Кольцевая схема

В электроснабжения проектировании кольцевая схема – это метод электромонтажа , при котором розетки и распределительная точка соединяются в кольцо. Ее контрастируют с обычной радиальной схемой , в которой розетки и распределительная точка соединяются в линию с распределительной точкой на одном конце.

Кольцевые цепи также известны как кольцевые конечные цепи и часто ошибочно называются кольцевыми сетями (термин, используемый исторически). ^[1] или неофициально просто в виде колец .

Он используется в основном в Великобритании , где он был разработан, и в меньшей степени в Ирландии и Гонконге .

Такая конструкция позволяет использовать провод меньшего диаметра, чем тот, который использовался бы в радиальной цепи с эквивалентной общей токовой нагрузкой. Проводники уменьшенного диаметра в гибких шнурах, соединяющих прибор с вилкой, предназначенной для использования с розетками с кольцевой цепью, индивидуально защищены предохранителем в вилке. Таким образом, его преимущества по сравнению с радиальными схемами заключаются в меньшем количестве используемой меди и большей гибкости подключаемых приборов и оборудования.

В идеале кольцевая схема действует как две радиальные цепи, проходящие в противоположных направлениях вокруг кольца, причем точка разделения между ними зависит от распределения нагрузки в кольце. Если нагрузка равномерно распределена по двум направлениям, ток в каждом направлении составляет половину общего значения, что позволяет использовать провод с половиной общей допустимой нагрузки по току. На практике нагрузка не всегда распределяется равномерно, поэтому используется более толстый провод.

Описание

Кольцо начинается у потребительского блока (также известного как предохранителей блок , распределительный щит или выключателя блок ), по очереди посещает каждую розетку , а затем возвращается к потребительскому блоку. Кольцо питается от предохранителя или автоматического выключателя в потребительском блоке.

Кольцевые цепи обычно используются в британской электропроводке с розетками с вилками с предохранителями в соответствии с BS 1363 . Поскольку номинал выключателя намного выше, чем у любой отдельной розетки, систему можно использовать только с вилками с предохранителями или розетками с предохранителями. Обычно они подключаются с проводом 2,5 мм. ² кабелем и защищен предохранителем на 30 А , более старым автоматическим выключателем на 30 А или автоматическим выключателем на 32 А, соответствующим европейским стандартам. Иногда 4 мм ² кабель используется, если кабель имеет очень большую длину (чтобы уменьшить падение напряжения факторы снижения мощности, такие как очень толстая теплоизоляция ) или если присутствуют . 1,5 мм ² Можно также использовать кабель с минеральной изоляцией и медной оболочкой (известный как пиро ) (поскольку кабель с минеральной изоляцией может противостоять нагреву более эффективно, чем обычный ПВХ), хотя необходимо проявлять больше осторожности в отношении падения напряжения на длинных участках. Защитные устройства для фиксированной проводки должны иметь более высокий класс защиты, чем защищающие гибкие шнуры приборов, поэтому BS 1363 требует, чтобы все вилки и соединительные блоки имели предохранители, соответствующие шнуру прибора.

История и использование

Кольцевая схема и связанная с ней система вилок и розеток BS 1363 были разработаны в Великобритании в 1942–1947 годах. ^[2] Они обычно используются в Соединенном Королевстве и, в меньшей степени, в Ирландской Республике . Они также встречаются в Объединенных Арабских Эмиратах , Сингапуре , Гонконге , Пекине , Индонезии и во многих местах, где Великобритания имела сильное влияние, включая, например, Кипр и Уганду.

До Второй мировой войны практика заключалась в использовании вилок и розеток различных размеров в соответствии с текущими требованиями прибора, которые подключались к радиальным цепям с соответствующими предохранителями; Номиналы этих предохранителей подходили для защиты как фиксированной проводки, так и гибкого шнура, прикрепленного к вилке.

Комитет по электроустановкам, который был созван в 1942 году в рамках программы послевоенных строительных исследований, определил, среди прочего, что кольцевая оконечная схема предлагает более эффективную и более дешевую систему, которая будет безопасно поддерживать большее количество розеток. ^[3]^[4] В схеме было предусмотрено использование розеток на 13 А и вилок с предохранителями; было рассмотрено несколько конструкций вилок и розеток. В качестве британского стандарта была выбрана система с плоскими штырями, теперь известная как BS 1363. Использовались другие конструкции вилок и розеток с предохранителями на 13 А, в частности системы Wylex и Dorman & Smith , которые не соответствовали выбранному стандарту. в 1950-е годы, но к 1960-м годам BS 1363 стал единым стандартом для новых установок.

Комитет поручил создать кольцевую схему как для повышения безопасности потребителей, так и для борьбы с ожидаемым послевоенным дефицитом меди . Комитет подсчитал, что использование кольцевой цепи и однополюсного предохранителя снизит потребность в сырье примерно на 25% по сравнению с довоенными правилами. ^[2]^: 7

Кольцевая схема по-прежнему является наиболее распространенной конфигурацией сетевой проводки в Великобритании, хотя Правилами электропроводки также разрешены радиальные цепи на 20 А и 30 А, с рекомендацией, основанной на обслуживаемой площади (20 А для площади до 25 м2). ², 30 А на расстоянии до 100 м ²).

Правила установки

Правилами кольцевых цепей предусмотрено, что номинал кабеля должен составлять не менее двух третей номинала защитного устройства. Это означает, что риск постоянной перегрузки кабеля можно считать минимальным. Однако на практике крайне редко можно встретить кольцо с защитным устройством, отличным от предохранителя на 30 А, прерывателя на 30 А или прерывателя на 32 А, и с размером кабеля, отличным от упомянутых выше. Поскольку вилка BS 1363 содержит предохранитель, не превышающий 13 А, нагрузка в любой точке кольца ограничена.

Правила электромонтажа IET ( BS 7671 ) разрешают устанавливать неограниченное количество розеток на 13 А (в любой точке одинарные или двойные без предохранителей или любое количество с предохранителями) в кольцевой цепи при условии, что обслуживаемая площадь не превышает 100 м2. ². На практике большинство малых и средних домов имеют по одному кольцевому контуру на этаж, а в более крупных помещениях их больше.

Проектировщик установки может определить, требуются ли дополнительные цепи для зон с повышенным спросом. Например, общепринятой практикой является размещение кухонь на отдельной кольцевой цепи или иногда на общей кольцевой цепи с подсобным помещением , чтобы избежать создания большой нагрузки в одной точке главной кольцевой цепи нижнего этажа. Поскольку любая нагрузка на кольцо питается от кольцевых проводников по обе стороны от него, желательно избегать сосредоточенной нагрузки, расположенной очень близко к потребительскому блоку, поскольку более короткие проводники будут иметь меньшее сопротивление и нести непропорциональную долю нагрузки.

Отводы без предохранителей от кольца, подключенного к тому же кабелю, что и кольцо, могут подключаться к одной розетке (одинарной или двойной) или к одному соединительному блоку с предохранителем (FCU). До 1970 года было разрешено использование двух одинарных розеток на одном ответвлении, но с тех пор было запрещено из-за их преобразования в двойные розетки. Отводы могут начинаться от розетки или присоединяться к кольцевому кабелю с помощью распределительной коробки или другого одобренного метода соединения кабелей. Тройные и более крупные розетки, соответствующие стандарту BS 1363, всегда оснащены предохранителем на 13 А, поэтому их также можно устанавливать на ответвлении. С 1970 года на кольце разрешено иметь больше отводов, чем розеток, но многие электрики считают это плохой практикой. ^{[ ВОЗ? ]} иметь слишком много незащищенных отводов в новой установке.

Если к кольцевой цепи подключаются нагрузки, отличные от розеток BS 1363, или желательно разместить на отводе более одной розетки для маломощного оборудования, используется соединительный блок с предохранителем (FCU) BS 1363. В случае стационарных приборов это будет блок подключения с переключаемым предохранителем (SFCU), обеспечивающий точку изоляции прибора, но в других случаях, например, при подаче питания на несколько точек освещения (хотя размещение освещения по кольцу обычно считается плохой практикой в новая установка, но часто выполняется при добавлении освещения к существующему объекту) или нескольких розеток, часто предпочтительнее невыключаемая розетка.

Стационарные приборы мощностью 3 кВт и более (например, водонагреватели и некоторые электрические плиты) или с нетривиальной потребностью в мощности в течение длительного времени (например, погружные нагреватели) могут быть подключены к кольцевой схеме, но настоятельно рекомендуется вместо этого подключить их к отдельной выделенной цепи. Однако существует множество старых установок с такими нагрузками по кольцевой схеме.

Преимущества

Сторонники кольцевой схемы отмечают, что при правильной установке также следует учитывать ряд преимуществ.

Обслуживаемая территория

Для помещений квадратной или круглой формы кольцевая схема может обеспечить большую мощность на единицу площади пола для данного размера кабеля, чем простая радиальная схема, а сопротивление источника и, следовательно, падение напряжения в самой дальней точке ниже. Альтернативно, для подачи той же мощности в одно и то же здание с помощью радиальных цепей потребуется больше конечных цепей или более тяжелый кабель.

Высоконадежное заземление

Поскольку все фитинги на кольце заземлены с обеих сторон, для создания замыкания «без земли» необходимы два независимых замыкания.

Непрерывная проверка непрерывности из любой точки

Непрерывность каждого проводника вокруг всех точек кольца можно проверить из любой точки, и если это необходимо сделать в рамках мониторинга установки под напряжением, это можно проверить путем подачи токовых клещей при включенной системе.

Критика

Концепция кольцевой конечной схемы подвергалась разной критике по сравнению с радиальной, и некоторые из этих опасений могут объяснить отсутствие широкого распространения за пределами Соединенного Королевства.

Условия неисправности не очевидны во время использования

Кольцевые цепи могут продолжать работать без ведома пользователя о каких-либо проблемах, если возникают определенные типы неисправностей или ошибки при установке. Это обеспечивает как устойчивость к сбоям, так и потенциальную опасность. ^[5]^[6]

Состояние неисправности	Наблюдения
Часть кольца отсутствует или отсоединена, что может привести к смещению 2,5 мм. ² кабели, проходящие по току, превышающему номинальный, без того, чтобы это было очевидно для пользователя. ^[7]	Радиальные соединения с разорванным соединением не будут работать (если сломаны L или N) или будут работать без соединения защитного заземления (если сломано только E).
Непреднамеренное перекрестное соединение между двумя кольцами на 32 А означает, что ток повреждения достигает 64 А и требуемое время отключения при повреждении существенно нарушается.	Испытание при установке может предотвратить это, и аналогичная проблема возникает с радиальными цепями с перекрестным соединением, хотя устройства защиты от остаточного тока могут сработать, если они установлены на одном или обоих радиальных цепях, как это было бы в соответствии с действующими стандартами в большинстве юрисдикций.
Ответвительные цепи, прикрепленные к кольцу, могут перегреться, если не предохранены в точке отвода (т. е. если не используется ответвитель с предохранителем BS 5733 или аналогичный).	Это почти наверняка является нарушением соответствующих электрических стандартов (например, BS 7671 в Великобритании): максимальная нагрузка на любой незащищенный ответвитель составляет один фитинг.

Испытания на безопасность сложны

По крайней мере, один автор утверждает, что тестирование кольцевых цепей может занять в 5–6 раз больше времени, чем тестирование радиальных цепей. ^[6] Монтажные испытания, необходимые для безопасной эксплуатации кольцевой схемы, требуют больше времени, чем испытания радиальной схемы, и квалифицированные установщики или электрики в других странах могут быть с ними не знакомы.

Требуется баланс нагрузки

Положение 433-02-04 стандарта BS 7671 требует, чтобы установленная нагрузка распределялась по кольцу так, чтобы ни одна часть кабеля не превышала его номинальную мощность. В некоторых случаях это требование трудно гарантировать, и на практике его можно игнорировать, поскольку грузы часто располагаются рядом (например, стиральная машина, сушильная машина, посудомоечная машина, все рядом с кухонной мойкой) в точке, не обязательно близкой к центру. кольца. ^[6] Однако тот факт, что номинал кабеля составляет 67% от номинала автоматического выключателя, а не 50%, означает, что кольцо должно быть значительно разбалансировано, чтобы вызвать проблему.

В кольцевой цепи, если какое-либо плохое соединение вызывает высокое сопротивление на одной ветви кольца, ток будет распределяться неравномерно, что может привести к перегрузке оставшегося проводника кольца.

См. также

Электропроводка в Великобритании

Ссылки

^ «Как использовать вилки и розетки Wylex» (PDF) . Уайлекс . Проверено 3 декабря 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Малкольм Маллинз: Происхождение системы вилок и розеток BS 1363 . Вопросы проводки IEE, весна 2006 г.
^ DWM Latimer: История BS 1363 и кольцевой схемы. Презентационные документы с публичного собрания по обсуждению вопроса кольцевых цепей , IET , Лондон, октябрь 2007 г. (PDF в ZIP)
^ https://electrical.theiet.org/media/1688/the-origin-of-the-bs-1363-plug-and-socket-outlet-system.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}
↑ Роджер Лавгроув: EMC, апрель 2006 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Роджер Лавгроув: Кольцевые схемы – недостатки. Презентационные документы с публичного собрания по обсуждению вопроса кольцевых цепей , IET , Лондон, октябрь 2007 г. (PDF в ZIP)
^ P Ноулз: Основная подкладка кольца. ЕМС, февраль 2007 г.

Внешние ссылки

Руководство по подключению кольцевой цепи

[1] «Как использовать вилки и розетки Wylex» (PDF) . Уайлекс . Проверено 3 декабря 2019 г.

[Mullins-2] Перейти обратно: ^а ^б Малкольм Маллинз: Происхождение системы вилок и розеток BS 1363 . Вопросы проводки IEE, весна 2006 г.

[latimer-3] DWM Latimer: История BS 1363 и кольцевой схемы. Презентационные документы с публичного собрания по обсуждению вопроса кольцевых цепей , IET , Лондон, октябрь 2007 г. (PDF в ZIP)

[4] ttps://electrical.theiet.org/media/1688/the-origin-of-the-bs-1363-plug-and-socket-outlet-system.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[emc-5] Роджер Лавгроув: EMC, апрель 2006 г.

[lovegrove-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Роджер Лавгроув: Кольцевые схемы – недостатки. Презентационные документы с публичного собрания по обсуждению вопроса кольцевых цепей , IET , Лондон, октябрь 2007 г. (PDF в ZIP)

[7] P Ноулз: Основная подкладка кольца. ЕМС, февраль 2007 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]