3.1. Ввод и распределение электроэнергии в многоквартирном доме
TN-C — это старая система заземления, характерная для домов прошлого века постройки. Она на входе в дом — четырехпроводная (три фазных провода L1, L2, L3 и совмещенный нулевой проводник PEN). PEN проводник в этой системе так и идет до потребителя в таком объединенном виде PEN.
В итоге к потребителю в этой системе проложено:
♦ 2 проводника при однофазном включении (L, PEN);
♦ 4 проводника — при трехфазном включении (L1, L2, L3, PEN).
Примечание.
Иногда на схемах фазные провода обозначают латинскими буквами (А, В, С).
Питающий кабель, идущий под землей от трансформаторной подстанции, входит во вводной ящик, который соединен кабелем с распределительным щитом (рис. 3.1). От него отходят стояки, прокладываемые вертикально, например, по лестничным клеткам.
Рис. 3.1. Кабельный ввод в многоэтажный дом с системой заземления TN-C
К стоякам на каждом этаже присоединены этажные щитки, от которых провода расходятся по квартирам.
В зависимости от размеров дома и его этажности, а также системы прокладки кабелей (в земле или коллекторе) вводы выполняются тем или иным способом. Почему? Потому что, во-первых, нагрузка 100-квартирного дома значительно меньше нагрузки 500-квартирного. Во-вторых, требования к электроснабжению пятиэтажного дома относительно невелики: в таких домах нет лифтов, хватает напора водопроводной сети. Оставлять же без электропитания лифты и водоснабжение 30-этажного дома совершенно недопустимо.
По этим причинам в большие дома нередко вводится не один, а два и даже три кабеля со взаимным резервированием. Распределение электроэнергии между квартирами и общедомовыми нагрузками (лифты, насосы, общее освещение) довольно сложно. Его выполняют с помощью комплектных электротехнических устройств. Их размеры, места установки и способы крепления строго согласованы с конструкциями домов.
Рассмотрим варианты присоединения квартир к стоякам в многоквартирном доме с системой TN-C. Стояк имеет четыре провода: три фазы, обозначаемые буквами А, В, С, как показано на рис. 3.2, а, и совмещенный нулевой проводник PEN.
Рис. 3.2. Распределение нагрузки между фазами:
а — структура электроснабжения стояка; б — ток в нейтральном проводе
Между каждой парой фаз (А-В, В-С и С-А) напряжение в 1,73 раза выше, чем между любой фазой и нейтралью (A-PEN, B-PEN). Значит, если между фазами 380 В, то между каждой фазой и нейтралью 380/1,73 = 220 В. В каждую квартиру вводят два провода: фазу и нейтральный провод. В этих проводах ток одинаков. Иначе и быть не может, так как проводов всего два, поэтому в любой момент времени один из них прямой, а другой — обратный.
Квартиры к разным фазам присоединяют по возможности равномерно. Так, на рис. 3.2, а из шести квартир к каждой фазе присоединено по две. Равномерное распределение нагрузки исключает перегрузку отдельных проводов стояка и обмоток трансформатора и, кроме того, дает возможность уменьшить ток в нейтральном проводе. Этот вопрос требует пояснений.
Из схемы видно, что все квартиры присоединены к нейтральному проводу PEN. Он для всех квартир является обратным, поэтому через него должна проходить сумма всех токов. Но какая сумма? Не арифметическая, а геометрическая. Чтобы ее найти, нужно изобразить нагрузки каждой фазы векторами, приняв их длины пропорциональными нагрузкам фаз; затем эти векторы следует расположить под углами 120° и по правилу параллелограмма сложить сперва нагрузку двух фаз, а затем, опять-таки по правилу параллелограмма, сложить найденную нагрузку двух фаз с нагрузкой третьей фазы. Пример такого сложения дан на рис. 3.2, б. Из него видно, что ток в нейтральном проводе получился меньшим, чем ток любого провода фазы А, В или С. При совершенно равномерной нагрузке фаз тока в нейтральном проводе нет, поэтому его часто упрощенно называют нулевым.
Нередко в домах постройки прошлого века вместо этажных щитков применяли совмещенные электрошкафы. Пример такого электрошкафа дан на рис. 3.3.