Основным компонентом электрической подстанции является понижающий трансформатор, который может быть как трехфазным, так и однофазным. Однофазные трансформаторы часто применяются совместно с трехфазными и, как правило, находят свое применение в rural areas, или, проще говоря, в сельской местности.
Подключение, разводка, схемы трехфазного напряжения и равномерное распределение 380 вольт в частном доме
Правильное распределение нагрузки по фазам при подключении коттеджа играет ключевую роль в оптимизации потребления электрической энергии. Это значительно снижает вероятность перегрузок и возможных поломок электроприборов, происходящих из-за недостаточного или избыточного напряжения. Также правильная схема распределения может привести к снижению показаний электросчетчика. Далее мы подробнее рассмотрим возможные нюансы, а также проанализируем несколько наиболее распространённых схем с помощью наглядных примеров.
Устройство электрического щита
Перед тем как начать распределять нагрузку по фазам в частном доме, важно правильно организовать электрощита, в который поступает напряжение с электросети. Такой щит должен содержать следующие устройства:
- Автоматический выключатель (автомат) для защиты от перегрузок.
- Трехфазный прибор учета электроэнергии.
- Автоматические выключатели или устройства защитного отключения (УЗО), индивидуально подключенные для каждой фазы. Нуль должен быть подключён к нулевой шине.
- Защитный проводник заземления, который соединяется с общей заземляющей шиной.
Важно! Данный перечень оборудования составлен с учетом подключения кабеля от воздушной линии электропередач (ВЛЭП).
Трансформаторная подстанция
Трансформаторные подстанции предназначены для приема электроэнергии, поступающей с линий электропередач, её преобразования и дальнейшего распределения. Такие подстанции обычно состоят из следующих компонентов: понижающий трансформатор, устройство распределения электрической энергии (УР) и блок управления.
В сельской местности наиболее распространены столбовые и мачтовые трансформаторные подстанции. Основным устройством подстанции является понижающий трансформатор, который может быть однофазным или трехфазным. Наиболее распространенной схемой в сельских районах является однофазная сеть, работающая в сотрудничестве с трехфазными трансформаторами.
Напряжение понижается до номинального уровня: после преобразования оно может составлять 380 В (линейное напряжение) или 220 В (фазное напряжение). Таким образом, электропитание, получаемое конечными пользователями, делится на трехфазное или однофазное, в зависимости от потребностей и оборудования.
Однофазное электроснабжение
Для обеспечения электропитания объектов в однофазной сети используются две линии: одна – фазная, а другая – нулевого рабочего провода. В результате они формируют однофазную электросеть, где номинальное напряжение составляет 220 В. Важно заметить, что такая схема подключения не требует заземления.
Сейчас однофазные схемы встречаются реже, и чаще всего их можно найти в зданиях, относящихся к старому жилому фонду.
Когда используется 220 В и когда 380 В
Многие бытовые электроприборы и инструменты (за редким исключением профессионального оборудования) являются однофазными и рассчитаны на 220 В. Поэтому большинство частных домов, дач и квартир функционируют на однофазной сети. Трехфазные сети обычно организовываются на предприятиях, в коммерческих и общественных учреждениях. Однако системы на 380 В также иногда встречаются в загородных домах и коттеджах.
Оборудование, использующее трехфазное напряжение (380 В), включает в себя:
- Станки (фрезерные, токарные и т.д.) для обработки дерева, металла и других материалов, а также профессиональные инструменты.
- Насосы для автономных систем водоснабжения, орошения и полива.
- Котлы и бойлеры для систем горячего водоснабжения.
- Сельскохозяйственное оборудование, такое как электрические мельницы для обработки зерна и ТЭНы для отопления в помещениях, где содержатся животные и птицы.
- Мощные климатические установки, используемые в коттеджах и отпечатках.
Любое оборудование, работающее на трехфазных двигателях, получает питание от сети на 380 В. Аналогичные установки с однофазным приводом, как правило, потребляют больше энергии из-за наличия реактивных потерь.
Как узнать, однофазная или трехфазная сеть
Для определения типа сети, подключенной к объекту, можно воспользоваться вводным устройством, защитными автоматами или анализируя количество жил в кабеле.
Если к воздушному вводу дома подводится 3 или 4 провода, значит, сеть трехфазная. То же самое можно сказать и про автоматические выключатели: наличие трех или четырех полюсных автоматов указывает на трехфазную систему электроснабжения. Провода трехфазной системы имеют 3, 4 (три фазных проводника и нейтральный) или 5 (три фазы, ноль и заземление) жил. Однофазная проводка, как правило, содержит 2 или 3 провода (фаза, ноль и заземление).
Если в доме или на объекте работает трехфазная сеть и имеются соответствующие потребители, для резервного или аварийного электроснабжения следует выбирать генератор с трёхфазным выходом. В противном случае для однофазной сети будет достаточно генератора с соответствующим выходом напряжения.
Три фазы или одна: в чем разница
Разница между напряжениями 380 и 220 вольт заключается в величине самого напряжения и типе подключаемых потребителей. При наличии трехфазной сети с нейтральным проводом можно организовать несколько однофазных систем, но при этом необходимо следить за симметричным распределением нагрузки. Существенное отклонение токов в каждой из фаз может вызвать перегрев, снижение производительности и выход из строя различных электроприборов и оборудования.
Также стоит отметить, что отличие однофазного от трехфазного напряжения наблюдается в области применения. Однофазная сеть преимущественно используется в быту и на производстве с мощными потребителями, тогда как трехфазная сеть широко используется в квартирах.
Недостатки трехфазного питания
У трехфазного питания есть несколько недостатков, которые стоит учитывать перед его подключением:
- Значительные расходы на подключение и закупку оборудования
Если в ваш дом уже подведено однофазное электроснабжение, то перевод на трехфазное требует дополнительных затрат. В такие затраты входят:
- Оформление договора. На основании современного законодательства оформление договора на установку трехфазного ввода и счетчика составляет около 550 рублей.
- Приобретение счетчика и проводов. Средняя стоимость трехфазного счетчика, имеющего регистрацию в государственном реестре, достигает 1500 рублей. Также потребуется около 20 метров изолированного кабеля СИП сечением 16 мм², что обойдется примерно в 1200 рублей. Не стоит забывать также о необходимости организации проводки внутри дома, что достаточно сложно оценить, так как площади домов варьируются.
- Дополнительные автоматические выключатели. Для каждой фазы потребуется отдельный автомат. Также нужно будет установить реле контроля напряжения, что позволит постоянно мониторить напряжение по всем фазам и переключаться между ними в случае перекосов.
Для подключения к трехфазной сети нужно будет дождаться своей очереди, что может занять несколько недель. Если же необходимо подключить систему срочно, потребуется заплатить дополнительно за ускоренный процесс. Итоговая сумма, потраченная на подключение трехфазного питания, может оказаться весьма внушительной.
Переход на трехфазное питание предполагает установку большого электрощита, что связано с необходимостью наличия дополнительного защитного и распределительного оборудования. Чаще всего такой силовой щит устанавливается на улице, чтобы не занимать много места в доме.
Следует отметить, что для распределительных щитов энергетические компании предъявляют определенные требования. Например, защита от пыли и влажности должна иметь уровень не менее IP31, а для влажных помещений – IP54. Для некоторых владельцев загородных участков или частных домов поиск подходящего места для установки щита или монтаж такой конструкции могут оказаться настоящим испытанием.
Если в доме изначально было однофазное питание, то подключение еще двух фаз потребует глобальной перепланировки проводки, так как все розетки и осветительные приборы были подключены к одной фазе. При добавлении трехфазного подключения потребуется перенести розетки, что приведет к значительным ремонтным работам в доме, поскольку необходимо будет стробить стены под новую проводку. Очевидно, что такая работа потребует дополнительных временных и финансовых затрат.
Выводы
Итак, подключение трехфазной сети будет оправдано для:
- Тех, кто желает получить стабильное напряжение без перекосов. Если ваш дом расположен далеко от трансформаторной подстанции и вы сталкиваетесь с падением напряжения на одной из фаз, трехфазная сеть станет отличным решением.
- Тех, кто планирует использование трехфазного оборудования. Если в вашем отоплении используется электрокотел или планируется установка насосной станции, то без напряжения 380 В не обойтись.
- Тех, у кого в наличии множество бытовых приборов и электроники с общей мощностью более 5 кВт. В этом случае имеет смысл получить технические условия от энергосбытовой компании на 10-15 кВт с возможностью подключения трехфазной сети.
Вам не понадобятся три фазы, если:
- У вас есть только однофазные устройства с общей мощностью не более 5 кВт и стабильное напряжение на одной из фаз.
- Если вы не хотите делать масштабный ремонт и переплачивать за дорогостоящее оборудование.
Однофазное электрическое питание
Однофазное электропитание осуществляет подачу энергии к потребителю через одну фазную линию и линию нулевого рабочего провода. Линии, предназначенные для однофазного питания, именуются однофазными электрическими сетями. Номинальное напряжение в однофазных электрических сетях составляет 220 вольт.
Однофазные сети также можно классифицировать в зависимости от рабочих проводников.
Однофазная двухпроводная сеть
В однофазных двухпроводных сетях для подачи электричества используются два провода: фазный (L) и нулевой (N). Такая сеть не предполагает заземления электрических приборов. Двухпроводные электрические сети были распространены и остаются таковыми, особенно в старом жилом фонде.
Если у вас дома проводка выполнена из алюминиевых проводников, вероятность того, что у вас двухпроводная электрическая сеть, велика.
Пример схемы: однофазная двухпроводная сеть в квартире
Однофазная трехпроводная сеть
В однофазных трехпроводных сетях используются три провода: фазный (L), нулевой (N) и защитный, заземляющий. Третий провод, отвечающий за заземление, предназначен для дополнительной защиты человека от поражений электрическим током. Соединение заземляющего провода с корпусами электроприборов (заземление) позволяет отключать электропитание в случае замыкания проводника на корпус прибора (короткого замыкания). Этот провод обозначается как PE.
Заземление защищает не только самого человека от электротравм, но также предохраняет электроприборы от перегораний.
Пример схемы: однофазная трехпроводная сеть в квартире
Трехфазное электрическое питание
При подключении трехфазного питания в электрощите квартиры или вводе в дом заводятся три фазы (L1, L2, L3) и нулевой рабочий проводник (N). Номинальное напряжение между любыми из фаз составляет 380 вольт, в то время как напряжение между любой фазой и рабочим нулём составляет 220 вольт. Далее проводка распределяется по дому или квартире в зависимости от схемы электропроводки, обеспечивая 220-вольтовое или 380-вольтовое питание для всех электроприборов.
При проектировании трехфазной электросети необходимо уделять особое внимание равномерному распределению нагрузки между фазами. Небалансировка нагрузки может привести к перекосу в работе фаз, а в случае значительного перекоса — к аварийным ситуациям, включая обгорание одной из фаз.
Распределить трехфазное питание по квартире или частному дому можно с помощью электрокабелей с четырьмя или пятью проводами.
Трехфазная четырехпроводная электрическая сеть
В четырехпроводной электропроводке питающие провода включают три фазных и один рабочий нулевой. От электрощита или распределительной коробки проводка распределяется по розеткам и светильникам, использующим два провода: каждый фазный и нулевой (L1-N, L2-N, L3-N) с напряжением 220 вольт. На схемах фазы могут обозначаться как А, В, С.
Пример схемы: трехфазная четырехпроводная сеть в квартире
Трехфазная пятипроводная электрическая сеть
В трехфазной пятипроводной электрической сети присутствует пятый провод, который предназначен для заземления и выполняет защитные функции. Этот провод также обозначается как (PE).
Важно! В всех трехфазных сетях необходимо равномерное распределение нагрузки (потребляемой мощности) между фазами. Определение нагрузки сети при трехфазном питании невозможно осуществить, полагаясь только на основной закон электротехники, известный как закон Ома. Для расчетов нужно учитывать коэффициент мощности (cosφ) и коэффициент спроса (Кспроса). Обычно для жилых квартир принимаются значения: cosφ=0,90-0,93, а Кспроса=0,8, что уместно, если имеется более 5 потребителей.