дома.

Установку изоляторов на кирпичные и бетонные стены выполняют как при помощи деревянного накладного бруса, прочно прикрепленного к стене здания мощными винтами с дюбелями, так и путем пробивания в стене отверстия равного 2,5 диаметра крюка. Крюки изоляторов ставят на цементный раствор, которому дают набрать прочность в течение 5-7 дней. Независимо от типа стен здания и способа крепления изоляторов необходимо соблюдать расстояние до выступа крыши. Оно должно быть не менее 200 мм. Токоведущие провода на рисунках показаны условно. Их устанавливают позже, после завершения всех операций по закреплению изоляторов.

Ответвление под землей

Иногда для загородного дома требуется сделать ответвление не по воздуху, а под землей. Это более стабильный и безопасный вид ответвления, который не подвержен ветровым нагрузкам, обрывам при обледенении, прикосновении длинных предметов или проезде негабаритного транспортного средства. Ответвление под землей, проложенное между ВЛ и домом, можно представить в виде трех частей. Первая и третья часть обязательно содержат защитные металлические трубы, частично расположенные в земле, а вторая часть целиком находится в грунте и может быть уложена без труб. Тип укладываемого кабеля должен соответствовать условию его размещения в грунте, а в расчете сечения жил в отличие от прокладки ответвлений по воздуху не нужно учитывать механические нагрузки. Основную роль для определения сечения в этом случае играет электрическая нагрузка.

Первую часть ответвления устанавливают на стене дома. Основной элемент в ней — защитная труба. Форма ее изгибов — произвольная, труба может огибать цоколь фундамента. Для облегчения ввода в трубу кабеля радиусы изгибов должны быть максимально большими. Трубу необходимо надежно закрепить на стене здания так, чтобы она поднималась не менее чем на 1,8 м от земли. Еще лучше, если она будет цельной и пройдет через стену дома до самого вводного устройства.

Третью часть ответвления — аналогичный Г-образный отрезок трубы — следует приготовить для размещения у столба ВЛ. Под вторую, полностью подземную часть прокладывают траншею глубиной 60-80 см. Далее подготавливают грунт к заполнению траншеи: его нужно очистить от камней и стекол. После укладки кабель желательно защитить от случайных повреждений. Для этого используют бетонные плитки, кирпичи или отрезки металлических труб произвольного диаметра, в которые вводят кабель. Трубы не следует соединять встык. Между ними лучше оставить зазор в несколько сантиметров или сделать так, чтобы отрезки труб входили один в другой.

А теперь рассмотрим, как ввести кабель через стены в дом.

Проход кабеля через стены

Ввод кабеля ответвления через стены строения выполняют в защитных кожухах из металлических или пластиковых трубок. Одно из лучших решений, когда кабель проводят через стену в той же трубе, в которой он выходит из-под земли. Такой же способ можно применить и для прохода через кирпичную или бетонную стену.

Внимание!

По существующим нормам как воздушное (до изоляторов на доме), так и подземное ответвление считают частью ВЛ, его обслуживает владелец электросети. Он несет ответственность за их исполнение и состояние. Чтобы все работы по сооружению ответвления, выполненные своими силами, были приняты владельцем сети без замечаний, заблаговременно пригласите его представителя и ознакомьте со своими решениями и материалами. Помните, что на всем протяжении ответвления от ВЛ до вводного устройства кабель не должен иметь скруток, сращиваний и паек. Его длина должна быть тщательно просчитана, поэтому приобретать его нужно с некоторым запасом. Лучше не проводить установку токоведущих проводов своими силами — этим должен заниматься специалист-электрик.