Гараж, баня, мастерская: как запитать второе здание на участке от домашней станции
Второе здание на участке — гараж, баню или мастерскую — от домашней станции питают по одному из трёх вариантов: из сетевой части щита (резерва в нём не будет), из резервной группы гибридного инвертора (резерв есть, но ограничен мощностью инвертора и пусковыми токами) или от отдельного инвертора во втором здании. Выбор определяют две вещи: что в этом здании нельзя оставлять без света и какое сечение кабеля даёт допустимое падение напряжения на нужной длине. После этого урока вы сможете нарисовать схему питания, посчитать кабель для 30 и 60 метров и разложить нагрузки бани, гаража и мастерской по группам.
В предыдущем уроке разбиралось, что заводить на резервную группу гибридного инвертора. Эти правила остаются в силе: резервный выход рассчитан на ограниченную мощность, и не всё хозяйство должно на него попадать. Теперь добавляется ещё одна тема: расстояние между зданиями и всё, что с ним связано.
Три схемы питания второго здания
Схема 1. Из сетевой части щита, без резерва. Линия во второе здание подключается к тем цепям дома, которые питаются прямо от сети (до инвертора или параллельно ему), и при отключении сети пропадает вместе с ней. Преимущество: нагрузки второго здания не ограничены мощностью инвертора, и станция не тратит ресурс на баню или гараж. Недостаток: при отключении света там темно, не работают насос, ворота, освещение. Для бани и гаража без критичных потребителей это часто лучший выбор.
Схема 2. Из резервной группы. Линия подключается к выходу резерва гибридного инвертора. Плюсы: свет, насос, связь и ворота работают при отключении сети. Минусы: суммарная нагрузка дома и второго здания должна помещаться в мощность резервного выхода; пусковые токи станков и насосов нагружают инвертор; длинная линия на выходе резерва усложняет защиту (см. урок про петлю «фаза — ноль» и ток короткого замыкания).
Схема 3. Отдельный инвертор во втором здании. Там свой маленький гибридный инвертор (и, возможно, своя батарея), а линия от дома питает его как обычная сетевая нагрузка. Это нужно, когда во втором здании большая нагрузка и длинная линия или когда оно по смыслу самостоятельный объект (мастерская с постоянной работой). Стоимость выше, но каждая часть участка автономна и не мешает другой. Приобретая второй инвертор, помните про правила расстановки: где ставить инвертор, в гараже или в доме.
Смешанный вариант: основная линия идёт из сетевой части щита, а на резерв выводится маленькая группа освещения и розеток. В щитке второго здания тогда два ввода, и их надо разделять так, чтобы в одной линии не оказались две «фазы» от разных источников. Такой вариант допустим, но его проектирует специалист.
Кабель между зданиями: расчёт сечения для 30 и 60 м
Критерии выбора сечения два. Первый — допустимый длительный ток кабеля при способе прокладки: для кабеля в земле значения берут из таблиц производителя или из проекта; сечение должно выдерживать ток выбранного вводного автомата. Второй — падение напряжения: на длине 30–60 м оно часто решает. Падение однофазной линии:
ΔU = 2 × I × ρ × L ÷ S, где ρ ≈ 0,0175 Ом·мм²/м для меди.
Рабочий ориентир (не норма): держать падение в линии между зданиями в пределах 3–4 % от 230 В, то есть около 7–9 В. Окончательные пределы определяет проект; у каждого устройства есть и свои требования к минимальному напряжению.
Пример. Вводной автомат второго здания 16 А (около 3,7 кВт) и 25 А (около 5,7 кВт).
- 30 м, I = 16 А, кабель 2,5 мм²: ΔU = 2 × 16 × 0,0175 × 30 ÷ 2,5 = 6,7 В, около 2,9 %; кабель 4 мм²: 4,2 В, 1,8 %.
- 60 м, I = 16 А, кабель 2,5 мм²: 13,4 В, около 5,8 % — много; кабель 4 мм²: 8,4 В, 3,7 %; 6 мм²: 5,6 В, 2,4 %.
- 60 м, I = 25 А, кабель 4 мм²: 13,1 В, около 5,7 %; 6 мм²: 8,75 В, 3,8 %; 10 мм²: 5,25 В, 2,3 %.
| Ток вводного автомата, А | Длина линии, м | 2,5 мм², В (%) | 4 мм², В (%) | 6 мм², В (%) | 10 мм², В (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 30 | 6,7 (2,9) | 4,2 (1,8) | 2,8 (1,2) | 1,7 (0,7) |
| 16 | 60 | 13,4 (5,8) | 8,4 (3,7) | 5,6 (2,4) | 3,4 (1,5) |
| 25 | 30 | 10,5 (4,6) | 6,6 (2,9) | 4,4 (1,9) | 2,6 (1,1) |
| 25 | 60 | 21,0 (9,1) | 13,1 (5,7) | 8,8 (3,8) | 5,3 (2,3) |
Это расчёт на полную нагрузку линии. Отдельная история — пусковые токи. Допустим, в мастерской включается двигатель с рабочим током 12 А и пусковым в шесть раз большим, около 72 А (условная цифра, реальную берут из паспорта двигателя). На линии 60 м при сечении 4 мм² пусковой ток даёт падение 2 × 72 × 0,0175 × 60 ÷ 4 ≈ 38 В; на 6 мм² — около 25 В; на 10 мм² — около 15 В. Просадка в 38 В — это почти 17 % напряжения в момент запуска: двигатель может не стронуться, а контакторы и электроника других потребителей перезагружаются. Об этом подробнее в статье про пусковые токи насоса и компрессора и в разборе станции для мастерской с трёхфазными станками.
Вывод для проекта: для длины 30 м при токе до 16 А обычно хватает 4 мм², для 60 м лучше 6 мм², а при мощных потребителях или станках — 10 мм² или трёхфазная линия, которая делит ток на три фазы. Сечение по току можно прикинуть в калькуляторе сечения кабеля.
Прокладка в земле и защита на концах линии
Между зданиями кабель чаще всего идёт в траншее. Для этого применяют кабель, предназначенный для прокладки в земле (с броней или в защитной трубе), на заданной проектом глубине, с песчаной подушкой и сигнальной лентой. Все детали — глубина, пересечения, повороты, защита от грызунов — разобраны в статье про кабель в земле от наземной станции до дома. Не прокладывайте обычный внутренний кабель в земле без трубы и не оставляйте незащищённые участки на выходе из земли.
Защита на концах линии:
- В начале линии (в доме) — автомат нужного номинала и УЗО или дифавтомат с током утечки по проекту. Номинал автомата подбирают под кабель, а затем проверяют по току короткого замыкания в конце линии: на 60 метрах он заметно меньше, чем у щита.
- В конце линии (во втором здании) — вводной аппарат: автомат или выключатель-разъединитель, чтобы можно было обесточить здание локально, и собственный щиток с автоматами групп и УЗО.
- Защита от перенапряжений. Длинная линия между зданиями хорошо принимает наведённые импульсы; вопрос УЗИП на втором щитке решают при проектировании (см. раздел про УЗИП).
- Селективность. Номиналы автоматов должны убывать от дома к конечным потребителям, чтобы при аварии отключался только ближайший аппарат.
Заземление и нулевой проводник: нельзя тащить PEN во второе здание
В доме с системой TN-C-S нулевой рабочий (N) и защитный (PE) проводники разделяют в одной точке на вводе, а дальше они идут отдельно и не должны соединяться. Если вы тащите во второе здание один совмещённый проводник PEN (двухпроводная схема для линии без отдельного PE), то обрыв этого проводника в траншее делает корпуса приборов опасными: фазное напряжение появляется на металлических частях. Поэтому линию во второе здание выполняют пятипроводной (три фазы, N, PE) или трёхпроводной для однофазной нагрузки (фаза, N, PE), то есть с отдельным защитным проводником. Подробнее в уроке про системы заземления TN-C, TN-C-S и TT.
Во втором здании N и PE снова не соединяют: связь есть только в одной точке, там, где она создана в доме. Дополнительно выполняют местное повторное заземление: заземлитель во втором здании соединяют с шиной PE его щитка. Это уменьшает риски при обрыве и помогает при грозовых наводках. Сопротивление заземлителя проверяют замером, подробнее об этом в статье про замеры заземления и изоляции. Вопрос уравнивания потенциалов между зданиями (металлические трубы, ограждения, водопровод) решает проектировщик на месте.
Отдельно о резервном режиме. Многие гибридные инверторы в островном режиме сами замыкают нулевой проводник на защитный на своём выходе, а в режиме сети этого не делают; как именно сделано в вашей модели, написано в руководстве. Для второго здания это значит: после инвертора схема заземления определена самим аппаратом, и дополнительные соединения N и PE в линии ставить не нужно.
Типовые нагрузки и куда их заводить
| Здание и нагрузка | Особенность | Куда заводить |
|---|---|---|
| Баня: электрокаменка | Большая постоянная мощность (несколько кВт), часто три фазы | В сетевую часть; на резерв, как правило, нет |
| Баня: освещение, вентиляция | Малая мощность | На резерв, если нужна при отключении |
| Баня: циркуляционный насос, электрический бойлер | Насос мал, бойлер большой нагреватель | Насос на резерв, бойлер в сеть |
| Гараж: освещение, розетки | Небольшие нагрузки | На резерв, одной линией |
| Гараж: привод ворот | Малая мощность, но нужен при отключении, чтобы выехать | На резерв |
| Гараж: зарядка электромобиля | Единицы кВт на долгое время | В сетевую часть |
| Мастерская: освещение, компьютер, инструмент малой мощности | Небольшие нагрузки, возможны импульсные | На резерв, при общем запасе по мощности |
| Мастерская: станки с двигателями | Пусковой ток в несколько раз выше рабочего (по паспорту двигателя) | В сеть; на резерв только после расчёта пусковых токов |
| Мастерская: сварка, компрессор | Большой ток, пуск | В сетевую часть, при необходимости на отдельный ввод |
| Любое здание: насос скважины | Нужен для воды, пусковой ток значителен | Решается по мощности инвертора и пуску (см. статью про пусковые токи) |
Принцип: на резерв во втором здании идёт то, что нужно при отключении и что не ломает баланс мощности. Всё тяжёлое и несрочное остаётся на сетевой части, а в щитке второго здания для этого делают две секции, чтобы не путать, что куда подключено.
Порядок действий при проектировании
- Составьте список нагрузок второго здания с мощностью и пусковыми токами, отметьте, что нужно при отключении сети.
- Определите схему: сетевая часть, резерв или отдельный инвертор.
- Измерьте реальную длину трассы (с учётом поворотов и подъёма на стену).
- Рассчитайте сечение по току и по падению напряжения для длины и мощности, как в таблице выше; проверьте пусковой режим.
- Проверьте ток короткого замыкания в конце линии и выберите тип и номинал автомата.
- Определите систему заземления, состав кабеля (с отдельным PE) и повторное заземление.
- Пропишите защиту на обоих концах: автомат, УЗО, вводной аппарат, при необходимости УЗИП.
- После монтажа измерьте сопротивление изоляции, сопротивление заземлителя и петлю «фаза — ноль», внесите в протокол.
Типичные ошибки
- Двухпроводная линия без PE. Корпуса приборов во втором здании остаются без защитного проводника.
- Сечение «как в доме». На 60 метрах сечение, которое хорошо работает на 10, даёт просадку и неприятности.
- Станки и насос на резерв без расчёта. Пусковой ток перегружает инвертор или даёт отключение.
- Соединение N и PE во втором здании. Рабочий ток начинает течь по защитному проводнику и по металлу конструкций.
- Нет вводного аппарата во втором здании. Обесточить здание можно только из дома.
- Обычный кабель в земле без трубы. Через несколько лет он повреждён влагой или грызунами.
- Автомат подобран только по кабелю. Без проверки по току короткого замыкания он может не сработать на дальней линии.
Частые вопросы
Можно ли питать баню от резервной группы?
Освещение, вентиляцию и насос — да. Электрокаменку — как правило, нет: её мощность съедает значительную часть резерва, и она не нужна при отключении света. Подробности зависят от мощности вашего инвертора.
Какое сечение кабеля нужно на 60 метров?
Для нагрузки до 16 А (около 3,7 кВт) по падению напряжения подходит 6 мм² (около 2,4 %), 4 мм² (3,7 %) допустимо, но на пределе; для 25 А — 10 мм². При пусковых токах и станках сечение берут с запасом.
Нужен ли отдельный заземлитель во втором здании?
Обычно да: повторное заземление повышает безопасность и помогает при грозе. Его выполняют по проекту и проверяют замером.
Что лучше: длинная линия или второй инвертор?
Если нагрузки скромные и расстояние до 60 метров, достаточно кабеля подходящего сечения. Если мощность большая, линия длинная или здание должно работать независимо, экономически оправдан отдельный инвертор.
Урок модуля «Схемы станций». Дальше проверьте себя на тренажёре «Инвертор».