Vienlinijinė elektros schema: kas tai, ką privalo rodyti ir kaip ją skaityti

Kas yra vienlinijinė schema

Vienlinijinė schema – tai elektros sistemos schema, kurioje kelių laidininkų grandinė vaizduojama viena linija. Tarptautinis elektrotechnikos žodynas (IEV 601-02-04) ją apibrėžia kaip sistemos schemą, kurioje daugiafazės jungtys pavaizduotos viena jas atitinkančia linija. Trifazė linija su N ir PE laidininkais schemoje yra viena linija, o ne penkios.

Tokia schema atsako į klausimus, kurie kasdien kyla elektrikui, projektuotojui ir užsakovui:

• iš kur ateina maitinimas ir kokia jo įtampa;
• kokie aparatai saugo kiekvieną grandinę ir kokie jų parametrai;
• kokiu kabeliu maitinamas kiekvienas vartotojas;
• kur yra atjungimo vieta, jei reikia dirbti prie konkrečios grandinės.

Vienlinijinė schema nerodo, kaip aparatas veikia viduje, ir nerodo, kur įrenginys stovi patalpoje. Pirmuoju tikslu sudaroma principinė schema, antruoju – instaliacijos planas. Visos trys schemos aprašo tą pačią instaliaciją skirtingais pjūviais, todėl jų žymenys turi sutapti.

Šiame straipsnyje rasite, kokios normos taikomos, ką schema turi rodyti, išnagrinėtą buto skydo pavyzdį, schemos skaitymo tvarką ir dažniausias klaidas.

Kokios normos taikomos

Vienlinijinės schemos turinį lemia ne vienas, o keli tarpusavyje susiję standartai. Lietuvoje jie galioja kaip LST EN ar LST HD, t. y. perimti europiniai standartai.

Norma	Ką nustato	Kur matosi schemoje
LST EN 61082-1:2015 (IEC 61082-1:2014) „Elektrotechnikoje naudojamų dokumentų rengimas. 1 dalis. Taisyklės“	Schemų, brėžinių ir lentelių rengimo taisyklės: lapas, linijos, simbolių dydis, kryžminės nuorodos, techninių duomenų rašymas, daugiafazių grandinių vaizdavimas	Visa schemos forma
IEC 60617 / EN 60617	Grafiniai simboliai	Kiekvienas aparatas
IEC 81346-1:2022 (perimtas LST), IEC 81346-2:2019	Struktūros principai ir nuorodiniai žymenys, objektų klasių raidės	Q1, F3, W5 ir pan.
LST HD 60364-5-51:2009	Reikalavimas turėti schemas, diagramas ar lenteles su grandinių duomenimis (514 skyrius „Identifikavimas“)	Kokie duomenys privalomi
Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisyklės (ELIĮT)	ĮAS, ĮASS, SS ir operatoriaus tranzitinėse spintose durų vidinėje pusėje turi būti permatomas įdėklas su įrengtų aparatų elektros grandinių schema	Schema prie skydo

IEC 61082-1 apie „vienlinijinę schemą“ kaip atskirą dokumento rūšį nekalba. Standartas skiria vaizdavimo būdą (vienlinijinį ar daugialinijinį, 7.1.9 skirsnis) ir dokumento rūšį: apžvalginę schemą (angl. overview diagram, 7.2), principinę schemą (circuit diagram, 7.4) ir jungimų schemą (connection diagram, 7.5). Praktikoje skydo „vienlinijinė schema“ dažniausiai atitinka apžvalginę schemą, nubraižytą vienlinijiniu būdu. Šis skirtumas svarbus, kai skaitote užsienio projektus: vokiečių, skandinavų ar airių dokumentuose ta pati schema gali vadintis Übersichtsschaltplan, overview diagram arba single-line diagram.

Standarto A priede pateikti pavyzdžiai, kaip iš IEC 60617 elementų sudaryti simbolius aparatams, kurių bazėje nėra: miniatiūriniam automatiniam jungikliui, jungikliui su skirtuminės srovės apsauga ir skirtuminės srovės įtaisui.

Pastaba apie senas schemas. Senesnėse Lietuvos schemose dar pasitaiko tarybinių GOST 2.7xx simbolių ir raidinių kodų (QF, KM, FU). Jie netaikomi; naujose schemose naudojami IEC 60617 simboliai ir IEC 81346 žymenys.

Vienos linijos principas

Vienlinijiniame vaizdavime viena linija atstoja visus vienos grandinės laidininkus: fazinius (L1, L2, L3), neutralųjį (N) ir apsauginį (PE). Priešingas būdas – daugialinijinis: IEV 601-02-03 trifazės sistemos schemą apibrėžia kaip schemą, kurioje kiekvienas fazinis ir neutralusis laidininkas vaizduojamas atskira linija.

Kad schemoje neprarastume informacijos, laidininkų skaičius nurodomas ant linijos:

• įstrižais brūkšneliais – po vieną brūkšnelį kiekvienam laidininkui (trys brūkšneliai – trys laidininkai);
• vienu brūkšneliu su skaičiumi – kai laidininkų daug, pvz., brūkšnelis ir skaičius 5;
• kabelio žymeniu šalia linijos – pvz., 5×2,5 mm² reiškia penkias gyslas po 2,5 mm².

Aparatai vaizduojami vienu simboliu nepriklausomai nuo polių skaičiaus. Trijų polių automatinis jungiklis – tas pats simbolis kaip vieno polio, tik su polių skaičiaus žyme (įstrižais brūkšneliais ant linijos arba užrašu „3P“) ir techniniais duomenimis šalia.

Kada vienlinijinio vaizdavimo nepakanka

Vienlinijinis vaizdavimas tinka, kol grandinės fazės simetriškos arba kol svarbu tik tai, kuria faze maitinama grandinė. Jo nepakanka, kai reikia parodyti:

• valdymo grandines (ritės, kontaktai, blokuotės) – tam skirta principinė schema;
• atskirų fazių skirtingus jungimus, pvz., fazių perjungiklį ar srovės transformatorių jungimą prie skaitiklio;
• gnybtų numeraciją ir laidų jungimus – tam skirta jungimų schema arba lentelė.

Tokiais atvejais vienlinijinėje schemoje paliekama nuoroda į kitą dokumentą (kryžminė nuoroda pagal IEC 61082-1), o detalė rodoma ten.

Ką schema privalo rodyti

HD 60364-5-51 reikalauja, kad prie skirstomųjų skydų būtų patvarios ir įskaitomos schemos, diagramos ar lentelės. Jose turi būti nurodyta bent:

1. Kiekvienos grandinės rūšis ir sudėtis – kokius vartotojus ji maitina, laidininkų skaičius ir skerspjūvis, instaliacijos būdas.
2. Apsaugos nuo netiesioginio prisilietimo būdas (gedimo apsauga) ir, kai taikomas automatinis maitinimo atjungimas, apsaugos aparatų charakteristikos bei įžeminimo sistema.
3. Kiekvieno aparato, atliekančio apsaugos, atskyrimo ir komutavimo funkcijas, identifikavimo duomenys ir vieta.
4. Grandinės ar įranga, kurias gali pažeisti įprastas bandymas, pvz., izoliacijos varžos matavimas.

Vienlinijinė schema su duomenų lentele yra paprasčiausias būdas visa tai pateikti viename lape. Lietuvoje ELIĮT papildomai reikalauja, kad ĮAS, ĮASS, SS ir operatoriaus tranzitinėse spintose aparatai būtų sužymėti, o durų vidinėje pusėje būtų permatomas įdėklas su elektros grandinių schema.

Duomenys, kurie praktiškai rašomi schemoje

Žemiau – įprastas duomenų rinkinys, kurį randame tvarkinguose projektuose. Tai praktika, ne standarto lentelė: projektuotojas gali pateikti daugiau ar mažiau, jei laikomasi aukščiau išvardytų reikalavimų.

Vieta schemoje	Duomenys	Pavyzdys
Įvadas	Įtampa, fazių skaičius, įžeminimo sistema, tiekimo šaltinis, prieš skydą esantis apsaugos aparatas	3/N/PE ~ 50 Hz 400/230 V, TN-S; iš ĮAS, F0 B32
Įvadinis aparatas	Rūšis, polių skaičius, vardinė srovė	Galios skyriklis 4P 40 A
Apsaugos aparatas	Rūšis, polių skaičius, vardinė srovė In, charakteristika, išjungimo geba, RCD tipas ir IΔn	B16, 6 kA; RCBO 30 mA, A tipas
Kabelis	Žymuo, gyslų skaičius ir skerspjūvis, ilgis	W3 3×2,5 mm², 18 m
Grandinė	Numeris, fazė, galia, paskirtis	Gr. 3, L3, 2,0 kW, virtuvės lizdai
Skaičiavimo rezultatai	Įtampos nuostoliai ΔU, trumpojo jungimo srovė, kilpos varža (projektuose)	ΔU = 1,2 %
Skydas	Žymuo, vieta, apsaugos laipsnis IP	SK1, koridorius, IP40

Techninius duomenis IEC 61082-1 leidžia rašyti šalia simbolio arba lentelėje po schema. Lentelė patogesnė, kai grandinių daug: visi duomenys vienoje eilutėje po atitinkama linija.

Pavyzdys: buto skydo vienlinijinė schema

Žemiau – trifaziu įvadu maitinamo buto skydo schema su šešiomis grupėmis. Tai mokomasis pavyzdys: vertės parinktos aiškumui, o ne apskaičiuotos konkrečiam objektui.

Schemos skaitymas iš viršaus į apačią

1. Tiekimas. Užrašas viršuje nurodo srovės rūšį ir sistemą: trifazė su N ir PE, 50 Hz, 400/230 V, TN-S įžeminimo sistema.
2. ĮAS. Brūkšninis taškinis rėmelis (ribinis rėmelis, angl. boundary frame) žymi kitą įrangą – operatoriaus apskaitos spintą. Joje yra skaitiklis P1 ir automatinis jungiklis F0 (3P, B32). F0 riboja visą buto galią ir saugo įvado kabelį W0.
3. Įvado kabelis W0. Penki brūkšneliai – penki laidininkai (L1, L2, L3, N, PE); 5×10 mm² Cu, 22 m.
4. Skydas SK1. Antras rėmelis – pats buto skydas. Pirmas aparatas jame – galios skyriklis Q1 (4P, 40 A): juo visas butas atjungiamas nuo maitinimo. Q1 nesaugo nuo perkrovos – tą daro F0.
5. Šynos. Stora horizontali linija – skydo šynos (L1, L2, L3, N, PE). Taškai rodo grupių atšakas.
6. Grupės F1–F6. Kiekviena grupė turi savo apsaugos aparatą, kabelį ir vartotoją. Visi duomenys – lentelėje po atitinkama linija.

Ką iš schemos sužino skirtingi skaitytojai

Skaitytojas	Klausimas	Atsakymas schemoje
Elektrikas, prieš darbus virtuvėje	Ką išjungti?	Grupė 3 → F3, fazė L3
Montuotojas	Kokį kabelį tiesti kaitlentei?	W6, 5×2,5 mm², per F6 (3P+N, B16)
Tikrintojas	Kokią kilpos varžą tikrinti grupei 2?	B16 charakteristika – pagal ją vertinamas atsijungimo laikas
Užsakovas	Ar užteks vietos naujam vartotojui?	Fazių apkrovos: L1 – 2,8 kW + ⅓ kaitlentės, L2 – 3,8 kW + ⅓, L3 – 2,0 kW + ⅓

Paskutinė eilutė rodo, kodėl fazė nurodoma kiekvienai grupei: be jos neįmanoma įvertinti fazių apkrovų simetrijos.

Vienlinijinė schema pramonėje: skirstyklos ir MCC

Pramonės objekte principas tas pats, bet lygių daugiau: transformatorius, pagrindinė žemosios įtampos skirstykla, paskirstymo skydai ir variklių valdymo centrai (MCC). Vienlinijinė schema čia yra pagrindinis objekto dokumentas: pagal ją atliekami trumpojo jungimo ir selektyvumo skaičiavimai, ja remiamasi atjungiant įrenginius saugiems darbams.

Ką papildomai rodo pramonės schema

Elementas	Duomenys schemoje	Kodėl svarbu
Transformatorius	Vardinė galia, įtampos, jungimo grupė (pvz., Dyn11), trumpojo jungimo įtampa uk	Iš galios ir uk įvertinama trumpojo jungimo srovė žemosios įtampos pusėje
Skirstyklos šynos	Komplekto vardinė srovė InA, trumpalaikė išlaikomoji srovė Icw ir jos trukmė	Šynos turi atlaikyti galimą trumpojo jungimo srovę, kol suveiks apsauga
Įvadinis jungiklis	Rūšis (pvz., ACB), polių skaičius, vardinė srovė, ribinė trumpojo jungimo išjungiamoji geba Icu	Icu turi būti ne mažesnė už galimą trumpojo jungimo srovę įrengimo vietoje
Išeinančios linijos	Aparatas, kabelis, paskirtis; rezervinės linijos	Rezervas parodo, kur galima jungti naujus vartotojus
Komplekto konstrukcija	Vidinio atskyrimo forma (IEC 61439-2 BB priedas)	Nusako, kurias komplekto dalis galima aptarnauti, kai kitos lieka su įtampa
Variklių pavaros	Paleidimo būdas, variklio galia, apsaugos aparatai, kontaktoriaus naudojimo kategorija, koordinacijos tipas	Be šių duomenų negalima patikrinti pavaros atitikties ir parinkti atsarginių dalių

Pavyzdys (3 pav.). 1000 kVA transformatoriaus vardinė srovė 0,4 kV pusėje – apie 1443 A (1000 kVA / (√3 × 0,4 kV)). Esant uk = 6 %, trumpojo jungimo srovė prie gnybtų, neįvertinus aukštesniojo tinklo varžos, yra apie 1443 A / 0,06 ≈ 24 kA. Todėl schemoje nurodytos šynų Icw 50 kA (1 s) ir įvadinio jungiklio Icu 65 kA vertės turi atsargą. Tikslus skaičiavimas atliekamas įvertinus tinklo ir kabelių varžas.

Skirstyklos vardiniai dydžiai pagal IEC 61439

Žemosios įtampos komplektams taikoma IEC 61439 serija, Lietuvoje perimta kaip LST standartai. Galios skirstykloms ir MCC skirta 2 dalis: IEC 61439-2:2020 taikoma komplektams iki 1000 V kintamosios ir 1500 V nuolatinės įtampos. Schemoje svarbu neprarasti skirtumo tarp šių dydžių:

• InA – komplekto vardinė srovė: kiek srovės pagrindinės šynos gali paskirstyti konkrečioje komplekto konfigūracijoje.
• Inc – grandinės vardinė srovė komplekte; ji gali būti mažesnė už aparato vardinę srovę In dėl gretimų grandinių šilumos.
• RDF – vardinis įvairovės koeficientas: kokia Inc dalimi visos išeinančios grandinės gali būti apkrautos ilgai ir vienu metu. Tai šiluminė komplekto savybė, kurią nustato gamintojas.
• Icw – trumpalaikė išlaikomoji srovė: srovė, kurią grandinė ar uždaras komutavimo aparatas gali praleisti nustatytą trumpą laiką (IEV 441-17-17).

Variklių valdymo centras (MCC)

MCC schemoje kiekviena variklio pavara rodoma kaip atskira grandinė. 3 pav. matyti du dažniausi atvejai:

• Tiesioginis paleidimas (M1, M3): variklio apsauginis automatinis jungiklis (MPCB, F11) ir kontaktorius (Q11). Prie kontaktoriaus nurodoma naudojimo kategorija – variklio komutavimui AC-3 pagal IEC 60947-4-1.
• Dažnio keitiklis (M2): apsaugos aparatas (F12) ir dažnio keitiklis (T12); kontaktorius šioje grandinėje nebūtinas, jei jo nereikalauja valdymo schema.

Prie pavaros verta nurodyti apsaugos aparatų ir kontaktoriaus koordinacijos tipą pagal IEC 60947-4-1. Taikant 1 tipą, po trumpojo jungimo pavara gali būti pažeista ir jai gali prireikti remonto, bet ji neturi kelti pavojaus žmonėms ir įrenginiui. Taikant 2 tipą, leidžiami tik nedideli pažeidimai, ir pavara turi likti tinkama naudoti. Gamintojas turi nurodyti reikalingą priežiūrą, nes pripažįstama kontaktų suvirimo rizika.

Kai pavarų daug, IEC 61082-1 leidžia supaprastinti: visą variklio paleidiklį vienlinijinėje schemoje pavaizduoti vienu simboliu, o jo sudėtį pateikti atskirame dokumente ar lentelėje. Tada vienlinijinė schema lieka įskaitoma net su dešimtimis pavarų.

Kaip patikrinti schemą

Gera vienlinijinė schema leidžia patikrinti instaliaciją dar prieš matavimus. Tikrinant naudinga eiti tokia tvarka:

1. Vardinių srovių derinimas. Aukštesnio lygio aparatai turi derėti su žemesnio lygio aparatais: 1 pav. galios skyriklio Q1 vardinė srovė (40 A) ne mažesnė už jį saugančio F0 (32 A). Selektyvumas tarp automatinių jungiklių vien iš vardinių srovių neįvertinamas – jis tikrinamas pagal gamintojo selektyvumo lenteles.
2. Kabelis ir apsauga. Kiekvienos grupės kabelio skerspjūvis turi atitikti ją saugantį aparatą pagal HD 60364-4-43 ir HD 60364-5-52 reikalavimus (leistinoji srovė priklauso nuo tiesimo būdo).
3. Gedimo apsauga. Patikrinkite, ar nurodyta įžeminimo sistema ir aparatų charakteristikos: be jų negalima įvertinti, ar automatinis atjungimas suveiks per reikiamą laiką.
4. Skirtuminės srovės apsauga. Patikrinkite, kurioms grupėms ji taikoma, koks jos IΔn ir tipas.
5. Fazių apkrova. Susumuokite grupių galias pagal fazes ir įvertinkite simetriją.
6. Žymenų sutapimas. Kiekvienas schemos žymuo (F3, W3) turi būti ir ant aparato skyde, ir ant kabelio, ir plane.

Ryšys su kitomis schemomis

Vienlinijinė schema, principinė schema ir instaliacijos planas aprašo tą pačią instaliaciją skirtingais pjūviais. Vienas žymuo jungia visus tris dokumentus.

Dokumentas	Atsako į klausimą	Pavyzdys su F3 / W3
Vienlinijinė schema	Kas maitina grandinę ir kokiais parametrais?	F3 – RCBO B16, 30 mA; W3 – 3×2,5 mm², L3
Principinė schema	Kaip grandinė veikia (valdymas, blokuotės)?	Reikalinga tik, jei grupė turi valdymą (pvz., kontaktorius, laikmatis)
Instaliacijos planas	Kur yra lizdai ir kaip nutiestas kabelis?	Virtuvės lizdai, pažymėti „3“ arba „W3“, trasa plane

Principinė schema ir instaliacijos planas bus išnagrinėti kituose šios serijos straipsniuose. Simbolius, naudotus šiose schemose, rasite elektros schemų simbolių bibliotekoje.

Dažniausios klaidos

Klaida	Kodėl tai problema	Kaip turėtų būti
Nenurodyta įžeminimo sistema (TN-S, TN-C-S, TT)	Negalima įvertinti gedimo apsaugos	Užrašas prie įvado
Tik „16 A“ be charakteristikos	B16 ir C16 momentinio atjungimo srovės skiriasi, todėl skiriasi ir didžiausia leistinoji kilpos varža	Rūšis, In ir charakteristika: B16
Nenurodytas RCD tipas	AC, A, F ir B tipai reaguoja į skirtingas nuotėkio srovės formas	IΔn ir tipas: 30 mA, A
Grupių fazės nenurodytos	Neįvertinama apkrovų simetrija, sunku rasti gedimą	Fazė prie kiekvienos grupės
Kabelis be skerspjūvio ar gyslų skaičiaus	Neaišku, ar kabelis atitinka apsaugą	3×2,5 mm²
Schema neatnaujinta po pakeitimų	Elektrikas atjungia ne tą grandinę – tiesioginė saugos rizika	Kiekvienas pakeitimas – nauja schemos laida su data
Žymenys schemoje nesutampa su žymenimis skyde	Schema nebetinka darbui	Tie patys žymenys schemoje, ant aparato ir ant kabelio
GOST simboliai ir kodai (QF, KM) naujoje schemoje	Neatitinka galiojančių standartų	IEC 60617 simboliai, IEC 81346 žymenys
Grupė pavadinta „Lizdai“	Neaišku, kurie	„Virtuvės lizdai“, „Kambarys 2, lizdai“

Svarbiausia – atnaujinti schemą po kiekvieno pakeitimo: pasenusi schema pavojingesnė už jokią, nes ja pasitikima.

Terminų žodynėlis

Lietuviškai	Angliškai	Paaiškinimas
Vienlinijinė schema	single-line diagram	Daugiafazės jungtys vaizduojamos viena linija (IEV 601-02-04)
Daugialinijinis vaizdavimas	multi-line representation	Kiekvienas laidininkas – atskira linija
Apžvalginė schema	overview diagram	IEC 61082-1 dokumento rūšis (7.2); nepainioti su išdėstymo brėžiniu (arrangement drawing, 8.3)
Principinė schema	circuit diagram	IEC 61082-1 dokumento rūšis (7.4)
Jungimų schema	connection diagram	IEC 61082-1 dokumento rūšis (7.5)
Ribinis rėmelis	boundary frame	Brūkšninis taškinis rėmelis, schemoje ribojantis funkcinę įrangos dalį, pvz., skydą ar įrenginių sąranką (IEC 61082-1); nepainioti su CAD „bounding box“
Nuorodinis žymuo	reference designation	Objekto žymuo pagal IEC 81346 (pakeitė IEC 61346), pvz., F3
Galios skyriklis	load switch / switch-disconnector	Jungia esant apkrovai; svetainėje dar vadinamas kirtikliu
Automatinis jungiklis	circuit breaker	Saugo nuo perkrovos ir trumpojo jungimo
Skirtuminės srovės automatinis jungiklis	RCBO	Automatinis jungiklis su skirtuminės srovės apsauga

Lietuviški terminai „apžvalginė schema“, „jungimų schema“ ir „ribinis rėmelis“ yra uir.lt vertimai: LST EN 61082-1 išleistas tik anglų kalba.

Šaltiniai

• IEC 61082-1:2014 turinys ir taikymo sritis (oficiali peržiūra, PDF)
• LST EN 61082-1:2015 įrašas LST kataloge (VDU)
• IEV 601-02-04 single-line diagram (Electropedia)
• IEV 601-02-03 three-phase system diagram (Electropedia)
• LST HD 60364-5-51:2009 įrašas (VDU)
• Informacija prie skirstomųjų skydų – NICEIC (BS 7671, tas pats HD reikalavimas, PDF)
• Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisyklės (e-TAR)
• IEC 81346-1:2022 lietuviškas pavadinimas (LSMU)