Замкнутая кольцевая проводка и ее использование
Устройство импульсной защиты
18/05/2023
Схемы подключения реле напряжения в однофазной и трехфазной сети
25/05/2023История возникновения кольцевой проводки
Переживающая последствия Второй мировой войны, Британия вступила в программу массовой перестройки жилья, ибо в результате войны многие дома были попросту разрушены.
Острая нехватка меди вынуждала экономить материал, и инженерам необходимо было придумать такую схему проводки, которая позволила бы использовать имеющуюся в распоряжении медь наиболее оптимальным экономичным образом. При том необходимо было получить проводку для нормальной работы с 13-амперными розетками, оснащенными предохранителями.
Розетки и вилки с предохранителем стандарта BS1363 с прямоугольными контактами были тогда популярным унифицированным решением, под них и разрабатывалась схема проводки в период с 1942 по 1947 годы.
Так и была разработана кольцевая проводка, допускающая подключение пары электрических обогревателей мощностью по 3 кВт каждый, в любом из двух мест в доме, и позволяющая питать маломощные устройства, причем расход меди получался минимальным.
Кольцевая электропроводка стала наиболее распространенным решением в Великобритании, к тому же ее легко можно было переделать в 20-амперную радиальную, просто разбив кольца напополам, и питать половины через отдельные автоматы. Кроме того прибегнуть к радиальной схеме можно было в случае, если одна из ветвей кольца повредится, а на ремонт нужно время. Замена проводки, опять же, получалась очень простой.
Еще одно преимущество кольцевой проводки — меньшие рабочие силы при монтаже. Достаточно было уже имеющиеся, соединенные радиально, розетки подключить проводом в кольцо на 30 ампер, и добавить потом еще, если нужно, розеток. Кольцо оказывалось подключено к сети необычно — через пару предохранителей по 15 ампер, зато работало хорошо.
Что же представляет собой кольцевая проводка
Разработанная и используемая в Великобритании кольцевая проводка предполагает применение независимых парных проводников для нейтрали, фазы и заземления у каждой розетки. Такой подход допускает использование вдвое более тонкого проводника по сравнению с обычной радиальной проводкой для тока аналогичной величины.
В идеальном случае кольцо работает как две параллельные радиальные токонесущие ветви провода, включенные навстречу, причем в реальности точка разделения ветвей меняется в зависимости от того, в каких точках кольца подключены в данный момент потребители.
Когда нагрузка распределена равномерно по кольцу, то и тока на каждую сторону придется по половине от общего. Следовательно сечение проводника можно использовать вдвое меньшее. Но на самом деле нагрузка отнюдь не везде и не всегда получается распределена симметрично, поэтому на деле провод берут толще расчетного.
Как выполняется монтаж кольцевой проводки
Начало кольца — от распределительного щита квартиры. Провод подводится поочередно к каждой розетке, после чего возвращается обратно в щит. Для трехфазной системы одно кольцо питается через один однополюсный автоматический выключатель в щите. Обычно для кольцевой проводки на 13 ампер принимают сечение 2,5 кв.мм (для британского стандарта), а автомат ставят на 32 ампера.
Если проводка выходит длинной, или теплоизоляция снижает характеристики кабеля, то для снижения падений напряжений и потерь применяют провод сечением 4 кв.мм в ПВХ изоляции. Или если кабель в минеральной изоляции и в медной оболочке, то берут сечение жилы равным 1,5 кв.мм для тех же 13 ампер, поскольку такой кабель легче выдерживает нагрев, однако проводку тогда необходимо рассчитывать с высокой аккуратностью, с учетом падений напряжений на протяженных участках.
Согласно европейским правилам для кольцевой проводки, сечение кабеля принимается исходя из тока не меньшего чем 2/3 от номинала срабатывания защитного устройства. Таким путем вероятность возникновения продолжительной перегрузки для жилы сводится к минимуму. Практически зачастую автомат оказывается несколько дальше по номиналу от предлагаемого соотношения.
По правилам BS 7671 разрешается устанавливать любое количество стандартных розеток на кольцевую схему если площадь помещения не более 100 квадратов, однако практически в не очень больших домах делают одно кольцо проводки на один этаж. Если дом большой — колец делают несколько, в конце концов это решает сам проектировщик исходя из собственного опыта. Часто отдельное кольцо делают для кухни или для того места в жилище, где установлены мощные потребители.
Если ответвление от кольца делается кабелем такой же толщины что и кабель кольца, то предохранители можно не ставить, а сразу подключить одиночную или двойную розетку. Ответвления подключаются к кольцу с использованием распределительных коробок. Если розетка тройная или еще более сложная, то ей необходим предохранитель (обычно он уже встроенный).
Отводов не должно быть больше чем розеток. Считается что делать дополнительные отводы — плохая практика. Если на отводе необходимо несколько розеток для маломощных потребителей, то тут же применяют распределительное устройство оснащенное своим предохранителем или даже с выключателем (для нескольких стационарных агрегатов).
Когда в здании предполагается установка устройства мощностью более 3 кВт, такого как мощный бойлер или обогреватель, то есть прибора, который будет работать длительно и потреблять при этом большую мощность, то такой прибор не рекомендуется присоединять непосредственно к кольцу. Лучше проложить ему отдельную ветвь.
Недостатки кольцевой проводки
Некоторые недостатки кольцевой проводки делают ее не особо популярной за пределами Великобритании. Главный из недостатков — неочевидность аварийного режима.
Если кольцо (фазы, нейтрали или заземления) оказалась по какой-то причине разорвано, а нагрузка при этом продолжает питаться, то человек не замечает неисправности, а кабель испытывает перегрузку — может быть ток уже выше номинала и кабель быстро разрушается. В худшем случае — возникает опасность пожара.
Обычная радиальная проводка просто перестала бы проводить ток или сработало бы УЗО. Слишком большое количество отводов, или если они слишком длинные, — также усугубляет возможность перегрева, для надежности необходима адекватная защита на каждом ответвлении.
Проверка кольцевой проводки требует в 5 раз больше работы нежели тестирование традиционных радиальных схем, да и не каждый электрик сумеет протестировать кольцевую схему.
Стандарт BS 7671 предписывает правило, что ни один из участков кольца не должен испытывать перегрузку по току (не должен ни по одному куску кабеля течь ток выше номинала), а это трудновыполнимое требование, и его зачастую игнорируют. Например, стиральная и посудомоечная машины не установлены вблизи к центру кольца, и все, требование уже нарушено.
Кольцевая проводка — источник нежелательного магнитного поля. В традиционной схеме ток течет по двум проводам, лежащим рядом, и магнитные поля от двух проводов друг друга нейтрализуют, не образуется большого витка с током, не образуется катушки индуктивности — источника магнитного поля.
Но кольцевая схема, в случае неравенства токов с двух сторон кольца в фазном и нейтральном проводе, создаст переменное магнитное поле внутри кольца, а это электромагнитные помехи, которые станут мешать другим устройствам, в частности звуковым, приведут к нештатным срабатываниям сигнализации, к наведению ЭДС на заземленных проводниках, помешают работе медицинских жизненно-важных приборов и т. д.
Наконец, как обеспечить кольцевой проводке адекватную защиту от перегрузок, особенно при неявном повреждении? Необходимы дополнительные предохранители, и лучше — в каждую розетку или вилку.
Безусловно, индивидуальные предохранители — это отличное решение, поскольку вышедшее из строя устройство сразу себя обозначит, а другие устройства продолжат работать.
Но в итоге камней преткновения получается очень много, особенно для тех стран, где не принято использовать вилки с индивидуальными предохранителями как в Великобритании. Так стоит ли овчинка выделки?
