Какое сечение силового кабеля нужно для подключения жилого дома на 15 кВт к электрической сети

Силовой кабель на 15 кВт необходим для подключения жилого дома или офисного помещения к электрической сети. При подборе учитывают способ прокладки провода, сечение жил и характеристики изоляции. От качества кабеля зависит бесперебойность работы оборудования в помещениях и всей электрической системы.

Особенности кабеля на 15 кВт

Изделие состоит из нескольких сплошных металлических жил (количество зависит от числа фаз), покрытых слоем защитного материала. Изоляция отличается повышенной эластичностью и стойкостью к внешним факторам. Кабели для открытой проводки покрыты защитным слоем, выдерживающим воздействие ультрафиолетового света.

Разновидности кабелей

Изделия разделяют на категории по:

• количеству фаз в сети питания;
• материалу жил и мощности нагрузки;
• способу прокладки магистрали от подстанции или столба к дому.

Трехфазный

Проводка для подключения к трехфазной сети состоит из металлических жил в индивидуальной изоляции, дополнительно закрытых внешним защитным слоем. Отличается уменьшенным сечением сердечников, но напряжение 380 Вольт подходит для коммутации промышленного оборудования. Существуют мощные бытовые приборы (например, электрические кухонные печи), рассчитанные на трехфазную сеть.

Однофазный

Кабель отличается использованием жил для подачи фазы, нуля и заземления оборудования. Для работы энергоемкого оборудования требуется увеличенное сечение жил. Из-за падения напряжения для обеспечения требуемой мощности повышают силу тока, что вызывает усиленное тепловыделение (в соответствии с законом Джоуля-Ленца). Однофазный провод используют при разводке цепей внутри дома. Сечение подбирают в зависимости от мощности оборудования.

Какой следует выбирать

Применение трехфазного энергоснабжения требует установки специальной аппаратуры защиты и счетчика в щитке. Взамен владелец дома получает повышение надежности работы системы и снижение тепловой нагрузки на питающую магистраль. Если необходимо обеспечить коммутацию оборудования мощностью до 15 кВт, то следует использовать только трехфазную входящую линию.

Однофазное подсоединение подходит для домов, потребляющих не более 7 кВт, либо для внутренней разводки системы электроснабжения.

Выбор сечения кабеля на 15 кВт

При подборе сечения жил учитывают нагрузку, количество фаз и материал сердечников кабеля. Для грубого определения параметра используют стандартные значения, указанные в таблицах. Для защиты проводки от перегрева рекомендуется предусмотреть запас сечения в большую сторону в пределах 10–15%. Если использовать кабели с диаметром жил ниже допустимого значения, то при номинальной нагрузке металл нагревается и разрушает изоляцию, а при перегрузке проводка перегорает или становится причиной пожара в доме.

Алюминиевые провода

Применение алюминия позволяет снизить себестоимость производства кабелей, но металл не отличается высокой эластичностью и постепенно становится хрупким.

Проводка не подходит для укладки на поверхностях, поддерживающих горение (вне зависимости от материала защитных экранов). Сложности появляются и при стыковке алюминиевых и медных жил, образующаяся электрохимическая пара ускоренно разрушается (проблема решается применением специальных клемм). В таблице приведены значения сечения жилы в зависимости от мощности и количества фаз в сети.

Таблица позволяет определить, какой кабель нужен для коммутации дома. Например, при однофазном питании понадобится проводка с сечением алюминиевой жилы не менее 25 мм², предыдущее стандартное значение 16 мм² выдержит около 13 кВт.

При трехфазном питании можно обойтись кабелем с сечением сердечника 4 или 6 мм² (второй вариант повышает надежность работы сети).

Медные провода

Применение меди позволяет снизить сопротивление и сократить сечение жил при сохранении мощности нагрузки.

Металл отличается повышенной себестоимостью, негативно влияющей на цену кабеля. Но медь обладает хорошей эластичностью, не склонна к переломам при повторных изгибах и не разрушается в точке контакта. При подключении дома к линии электроснабжения рекомендуется ставить провода из меди. Соотношения сечения к силе тока и допустимой нагрузке в зависимости от количества фаз приведены в таблице.

Можно ли рассчитать сечение самому

Владельцу дома необходимо рассчитать пиковую нагрузку на электрическую сеть с учетом мощности приборов. Следует помнить, что в момент включения оборудование потребляет повышенный пусковой ток, нагружающий проводку. При самостоятельном расчете существует риск ошибки, неправильный выбор сечения чреват дополнительными затратами на демонтаж и укладку новой линии питания. Целесообразнее заказать услугу в сбытовой компании или специализированной фирме, инвестиции окупятся надежностью работы системы электроснабжения.

Выбор автомата на кабель 15 кВт

При подборе автомата учитывают количество фаз и ток, при котором срабатывает механизм. Рекомендуется приобретать оборудование, выпущенное крупными заводами (например, Schneider Electric). В бюджетных моделях используются удешевленные материалы, что снижает ресурс и негативно влияет на точность работы.

Важным рабочим параметром является ПКС, определяющий пиковую силу тока, при котором устройство размыкает сеть и сохраняет работоспособность. Если ток имеет силу выше ПКС, то происходит оплавление или сварка подвижных контактов и выход устройства из строя.

Функции автоматов

Автоматические предохранители, расположенные в распределительном щитке, обеспечивают размыкание линии электроснабжения при коротком замыкании. Предусматривают общую защиту на 15 киловатт и дополнительные устройства, отключающие питание по цепям (например, для розеток или приборов освещения в каждой комнате).

Для мощного оборудования устанавливают отдельные предохранители, номинал которых не может быть выше характеристик основного защитного элемента.

Необходимые расчеты

Для расчета автоматического выключателя используют онлайн-калькуляторы, в диалоговом окне указывают:

• тип оборудования, подключаемого к сети (бытовое или оснащенное асинхронными электродвигателями);
• мощность приборов (полученная на основе анализа документации или указанная в договоре со сбытовой компанией);
• напряжение в сети питания.

Например, при подсоединении к линии напряжением 220 В оборудования мощностью 15 кВт понадобится автомат на 63 или 80 А (в зависимости от используемой методики учета нагрузки). В случае перехода на трехфазную сеть параметр падает до 20–25 А. Пример демонстрирует преимущество электроснабжения на 380 В. При одинаковой мощности приборов сила тока в цепи падает в 3–4 раза. При использовании электродвигателей на 380 В, потребляющих большой ток в момент старта, требуются предохранители номиналом 40 А.

Для бытовой сети используют автоматы с кривой срабатывания типа С, а для электромоторов требуется установка модулей категории D. Устройства отличаются значением токов, вызывающих размыкание контактной группы. Изделия должны соответствовать сети по номинальному напряжению. Для однофазной проводки применяют предохранители с 1 или 2 полюсами, для линий на 380 В необходимы узлы с 3 либо 4 полюсами.

Расчет силового кабеля

Для определения сечения силового кабеля необходимо:

1. Высчитать номинальную нагрузку (75–80% от мощности приборов, которые установлены в доме).
2. Определиться с количеством фаз и материалом жил.
3. Подобрать сечение по таблицам с учетом запаса мощности в пределах 10–15%.

Для точного подсчета можно использовать калькулятор. В программу вносят информацию о материале жил, нагрузке и протяженности питающей линии. Дополнительно указывают напряжение и число фаз, вводят коэффициент мощности и значение допустимых потерь при передаче. Дополнительно учитывают максимальную температуру внешнего слоя изоляции при работе.

Полученное значение сравнивают с табличным, но выбирают большее сечение для повышения надежности работы электропроводки.

Техника безопасности

Основные правила техники безопасности при подсоединении электропроводки:

• монтажные работы производить на обесточенной линии;
• при коммутации кабелей не опираться на случайные предметы;
• не прикасаться к оголенным участкам проводов руками без защитных перчаток;
• использовать инструмент с рукоятками из диэлектрического материала без повреждений;
• не устанавливать кабели с порванным, оплавленным или надрезанным защитным слоем;
• использовать для коммутации металлические гильзы, обеспечивающие надежный контакт;
• не соединять жилы из разнородных материалов без использования разделительных клемм.

При обустройстве электропроводки продумывают место для монтажа счетчика. Для безопасного подсоединения или замены предусматривают выключатель, расположенный на расстоянии не более 10 м от прибора учета и разрывающий все фазы. В противном случае снятие счетчика превратится в проблему, владельцу дома придется обращаться в сбытовую компанию и заказывать бригаду для отключения энергоснабжения.

Расчет кабеля

Помимо определения характеристик основного кабеля, необходимо рассчитать сечение вспомогательных линий. Параметр определяют путем подсчета суммарной мощности нагрузки. Владельцу дома необходимо указать, какие из приборов могут работать одновременно. Полученный понижающий коэффициент позволяет использовать кабели с меньшим сечением жилы. Для повышения надежности предусматривают запас в пределах 10–15% (например, на случай подключения дополнительной нагрузки).

Схема подключения

Силовой кабель вводят в распределительный щит через отверстия, расположенные с нескольких сторон и закрытые технологическими заглушками. Конструкция позволяет быстро демонтировать крышку, направление установки зависит от места установки коробки. Например, для щитов уличного расположения или установленных в помещениях с повышенной влажностью кабель вводят с нижней плоскости (в соответствии с требованиями ПУЭ). Методика обеспечивает защиту внутренней полости коробки от проникновения воды.

С силового провода срезается слой изоляции на 200–250 мм, жилы разводят в стороны и маркируют при помощи насадок (при необходимости). При коммутации предусматривают запас по длине на уровне 500 мм, позволяющий внести корректировки в расположение элементов внутри щитка. Внутри коробки присутствуют держатели для корректного позиционирования силовой линии, которая удерживается в заданном положении хомутами.

Вне зависимости от количества фаз кабель разделяют на жилы, отводимые к автоматам или шинам. На оголенные концы надевают металлические наконечники, обжатые клещами или прессом. На клемме имеется плоскость с отверстием для болтов, прижимающих пластину к контактам. Если в конструкции щита использованы предохранители с зажимами, то монтаж наконечника не требуется. Жилу со снятым изолятором вводят в контактное гнездо и фиксируют болтом.

При коммутации важно обеспечить максимальную площадь соприкосновения провода и клемм.

Подключение по трехфазной схеме

Схема предусматривает разделение фаз на 3 линии с индивидуальными автоматами и общую нулевую цепь. Необходимо обеспечить равномерную нагрузку на полученные однофазные участки. Если предусматривается использование приборов, рассчитанных на 380 В, то следует предусмотреть отдельные предохранители, рассчитанные на трехфазное питание.

По однофазной схеме

Жилы вводят в распределительный щит, нулевой провод распределяют по рабочим зонам. Фазу подсоединяют к предохранителям, подбирая номинал по нагрузке. В схему распредкоробки вводят реле напряжения и устройства защитного отключения (УЗО), повышающие безопасность эксплуатации электрооборудования.

Прокладка кабеля на 15 кВт

Стандартная мощность оборудования, подключаемого к домашней электрической сети, варьируется в пределах от 4 до 6 кВт. При наличии разрешения на строительство собственник объекта имеет право проложить магистраль, рассчитанную на нагрузку до 15 кВт. Повышенная мощность необходима для подключения и стабильной работы энергоемкого оборудования (например, электрического бойлера или масляных радиаторов отопления). Коммутацию осуществляют по воздушной или подземной линии, каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.

По воздуху

Для ввода в дом по воздушной линии подходят кабели АВВГ, АВК и СИП. Изделия рассчитаны на максимальное напряжение до 1 кВ и отличаются прочной изоляцией, выдерживающей охлаждение до -50°С без риска механического разрушения.

В стене дома предусматривают трубу для ввода, расположенную под углом к уличной поверхности стены (для защиты от попадания осадков и быстрого стока конденсата). Линия должна располагаться на высоте не менее 2,75 м от поверхности земли, для предотвращения провисания кабеля устанавливают дополнительные стойки.

Расстояние между столбом и точкой ввода в здание составляет не более 10 м. Если опора находится дальше, то потребуется установить дополнительную стойку, в противном случае кабель рвется под собственным весом. Для воздушных линий рекомендуется использовать провод СИП с интегрированным несущим сердечником и изоляцией, стойкой к ультрафиолетовому излучению. Для коммутации СИП требуется специальная арматура.

Воздушные магистрали подвержены повреждениям ветром или падающими деревьями, препятствуют проезду крупногабаритного транспорта.

Под землей

Для прокладки подземных коммуникаций через фундамент используют бронированную линию или провода в металлических трубах или защитном рукаве. Например, для монтажа в грунте подходят силовые кабели АВБбШв или ВБбШв со стальной оплеткой, расположенной под слоем внешней изоляции. Броня защищает от повреждений при сезонном пучении земли и от случайных механических воздействий. Траншею для прокладки выкапывают на расстоянии не менее 600 мм от линии фундамента, глубина канавы составляет не менее 900 мм (в зонах проезда – от 1,25 м с защитной трубой).

При подземной укладке необходимо:

• сократить длину траншей для снижения затрат времени и средств на копку;
• обеспечить защиту растений и построек на придомовой территории.

При подземном вводе в фундаменте предусматривают стальную либо пластиковую трубу с гидроизоляцией торцевых кромок. Не допускается перекрещивание линии электроснабжения с водопроводными или газовыми магистралями. В выкопанной траншее предусматривают песчаную подушку толщиной до 200 мм, предназначенную для отвода избыточной влаги весной и осенью. Кабель вводят в грунт со столба через трубу, имеющую высоту не менее 2 м. Провод укладывают по дну канавы волнообразно, натяжение линии не допускается.

Какой вариант выбрать

При подборе способа подключения учитывают следующее:

1. Подземная линия обеспечивает защиту кабеля и не требует установки на участке столбов. Поверхность грунта над линией электроснабжения может использоваться для высадки овощей, не требуется периодическое обслуживание системы. Но собственник дома не в состоянии контролировать состояние кабеля, который повреждается при подвижке грунта или под влиянием грунтовых вод. Для проведения ремонта требуется копка траншей вручную или с помощью малогабаритного экскаватора.
2. Надземный метод требует установки столбов на территории участка и периодической проверки состояния опор. Провод подвержен ветровым нагрузкам, на поверхности намерзает лед, изолятор разрушается под влиянием ультрафиолетового излучения. Но для ремонта не понадобится вести земляные работы, для снятия и установки кабеля потребуется отключить питание и воспользоваться лестницей или вышкой на шасси грузового автомобиля.

При строительстве жилого дома следует выбрать подземный вариант коммутации провода. Дополнительные инвестиции на обустройство траншей или установку трубы в фундаменте окупятся ростом надежности системы. Повредить проложенный в грунте кабель можно только при неаккуратном ведении земляных работ на придомовой территории. При правильном обустройстве подушки провод не деформируется при подвижках грунта, а изоляция выдерживает воздействие влаги.

Сборка трехфазного щита 15 кВт своими руками

Количество и номенклатура элементов в распределительном щите зависят от количества и списка потребителей. В щитке необходимо установить шину заземления с подсоединением к защитной линии розеток. На входе монтируют вводной рубильник, позволяющий обесточить дом при проведении ремонтных работ. Следует предусмотреть силовую розетку для коммутации мощного оборудования. Для крепления элементов используют штатные DIN-рейки, установленные в щите.

В коробке, рассчитанной на 380 В, предусматривают отдельную линию предохранителей и дополнительных устройств для каждой фазы. Предусматривают программируемое реле защиты от скачков напряжения. Для соединения контактов применяют отрезки провода ПуГВ сечением 6 мм² с наконечниками, обжатыми металлическими гильзами. Если предполагается использование приборов на 380 В, то предусматривают зону для крепления соответствующего реле напряжения и дифференциальных автоматических предохранителей.