Что такое однолинейная схема электроснабжения и какие требования для её проектирования?

Что такое однолинейная схема

Главной особенностью однолинейной схемы является то, что данная принципиальная схема состоит полностью из одних линий обозначения трехфазных или двухфазных цепей. Такой подход позволяет обеспечить более целесообразное использование технической документации. Т.е. в один техпроект можно поместить несколько разных чертежей, не связанных друг с другом.

Фото — однолинейная схема

Существует два типа таких схем:

1. Расчетная;
2. Исполнительная.

Расчетная однолинейная схема помещения в основном используется после готового просчета нагрузок, необходимых для питания отдельного здания. Иногда её проектируют после того, как будет рассчитана потребность проводов и питающих кабелей.

Исполнительная принципиальная однолинейная схема используется для перерасчета действующей системы подачи энергии. В большинстве случаев, это необходимо для внесения серьезных изменений в уже устанавливающийся проект.

Фото — однолинейная схема подстанции

Видео: пример работы с контуром электроснабжение

Виды однолинейных электрических схем

Существуют два основных класса схем, проектирующихся на разных этапах реализации проекта. Для создания ОСЭ требуется знать ключевые характеристики каждого типа.

Расчетная схема

Однолинейная расчетная схема щита ЩР-41 (электроснабжение офиса)

Проектируется на этапе разработки документов по реализуемому проекту. Здесь проводится расчет характеристик системы и требуемых нагрузок. Расчетные документы могут включать в себя:

• схематическую репрезентацию структуры;
• схему функций;
• монтажную электросхему;
• чертежные документы;
• схему пожарной безопасности.

Схема структуры электрооборудования показывает силовые элементы (точки врезки, линии передач, трансформаторные компоненты и другие) и коммуникации между ними. Схема функций создается для демонстрации работы механизмов, взаимодействующих с электросетью, и их влияния на безопасность объекта.

Обычно она применяется для помещений производственного назначения, имеющих дело с обилием разнородного оборудования. Монтажный проект требует согласования с архитектурно-конструкторскими решениями и строгого указания диаметров проводов и габаритов оборудования.

Исполнительная схема

Исполнительная схема электроснабжения

Создается, когда помещение уже эксплуатировалось на протяжении некоторого времени. Требуется графически отобразить модификации, которые планируется внести в структуру сети. Документ подготавливается при проведении замены или модификации имеющегося технического оборудования. Исполнительная схема предоставляет информацию:

• о состоянии электросети в настоящее время;
• об электроприборах, входящих в ее состав;
• советы по ликвидации неполадок, обнаруженных в процессе проведения техосмотров и других мероприятий.

Если надо сделать схему предприятия, многоквартирного дома или иного объекта с несколькими уровнями снабжения, ее делают для каждого уровня: например, для всего завода, цехового подразделения и его отдельного участка. Сначала делается изображение КТП и соединяющих их сетей, потом чертежи для отдельной КТП или распределительного электрощита, и наконец – всех отдельных щитков, представленных в помещении.

Правила оформления, требования ГОСТ

При оформлении однолинейных схем обязательно соблюдение требований ГОСТов ЕСКД (Единой системы конструкторской документации), в которых строго прописан алгоритм создания электрических схем:

• ГОСТ 2.702-2011 – положения для разработки электрических схем;
• ГОСТ 2.709-89 – провода, контактные соединения и участки цепей;
• ГОСТ 2.755-87 – коммутационные устройства и соединения контактов;
• ГОСТ 2.721-74 – обозначения общего применения;
• ГОСТ 2.710-81 – буквенно-цифровые знаки.

Утолщенной линией на схемах выделяются все электрические элементы и силовые цепи.

Все электрические цепи необходимо маркировать. Присваивать маркировку нужно от источника к потребителю последовательно. Обозначают цепи арабскими цифрами и заглавными латинскими буквами. Цифры указывают последовательность цепи, а буквы — фазы переменного тока.

Участки цепи с разделенными контактами (обмотками реле, резисторами и т.д.), нужно маркировать с учетом полярности. Положительную полярность участков цепей обозначают нечетными цифрами, полярность с отрицательными значениями — четными.

На участках цепи, которые проходят через различные контактные соединения, должны быть одинаковые обозначения. Маркировку на схеме описывают слева или над изображением цепи.

На схеме нужно указывать полные характеристики входных и выходных электрических цепей. Под характеристиками подразумевают напряжение, сопротивление, частоту, индуктивность, ток и т.д.

Все параметры электрических цепей, адреса подключений для упрощения прочтения схемы можно записывать в таблицы. Табличный вариант заменяет схематичные обозначения входных и выходных элементов. При построении схемы таблица выглядит более наглядно, её выполняют в произвольном виде, т.к. она не регламентирована ГОСТом.

Если на месте элемента помещена таблица, то ей приписывают позиционное обозначение элемента, вместо условных обозначений для чертежей.

При выполнении однолинейной схемы на свободном поле схемы допустимо размещать в виде текста технические характеристики:

• марки, сечения и цвета кабелей и проводов, соединяющие элементы изделия;
• требования к монтажу;
• назначение отдельных цепей.

Если схема выполнена на нескольких листах, то необходимо учитывать определенные требования:

• оформление общего списка всех элементов;
• в пределах изделия все позиционные обозначения элементов должны иметь сквозную нумерацию.

Условные обозначения, используемые при составлении однолинейных схем

Все элементы энергоснабжения строго определяются нормативными документами и ГОСТами. У каждого элемента есть свои условные обозначения, которые отражаются в чертежах.

• прямоугольниками обозначают все щитки;
• прямоугольники с чертой внизу— это щитовые элементы магистралей;
• черные прямоугольники— это групповые щитки;
• прямоугольники с двумя диагоналями— это щиты аварийного подключения;
• квадратом с чертой внизу обозначают распределительные шкафы и панели одностороннего обслуживания;
• квадратом с чертой внизу и вверху обозначают распределительные шкафы и панели двустороннего обслуживания;
• квадрат с утолщенной вертикальной линией обозначает протяжную коробку;
• круг с утолщенной поперечной чертой и чертой от центра круга в низ— это ответвительная коробка;
• круг, от которого вверх по диагонали вправо отходит линия— это выключатель, если полюсов несколько, то линий будет столько же, сколько и полюсов;
• круг, от которого вниз по диагонали вправо отходит линия— это открытая установка, если элементов несколько, то и линий будет столько же, сколько и элементов;
• круг, от которого вниз по диагонали вправо отходит перечеркнутая линия— это скрытая установка, если элементов несколько, то перечеркнутых линий будет столько же, сколько и элементов;
• черный круг— выключатель с высокой степенью защиты;
• круг с противоположными диагоналями вверх и направо и вниз и налево— это выключатель с разными направлениями
• полукруг с плоской стороной внизу и линией, которая отходит от вершины полукруга вверх обозначает штепсельную розетку;
• полукруг с двумя линиями вверх— штепсельная розетка с двумя полюсами;
• полукруг с одной или двумя линиями вверх и добавочной горизонтальной— штепсельная розетка с защитным контактом;
• полукруг с линией от центра к вершине— штепсельная розетка со скрытой установкой;
• черный полукруг— штепсельная розетка с сильной защитой.

Обозначения осветительных приборов:

• круги— светильники;
• круг, разделенный на 6 частей— люстра;
• длинный прямоугольник— светильники с люминесцентными лампами;
• круг в центре с поперечным пунктиром и жирной чертой— трос;
• круг, слева от которого перевернутая на бок буква Т— приборы наружного освещения;
• зачерненный треугольник с V-образной развилкой вверху— ламповый стенной патрон;
• перечеркнутый диагоналями круг— подвесной патрон
• круг, перечеркнутый диагоналями только с внешней стороны круга – потолочный патрон;
• круг с буквой A— амперметр;
• круг с буквой V— вольтметр;
• круг со стрелкой вверх внутри круга – гальванометр;
• квадрат с буквой t внутри и стрелой вправо— температурный датчик;
• квадрат с буквой N и изображением молнии— осциллограф;
• высокий прямоугольник с отделенным верхним сегментом и буквами Wh— электросчетчик.

Специальные программы для рисования однолинейных схем электроснабжения

Для правильного оформления технической документации нужно изучить требования ГОСТов, но можно использовать специально разработанные компьютерные программы. При использовании специализированных программ, все требования будут учтены в автоматическом режиме.

• «1-2-3 схема»— очень доступная в понимании бесплатная программа. Подходит для студентов и начинающих специалистов;
• «AutoCAD Electrical»— очень популярная программа среди опытных специалистов, понятная и дающая расширенные возможности для разработок электрических схем;
• «Microsoft Visio»— бесплатная программа для обывателей, которые используют программу для составления схемы электроснабжения при строительстве частного дома;
• XL Pro²— бесплатная программа для проектирования низковольтных комплектных устройств (НКУ);
• «Компас-Электрик»— бесплатная программа для инженеров и специалистов энергетических комплексов;
• Rapsodie— еще одна программа для проектирования низковольтных комплектных устройств. Программа позволяет без труда собрать нужный распределительный шкаф по заданным параметрам;
• «Eagle»— программа доступна в бесплатном и платном варианте, в платном пакете доступна более расширенная по техническим параметрам версия;
• «DipTrace»— программное обеспечение для создания электрических схем, чертежей печатных плат для создания электронных изделий.

Для того чтобы грамотно и четко разработать однолинейную схему необходимо строго руководствоваться ГОСТами и стандартами, уметь пользоваться современными программными продуктами и иметь представление об электрических установках, но правильнее всего воспользоваться услугами специалиста.

Альтернативный метод

Бывают случаи, когда такой метод не подходит. Тогда используется однолинейная схема тп с двумя трансформаторами, соединение между которыми параллельно. В таком случае при вводе используют специальный прибор, который разводит входящие линии. Для этого используют обычную шину либо переносной провод из шин.

После создания схемы первым делом происходит установка разрядника. После него устанавливают расцепитель. Далее монтируют предохранитель и сам трансформатор. В конце происходит установка дополнительного расцепителя и общего рубильника, для использования ручного режима.

После предохранителя необходимо вмонтировать трансформаторы, при помощи которых напряжение становится 0,4 кВ. От этой конструкции делается отвод к нейтрали всей подстанции и на провода фаз. Последние подключаются к узлу распределения и далее к потребителям.

Порядок разработки ОСЭ

При создании однолинейного проекта электросети понадобится соблюдать определенные нормативные правила. При этом подбор отдельных элементов цепи должен вестись согласно ПУЭ.

Какую информацию должна нести ОСЭ

На схеме, предназначенной для формирования проекта электроснабжения, обязательно потребуется отразить:

• точку подключения к источнику питания;
• тип вводного аппарата (автомат или распределительный пункт) с указанием номинального тока;
• сведения об используемых счетчиках для учета электроэнергии;
• марку, длину, сечение и количество токопроводящих жил кабельных линий;
• расчетные потери напряжения и нагрузку;
• используемые защитные устройства;
• расположение внутренней и наружной сети освещения.

Этапы разработки

Перед началом разработки однолинейного проекта электрической сети понадобится получить техническое условие. Для этого потребуется обратиться в муниципальный участок электросетей. Техническим условием определяется место подключения объекта к питающей сети, а также границы распределения будущего проекта электроснабжения.

После этого потребуется посетить отдел архитектуры и градостроительства по месту жительства. В нем сделать запрос на выдачу генерального плана земельного участка. Это необходимо для точного определения места прокладки питающей линии от точки подключения, исключая пересечения с другими инженерными сооружениями. Также можно определить длину будущей кабельной линии.
Порядок подключения к электрическим сетям

На следующем этапе выполняется расчет планируемых нагрузок, с отображением всех требуемых элементов на однолинейной схеме. На завершающей стадии останется утвердить проект и получить разрешение на подключение к питающей сети.

Требования ГОСТ и нюансы оформления

Построение ОСЭ ведется в соответствии с требованиями ГОСТов ЕСКД. Для этого используются следующие номера ГОСТов:

• 709-89 — токопроводящие проводники, электрооборудование и контактные соединения;
• 710-81 — нанесение буквенно-цифровых обозначений;
• 721-74 — элементы общего использования;
• 732-68 — обозначение источников света;
• 755-87 — коммутационные аппараты и контактные соединения;
• 702-2011 — правила оформления схем.
  Буквенно-цифровые обозначения в схемах по ГОСТ 2.710-81

При оформлении чертежа рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. Первоначально чертится рамка и штамп установленной формы.
2. При необходимости можно разнести чертеж на несколько листов, чтобы было легче его читать. В этом случае формируется список со сквозной нумерацией.
3. Осуществление маркировки элементов цепи производится от источника питания к конечному потребителю. Для этого используются заглавные латинские буквы и арабские цифры. Первые указывают фазу переменного тока, а вторые — последовательность цепи.
4. Для обозначения положительной полярности используются нечетные цифры, а отрицательной — четные.
5. Расшифровка маркировки составляющих цепи выполняется в левой части чертежа или непосредственно над каждым элементом.
6. Основные параметры питающей сети, а также потребителей можно сносить в отдельную таблицу. При этом ее размер не регламентируется.
7. Допускается использовать свободные участки ОСЭ для отображения технических характеристик кабельных линий в виде текста.

Проверка и утверждение проекта

После завершения разработки ОСЭ на ней ставится подпись непосредственного исполнителя. В дальнейшем понадобится получить согласование проекта от ответственного специалиста со стороны поставщика, который осуществляет проверку предоставленных данных.

Заключительным этапом станет получение разрешения на реализацию проекта от руководителя муниципальных электросетей. В зависимости от установленного штата указанной организации, проверяющий и утверждающий специалист может совмещать обязанности.

Кто проверяет и согласовывает

По нормативам, однолинейная схема проекта электрики должна быть подписана следующими сотрудниками:

• разработчик;
• проверяющий;
• утверждающий руководитель.

Дальнейший порядок согласований зависит от особенностей проекта, но первое согласование визирует ответственный за электрохозяйство со стороны потребителя.

Самые частые ошибки в типовых электросхемах (проектах):

1. Снятое с производства оборудование (т.е. его уже нет ни в одном каталоге, а они продолжают, не задумываясь, копировать старые свои проекты), Порой можно увидеть приборы в электросхеме, которые перестали выпускать лет 5 назад. Например рубильники ABB E200 или дифавтоматы DS941.
2. Повальное применение дифавтоматов . Ведь это гораздо проще, скопировал элементы схем из старых проектов электроснабжения и вставил в новую схему, ну а то, что хороший (не китайский) диф.автомат стоит от 3000 рублей за 1 штуку, они этого и не знают, вот и получаются щитки на диф. автоматах небольших квартир под 40-50 тыс. руб. Я такие схемы щитов всегда переделываю.
3. Освещение без дифференциальной защиты (без УЗО и дифавтоматов). Конечно, требований ПУЭ в части защиты линий освещения нет, но есть же здравый смысл, ведь кабели на освещение – это такие же электрические кабели, как и на розетки. Опять же, при замене обычной лампочки (все ли выключают автомат этой линии в щитке или хотя бы выключатель на стене?) может хорошенько шибануть, а то и с худшими последствиями для жизни. Причем почти всегда подключение диф. защиты на освещение не влечет за собой никаких дополнительных затрат.
4. НЕселективное УЗО на вводе. Уставка срабатывания 100-300мА верно, но УЗО должно быть селективным тип S, т.е. отключаться с задержкой. Чтобы дать сработать групповым УЗО 30мА и не отключать сразу весь электрический щиток при утечках тока.
5. Трехфазные реле напряжения, которые отключают сразу все фазы при выходе за пределы напряжения только на одной из фаз. Обычно в быту нет чистых трехфазных нагрузок (двигатели, компрессоры, насосы и др), варочные панели и электрокотлы хоть и подключаются к 3-м фазам, по сути являются однофазными нагрузками. Отключение одной фазы абсолютно не критично для таких нагрузок, т.к. отключится или тэн/конфорка с этой фазы, или же отключится полностью электрокотел или электроплита, если от этой фазы питается блок управления.

В комплекте технической документации к электрощиту (инструкции к приборам и электрическим шкафам, список кабелей – кабельный журнал, план расстановки электроприборов на дин-рейках, спецификация электрооборудования) обязательно прикладывается и схема, а точнее две схемы. Изготовление схем входит в цену за сборку электрощита.

Первая схема – обычная блочная схемка для визуального понимания структуры электрощита. На схеме электросхеме наглядно видно и понятно, как подключаются электроприборы.

Вторая схема – профессиональная однолинейная электрическая схема. Выполнена по правилам ЕСКД (Единая Система Конструкторской Документации) и понятна любому настоящему электромонтажнику.

Обращаю ваше внимание, что вышеуказанные электросхемы выполняются бесплатно в рамках сборки электрощита на заказ.

Вводной автомат и рубильник. Схема щита

Любая схема щита начинается с вводного автомата или рубильника, который полностью отключает щиток. Его установка даже не обсуждается, он должен быть цепи в любом случае. Номинал вводного автомата зависит от выделяемой мощности.

В квартирах номиналы автоматов заложены в проекты электроснабжения домов и изменить их можно только с разрешения управляющей компании или ТСЖ, самому это делать, ни в коем случае, не надо. Для квартир с электроплитами при сечение вводного медного кабеля 10 кв.мм. номинал вводного автомата должен быть не более 50А (11,5 кВт). Для квартир с газовыми электроплитами при сечение вводного кабеля 4 кв.мм. должен быть не более 25А (около 6 кВт), при сечении кабеля 6 кв.мм. – не более 32А (около 7,5 кВт). Стоит отметить, что данных номиналов и мощностей вполне хватает. Поэтому, чтобы определиться с номиналом вводного автомата, необходимо знать сечение кабеля. В старом жилом фонде, часто в квартиру идет вообще один кабель 2,5 кв.мм.(почти всегда алюминий), поэтому там ситуация совсем иная.

В частных домах (коттеджи, дачи) все зависит от того, сколько мощности вам выделила сетевая организация, председатель СНТ, ДНТ и т.д. Если это сетевая организация, то у нас в стране по Постановлению Правительства РФ от 27.12.2004 N 861 “Об утверждении Правил недискриминационного доступа…” стандартно подключают три фазы 15 кВт за 550 руб. в независимости от региона, будь то Якутия или Москва. Если вы хотите мощности больше, чем 15 кВт, то здесь уже необходимо доплатить и тут уже расценки по регионам разные,  в Москве и области бывает доходит до 100.000 руб. за + 1 кВт.

В дачных обществах свои “порядки”, где-то на мощность смотрят сквозь пальцы, по принципу “бери сколько сможешь унести”, а где-то считают каждый кВт, и если нужно больше, то только покупать. В Подмосковье цена встречалась мне 25.000 руб. за 1 кВт. Вообщем, если у вас дом в СНТ, то вам прямая дорога к вашему председателю, который вам все объяснит. Сечение вводного кабеля или провода, как правило закладывают не менее 10 кв.мм. по меди или 16 кв.мм. по алюминию, т.е. номинал автомата можно выбирать до 50А, если, конечно, такой разрешат поставить.

Часто возникает вопрос, нужен ли вводной автомат (рубильник) в щите дома, если такой уже есть в щите учета (со счетчиком). Ответ однозначен, конечно нужен, вы же не будете бегать постоянно до опоры (столба) ЛЭП, где установлен щит учета, чтобы включать-выключать щиток в доме. Исключение относится к квартирам, если у вас вводной автомат в этажном щитке, который в нескольких метрах от вашей квартиры, то вводной автомат (рубильник) внутри квартиры можно не ставить.

Другой вопрос, который касается больше частного дома, если автомат уже есть в щите учета, то в дом можно ставить рубильник, а не автомат. Но хуже точно не будет, если будет стоять второй автомат в цепи.

Установку рубильника еще часто мотивируют тем, что нагрузку предпочтительнее отключать именно рубильником, который для этого и предназначен. Но автомат – это такой же коммутационный аппарат, который предназначен для отключений-включений, его отличие от рубильника лишь в том, что он имеет еще и защиты. Дом или квартира – это не производство и токи небольшие, хорошие европейские автоматы имеют ресурс на десятки тысяч циклов отключений-включений, так какие могут быть проблемы? К тому же, хорошие рубильники почти всегда дороже, чем автоматы, а занимают столько же места.

Еще один миф, связанный с вводным автоматом, если поставить автомат в доме на одну ступеньку меньше, чем автомат в щите учета, например, 25А в доме, а 32А на столбе, то в доме 25А отключится первым и не придется бегать к столбу, чтобы включить электричество обратно. Это верно лишь отчасти, только когда автомат отключился от перегруза (когда в доме было включено много приборов одновременно), если будет короткое замыкание КЗ, то в 90% случаев отключатся оба автомата одновременно. И таким образом занижается выделенная мощность, было 32А-20 кВт, стало 25А-15 кВт.

Вывод:Номинал вводного автомата выбирается по сечению вводного кабеля, при условии, что мощность не ограничена. Если мощность ограничена, то выбираем номинал вводного автомата исходя из ограничения, при этом не забываем про сечение вводного кабеля.