Меню

Автоматизация электроснабжения частного дома

Автоматизация электроснабжения частного дома/коттеджа

Итак, вы получили заветный участок, и приступаете к строительству. Или же вместо старенького домика строите или построили новый, побольше и посовременней.

Масштабы могут быть разными и, соответственно, выделяемые энергетиками мощности, тоже разные. Обычно это 25-40 кВА/кВт с подключением к воздушной линии 0.4 кВ. Чаще ввод делается трехфазным, но и однофазное подключение тоже применяется. Да и строительство часто ведется не на вновь выделенных участках, а взамен старого жилья на обжитой территории со старой инфраструктурой и уже с имеющимся однофазном подключении. Бывает, что выделяются более высокие мощности, и даже подводится напряжение не 0.4, а 6-10кВ. Естественно, в таком случае на участке либо на ближайшей опоре устанавливается небольшая подстанция, но это, естественно, дорого, и далеко не каждому доступно и нужно. Также не часто, но бывает возможность сделать два разных ввода, от разных линий и даже подстанций. Такие подключения позволяют сделать электроснабжение более надежным, обычно в таких случаях устанавливается система автоматического включения резерва (АВР). Но чаще всего возможности ограничены одним вводом и 10-30 кВА выделенной мощности.

На рисунке выше представлена типичная однолинейная схема электроснабжения коттеджа с трехфазным подключением 0.4 кВ. Сечение проводов и номиналы автоматов и счетчика должны соответствовать выделенной мощности.

К сожалению, в силу известных обстоятельств, качество подводимой электроэнергии далеко не идеальное, и хороший хозяин задумывается о том, чтобы его улучшить. О стабилизаторах, нормализующих уровень напряжения в сети, написано мною в предыдущей статье. Однако загороднее электроснабжение, помимо этого, часто испытывает перебои, и поэтому становится актуальным резервный источник в виде мини-электростанции. Это может быть карбюраторный бензогенератор или дизель-генератор, также может быть газогенератор. Более экзотичные альтернативные источники электроэнергии в виде солнечных батарей или ветрогенераторов также возможны, но из-за определенных сложностей в эксплуатации и дороговизны применяются реже. Совсем не обязательно брать мощность резервного источника по полной, обычно 10 кВА хватает даже для солидного коттеджа.

Базовая часть схемы АВР на реверсивном магнитном пускателе приведена на рисунке выше. Конструктивно реверсивный пускатель представляет собой два обычных контактора, соединенные механической блокировкой, предотвращающей одновременное их включение. Для той же цели служат и блок-контакты КМ 1.2 и КМ 1.1. При наличии напряжения на основном вводе и отсутствия на резервном контактор КМ 1.1 включен и нагрузка через его контакты питается от основного ввода. При пропадании напряжения на основном вводе КМ 1.1 отключается и размыкает цепь питания нагрузки, а также подготавливает цепь для включения контактора КМ 1.2. После запуска генератора на резервном вводе появляется напряжение, от чего срабатывает и подает питание в нагрузку от резервного ввода контактор КМ 1.2.

Теперь нужно распределить электричество по всем помещениям. Составим схему и выберем провода и защитные устройства. Типично схема выглядит так:

Данная схема представляет собой типичную для однофазного подключения с системой заземления TN-C-S. На входе в качестве общего выключателя стоит УЗО Q1, от которого электропитание разветвляется на группы, защищенные автоматами. В данной схеме используются однополюсные автоматы, хотя для большей надежности автоматы можно взять двухполюсные или типа «1P+N». Еще одно мероприятие, которое часто делают в таких случаях — это выделение в отдельную группу розеток, расположенных в кухне и ванной и подключение их через дифференциальный автомат, либо через обычный автомат + УЗО. Так как к этим розеткам подключаются такие устройства, как стиральная или посудомоечная машина, холодильник, газовая колонка и т.д., то дополнительная защита здесь очень даже уместна. Поэтому новая схема, с учетом предыдущих пожеланий, будет выглядеть так:

С защитой разобрались. Но в загородных сетях есть еще одна проблема — это нестабильное напряжение. Чаще всего оно проявляется как хронически заниженное. Это происходит потому, что в районах малоэтажной застройки расстояния от подстанций до потребителей возрастают, соответственно увеличиваются потери в линиях. Также в таких сетях трудно контролировать распределение нагрузки по трем фазам. В результате возникают перекосы: на какой-то из фаз напряжение оказывается заниженным, на другой завышенным. Лучшее решение проблемы в данном случае — это стабилизатор напряжения. В настоящее время выпускается множество хороших и надежных однофазных и трехфазных стабилизаторов напряжения.

Вернемся к АВР. Хорошую и довольно простую для однофазных сетей схему можно найти на многих сайтах. Схема АВР собрана всего на одном контакторе и предназначена для однофазной системы электроснабжения. Немного доработав ее, получаем реальную рабочую схему, которая с небольшими вариациями уже хорошо зарекомендовала себя на десятках объектов:

Читайте также:  Фасад дома витражные окна

При токах до 20А в качестве К1 применялся контактор VS220-11, у которого есть один замыкающий и один размыкающий контакты, рассчитанные на ток до 20А. Для более мощных потребителей применялся контактор VS463-22, имеющий 2 замыкающих и 2 размыкающих контакта, каждый из которых рассчитан на ток 63А. Причем, если контакты VS463-22 соединить попарно параллельно, то можно коммутировать токи до 100А. УЗО Q1 — обычное однофазное, на ток утечки 30mA, а номинальным током таким же, как и автомат SA1 или немного немного выше. Дифференциальный автомат для кухни и ванной берется на ток утечки 10mA, а номинальный ток 16А. Ток автомата электроплиты берется по сечению отходящего провода, который выбирается по потребляемому плитой току. Остальные провода обычно 2.5 кв.мм меди и соответственно автоматы на 16А. На освещение можно взять провод и потоньше, соответственно и автомат на меньший ток.

При выборе в качестве резервного источника бензогенератора, чтобы организовать электроснабжение с автоматическим включением резева, нужно учесть ряд факторов. Во-первых, бензогенератор должен иметь стартер и аккумулятор, этому удовлетворяют модели Etalon EPG-5500-E2, EPG-6500-E2 и Etalon EPG-8000-E2. А вот для них вариант схемы электроснабжения с АВР:

Дистанционное управление и автоматика

Наличие стартера и аккумулятора дает возможность дистанционного управления, а также автоматического запуска бензогенератора. Ниже приведена примерная схема автоматического включения резервного электропитания (АВР). Для увеличения изображения нажмите на него. Описание см. ниже.

В обычном состоянии SA1 и SA2 включены и на основном вводе есть питание. Поэтому контактор К1 притянут, и его контакты К1.1 и К1.2 замкнуты, соответственно К1.3 и К1.4 разомкнуты. Все электроприемники питаются от основного ввода. Когда же основное напряжение пропадает, контактор К1 отпускает, отключает нагрузку от основного ввода и подготавливает цепь питания от резервного ввода (замыкаются К1.3 и К1.4, а К1.1 и К1.2 размыкаются). По прошествии некоторого промежутка времени, если напряжение на основном вводе не появилось вновь, отпускает реле времени К2, и своим контактом К2.1 замыкает цепь питания стартера, который запускает двигатель бензогенератора. Как только на выходе генератора появляется необходимое напряжение , срабатывает контактор К4, и контактом К4.2 отключает стартер, а также подключает нагрузку контактом К4.2.

При возобновлении подачи питания на главном вводе срабатывает К1, и потребители опять получают питание от главного ввода. С некоторой выдержкой времени срабатывает реле времени К3, и своими контактами К3.1 и К3.2 включает клапан, закрывающий подачу топлива, а также закорачивает катушку зажигания. Вследствие этого двигатель останавливается.

О деталях. К1 — контактор типа VS463-22, имеет 2з+2р контакты пропускной способностью в 63А. К2 и К3 — реле времени РВО-26, одно из них (К3) настраивается на задержку при срабатывании, другое (К2) — при отпускании. К4 — контактор типа VS463-31, имеющий 3 замыкающих контакта (при необходимости можно подключить 2 или 3 контакта параллельно) и один размыкающий. Схема дается как базовая, в нее можно вносить разные усовершенствования — например, добавить реле напряжения, которое будет отключать ввод при сильно заниженном или завышенном напряжении.

При такой системе электроснабжения резервное питание подключается автоматически, сразу после запуска бензогенератора. Схема дана как базовая, для реального же применения нужно предусмотреть еще несколько защит. Многие считают, что перед нагрузкой нужно прогреть двигатель бензогенератора несколько минут в холостом режиме. В таком случае нужно предусмотреть выдержку времени на включение К4, что достигается включением в схему дополнительного реле времени. Также данной схемой не предусмотрена блокировка включений при нескольких неудачных попытках запуска. Сейчас модно схемы АВР строить на контроллерах, в которых алгоритм реализован на программируемой электронике, но принцип действия остается тот же. Применять либо не применять контроллеры или микропроцессоры для автоматизации электроснабжения — решать вам.

Где купить детали?

Если у вас возникают затруднения с приобретением контакторов и реле нужных параметров, вы можете заказать их в интернет-магазине.

Автономное электроснабжение загородного дома: готовые решения

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

  1. Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
  2. Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
  3. Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
  4. Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
  5. Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
  6. Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
  7. Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования
Читайте также:  Как можно утеплить стены кирпичного дома внутри

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

  • Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
  • Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
  • Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
  • Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
  • Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

  • Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
  • Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
  • Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
  • Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

  • Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую – солнечные батареи
  • Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
  • Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Далее рассмотрим более подробно каждую из перечисленных независимых энергетических систем в плане использования их на практике.

Готовые решения – какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии. Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок – это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома – готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Читайте также:  Осушители воздуха для частных домов

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии – ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии – стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

  1. Исходный источник электрической энергии – топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
  2. Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
  3. Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
  4. Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
  5. Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т.д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

Читайте другие статьи по данной тематике

Adblock
detector