Распределительный щит — это специализированное электротехническое устройство, предназначенное для приема электрической энергии от источника питания, её распределения по различным потребителям, а также обеспечения защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий. Другими словами, это комплексное устройство, которое выполняет функции приёма, трансформации, распределения и управления электроэнергией, попадающей на объект.
Распределительные щиты встречаются повсеместно: в жилых домах, офисных зданиях, промышленных предприятиях, больницах, учебных учреждениях и коммунальных сооружениях. От правильности их монтажа зависит безопасность и комфортность жизнедеятельности людей, находящихся в этих объектах.
Правильный монтаж распределительного щита — это критически важная операция, от качества выполнения которой зависит не только надежность электроснабжения, но и безопасность жизни и здоровья людей. При нарушениях технологии монтажа возможны следующие опасные явления: возникновение пожаров вследствие перегрева контактов и проводников, поражение людей электрическим током при соприкосновении с токопроводящими частями, выход из строя дорогостоящего электрооборудования, нарушение стабильности работы всей системы электроснабжения объекта.
Классификация распределительных щитов и их функциональное назначение
Типология по назначению
Главный распределительный щит (ГРЩ) — это наиболее ответственный элемент электросистемы объекта, который получает питание непосредственно от трансформаторной подстанции или от входного распределительного устройства и осуществляет общий контроль и управление всей энергией, поступающей на объект.
Через главный распределительный щит производится контроль параметров электрической сети, защита от перегрузок на входе, и осуществляется коммутация питания для отключения всего объекта в аварийных ситуациях.
Групповой распределительный щит — это устройство, получающее питание от главного распределительного щита и предназначенное для распределения электроэнергии по отдельным группам потребителей или по отдельным участкам электросети объекта.
Групповые щиты устанавливаются на отдельных этажах, в отдельных цехах, в различных отделениях многофункционального объекта.
Щит управления (щит ШУ) — это электротехническое устройство, содержащее, помимо функций распределения и защиты электроэнергии, специализированные аппараты управления, сигнализации и контроля работы подключенного к нему технологического оборудования.
Типичные примеры щитов управления: пусковые щиты для управления насосным оборудованием, щиты для управления осветительными сетями, щиты управления производственным оборудованием.
Мотор-центры — это специализированные щиты, предназначенные исключительно для подключения и управления асинхронными электродвигателями и другим мощным электромеханическим оборудованием.
Мотор-центры содержат мощные магнитные пускатели, контакторы, тепловые реле, системы релейной защиты и специализированную коммутационную аппаратуру.
Вводной распределительный щит (ВРУ) или вводное распределительное устройство — это щит, устанавливаемый в месте ввода кабельных линий в здание и являющийся первым элементом внутридомовой электросети. Вводной щит получает электроэнергию от питающей сети и производит первичное распределение её по групповым щитам.
Типология по электрическим параметрам
Низковольтные распределительные щиты (НРЩ) — это устройства, рассчитанные на работу при напряжении не более 1000 вольт, наиболее распространённые в жилищном фонде, малых и средних предприятиях. Низковольтные щиты сравнительно просты в конструкции и обслуживании, они широко применяются во всех сферах хозяйственной деятельности.
Высоковольтные распределительные щиты (ВРЩ) — это устройства, предназначенные для работы при напряжениях 6, 10, 35 кВ и выше, применяемые на трансформаторных подстанциях и крупных промышленных предприятиях. Монтаж и эксплуатация высоковольтных щитов требуют особых мер безопасности, специализированного оборудования и высокой квалификации персонала.
Конструктивные типы
Навесной распределительный щит — это устройство, которое крепится непосредственно к поверхности стены и занимает минимум пространства в помещении. Навесные щиты используются в жилых домах, офисах и небольших предприятиях, где пространство ограничено.
Встраиваемый распределительный щит — это устройство, которое устанавливается в специально подготовленную нишу в стене, так что лицевая панель щита находится заподлицо с поверхностью стены. Встраиваемые щиты более эстетичны и применяются обычно в жилых помещениях.
Отдельностоящий распределительный щит — это крупное устройство в виде отдельного шкафа, устанавливаемого на полу на специальном фундаменте, используется для щитов большой мощности. Отдельностоящие щиты применяются на промышленных объектах.
Степень защиты IP (от английского Ingress Protection) — это классификация, определяющая уровень защиты электрооборудования от воздействия пыли, влаги и других внешних факторов. Щиты могут выпускаться со степенью защиты IP20 (для сухих помещений), IP31 (для помещений с повышенной влажностью), IP54 (для промышленных помещений), IP65 и выше (для установки на открытом воздухе).
Степень защиты
| Степень защиты | Защита от пыли | Защита от влаги | Область применения |
|---|---|---|---|
| IP20 | Нет защиты | Нет защиты | Сухие внутренние помещения |
| IP31 | Частичная | От брызг | Помещения с повышенной влажностью |
| IP44 | Средняя | От брызг под углом | Производственные помещения |
| IP54 | Пыленепроницаемость | От водяных струй | Цехи, наружные установки |
| IP65 | Полная пыленепроницаемость | От струй воды со всех сторон | Уличные установки, опасные зоны |
| IP67 | Полная пыленепроницаемость | Кратковременное погружение | Подземные, влажные помещения |
Проектирование и подготовительный этап
Анализ проектной документации
Проектная документация на распределительный щит — это комплекс чертежей, схем и описаний, определяющих конструкцию щита, расположение всех его элементов, способ подключения и параметры его работы. Проектировщик должен внимательно изучить все документы, включая архитектурно-строительные чертежи здания, однолинейную схему щита, схему внутренних соединений, спецификацию оборудования.
Однолинейная схема — это упрощённое графическое представление электрической цепи, на котором все элементы, связанные через общий провод (обычно через нулевой провод или заземление), обозначаются одной линией. На однолинейной схеме распределительного щита указываются все защитные аппараты, их номинальные токи, типы срабатывания, схемы подключения.
Выбор оптимального место установки
Рациональное размещение распределительного щита на объекте — это не просто вопрос удобства, а фактор, существенно влияющий на экономические показатели эксплуатации и безопасность всей электросети.
При выборе места установки следует учитывать:
- Близость к основным потребителям электроэнергии — это минимизирует потери при передаче энергии и упрощает прокладку кабельных трасс;
- Доступность для персонала, осуществляющего управление и техническое обслуживание — рекомендуется расстояние от пола до нижней части щита не менее 0,8 метра, от потолка до верхней части — не менее 1 метра;
- Расстояние от боковых стен и других предметов — не менее 0,5 метра для свободного доступа к клеммам подключения;
- Отсутствие агрессивной среды — помещение не должно быть сырым, содержать химические пары, пыль или газы;
- Хорошая вентиляция для отвода тепла, выделяющегося при работе защитных аппаратов;
- Видимость и указатели для быстрого обнаружения при аварийных ситуациях.
Подготовка материалов и инструмента
Для выполнения монтажных работ необходимо подготовить полный набор материалов и специализированного инструмента, отсутствие которых может привести к задержкам и снижению качества работ.
К числу необходимых материалов относятся:
- Провода и кабели различного сечения, соответствующие проектной документации;
- Кабельные каналы, лотки, зажимы для крепления проводников;
- Клеммные колодки, контакты, наконечники для подключения;
- Маркировочные материалы для идентификации проводов и цепей;
- Электротехнический картон и слюду для изоляции;
- Специализированный инструмент: отвертки, пассатижи, кусачки, зачиститель проводов.
Мегаомметр — это специальное электроизмерительное устройство, предназначенное для измерения сопротивления изоляции кабелей и компонентов щита, с целью проверки их исправности перед включением в сеть. Мегаомметр обычно работает при напряжении испытания от 500 до 1000 вольт.
| Инструмент | Назначение | Характеристики |
|---|---|---|
| Мегаомметр | Проверка изоляции | Напряжение испытания 500—1000 В |
| ЛАТР | Пробное включение при пониженном напряжении | Регулировка от 0 до 230 В |
| Динамометрический ключ | Затягивание винтов с контролем усилия | Точность ±6% |
| Обжимной инструмент | Обжатие кабельных наконечников | Гидравлический или пневматический |
| Индикатор напряжения | Проверка наличия напряжения | Контактный или бесконтактный |
| Мультиметр | Измерение U, I, сопротивления | Цифровой, погрешность ±2% |
| Зачиститель проводов | Снятие изоляции с жил кабеля | Автоматический или ручной |
Предварительная сборка и проверка в цеху
Сборка и расположение компонентов
Прежде чем распределительный щит будет отправлен на объект, он должен пройти предварительную сборку и проверку в условиях производства, чтобы убедиться в правильности расположения всех компонентов и в отсутствии заводского брака.
На DIN-рейку (специальный стандартный профиль для крепления модульных аппаратов) крепятся все модульные защитные аппараты: автоматические выключатели, дифференциальные выключатели, устройства защиты от перенапряжений. DIN-рейка должна быть установлена строго горизонтально, что проверяется при помощи строительного уровня.
Трансформатор тока — это устройство, предназначенное для преобразования больших токов в малые токи, пригодные для измерения приборами и срабатывания устройств защиты, и пропорционального им. Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрыв проводника, вторичная подключается к приборам и защите.
Внутренняя разводка проводов
Внутренняя разводка распределительного щита — это совокупность электрических соединений между отдельными компонентами внутри щита, выполняемых в соответствии со специальной монтажной схемой. Все провода должны быть:
Аккуратно проложены в специальных кабельных каналах на расстоянии 15—20 сантиметров друг от друга.
- Тщательно маркированы на обоих концах с указанием номера цепи;
- Закреплены с использованием надежных механических креплений;
- Изолированы от друг друга и от токопроводящих частей.
Электрический наконечник (кабельный наконечник) — это специальное металлическое приспособление, надеваемое на конец жилы проводника для обеспечения надежного электрического контакта при подключении к клемме. Наконечники подбираются в соответствии с сечением проводника и должны обжиматься на конец провода с помощью специального гидравлического или пневматического инструмента.
| Сечение провода (мм2) | Тип наконечника | Диаметр отверстия в клемме (мм) | Рекомендуемое усилие обжатия (кН) |
|---|---|---|---|
| 0,5 | HV 0,25 | 1,5 | 0,4—0,6 |
| 1,0 | HV 0,5 | 2,0 | 0,8—1,2 |
| 1,5 | HV 1,0 | 2,5 | 1,2—1,6 |
| 2,5 | HV 2,5 | 3,2 | 2,0—2,8 |
| 4,0 | HV 4,0 | 4,0 | 3,2—4,4 |
| 6,0 | HV 6,0 | 5,0 | 4,8—6,4 |
| 10,0 | HV 10,0 | 6,4 | 8,0—10,0 |
| 16,0 | HV 16,0 | 8,0 | 12,0—16,0 |
Доставка на объект и приемка
Проверка целостности при получении
При поступлении распределительного щита на объект необходимо провести осмотр всех его сторон для выявления возможных механических повреждений, которые могли возникнуть при транспортировке.
При осмотре проверяется:
- Наличие видимых вмятин, трещин, царапин на корпусе щита;
- Герметичность упаковочного материала, отсутствие признаков влаги;
- Наличие всех необходимых сопроводительных документов (сертификаты, паспорта, гарантийные талоны);
- Комплектность поставки согласно спецификации.
Крепление и подготовка к подключению
Установка щита на место
Правильное крепление щита к поверхности стены или пола — это фундамент, на котором покоится вся последующая надежность и долговечность установки. Для навесных щитов используются специальные анкерные болты диаметром 8—10 миллиметров, вставляемые в просверленные отверстия и затягиваемые с определённым усилием. Расстояние между крепежными точками должно составлять 80—100 сантиметров.
Строительный уровень — это инструмент, используемый для проверки вертикальности (отвеса) и горизонтальности расположения предметов, незаменимый при монтаже распределительных щитов. Щит должен быть выстроен абсолютно вертикально, с отклонением не более 2 миллиметров от вертикали.
Прокладка кабельных трасс
Кабельный лоток (или кабельный канал) — это система направляющих и несущих конструкций, предназначенных для прокладки кабелей и проводов с целью их механической защиты и организованного размещения.
Кабельные трассы должны прокладываться таким образом, чтобы минимальный радиус изгиба кабеля не превышал допустимого значения (обычно 10—15 диаметров кабеля).
Кабельный ввод (кабельная муфта) — это специальное отверстие с герметичной прокладкой, через которое кабели входят в корпус распределительного щита, обеспечивая требуемую степень защиты от пыли и влаги. После ввода кабеля через муфту, оставшееся пространство должно быть заполнено герметизирующим материалом.
Подключение внешних кабелей к щиту
Подготовка кабелей
Обнажение жил кабеля — это операция, при которой изоляция с конца проводника снимается на определённую длину (обычно 5—10 миллиметров) для подготовки его к подключению. Эта операция выполняется осторожно, с использованием специального инструмента — зачистителя проводов, чтобы не повредить саму жилу провода.
После снятия изоляции на конец проводника надевается специальный кабельный наконечник (втулка), который затем обжимается с помощью гидравлического инструмента.
Правильное обжатие наконечника обеспечивает надежный электрический контакт и предотвращает отслоение наконечника от провода.
Крепление проводов к клеммам
Клеммная колодка — это устройство с несколькими отверстиями (клеммами), в каждое из которых можно подключить один или несколько кабельных наконечников при помощи винтового зажима. Перед подключением кабеля к клемме необходимо убедиться, что контактная поверхность клеммы чистая, без окисления и загрязнений.
Кабель с установленным на его конец наконечником вводится в соответствующую клемму, и винт затягивается отвёрткой.
Затягивание должно быть достаточно плотным для обеспечения надежного контакта, но без избыточного усилия, которое может привести к деформации наконечника. После затягивания качество соединения проверяется попыткой вытянуть кабель рукой — кабель не должен выдёргиваться.
Маркировка кабелей — это процесс обозначения кабелей специальными бирками или трубками, на которых указывается назначение кабеля и номер цепи. Маркировка выполняется на обоих концах кабеля и должна быть четкой, долговечной и соответствовать проектной документации.
Проверка перед включением
Проверка полярности подключения — это процесс, при котором с помощью индикатора напряжения проверяется правильность подключения фазных, нулевых и защитных проводников. На фазных контактах индикатор должен светиться, на нулевом контакте и защитном заземлении — не светиться. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при напряжении испытания 500 вольт. Если сопротивление ниже этого значения, это указывает на повреждение изоляции, и щит не должен быть включен в сеть до устранения неисправности.
Внутренняя коммутация на объекте
Окончательная разводка внутри щита
После прибытия щита на объект необходимо завершить все внутренние разводки и выполнить окончательные подключения в строгом соответствии с монтажной схемой. Все провода должны быть аккуратно уложены в кабельные каналы, на отдельном расстоянии от силовых проводников и от горячих элементов щита (защитных аппаратов, трансформаторов).
Провод управления — это многожильный провод малого сечения (обычно 0,75—1,5 кв.мм), используемый для цепей управления и сигнализации, прокладываемый отдельно от силовых проводов. Провода управления должны быть защищены от электромагнитных помех, создаваемых силовыми цепями.
Подключение защитных устройств
Автоматический выключатель — это аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий путём автоматического отключения цепи при превышении номинального тока.
Каждый автоматический выключатель должен быть регулирован на соответствующий ток срабатывания, рассчитанный на основе сечения защищаемых проводников и характера нагрузки.
Устройство дифференциальной защиты (УЗО) — это аппарат, который автоматически отключает электрическую цепь при возникновении токов утечки, вызванных повреждением изоляции или прямым соприкосновением с токопроводящими частями.
УЗО обеспечивают защиту людей от поражения электрическим током и должны быть установлены во все цепи, содержащие потребителей повышенного риска (ванные комнаты, кухни, наружные розетки). Разрядник (устройство защиты от перенапряжения) — это аппарат, предназначенный для защиты электрического оборудования от опасных грозовых и коммутационных перенапряжений. Разрядники подключаются между фазными проводами и защитным заземлением, а также между нулевым проводом и защитным заземлением.
Проверка и тестирование перед включением
Комплексная проверка всех соединений
Перед подачей напряжения на распределительный щит необходимо провести полный осмотр всех выполненных соединений и убедиться в отсутствии:
- Видимых повреждений кабелей и проводников;
- Ненадежных контактов в соединениях;
- Посторонних предметов внутри щита;
- Загрязнений на контактных поверхностях;
- Нарушений герметичности корпуса щита.
Все винтовые соединения перепроверяются на плотность затягивания с использованием динамометрического ключа при необходимости.
Измерение параметров изоляции
Измерение сопротивления изоляции мегаомметром — это критически важная процедура, выполняемая перед первым включением распределительного щита в электрическую сеть. Мегаомметр подключается между каждым фазным проводом и нулевым проводом, а также между каждым фазным проводом и проводом защитного заземления.
Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при напряжении испытания 500 вольт для низковольтных щитов.
Проверка целостности заземления — это процесс, при котором убеждаются, что все части щита, которые должны быть заземлены, имеют надежный электрический контакт с заземляющим проводом.
Сопротивление между защитным заземлением и корпусом щита должно быть близким к нулю. Пробное включение при пониженном напряжении ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) — это устройство, позволяющее подавать на электрооборудование переменное напряжение в пределах от нуля до полного номинального значения, используется для безопасного пробного включения при пониженном напряжении.
При пробном включении напряжение повышается постепенно, в течение нескольких минут, начиная с 0 вольт и доводя до номинального значения. Во время пробного включения тщательно наблюдается за щитом на предмет:
- Необычных звуков или жужжания внутри щита;
- Запахов горелых изоляционных материалов;
- Видимого дыма или огня;
- Аномальных показаний приборов измерения.
Сдача в эксплуатацию
Оформление документов
Акт ввода в эксплуатацию — это официальный документ, составляемый после завершения всех монтажных работ и подписываемый представителями подрядчика и заказчика, подтверждающий готовность распределительного щита к эксплуатации. В акте указываются:
- Дата и время ввода щита в эксплуатацию;
- Перечень выполненных работ и проверок;
- Результаты всех проведённых измерений;
- Выявленные и устранённые дефекты;
- Подписи уполномоченных лиц.
Паспорт распределительного щита — это техническая документация, содержащая полную информацию об устройстве щита, его конструкции, параметрах, подключённых приборах и устройствах защиты, остающаяся с щитом на протяжении всего периода его эксплуатации.
Паспорт должен быть легко доступен для персонала, обслуживающего щит.
Обучение персонала
Перед передачей щита в полную эксплуатацию обслуживающий персонал должен пройти подробное обучение, включающее ознакомление с конструкцией щита, изучение его принципиальной схемы, обучение правильной процедуре включения и отключения различных цепей, инструктаж по безопасности при работе с щитом.
Типичные ошибки при монтаже
Ошибки подключения кабелей
Неправильный выбор размера кабельного наконечника — это частая ошибка, приводящая к плохому электрическому контакту, перегреву и потенциальному пожару. Наконечник должен точно соответствовать сечению проводника и размеру контакта клеммы. Также частой ошибкой является неправильное обжатие наконечника, когда используется инструмент с неправильным давлением.
Ошибки маркировки
Отсутствие или неясная маркировка проводов — это серьёзная ошибка, затрудняющая техническое обслуживание и ремонт щита. Все провода должны быть маркированы четко, с указанием номера цепи и её назначения, на обоих концах провода.
Ошибки в защите
Неправильный расчёт номинального тока автоматического выключателя — это опасная ошибка, которая может привести как к недостаточной защите от перегрузок, так и к излишне частому срабатыванию защиты при нормальной работе. Номинальный ток автоматического выключателя должен быть рассчитан исходя из сечения проводников защищаемой цепи.
Техническое обслуживание и диагностика
Периодический контроль
Периодический осмотр распределительного щита — это регулярная проверка его состояния и правильности работы, необходимая для предотвращения аварий и продления срока службы.
Осмотры проводятся не реже одного раза в месяц и включают проверку:
- Отсутствия видимых повреждений и почернения контактов;
- Целостности изоляции проводов;
- Нормального функционирования всех органов управления;
- Показаний приборов измерения;
- Измерение электрических параметров.
Анализатор электрической сети — это специальный прибор, используемый для измерения и регистрации параметров электрической сети, таких как напряжение, ток, частота, гармоники и коэффициент мощности. Периодические измерения позволяют выявить отклонения от нормы и вовремя предпринять корректирующие действия.
Монтаж распределительного щита — это комплексная и ответственная работа, требующая глубоких знаний в области электротехники и практического мастерства. От качества выполненного монтажа зависит не только надежность электроснабжения, но и безопасность жизни людей. Специалисты, выполняющие эту работу, должны внимательно следовать проектной документации, соблюдать все нормативные требования, регулярно повышать свой профессиональный уровень и помнить о высокой степени ответственности, возлагаемой на них при выполнении этой ответственной работы.