Skrzynka elektryczna z bezpiecznikami i zabezpieczeniami antyprzepięciowymi

Po wykonaniu projektu: Nowa skrzynka z bezpiecznikami w mieszkaniu - projekt nadszedł czas na realizację... i zrobione! Skrzynkę, a właściwie prawidłowo nazywając rozdzielnicę, skończyłem pod koniec lutego. Od tej pory działa należycie.
Już kilka razy korzystałem z możliwości przeprowadzenia napraw, bądź modyfikacji, elektryczności w domu odłączając TYLKO konkretny obwód elektryczny. Nie muszę już wyłączać prądu w całym domu :-D

Od czasu instalacji, czyli przez dwa miesiące, raz zadziałał przekaźnik napięciowy RN-113 firmy NOVATEK-ELECTRO . Niestety nie wiem, jaki był powód zadziałania: czy napięcie było za niskie czy też za wysokie. Tak czy inaczej albo ochronił urządzenia chłodnicze, albo wszystkie urządzenia elektryczne.
Update: Do 2014.07.32 wyłącznik zadziałał już kilka razy. Ostatnio kilka razy wyłączany był prąd i wtedy przekaźnik napięciowy chronił urządzenia, a raz zadziałał podczas burzy.

Na początek przemyślenia dotyczące mocy, którą można JEDNOCZEŚNIE wykorzystać (przykłady dla bezpieczników 16A, 20A, 25A i 35A):
230V * 16A = 3680VA
230V * 20A = 4600VA
230V * 25A = 5750VA
230V * 35A = 8050VA
Ponieważ 230V to wartość skuteczna napięcia to można przyjąć dla obciążenie typu oporowego (nie indukcyjne kuchnie elektryczne, piekarniki elektryczne, żelazka, oświetlenie tradycyjnymi żarówkami):
3680VA -> max 3680W
...
8050VA -> max 8050W
Jednak nowoczesne urządzenie maja inne charakterystyki poboru prądu, i należy obliczenia przeprowadzić np. tak:
3680VA * 0,9 = 3312W
4600VA * 0,9 = 4140W
5750VA * 0,9 = 5175W
8050VA * 0,9 = 7245W
To jest moc zainstalowana dla naszego mieszkania, dla pojedynczej fazy, w zależności od bezpiecznika przed licznikiem (tak w skrócie) - takie obciążenie powinien wytrzymać główny bezpiecznik zainstalowany przed licznikiem.
O bezpiecznikach więcej jest tu:


Dla przypomnienia:

S [VA] = Usk * Isk - moc pozorna
P [W] = Usk * Isk * cos(φ) - moc czynna
Q [VAr] = Usk * Isk * sin(φ) - moc bierna
S= sqrt( P^2 + Q^2 )


O wartości napięcia napisałem tu: Jakie napięcie w "gniazdku" mieści się w normie?

*********************** 


Do zastanowienia przedstawiam różne przypadki JEDNOCZESNEGO użycia urządzeń elektrycznych:

Goście w domu:
- piekarnik coś podgrzewa 2000W
- tak samo mikrofalówka 1300W
- czajnik gotuje wodę na herbatę 2000W
- ekspres do kawy nalewa kolejny kubek tego cudownego napoju 1400W
- klimatyzacja (pełna moc elektryczna): 2000W
- oświetlenie w salonie i łazienkach: 500W
- hotel (oświetlenie, tv, elektronika) 500W
= 10000W

Weekend I:
- zmywarka 2000W
- pralka 2000W
- suszarka do ubrań 2000W
- czajnik 2000W
- hotel (oświetlenie, tv, elektronika, lodówka) 500W
= 8500W

Weekend II:
- odkurzacz 1500W
- czajnik 2000W
- zmywarka 2000W
- hotel (oświetlenie, tv, elektronika, lodówka) 500W
= 6000W

Weekend III:
- zmywarka 2000W
- żelazko 2000W
- piekarnik 2000W
- hotel (oświetlenie, tv, elektronika, lodówka) 500W
= 6500W

Weekend IV:
- ekspres do kawy 1400W
- piekarnik 2000W
- żelazko 2000W
- hotel (oświetlenie, tv, elektronika, lodówka) 500W
=5900W

Przykład urządzeń podłączonych do pojedynczego obwodu w kuchni:
- mikrofalówka 1300W 
- czajnik 2000W
- robot 1000W
- lodówka 300W
= 4600W (bezpiecznik 16A dopuszcza max 3680W)
(a jest jeszcze np.: opiekacz, ekspres, blender, gofrownica, frytkownica, maszyna do chleba, krajalnica)

Nie szukam minimalnych wartości, tak samo jak nie szukam maksymalnych wartości - przedstawiam realne sytuacje: pralka pierze, można odkurzać, ale w tym czasie druga osoba gotuje wodę w czajniku i piecze ciasto.
Sytuację w domach najczęściej ratuje to, że pralka czy zmywarka pobiera maksymalną moc tylko podczas krótkiego okresu, gdy podgrzewana jest woda; czajnik czy ekspres do kawy pracują chwilowo, itp.
Jeśli jednak w nowoczesnym gospodarstwie domowych dwie osoby podzielą się obowiązkami i będą chciały jednocześnie wykonać kilka prac domowych z wykorzystaniem urządzeń pobierających znaczną moc jak: piekarnik, pralka, suszarki do ubrań, żelazka, to się to nie uda, jeśli instalacja elektryczna nie będzie na to przygotowana.
Warto jeszcze zaznaczyć, że instalacje elektryczne są stosunkowo odporne na przeciążenia. Kable się grzeją, ale nie dymią od razu. Dzięki temu działają np.: kuchnie indukcyjne, które pomimo pobierania znacznej mocy instalowane są na jednofazowych instalacjach w starych blokach (bez modyfikacji takich instalacji). Jednak to, że tak "się da" nie znaczy, że tak należy robić :-) Zresztą kuchnie indukcyjne to kolejny temat... :-) (ja wolę zdecydowanie kuchnię gazową!)


*********************** 


Teraz opiszę przebieg zmontowania i instalacji nowej skrzynki elektrycznej.

Kompletowanie wyposażenia:


 
 Kupiłem wyłączniki różnicowo-prądowe (bez członu nadmiarowo-prądowego) firmy EATON. Wyposażenie szafki chciałem mieć firmowe - EATON spełnia ten wymóg :-) -, a od ręki dostępne były urządzenia widoczne powyżej. Wyłączniki różnicowo-prądowe o charakterystyce "A". Cała reszta to głównie Legrand.


Pierwsze koncepcje rozmieszczenia wyposażenie w konkretnej skrzynce elektrycznej. 


 
 
Łączniki rozprowadzające prąd pomiędzy sąsiadującym wyposażeniem.


Zakończenia kabli.


Główna wykonawczyni.


 
 Listwy (tu akurat dystrybuujące PE) łączyłem podwójnymi przewodami.Jeden z przewodów po skręceniu dodatkowo lutowałem z listwą.


 
Przewody PE kończyłem skręcając je dwukrotnie w sąsiadujących oczkach.


Początkowy etap racy. 


*********************** 


Kilka zdjęć starej skrzynki:


Stara skrzynka elektryczna. 


 Podwójne, nie łączone, przewody w modułach.


Listwa PE. 


Izolacja obgryziona? - przynajmniej tak to okropnie wygląda.


Przegrzany przewód PE na górnym zdjęciu i po oczyszczeniu na dolnym. Izolacja poprawnie zdjęta, nie obgryziona....


Znalazłem uszkodzoną izolacja na przewodzie.


Kable po zdemontowaniu starej skrzynki. 


***********************


 
 
 
Lampka czerwona oznacza obecność napięcia w gniazdach rozgałęźnika - natomiast lampka zielona sygnalizuje sprawność układu ochronnego. Przy przepięciach o bardzo dużej energii, warystory mogą ulec uszkodzeniu i stan taki jest sygnalizowany nieświeceniem zielonej lampki.

Dane techniczne:
max: 3680W / 16A / 250V
max. prąd impulsu: 5kA (5000A)
Absorpcja energii: 140 (120) J
Czas reakcji: <25 ns

 Obecnie już wszystkie obwody elektryczne zabezpieczyłem stopniem "D" zabezpieczenie przeciwprzepięciowego R-20F firmy ELGOTECH. Zabezpieczenie wszystkich obwodów wiązało się z tym, że, zainstalowałem oświetlenie LED.


 *********************** 


Przekaźnik napięciowy RN-113 podczas odliczania czasu do załączenia prądu. Po prawej stronie widoczny wyłącznik EATON (100A), który stanowi by-pass dla wyłącznika napięciowego. Celowo wyłącznik jest firmy EATON, dla wyróżnienia go innych wyłączników (głównie Legrand'ów).
Od lewej strony widać część obudowy pod miernik prądu, częstotliwości i cos phi, który wykonam we własnym zakresie.

Ustawiłem RN-113 by wyłączył zasilanie, gdy napięcie spadnie poniżej 210V lub gdy wzrośnie powyżej 245V. (Jakie napięcie w "gniazdku" mieści się w normie?) Wartości takie ustawiłem obserwując zasilanie dostarczane do domu w dłuższym okresie czasu, dzięki czemu przekaźnik niepotrzebnie nie odłącza urządzeń przy chwilowych wahaniach napięcia (szczególnie, gdy napięcia mieszczą sie  w normie).


Skrzynka elektryczna od środka. Widać oznaczniki kablowe.


Skrzynka elektryczna z zewnątrz. Po prawej stronie widoczny jest dzwonek i moduł nadawczy od licznika energii OWL:


 
Środkowy rząd modułów, od lewej strony: zabezpieczenie przeciw-przepięciowe stopnia "C"


Dolny rząd modułów, od lewej strony: obudowa czekająca na licznik cos phi, przekaźnik napięciowy RN-113 wyświetlający napięcie sieci, by-pass przekaźnika napięciowego, cztery wyłączniki różnicowo-prądowe o charakterystyce (klasie) "A".


 Nocne zdjęcia...

 Nocne zdjęcia :-)

Wykonałem też dodatkowe oznaczenia, które są widoczne bez potrzeby wchodzenia na krzesło lub drabinę.

***********************


Obwody elektryczne podzieliłem pomiędzy czterema wyłącznikami różnicowo-prądowymi. Ilość wyłączników różnicowo-prądowych dobrałem pod moje potrzeby separacji sprzętu informatycznego od urządzeń mogących powodować zadziałanie wyłącznika. Również dwa obwody oświetlenia są podłączone pod różne wyłączniki różnicowo-prądowe - światło nie zgaśnie całkowicie, gdy zadziała pojedynczy wyłącznik róznicowo-prądowy..
Oprócz tego wziąłem pod uwagę, że tak kluczowy element bezpieczeństwa instalacji elektrycznej należy wymieniać co jakiś czas. Poprzednie wyłączniki  pracowały około 10 lat i właśnie za 10 lat wymienię te obecnie zainstalowane. Nie jest celowe montowanie takiego wyłącznika (np. zespolonego z członem nadmiarowo-prądowym) dla każdego obwodu, tym bardziej, że wyłączniki o charakterystyce A są droższe od zwykłych

Zastosowałem wyłączniki różnicowo-prądowe bez członu nadmiarowop-rądowego (bezpiecznika) ponieważ selektywność umieszczonych szeregowo bezpieczników jest mała, a nie ma (w tym wypadku) możliwości  zastosowania bezpieczników (lub wyłączników nadmiarowo-prądowych) o odpowiedniej różnicy wartości prądu zadziałania..


Obwód I:
Osobny obwód mający na celu separację klimatyzacji.  Część klimatyzacji jest zamontowana na zewnątrz (narażona na wilgoć, opady) - więc w przypadku jakieś upływności prądu i zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego nie zostanie wyłączone zasilanie urządzeń informatycznych w domu.
1) Światło: salon, kuchnia, łazienka mała, przedpokój, garderoba (bezpiecznik 6A).
- Żyrandol: 360W
2) Gniazdka: salon + klimatyzacja, przedpokój (bezpiecznik 16A).
- Klimatyzacja: 2000W
- Żelazko: 2000W

Obwód II:
Osobny obwód dla kuchni. Włączony czajnik bez wody powoduje zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego. Jest to najczęstsza przyczyna zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego w naszym domu, dlatego ten obwód znajduje się jako jedyny na tej różnicówce.
1) Gniazdka: kuchnia (bezpiecznik 16A).
- Lodówka: ? max 300-400W (gdy działa odszranianie)
- Czajnik: 2000W
- Ekspres do kawy: 1400W
- Mikrofalówka: 1300W
- Toster: ? max 1000W
- Robot kuchenny: 1000W

Obwód III:
Istotą tego obwodu jest separacja sprzętu informatycznego (jak serwer) przez wyłączeniem spowodowanym przez inny obwód.
1) Światło: sypialnia, pokój dziecięcy, łazienka duża (bezpiecznik 6A).
2) Gniazdka: sypialnia, pokój dziecięcy (bezpiecznik 16A).
Obciążenie tego obwodu zazwyczaj wynosi kilkaset wat, i zapewne nie przekracza 500W. Czasami podczas testów macierzy dyskowych lub pracy serwerów w klastrze obciążenie może przekroczyć 2000W.

Obwód VI:
1) Gniazdka: zmywarka (bezpiecznik 10A).
2) Gniazdka: piekarnik (bezpiecznik 16A).
3) Gniazdka: pralka (bezpiecznik 10A).
4) Gniazdka: łazienka duża + suszarka do ubrań (bezpiecznik 16A).
5) Gniazdka: łazienka mała (+odkurzacz) (bezpiecznik 16A).
Faktyczny pobór prądu przez urządzenia:
- Zmywarka: 2000W
- Piekarnik: 2000W
- Pralka: 2200W
- Suszarka do ubrań: 2100W
- Suszarka do włosów: 1500W
- Odkurzacz: 1500W
Maksymalny prąd wyłącznika wynosi 40A , czyli więcej niż zabezpieczenie w postaci głównego bezpiecznika. Dlatego nie ma znaczenia tak duża liczba urządzeń, które zabezpiecza ten wyłącznik - nie mogą być używane jednocześnie. Również zadziałanie tego wyłącznika nie spowoduje wyłączenia żadnego kluczowego urządzenia, co mogło by grozić utratą danych lub innymi uszkodzeniami.


***********************


Przewody wchodzące do danego urządzenia (modułu w skrzynce elektrycznej) dobrałem tak, by do każdego z urządzeń podłączać maksymalnie dwa kable lub listwę zbiorczą lub pojedynczy kabel. Kable podłączane do danego urządzenia są dobrane tek, by miały jednakową średnicę - nie da się dobrze w zacisku modułu podłączyć razem kabli o różnych polach przekroju, jak np.: 4mm2 i 1.5mm2.

Do włącznika dzwonka należy doprowadzić N (a nie L), tak by utrudnić przerwanie zasilania przez ewentualnego włamywacza, który może w ten sposób liczyć na unieszkodliwienie zasilania alarmu. Przewód fazowy jest w ten sposób separowany przez oporność cewki dzwonka i bezpiecznik. Dlatego też dzwonka nie podłączyłem pod wyłącznik różnicowoprądowy.
Do włącznika dzwonka mam zainstalowane (wmurowane) przewody o przekroju 1.5mm2 i takie są oznaczone na schemacie.

Przy dwóch miernikach wskazujących obecność napięcia sieci:
1) Miernik napięcia w przekaźniku napięciowym RN-113.
2) Miernik Hz, cos phi, A.
lampka kontrolna nie jest potrzebna. Ponieważ jednak miernik Hz i s-ka. uruchomię w późniejszym terminie to dodałem lampkę kontrolną, by mieć informację o obecności zasilania. W przypadku ewentualnej awarii przekaźnika napięciowego kontrolka stanowi informację ułatwiającą diagnozę - na pierwszy rzut oka widać czy jest dostarczana energia elektryczna z rozdzielni na klatce schodowej.
Porada: Jeśli nie ma prądu, to wystarczy telefonem sprawdzić obecność sieci Wi-Fi i od razu można ocenić czy awaria ma charakter "globalny" :-), czy problem leży w bezpiecznikach na danej klatce schodowej.

Zainstalowałem bezpieczniki C20 do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego o prądzie rozłączającym 6kA - takie były dostępne. W tym miejscu lepiej było by zastosować bezpieczniki o prądzie rozłączającym 10kA (muszę więc przy okazji wymienić wyłączniki nadmiarowo-prądowe zabezpieczenia przeciwprzepięciowego na Legrand 310, które potrafią rozłączyć do 10kA).

Na wejściu zasilania do domu zastosowałem wyłącznik 2P (na L i N), a nie bezpiecznik na L i wyłącznik na N. Dlatego tak postąpiłem, ponieważ bezpiecznik w postaci wyłącznika nadmiarowo-prądowego nie gwarantuje rozłączenia zasilania (w przypadku jakiś prac przy elektryce, gdybym chciał wyłączyć dopływ energii). Do tego instalacja na tym odcinku (licznik-skrzynka elektryczna w domu) jest chroniona przez zabezpieczenie przed i za licznikowe.

Stałe oznaczenia, szczególnie oznaczenia kabli plastikowymi oznacznikami, należy wykonać na końcu, bo mogą przeszkadzać przy układaniu okablowania.

Połączenia elektryczne łączymy mechanicznie, nie lutujemy. Przy źródle zasilnia o mocy zdolnej odparować kable i wyposażenie szafki elektrycznej, lutowanie jest za słabym sposobem łączenia. Wystarczy zobaczyć jak wygląda połączenie lutowane w zabezpieczeniu przeciwprzepięciowym (ostatnie zdjęcie:)

Połączenie skręcone śrubą (jak w listwie wyrównawczej) można dodatkowo zalutować po dokręceniu, by uniknąć utleniania połączenie w dłuższym okresie czasu - zawsze jednak lutuję tylko połączone mechaniczne przewody.

Po kilku dniach warto ponownie sprawdzić wszystkie zaciski na kable w modułach, ponownie je dokręcając.

Mam możliwość rozłączania przewodów N wyłącznikami: jestem jednak świadomy dlaczego tak robię, a by uniknąć sytuacji, że L jest załączona, a N nie, wyłączniki umieściłem w najwyższym, najtrudniej dostępnym, rzędzie w szafce elektrycznej.

Wyposażenie szafki należy bezwzględnie opisać. Wydrukowałem też schemat i opis rozmieszczenia modułów w szafce i umieściłem te wydruki w odpowiednim miejscu. W razie awarii, gdy nie będzie prądu (i możliwości włączenia komputera) mamy dostęp do informacji o instalacji elektrycznej. W tym samym miejscu mam tez wydruk telefonów alarmowych: administrator, elektrownia, wodociągi, inżynier miasta, gazownicy, itp.



Schemat montażowy szafki elektrycznej.


Rozmieszczenie modułów w szafce elektrycznej.

Schemat instalacji w szafce elektrycznej.


***********************


Należy stosować właściwe narzędzia.

Kable ucinamy tym:
a nie miażdżymy tym:


***********************


Popełnione błędy:
1) Fatalna szafka elektryczna. Kosztowała 1/3 ceny szafki Legrand, ale bardzo ciężko było ją okablować przez brak odpowiedniej ilości miejsca na prowadzenie kabli pomiędzy sklejonymi modułami - tak, zamiast jednorodnej szafki producent sprzedaje trzy połączone moduły. Szafka nie zapewnia też odpowiedniego prześwitu pomiędzy modułami a tylną ścianką, co też utrudnia poprowadzenie okablowania (np.: kabli wychodzących ze ściany o ograniczonej długości).
2) Zachowałem poprzednią (nieprawidłową) zasadę oznaczania kabli: niebieski-L, brązowy-N. Prowadzenie kabli było przez to prawdziwą męczarnią. Tak bardzo mam zakodowane prawidłowe kolory (L-brązowy, N-niebieski), że powodowało to prawdziwą schizę... :->


***********************


Prace zakończyłem przeglądem wszystkich gniazdek elektrycznych. We wszystkich zamieniłem zakończenie kabli z prostego na oczkowe w celu zwiększenia powierzchni styku; oczyściłem kable, oczyściłem bolce PE. W jednym gniazdku znalazłem przewód podłączony do śruby z zerwanym gwintem - tam nie było prawidłowego kontaktu - coś tam stykało.... Elektryk wiedział o zerwanym gwincie - tylko ten jeden przewód w całym mieszkaniu posiadał zakończenie oczkowe kabla, a nie proste. Masakra.Przeciwpożarowy detektor iskrzenia 5SM6 firmy SIEMENS wyłączy'by obwód z takim gniazdkiem?
Wszystkie gniazdka mają fazę w po lewej stronie.


***********************


Skrzynka wyposażona jest w zabezpieczenie przeciwprzepięciowe stopnia "C" (stopień "B" jest w skrzynce głównej: Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe - odgromnik klasy B ). Wraz z zabezpieczeniami stopnia "D" stanowi to komplementarną ochronę przeciwprzepięciową.

Dlaczego w mieście, w bloku zasilanym kablem ziemnym, zastosowałem zabezpieczenie przeciwprzepięciowe? Dlaczego kupiłem RN-113? Spotkałem się z opinią, że są to zbędne zabezpieczenia. Powiedział to laik mający podłączony do sieci elektrycznej dwa TV kineskopowe, komputer z routerem i nie najnowszą mikrofalówkę... W takim przypadku zabezpieczenia kosztują tyle, co ten nieliczny sprzęt. Dlatego nie należy kopiować rozwiązać, tylko dostosowywać do konkretnych miejsc użycia i potrzeb. 
Blok posiada instalację odgromową, co ma znaczenie przy rozpatrywaniu celowości użycia zabezpieczeń, a do sieci energetycznej mam podłączony sprzęt za około sto tysięcy - w takim przypadku koszt zabezpieczeń już nie wydaje się duży.




***

Update: 2015.10.03:

Naprawa firmowej kontrolki fazy na szynę DIN w rozdzielnicy:
Kontrolka LED w rozdzielnicy

***

Powiązane tematy:
Bezprzewodowy licznik energii elektrycznej OWL -rozpakowanie (unboxing)
Zużycie prądu przez urządzenia domowe i ich współczynnik mocy cos phi (cosφ)



Update: 2016.06.21
Create: 2014.04.18

1 komentarz:

  1. Witam
    W jaki sposób mógł rozgrzać się przewód PE?
    pozdrawiam Jurek

    OdpowiedzUsuń