Электроснабжение частного дома или коттеджа
Системы автоматики в электроснабжении

Автоматика в системах электроснабжения.
Записки инженера

15 December 2017

Автоматизация электроснабжения частного дома/коттеджа

Итак, вы получили заветный участок, и приступаете к строительству. Или же вместо старенького домика строите или построили новый, побольше и посовременней.

Масштабы могут быть разными и, соответственно, выделяемые энергетиками мощности, тоже разные. Обычно это 25-40 кВА/кВт с подключением к воздушной линии 0.4 кВ. Чаще ввод делается трехфазным, но и однофазное подключение тоже применяется. Да и строительство часто ведется не на вновь выделенных участках, а взамен старого жилья на обжитой территории со старой инфраструктурой и уже с имеющимся однофазном подключении. Бывает, что выделяются более высокие мощности, и даже подводится напряжение не 0.4, а 6-10кВ. Естественно, в таком случае на участке либо на ближайшей опоре устанавливается небольшая подстанция, но это, естественно, дорого, и далеко не каждому доступно и нужно. Также не часто, но бывает возможность сделать два разных ввода, от разных линий и даже подстанций. Такие подключения позволяют сделать электроснабжение более надежным, обычно в таких случаях устанавливается система автоматического включения резерва (АВР). Но чаще всего возможности ограничены одним вводом и 10-30 кВА выделенной мощности.Однолинейная схема трехфазного ввода в коттедж

На рисунке выше представлена типичная однолинейная схема электроснабжения коттеджа с трехфазным подключением 0.4 кВ. Сечение проводов и номиналы автоматов и счетчика должны соответствовать выделенной мощности.

К сожалению, в силу известных обстоятельств, качество подводимой электроэнергии далеко не идеальное, и хороший хозяин задумывается о том, чтобы его улучшить. О стабилизаторах, нормализующих уровень напряжения в сети, написано мною в предыдущей статье. Однако загороднее электроснабжение, помимо этого, часто испытывает перебои, и поэтому становится актуальным резервный источник в виде мини-электростанции. Это может быть карбюраторный бензогенератор или дизель-генератор, также может быть газогенератор. Более экзотичные альтернативные источники электроэнергии в виде солнечных батарей или ветрогенераторов также возможны, но из-за определенных сложностей в эксплуатации и дороговизны применяются реже. Совсем не обязательно брать мощность резервного источника по полной, обычно 10 кВА хватает даже для солидного коттеджа.

Автоматическое включение резерва. Базовая схема

Базовая часть схемы АВР на реверсивном магнитном пускателе приведена на рисунке выше. Конструктивно реверсивный пускатель представляет собой два обычных контактора, соединенные механической блокировкой, предотвращающей одновременное их включение. Для той же цели служат и блок-контакты КМ 1.2 и КМ 1.1. При наличии напряжения на основном вводе и отсутствия на резервном контактор КМ 1.1 включен и нагрузка через его контакты питается от основного ввода. При пропадании напряжения на основном вводе КМ 1.1 отключается и размыкает цепь питания нагрузки, а также подготавливает цепь для включения контактора КМ 1.2. После запуска генератора на резервном вводе появляется напряжение, от чего срабатывает и подает питание в нагрузку от резервного ввода контактор КМ 1.2.

Теперь нужно распределить электричество по всем помещениям. Составим схему и выберем провода и защитные устройства. Типично схема выглядит так:

Внутренняя проводка коттеджа, схема

Данная схема представляет собой типичную для однофазного подключения с системой заземления TN-C-S. На входе в качестве общего выключателя стоит УЗО Q1, от которого электропитание разветвляется на группы, защищенные автоматами. В данной схеме используются однополюсные автоматы, хотя для большей надежности автоматы можно взять двухполюсные или типа "1P+N". Еще одно мероприятие, которое часто делают в таких случаях - это выделение в отдельную группу розеток, расположенных в кухне и ванной и подключение их через дифференциальный автомат, либо через обычный автомат + УЗО. Так как к этим розеткам подключаются такие устройства, как стиральная или посудомоечная машина, холодильник, газовая колонка и т.д., то дополнительная защита здесь очень даже уместна. Поэтому новая схема, с учетом предыдущих пожеланий, будет выглядеть так:

схема улучшенная однофазная

С защитой разобрались. Но в загородных сетях есть еще одна проблема - это нестабильное напряжение. Чаще всего оно проявляется как хронически заниженное. Это происходит потому, что в районах малоэтажной застройки расстояния от подстанций до потребителей возрастают, соответственно увеличиваются потери в линиях. Также в таких сетях трудно контролировать распределение нагрузки по трем фазам. В результате возникают перекосы: на какой-то из фаз напряжение оказывается заниженным, на другой завышенным. Лучшее решение проблемы в данном случае - это стабилизатор напряжения. В настоящее время выпускается множество хороших и надежных однофазных и трехфазных стабилизаторов напряжения.

Вернемся к АВР. Хорошую и довольно простую для однофазных сетей схему можно найти на многих сайтах. Схема АВР собрана всего на одном контакторе и предназначена для однофазной системы электроснабжения. Немного доработав ее, получаем реальную рабочую схему, которая с небольшими вариациями уже хорошо зарекомендовала себя на десятках объектов:

схема электроснабжения частного дома с АВР

При токах до 20А в качестве К1 применялся контактор VS220-11, у которого есть один замыкающий и один размыкающий контакты, рассчитанные на ток до 20А. Для более мощных потребителей применялся контактор VS463-22, имеющий 2 замыкающих и 2 размыкающих контакта, каждый из которых рассчитан на ток 63А. Причем, если контакты VS463-22 соединить попарно параллельно, то можно коммутировать токи до 100А. УЗО Q1 - обычное однофазное, на ток утечки 30mA, а номинальным током таким же, как и автомат SA1 или немного немного выше. Дифференциальный автомат для кухни и ванной берется на ток утечки 10mA, а номинальный ток 16А. Ток автомата электроплиты берется по сечению отходящего провода, который выбирается по потребляемому плитой току. Остальные провода обычно 2.5 кв.мм меди и соответственно автоматы на 16А. На освещение можно взять провод и потоньше, соответственно и автомат на меньший ток.

При выборе в качестве резервного источника бензогенератора, чтобы организовать электроснабжение с автоматическим включением резева, нужно учесть ряд факторов. Во-первых, бензогенератор должен иметь стартер и аккумулятор, этому удовлетворяют модели Etalon EPG-5500-E2, EPG-6500-E2 и Etalon EPG-8000-E2. А вот для них вариант схемы электроснабжения с АВР:

Схема АВР с бензогенератором

Дистанционное управление и автоматика

Наличие стартера и аккумулятора дает возможность дистанционного управления, а также автоматического запуска бензогенератора. Ниже приведена примерная схема автоматического включения резервного электропитания (АВР). Для увеличения изображения нажмите на него. Описание см. ниже.

Схема АВР с бензогенератором

В обычном состоянии SA1 и SA2 включены и на основном вводе есть питание. Поэтому контактор К1 притянут, и его контакты К1.1 и К1.2 замкнуты, соответственно К1.3 и К1.4 разомкнуты. Все электроприемники питаются от основного ввода. Когда же основное напряжение пропадает, контактор К1 отпускает, отключает нагрузку от основного ввода и подготавливает цепь питания от резервного ввода (замыкаются К1.3 и К1.4, а К1.1 и К1.2 размыкаются). По прошествии некоторого промежутка времени, если напряжение на основном вводе не появилось вновь, отпускает реле времени К2, и своим контактом К2.1 замыкает цепь питания стартера, который запускает двигатель бензогенератора. Как только на выходе генератора появляется необходимое напряжение , срабатывает контактор К4, и контактом К4.2 отключает стартер, а также подключает нагрузку контактом К4.2.

При возобновлении подачи питания на главном вводе срабатывает К1, и потребители опять получают питание от главного ввода. С некоторой выдержкой времени срабатывает реле времени К3, и своими контактами К3.1 и К3.2 включает клапан, закрывающий подачу топлива, а также закорачивает катушку зажигания. Вследствие этого двигатель останавливается.

О деталях. К1 - контактор типа VS463-22, имеет 2з+2р контакты пропускной способностью в 63А. К2 и К3 - реле времени РВО-26, одно из них (К3) настраивается на задержку при срабатывании, другое (К2) - при отпускании. К4 - контактор типа VS463-31, имеющий 3 замыкающих контакта (при необходимости можно подключить 2 или 3 контакта параллельно) и один размыкающий. Схема дается как базовая, в нее можно вносить разные усовершенствования - например, добавить реле напряжения, которое будет отключать ввод при сильно заниженном или завышенном напряжении.

При такой системе электроснабжения резервное питание подключается автоматически, сразу после запуска бензогенератора. Схема дана как базовая, для реального же применения нужно предусмотреть еще несколько защит. Многие считают, что перед нагрузкой нужно прогреть двигатель бензогенератора несколько минут в холостом режиме. В таком случае нужно предусмотреть выдержку времени на включение К4, что достигается включением в схему дополнительного реле времени. Также данной схемой не предусмотрена блокировка включений при нескольких неудачных попытках запуска. Сейчас модно в схемы АВР строить на контроллерах, в которых алгоритм реализован на электронике, но принцип действия остается тот же. Применять либо не применять контроллеры или микропроцессоры для автоматизации электроснабжения - решать вам.

Где купить детали?

Если у вас возникают затруднения с приобретением контакторов и реле нужных параметров, вы можете заказать их в интернет-магазине.

Адрес страницы:
Ссылка для сайта:
Ссылка для форума:

Яндекс.Метрика