Что такое дифференциальный ток

УДТ (УЗО): назначение, принцип работы, конструкция, типы

В этой статье мы рассмотрим что такое УДТ, которое некорректно именуют УЗО, его назначение, принцип работы и конструктивное исполнение.

Что такое УДТ?

Согласно ГОСТ IEC 60050-442-2015 [1]:

Устройство дифференциального тока (УДТ) [residual current device, RCD] — это контактное коммутационное устройство, предназначенное включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях.

Устройство дифференциального тока может быть комбинацией различных отдельных элементов, предназначенных обнаруживать и оценивать дифференциальный ток, а также включать и отключать электрический ток.

В электроустановках зданий для защиты от поражения электрическим током широко применяют различные УДТ бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020. В электроустановках зданий используют также переносные устройства дифференциального тока бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ 31603-2012.

Выделяют две разновидности УДТ: автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ) и автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ).

Указанные термины идентифицируют два вида устройств дифференциального тока, которые выпускаются серийно и применяются в электроустановках зданий для обеспечения защит от поражения электрическим током. Однако в нормативных требованиях по их применению в электроустановках зданий обычно употребляют обобщенное название защитного устройства – «устройство дифференциального тока». Когда необходимо подчеркнуть, что УДТ в том числе предназначено для защиты от сверхтока подключенных к нему электрических цепей, говорят об устройстве дифференциального тока со встроенной защитой от сверхтока. Такое УДТ выполняет те же функции, что и АВДТ. В противном случае речь идет об устройстве дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтока, эквивалентом которого является ВДТ.

Назначение

О назначении УДТ максимально полно, на мой взгляд, пишет Харечко Ю.В. в своей книге [3]:

« Термин «устройство дифференциального тока» используют в международных и национальных стандартах для обобщенного обозначения защитных устройств или совокупности устройств, каждое из которых выполняет следующие три операции:

1. обнаружение дифференциального тока в своей главной цепи, который появляется при повреждении основной изоляции какой-либо опасной части, находящейся под напряжением, входящей в состав защищаемых им электрических цепей, и ее замыкании на землю;
2. сравнение обнаруженного дифференциального тока со значением дифференциального тока срабатывания;
3. отключение защищаемых им электрических цепей в случае, когда дифференциальный ток в главной цепи превосходит значение дифференциального тока срабатывания. »

Далее Харечко Ю.В акцентирует внимание на том, что является необходимым условием для возможного срабатывания УДТ [3]:

« Устройство дифференциального тока должно отключать защищаемые им электрические цепи только в условиях единичного или множественных повреждений, когда начинает протекать ток замыкания на землю. УДТ также должно срабатывать при неосторожном использовании электрооборудования, когда человек прикоснулся к какой-то части, находящейся под напряжением, и через его тело протекает ток замыкания на землю. В нормальных условиях, при которых нет замыкания на землю, УДТ не должно срабатывать. »

[3]

Ю.В. Харечко при этом приводит пример описания пути протекания тока замыкания на землю для системы TT, представленной на рисунке 2 настоящей статьи:

« Ток замыкания на землю может возникнуть из-за повреждения основной изоляции какой-либо опасной части, находящейся под напряжением, в электрических цепях, включенных после УДТ. Повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, обычно сопровождается ее замыканием на открытую проводящую часть электроприемника класса I. Из опасной части, находящейся под напряжением, ток замыкания на землю протекает в открытую проводящую часть. Затем этот ток протекает из открытой проводящей части электроприемника в защитный проводник и далее через заземляющее устройство электроустановки здания – в землю. »

[3]

Отличие УДТ от УЗО

Наверное каждый, кто читает эту статью слышал о таком устройстве как “УЗО”, а возможно даже и применял его в быту. Но нужно четко и однозначно понимать, что на самом деле мы используем не УЗО, а УДТ (устройство дифференциального тока), которое используют для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий.

Это следует из анализа действующей нормативной документации, которую провел Харечко Ю.В. в своей книге [3] и подытожил следующим образом:

« Термин «устройство защитного отключения» необходимо заменить термином «устройство дифференциального тока» с целью исключения использования в национальной нормативной документации двух разных терминов для обозначения одного и того же защитного устройства. Такая замена позволит уменьшить число ошибок, допускаемых при разработке новых национальных нормативных документов. »

[3]

Принцип работы УДТ

В этой статье, для простоты изложения и понимания, я расскажу о устройстве и принципе работы УДТ в идеальных электрических цепях, в которых нет токов утечек. В тоже время, в электрических цепях электроустановок зданий всегда протекают токи утечки, которые могут вызвать ложные срабатывания УДТ. Для уменьшения вероятности ложных срабатываний устройств дифференциального тока их характеристики следует согласовать с характеристиками электрических цепей, которые подключены к УДТ. Харечко Ю.В. в 4 части терминологического словаря по низковольтным электроустановкам [4] детализирует это:

« В электрических цепях с нормальной (неповрежденной) изоляцией частей, находящихся под напряжением, всегда имеется ток утечки. Его величина в системах TN-C, TN-S, TN-C-S и TT ничтожна по сравнению с током замыкания на землю. Однако при большом числе одновременно включенных электроприемников класса I их суммарный ток утечки может превысить номинальный отключающий дифференциальный ток устройства дифференциального тока, инициировав тем самым его автоматическое срабатывание. Для гарантированного исключения ложных оперирований УДТ его номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn должен превышать суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ I_EL. »

[3]

Итак, любой УДТ имеет в своем составе дифференциальный (суммирующий) трансформатор. С его помощью он определяет дифференциальный ток I_Δ, который представляет собой действующее значение векторной суммы электрических токов, протекающих в проводниках своей главной цепи и разрывает эту цепь тогда, когда I_Δ превышает заданное значение (номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn) или равна ему. То есть условие срабатывания УДТ следующее: I_Δ ≥ I_Δn. Дифференциальный трансформатор, таким образом, является тем ключевым элементом, посредством которого можно отслеживать появление тока замыкания на землю, создающего реальную опасность для человека и животных.

Следует добавить, что I_Δn устанавливается изготовителем устройства и указывается обычно на его корпусе, к примеру, I_Δn = 0,03 А для УДТ бытового назначения.

Рассмотрим пример функционирования двухполюсного УДТ, используемого в однофазных электрических цепях.

Дифференциальный трансформатор в нем имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной его цепи, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда I_Δ ≥ I_Δn.

На рисунке 1 иллюстрируется работа ДТ УДТ при нормальных условиях и при условиях повреждения в электрической цепи:

На схеме:

• I₁ и I₂ – токи в первичных обмотках дифференциального трансформатора;
• I_р – ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора;
• I_н – ток нагрузки;
• I_EF – ток замыкания на землю;
• Ф₁ и Ф₂ – магнитные потоки в сердечнике дифференциального трансформатора;
• РДТ – расцепитель дифференциального трансформатора УДТ;
• H – электрооборудование класса I

Нормальные условия оперирования электрической цепи

Максимально правильно, на мой взгляд, принцип действия УДТ при нормальных условиях оперирования электрической цепи, а также при условиях повреждения в электрической цепи описал Харечко Ю.В. в своей статье [2] и [3]. Приведу некоторые цитаты из этих статей:

« Рассмотрим нормальные условия в электрической цепи, при котором отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных токоведущих частей и нет замыкания на землю. То есть, через главную цепь УДТ не протекает ток замыкания на землю, поскольку в электрической цепи нет замыкания на землю.»

[2,3]

« В обоих проводниках главной цепи УДТ протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки I_н. »

[2]

Из вышесказанного получаем:

Поэтому векторная сумма указанных электрических токов равна нулю:

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые электрическими токами I₁ и I₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению: | Ф₁ | = | Ф₂ |. »

[2]

Харечко Ю.В. вполне обоснованно подытоживает [2]:

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ взаимно компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю: Ф_Δ = | Ф₁ — Ф₂ | = 0 »

[2]

« В результате этого абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю: | I_р | = 0 »

[2]

При указанных условиях РДТ, который подключён ко вторичной обмотке ДТ, не может сработать. Поэтому в нормальных условиях электрической цепи УДТ не размыкает контакты своей главной цепи и, следовательно, не отключает присоединённые к нему внешние электрические цепи.

Как итог, в нормальных условиях электрической цепи УДТ не срабатывает и, следовательно, не отключает подключенные к нему внешние электрические цепи.

Условия повреждения

При условиях повреждения в электрической цепи происходит повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, и её замыкание на землю.

Харечко Ю.В. в своей статье [2] обстоятельно рассмотрел как работает УДТ при условиях повреждения в электрической цепи. Приведу некоторые цитаты из этой статьи:

« При этой ситуации, по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки I_н протекает ток замыкания на землю I_EF. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке: | I₁ | > | I₂ |. »

[2]

« Векторная сумма электрических токов в проводниках главной цепи устройства дифференциального тока будет отлична от нуля: I_Δ=| I₁ – I₂ |=| I_н + I_EF – I_н | = | I_EF |. »

[2]

То есть по сути, в этой ситуации дифференциальный ток будет равен по абсолютному значению току замыкания на землю.

Следовательно, посредством дифференциального тока отслеживают появление тока замыкания на землю, представляющего реальную опасность для человека, особенно когда он протекает через его тело.

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I₁ и I₂, не равны между собой по абсолютному значению: | Ф₁ | > | Ф₂ |. »

[2]

« Они не могут компенсировать друг друга, поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля: Ф_Δ = | Ф₁ – Ф₂ | > 0. »

[2]

« Абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет больше нуля. | I_р | > 0. »

[2]

Харечко Ю.В. подводит закономерный итог:

« В указанных условиях расцепитель дифференциального тока может сработать под воздействием электрического тока I_р, побуждая УДТ разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединённые к нему внешние электрические цепи. »

[2]

Таким образом, в условиях единичного или множественных повреждений устройство дифференциального тока размыкает контакты своей главной цепи и отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи.

« В трёхфазных электрических цепях применяют трёхполюсные и четырёхполюсные УДТ, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УДТ. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УДТ, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках, подключенных к УДТ. »

[2]

Нюансы работы УДТ в реальных электрических цепях

В электрических цепях с нормальной (неповрежденной) изоляцией частей, находящихся под напряжением, всегда имеется ток утечки. Его величина в системах TN-C, TN-S, TN-C-S и TT ничтожна по сравнению с током замыкания на землю. Однако при большом числе одновременно включенных электроприемников класса I их суммарный ток утечки может превысить отключающий дифференциальный ток устройства дифференциального тока, инициировав тем самым его автоматическое срабатывание.

Для гарантированного исключения ложных оперирований УДТ его отключающий дифференциальный ток I_oΔ должен превышать суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ I_EL (см. статью «Основное правило применения устройства дифференциального тока»).

Конструктивное исполнение

Харечко Ю.В. в своей книге [3] описывает конструктивное исполнение УДТ следующим образом:

« Конструктивное исполнение устройства дифференциального тока (смотрите рисунок 2), таким образом, специально ориентировано на обнаружение и оценку тока замыкания на землю I_EF в совокупности с током утечки I_EL путем определения дифференциального (суммарного) тока в проводниках главной цепи УДТ, которое производится посредством его дифференциального трансформатора, размещенного между входными и выходными выводами УДТ. »

[3]

На рисунке 2 показано:

• 1 – заземляющее устройство нейтрали источника питания;
• 2 – заземляющее устройство электроустановки здания;
• 3 – главные контакты УДТ;
• 4 – механизм размыкания УДТ;
• 5 – расцепитель дифференциального тока УДТ;
• 6 – дифференциальный трансформатор УДТ;
• 7 – выводы УДТ;
• 8 – электрическая цепь контрольного устройства УДТ;
• 9 – электроприемник класса I.

« В механизме устройства дифференциального тока выполняется сравнение дифференциального тока в главной цепи УДТ с дифференциальным током срабатывания. В том случае, если дифференциальный ток превосходит отключающий дифференциальный ток УДТ или равен ему, оно отключит защищаемые электрические цепи. Для выполнения двух последних операций в устройстве дифференциального тока предусмотрен расцепитель дифференциального тока, подключенный к вторичной обмотке дифференциального трансформатора. »

[3]

УДТ может быть выполнено в виде изделия, представляющего собой совокупность нескольких устройств. Например, АВДТ бытового назначения, как показано на рис. 3, может быть собран из блока дифференциального тока, соответствующего требованиям приложения G ГОСТ IEC 61009-1-2020, и автоматического выключателя, соответствующего требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020. В таком АВДТ автоматический выключатель производит отключение электрических цепей и при протекании в его главной цепи сверхтоков, и при появлении команды на расцепление, которую подает блок дифференциального тока.

На рисунке 3 показано:

• 1 – заземляющее устройство нейтрали источника питания;
• 2 – заземляющее устройство электроустановки здания;
• 3 – главные контакты автоматического выключателя;
• 4 – выводы автоматического выключателя;
• 5 – расцепитель дифференциального тока БДТ;
• 6 – дифференциальный трансформатор БДТ;
• 7 – механизм размыкания БДТ;
• 8 – электрическая цепь контрольного устройства БДТ;
• 9 – выводы БДТ;
• 10 – электроприемник класса I.

Рассмотрим более подробно конструкцию устройств дифференциального тока бытового назначения, которые производят в соответствии с требованиям стандартов МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1, ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020.

Устройство дифференциального тока имеет главную цепь и может иметь цепь управления и вспомогательную цепь. Главная цепь объединяет все проводящие части УДТ, включенные в электрическую цепь, которую оно предназначено замыкать и размыкать.

Цепь управления устройства дифференциального тока предназначена для осуществления его замыкания и размыкания или
выполнения обоих оперирований. Эта цепь включает в себя проводящие части УДТ, применяемые для его управления, за исключением тех частей, которые входят в состав главной цепи УДТ. К цепи управления относят цепь контрольного устройства, посредством которой осуществляют периодический контроль работоспособности УДТ.

Вспомогательная цепь объединяет все проводящие части устройства дифференциального тока, предназначенные для включения в электрическую цепь, используемую, например, для дистанционной индикации его коммутационного положения. К этой цепи не относят проводящие части УДТ, которые входят в состав его главной цепи и цепи управления.

Для оснащения устройства дифференциального тока цепью управления (кроме цепи контрольного устройства) и вспомогательной цепью к нему следует прикрепить одно или несколько дополнительных устройств, таких, например, как блок-контакт, независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения.

Блок-контакт представляет собой выключатель с одним или несколькими контактами управления и (или) вспомогательными контактами, который механически приводится в действие устройством дифференциального тока. Для устройств дифференциального тока выпускают блок-контакт положения (БКП), предназначенный для указания коммутационного положения УДТ, и блок-контакт срабатывания (БКС), предназначенный для указания срабатывания УДТ.

При замыкании главных контактов УДТ замыкающие контакты БКП замыкаются, а размыкающие контакты – размыкаются. При размыкании устройством дифференциального тока своих главных контактов из-за появления в его главной цепи тока замыкания на землю (ВДТ и АВДТ) или сверхтока (АВДТ), под воздействием независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения, а также при ручном управлении УДТ замыкающие контакты БКП размыкаются, а размыкающие контакты – замыкаются. Применение блок-контактов положения во вспомогательных цепях устройств дифференциального тока позволяет выполнить в электроустановке здания систему сигнализации и контроля их коммутационного положения. Кроме того, БКП могут быть использованы в цепях управления других коммутационных устройств, которые применяют в одной электроустановке здания.

При замыкании главных контактов устройства дифференциального тока замыкающие контакты БКС замыкаются, а размыкающие контакты БКС размыкаются. В исходное положение контакты БКС возвращаются в двух случаях: при размыкании УДТ своих главных контактов из-за появления в его главной цепи тока замыкания на землю, сверхтока и при отключении УДТ с помощью независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения.

При ручном отключении УДТ контакты БКС не меняют своего коммутационного положения. Блок-контакты срабатывания, как правило, используют во вспомогательных цепях для сигнализации об отключении устройством дифференциального
тока тока замыкания на землю или сверхтока, но их можно применять и в цепях управления других коммутационных устройств, установленных в электроустановке здания.

Независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения применяют для управления устройством дифференциального тока.

Главная цепь устройства дифференциального тока обычно состоит из двух, трех или четырех полюсов. Под полюсом понимают часть УДТ, связанную исключительно с одним электрически независимым проводящим путем его главной цепи, оснащенную контактами, предназначенными замыкать и размыкать главную цепь, исключая те части, которые обеспечивают средства для монтажа и совместного оперирования всеми полюсами.

Наиболее широкое применение в электроустановках зданий получили двухполюсные устройства дифференциального тока,
предназначенные для использования в однофазных двухпроводных электрических цепях, и четырехполюсные УДТ, которые используют в трехфазных четырехпроводных электрических цепях. Для трехфазных трехпроводных электрических цепей выпускают трехполюсные УДТ, имеющие меньшую область применения, чем четырехполюсные устройства, поскольку такие электрические цепи используют значительно реже.

Для выполнения функции по защите от сверхтока АВДТ оснащают защищенными полюсами. Оставшийся полюс АВДТ, если таковой имеется, может быть незащищенным полюсом или коммутирующим нейтральным полюсом. Защищенный полюс оснащен расцепителем сверхтока таким же, как и автоматический выключатель. Незащищенный полюс не имеет расцепителя сверхтока, но во всем остальном он способен к той же самой работе, как защищенный полюс того же самого АВДТ. Коммутирующий нейтральный полюс предназначен коммутировать электрическую цепь нейтрального проводника, но не предназначен иметь коммутационную способность при коротком замыкании.

В главной цепи каждого полюса устройства дифференциального тока имеются главные контакты. Главный контакт представляет собой контакт, включенный в главную цепь УДТ и предназначенный для проведения в замкнутом положении электрического тока, протекающего в его главной цепи.

При размыкании главной цепи УДТ, по которой протекает электрический ток (особенно – сверхток), возможно возникновение электрических дуг между разъединяемыми частями главных контактов. Поэтому АВДТ, а часто и ВДТ, оснащают дуговыми контактами, на которых предполагается возникновение электрической дуги.

Дуговой контакт может быть главным контактом, а может быть отдельным контактом, который размыкается позже, а замыкается раньше другого контакта главной цепи, защищаемого им от повреждения электрической дугой. У АВДТ так же, как у автоматических выключателей, дуговые контакты обычно являются главными контактами. Главный контакт имеет специальную конструкцию проводящих частей, которая обеспечивает перемещение электрической дуги в дугогасительную камеру, где она разбивается металлическими пластинами на несколько частей и интенсивно гасится.

В многополюсном устройстве дифференциального тока подвижные контакты всех полюсов (за исключением коммутирующего нейтрального полюса) должны замыкать и размыкать главную цепь практически одновременно как при автоматическом, так и при ручном оперировании. Контакты коммутирующего нейтрального полюса должны размыкаться позже, а замыкаться раньше контактов остальных полюсов УДТ.

В цепи управления устройства дифференциального тока имеются контакты управления, которые механически приводятся в действие этим же УДТ. Вспомогательные контакты, если их используют, входят в состав вспомогательной цепи устройства дифференциального тока и механически приводятся в действие этим же УДТ.

Каждое УДТ оснащают одним или несколькими расцепителями, которые предназначены для инициирования:

1. автоматического размыкания главных контактов в случае появления в главной цепи тока замыкания на землю (ВДТ и АВДТ), сверхтока (АВДТ);
2. автоматического размыкания ВДТ или АВДТ при снижении напряжения или изменении других характеристик подключенных к нему электрических цепей и электрооборудования;
3. дистанционного отключения ВДТ или АВДТ.

Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с устройством дифференциального тока или встроенное в него, которое освобождает удерживающее приспособление в механизме УДТ и инициирует его автоматическое размыкание.

Для сравнения величины дифференциального тока в главной цепи устройства дифференциального тока со значением дифференциального тока срабатывания, а также для выдачи команды на размыкание главных контактов в УДТ установлен расцепитель дифференциального тока. Расцепитель дифференциального тока инициирует автоматическое срабатывание УДТ в том случае, если значение дифференциального тока в его главной цепи превосходит значение дифференциального тока срабатывания или равно ему.

Для выполнения АВДТ функций по защите от сверхтока их оснащают (помимо расцепителя дифференциального тока) такими же расцепителями сверхтока, какими оснащены автоматические выключатели. Если АВДТ состоит из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, то расцепитель дифференциального тока расположен в БДТ, а расцепители сверхтока – в автоматическом выключателе.

Устройства дифференциального тока могут быть оснащены независимыми расцепителями и расцепителями минимального напряжения.

Независимый расцепитель представляет собой расцепитель, возбуждаемый источником напряжения. Он предназначен для дистанционного управления устройством дифференциального тока. Его используют в тех случаях, когда существует потребность в дистанционном отключении каких-то электрических цепей с помощью УДТ.

После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление устройства дифференциального тока, инициируя размыкание контактов его главной цепи. Управляющий сигнал для независимого расцепителя может быть сформирован вручную, например, посредством кнопочного выключателя с замыкающим контактом. Сигнал управления также может быть сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным устройством по факту выполнения каких-то предопределенных условий, например, таймером при наступлении установленного часа.

Включение устройства дифференциального тока после осуществления его дистанционного отключения с помощью независимого расцепителя производят вручную.

Расцепитель минимального напряжения представляет собой расцепитель, инициирующий размыкание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже предопределенного значения. Основным его назначением является побуждение устройства дифференциального тока к отключению электрооборудования при недопустимом для него снижении напряжения. Расцепитель минимального напряжения обычно вызывает отключение устройства дифференциального тока при снижении напряжения в своей цепи управления до 75 % от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и менее, а также препятствует включению УДТ, если напряжение в этой цепи меньше 85 % от номинального напряжения.

Каждое устройство дифференциального тока должно иметь механизм свободного расцепления, который обеспечивает возвращение подвижных контактов его главной цепи в разомкнутое положение, когда автоматическое размыкание инициируется после начала замыкания, даже если сохраняется команда на замыкание. Этот механизм позволяет осуществлять отключение УДТ тока замыкания на землю в тот момент, когда выполняют его ручное управление.

Например, при ручном оперировании устройством дифференциального тока на включение электрической цепи, в которой имеется замыкание на землю, по замыканию главных контактов через главную цепь УДТ начнет протекать ток замыкания
на землю. Под его воздействием расцепитель дифференциального тока освободит удерживающее приспособление в механизме УДТ. Главные контакты УДТ станут автоматически размыкаться, несмотря на то, что в рассматриваемый промежуток времени еще продолжается ручное управление на их замыкание.

Аналогично функционирует механизм свободного расцепления АВДТ при ручном включении электрической цепи, в которой имеется короткое замыкание. После замыкания главных контактов в главной цепи АВДТ начнет протекать ток короткого замыкания. Расцепитель сверхтока освободит удерживающее приспособление в механизме АВДТ. Главные контакты АВДТ станут автоматически размыкаться даже при продолжении ручного оперирования на их замыкание.

Если АВДТ состоит из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, механизм свободного расцепления
АВДТ находится в автоматическом выключателе. Расцепитель дифференциального тока, который находится в БДТ, воздействует на удерживающее приспособление механизма автоматического выключателя, позволяя реализовать функцию свободного расцепления при включении рассматриваемым АВДТ электрической цепи, в которой имеется замыкание на землю.

В каждом устройстве дифференциального тока предусмотрена индикация его коммутационного положения, которая позволяет определить, в каком положении (замкнутом или разомкнутом) находятся его главные контакты. С этой целью устройство дифференциального тока может быть оснащено индикатором положения. В противном случае коммутационное положение УДТ указывает орган управления, который должен иметь два четко различающихся состояния покоя, соответствующих замкнутому и разомкнутому положению его главных контактов. При автоматическом срабатывании УДТ из-за появления тока замыкания на землю (ВДТ, АВДТ) или сверхтока (АВДТ) в его главной цепи орган управления УДТ может занимать отдельное, третье положение. Орган управления вертикально установленного УДТ обычно перемещается вверх-вниз.

При перемещении органа управления вверх главные контакты УДТ замыкаются, а при перемещении органа управления вниз они размыкаются. Замкнутое положение УДТ обозначают знаком | (вертикальной чертой), разомкнутое положение – знаком О (окружностью).

У АВДТ, состоящего из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, коммутационное положение обычно указывает индикатор положения и орган управления автоматического выключателя. Если орган управления вертикально установленного автоматического выключателя перемещается вверх-вниз, его главные контакты должны замыкаться при перемещении органа управления вверх.

Для электрического присоединения устройства дифференциального тока к проводникам внешних электрических цепей используют выводы, которые могут быть выводами резьбового типа и выводами безрезьбового типа. Обычно УДТ оснащают резьбовыми выводами: столбчатыми, винтовыми, штифтовыми, пластинчатыми, реже – выводами для наконечников. Наиболее распространенным видом выводов у современных устройств дифференциального тока является столбчатый вывод, в отверстие или полость которого вставляют проводник и зажимают его одним или несколькими винтами. Некоторые фирмы начинают производить устройства дифференциального тока, оснащенные выводами безрезьбового типа.

Типы УДТ

Согласно стандартам МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1, ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 выпускают следующие устройства дифференциального тока:

УДТ типа АС, надлежащее срабатывание которых происходит только при синусоидальных переменных дифференциальных токах, либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих;

УДТ типа А, надлежащее срабатывание которых происходит как при синусоидальных переменных дифференциальных токах, так и при пульсирующих постоянных дифференциальных токах, либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих.

Стандартом МЭК 624231 (ГОСТ IEC 62423-2013) установлены дополнительные к стандартам МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 требования, в соответствии с которыми выпускают УДТ типа F и типа B. УДТ типа F предназначены для защиты электрических цепей, к которым подключены частотные преобразователи. Они оперируют так же, как УДТ типа A, и дополнительно:

• при сложных дифференциальных токах либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих;
• при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток 0,01 А.

УДТ типа B оперируют так же, как УДТ типа F, и дополнительно:

• при синусоидальных переменных дифференциальных токах, имеющих частоту до 1000 Гц включительно;
• при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, который появляется в двух и более фазах;
  при сглаженных постоянных дифференциальных токах либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих.

В зависимости от наличия задержки по времени (при наличии отключающего дифференциального тока) выпускают устройства дифференциального тока без выдержки времени – тип для общего применения и УДТ с выдержкой времени – тип S для обеспечения селективности. Устройства дифференциального тока типа S специально предназначены для обеспечения селективной работы при их последовательном включении с УДТ общего применения. (смотрите статью «Основное правило селективного оперирования устройств дифференциального тока»).

Список использованной литературы

1. ГОСТ IEC 60050-442-2015
2. Электрика. – 2010. – № 2.– С. 33–36. Принцип действия устройств дифференциального тока.
3. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160.

Дифференциальный ток: что это такое, определение, особенности, виды

Дифференциальный ток ( I_Δ ) [residual current] (для устройства дифференциального тока) — это среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока [пункт 20.6, 1].

Примечание — Поскольку через главную цепь любого устройства дифференциального тока проходит не менее двух проводников, в главной цепи УДТ протекает не менее двух электрических токов.

Дифференциальный ток ( I_Δ ) [residual current] (для электрической цепи) — это алгебраическая сумма значений электрических токов во всех проводниках, находящихся под напряжением, в одно и то же время в данной точке электрической цепи в электрической установке [пункт 20.7, 1].

Примечание [пункт 20.7 , 1] — Определение термина «дифференциальный ток» в МЭС 826-11-19 сформулировано для электрической цепи. Через главную цепь устройства дифференциального тока, защищающего электрическую цепь, проходят все ее проводники, находящиеся под напряжением. Поэтому дифференциальный ток электрической цепи равен дифференциальному току, определяемому устройством дифференциального тока.

Вышеприведенное примечание из пункта 20.7 ГОСТ 30331.1-2013 [1] очень грамотно, на мой взгляд, прокомментировал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Это примечание устанавливает эквивалентность между дифференциальными токами для УДТ и защищаемой им электрической цепи. Продекларированное равенство дифференциальных токов возможно только в тех электрических цепях переменного тока, в состав которых входят фазные и нейтральный проводники. Однако, учитывая запрет на применение PEN-проводников в электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий и медицинских учреждений, указанная эквивалентность будет распространяться на большинство вновь монтируемых и реконструируемых электроустановок зданий. Поскольку подавляющая часть электрических цепей в существующих электроустановках зданий выполнена проводниками, имеющими сечение меньше минимально допустимого сечения PEN-проводника – 10 мм 2 для медного и 16 мм 2 для алюминиевого, эти электрические цепи состоят только из фазных и нейтральных проводников. »

[2]

Дифференциальный ток не является электрическим током. Поэтому он не может представлять никакой опасности для человека.

Особенности для электрических цепей.

Далее Харечко Ю.В. рассказывает на примерах, чему равен дифференциальных ток:

1. « В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трехфазных проводников и нейтрального проводника, алгебраическая сумма электрических токов в указанных четырех проводниках, находящихся под напряжением, будет равна току защитного проводника (току утечки).
2. В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трех фазных проводников и PEN-проводника, алгебраическая сумма электрических токов в трех проводниках, находящихся под напряжением, то есть фазных проводниках, будет равна току, протекающему в PEN-проводнике.
3. Электрический ток в PEN-проводнике, как правило, равен сумме токов в нейтральном и защитном проводниках. Причем ток в нейтральном проводнике на несколько порядков больше тока защитного проводника.
4. В условиях единичного повреждения, когда произошло замыкание на землю, представляющее собой замыкание фазного проводника на защитный проводник в первой электрической системе или на PEN-проводник во второй, алгебраическая сумма электрических токов равна току замыкания на землю.
5. При нормальных условиях в однофазной двухпроводной электрической цепи, состоящей из фазного и нейтрального проводников, алгебраическая сумма электрических токов в двух проводниках, находящихся под напряжением, также будет равна току защитного проводника. Если однофазную двухпроводную электрическую цепь выполнить фазным проводником и PEN проводником, то для нее нельзя будет определить дифференциальный ток, поскольку имеется только один проводник, находящийся под напряжением. »

Особенности для устройства дифференциального тока.

Обратимся к книге [2], в которой её автор Харечко Ю.В. определил основной фактор воздействующий на УДТ следующим образом:

« Основным фактором, воздействующим на устройство дифференциального тока и инициирующим его оперирование, является дифференциальный ток, который определен в нормативной документации как действующее значение векторной суммы токов, протекающих в главной цепи УДТ. Для определения дифференциального тока УДТ оснащено дифференциальным трансформатором, принцип действия которого проиллюстрирован на рис. 1. »

[2]

Дифференциальный трансформатор двухполюсного устройства дифференциального тока имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной цепи УДТ, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока.

« Под расцепителем дифференциального тока понимают расцепитель, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда дифференциальный ток превышает заданное значение. »

[2]

Рассмотрим нормальные условия оперирования электрической цепи, когда отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных частей, находящихся под напряжением. Через главную цепь УДТ не протекает ток замыкания на землю, поскольку в электрической цепи нет замыкания на землю.

В обоих проводниках главной цепи устройства дифференциального тока протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки I_н (смотрите примечание 1 ниже). То есть электрические токи I₁ и I₂, протекающие в первичных обмотках дифференциального трансформатора, равны между собой по абсолютному значению:

« Примечание 1. При отсутствии тока утечки. Если в электрической цепи протекает ток утечки, электрические токи, протекающие в фазном и нейтральном проводниках главной цепи УДТ, отличаются друг от друга приблизительно на величину тока утечки. »

[2]

Поскольку электрические токи, протекающие в главной цепи УДТ, направлены навстречу друг другу, их векторная сумма равна нулю.

Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые электрическими токами I₁ и I₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению. Поскольку указанные магнитные потоки взаимно компенсируют друг друга, суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю:

Поэтому в нормальных условиях расцепитель дифференциального тока не может инициировать срабатывание УДТ, которое, в свою очередь, не отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Рассмотрим оперирование электрической цепи в условиях повреждения основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением и ее замыкания на землю, когда через главную цепь УДТ протекает ток замыкания на землю.

В условиях повреждения по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки I_н протекает ток замыкания на землю I_EF. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке:

Следовательно, векторная сумма электрических токов, протекающих в главной цепи УДТ, будет отлична от нуля.

Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I₁ и I₂, не равны между собой по абсолютному значению. Они не могут компенсировать друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также не равна нулю:

Поэтому в указанных условиях расцепитель дифференциального тока сработает под воздействием электрического тока I_р, побуждая устройство дифференциального тока разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Харечко Ю.В. подчеркивает особенности функционирования трехполюсных и четырехполюсных УДТ [2]:

« В трехфазных трехпроводных электрических цепях применяют трехполюсные устройства дифференциального тока, а в трехфазных четырехпроводных электрических цепях – четырехполюсные УДТ, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УДТ. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УДТ, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках разных фаз, подключенных к УДТ. »

[2]

Таким образом, посредством определения дифференциального тока выполняют обнаружение и оценку тока замыкания на землю, например, через тело человека, прикоснувшегося к фазному проводнику. От токов замыкания на землю защищают и людей, и электроустановки зданий.

При замыкании на землю какой-либо токоведущей части дифференциальный ток практически равен току замыкания на землю. В нормальных условиях дифференциальный ток приблизительно равен току утечки, протекающему в электрической цепи.

Виды дифференциальных токов

Все многообразие дифференциальных токов, которые могут возникнуть в главной цепи устройства дифференциального тока бытового назначения, в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 [3] и ГОСТ IEC 61009-1-2020 [4] сведено к следующим двум видам: синусоидальному дифференциальному току и пульсирующему постоянному дифференциальному току.

Харечко Ю.В. в своей книге [2], на мой взгляд, максимально простым языком расписал особенности этих 2 видов дифференциального тока. Приведу основные цитаты:

« Синусоидальный дифференциальный ток имеет место в тех случаях, когда в электрических цепях переменного тока, которые подключены к устройству дифференциального тока, не применяют выпрямители, светорегуляторы, регулируемые электроприводы и аналогичные им устройства, существенно изменяющие форму синусоидального тока. Ток утечки и ток замыкания на землю в таких электрических цепях имеют форму, близкую к синусоиде. Такую же синусоидальную форму имеет и дифференциальный ток (рис. 2).

При использовании в электроустановках зданий выпрямителей, светорегуляторов, регулируемых электроприводов и аналогичных им устройств форма синусоидального тока в электрических цепях может существенно изменяться.

Если в каком-то электроприемнике в качестве дискретного регулятора потребляемой им мощности использован диод, в случае повреждения основной изоляции токоведущей части, подключенной после диода, может возникнуть ток замыкания на землю, который будет протекать только в течение половины периода (180° или 10 мс). Такой электрический ток в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 назван пульсирующим постоянным током. Протекание пульсирующего постоянного тока в главной цепи устройства дифференциального тока существенно изменяет его характеристики по сравнению с синусоидальным током.

В электроустановках жилых зданий применяют большое число электроприемников, имеющих встроенные выпрямители. Все они характеризуются небольшими постоянными токами утечки, которые могут создавать суммарный (фоновый) постоянный ток утечки, протекающий через главную цепь устройства дифференциального тока. Протекание даже малого постоянного тока через первичную обмотку дифференциального трансформатора УДТ существенно изменяет (ухудшает) его характеристики. Поэтому в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 учтена возможность протекания небольшого постоянного тока через главную цепь устройства дифференциального тока.

Пульсирующий постоянный ток определен в международных и национальных стандартах как волнообразные импульсы электрического тока длительностью (в угловой мере) не менее 150° за один период пульсации, следующие периодически с номинальной частотой и разделенные промежутками времени, в течение которых электрический ток принимает нулевое значение или значение, не превышающее 0,006 А постоянного тока.

Пульсирующий постоянный ток характеризуют также углом задержки тока, под которым понимают промежуток времени в угловой величине, в течение которого устройство фазового управления задерживает момент протекания электрического тока в электрической цепи. На рис. 3 и 4 показан пульсирующий постоянный ток при углах задержки тока α, равных 0°, 90° и 135°.

Появление в главной цепи устройства дифференциального тока пульсирующего постоянного тока существенно изменяет характеристики УДТ. Устройства дифференциального тока типа АС, которые рассчитаны на работу только при синусоидальном токе, не могут корректно функционировать при появлении пульсирующего постоянного тока. Поэтому в некоторых странах их применение в электроустановках зданий запрещено или существенно ограничено. Устройства дифференциального тока типа АС заменяют более современными УДТ типа A, которые предназначены для применения и при синусоидальном, и при пульсирующем постоянном токе.

В 2016 году был введен в действие ГОСТ IEC 62423-2013, который распространяется на УДТ типа F и типа B бытового назначения. УДТ типа F предназначены для защиты электрических цепей, к которым подключены частотные преобразователи. Они оперируют так же, как УДТ типа A, и дополнительно:

• при сложных дифференциальных токах;
• при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток 0,01 А.

Устройства дифференциального тока типа B оперируют так же, как УДТ типа F, и дополнительно:

• при синусоидальных переменных дифференциальных токах, имеющих частоту до 1000 Гц включительно;
• при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, который появляется в двух и более фазах;
• при сглаженных постоянных дифференциальных токах.

Таким образом, самые современные УДТ типа B корректно оперируют в электрических цепях переменного тока при протекании в них токов замыкания на землю различных форм, начиная от синусоидального тока частотой 50 Гц и заканчивая постоянным током. »

Список использованной литературы

1. ГОСТ 30331.1-2013
2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 3// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2013. – № 4. – 160 c.;
3. ГОСТ IEC 61008-1-2020
4. ГОСТ IEC 61009-1-2020
5. Электрика. – 2010. – № 2.– С. 33–36. Принцип действия устройств дифференциального тока.

Что такое селективность УДТ и как её обеспечить?

Основное правило селективного оперирования устройств дифференциального тока (которое часто могут некорректно называть как УЗО): при последовательном включении двух устройств дифференциального тока первое УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должно быть типа S, а второе УДТ, расположенное ближе к электроприемнику, – общего применения. Номинальный отключающий дифференциальный ток первого УДТ должен быть не менее чем в 3 раза больше номинального отключающего дифференциального тока второго УДТ [1].

Для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий повсеместно применяют устройства дифференциального тока бытового назначения, соответствующие требованиям стандартов ГОСТ IEC 61008‑1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020.

Что понимают под селективностью УДТ?

Харечко Ю.В. в своей книге акцентирует внимание на том, что [1]:

« При последовательном включении устройств дифференциального тока следует обеспечить их селективное оперирование при замыканиях на землю. Первым должно срабатывать УДТ, расположенное ближе к месту замыкания на землю, обычно находящемуся в конечной электрической цепи. Вторым должно оперировать УДТ, расположенное ближе к источнику питания, например, установленное на вводе в электроустановку здания или защищающее распределительную электрическую цепь. В противном случае, если первым сработает вводное устройство дифференциального тока или УДТ, установленное в распределительной электрической цепи, то вместо одной конечной электрической цепи, в которой произошло замыкание на землю, будет отключена вся электроустановка здания или ее часть, состоящая из нескольких конечных электрических цепей. »

Аналогичное нежелательное отключение произойдет также в том случае, если оба устройства дифференциального тока сработают одновременно. Поэтому при проектировании электроустановок зданий вопросам обеспечения селективного оперирования устройств дифференциального тока следует уделять должное внимание.

Как обеспечить селективность УДТ?

В п. 535.3 (539.3) «Селективность между защитными устройствами дифференциального тока» стандарта МЭК 60364‑5‑53 и в п. 535.3 «Обеспечение селективности защитных устройств, управляемых дифференциальным током» ГОСТ Р 50571.5.53-2013, который подготовлен на его основе, указано: «Чтобы обеспечивалась селективность между двумя защитными устройствами дифференциального тока, включенными последовательно, эти устройства должны удовлетворять следующим требованиям [2] (учтены замечания Харечко Ю.В. из [1]:

« a) времятоковая характеристика несрабатывания защитного устройства, управляемого дифференциальным током, расположенного на стороне источника электропитания (ближе к вводу электроустановки) должна быть выше полной рабочей времятоковой характеристики данного устройства, расположенного на стороне нагрузки (ближе к нагрузке), и

b) номинальный отключающий дифференциальный ток, расположенного на стороне источника электропитания, должен быть выше, чем для устройства, расположенного на стороне нагрузки.

Что касается защитных устройств, управляемых дифференциальным током, которые соответствуют требованиям МЭК 61008‑1 и МЭК 61009-1, номинальный отключающий дифференциальный ток для устройства, расположенного на стороне источника электропитания должен быть, по крайней мере, в 3 раза больше, чем для устройства, расположенного на стороне нагрузки». »

В п. 7.2.2 «Селективность» технического отчета МЭК 62350 изложено общее правило, гарантирующее адекватную селективность при срабатывании последовательно включенных устройств дифференциального тока, которое основано на следующих двух условиях:

1. минимальное время несрабатывания УДТ, установленного выше по току, должно быть больше, чем максимальное время отключения УДТ, установленных ниже по току;
2. номинальный отключающий дифференциальный ток УДТ, установленного выше по току, должен быть, по крайней мере, в 3 раза больше номинального отключающего дифференциального тока УДТ, установленных ниже по току.

В подразделе 6.2 «Селективность – УДТ/УДТ» технического отчета МЭК 61912‑2 (ГОСТ IEC/TR 61912-2-2013 [3]) указано, что мгновенные (без выдержки времени) УДТ, включенные последовательно, имеют очень ограниченную селективность, так как любой ток замыкания на землю, превышающий I_Δn УДТ (номинальный отключающий дифференциальный ток УДТ), расположенного ближе к источнику питания, может вызвать оперирования обоих УДТ. Поэтому УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должно быть типом с выдержкой времени (например, типом S), чтобы достигнуть избирательности. На практике отношение I_Δn УДТ, расположенного ближе к источнику питания, к _IΔn УДТ, расположенному ближе к нагрузке, должно быть, по крайней мере, 3:1, а выдержка времени УДТ, расположенного ближе к источнику питания, должна быть больше чем полное время оперирования любого УДТ, расположенного в цепи ближе к нагрузке.

Харечко Ю.В. на основании этой информации подводит итог [1]:

« Таким образом, селективное оперирование двух последовательно включенных устройств дифференциального тока может быть обеспечено только в том случае, если время отключения любого тока замыкания на землю I_EF первым УДТ, размещенным ближе к источнику питания, превышает время отключения этого же тока замыкания на землю вторым УДТ, установленным ближе к нагрузке. То есть, как условно показано на рис. 1, характеристика оперирования первого УДТ должна быть расположена «выше» характеристики оперирования второго УДТ во всем диапазоне токов замыкания на землю. Для обеспечения указанного соотношения характеристик оперирования в качестве первого следует применять УДТ типа S, которое срабатывает с кратковременной задержкой, а в качестве второго – УДТ общего применения, которое оперирует без временнóй задержки. »

Далее Харечко Ю.В. детализирует [1]:

« При последовательном включении двух устройств дифференциального тока общего применения, номинальные отключающие дифференциальные токи которых различаются в 3 и более раза, например: 300 мА первое УДТ и 30 мА второе УДТ, можно обеспечить их селективную работу в ограниченном диапазоне токов замыкания на землю. Эти УДТ будут селективно оперировать при синусоидальном токе в диапазоне от 0 до номинального неотключающего дифференциального тока I_Δno, который равен половине номинального отключающего дифференциального тока I_Δn – 150 мА.

При пульсирующем постоянном токе их селективное функционирование гарантировано в более узком диапазоне от 0 до наименьшего значения нижнего предела токов расцепления, равного 0,35 I_Δn – 105 мА, 0,25 I_Δn – 75 мА и 0,11 I_Δn – 33 мА при углах задержки тока α соответственно 0°, 90° и 135°. Иными словами, практически во всем диапазоне возможных токов замыкания на землю нельзя обеспечить селективную работу указанных УДТ, поскольку они будут срабатывать одновременно (рис. 2). »

Рассмотрим более подробно характеристики оперирования устройств дифференциального тока. В таблице 1 ГОСТ IEC 61008‑1-2020 [4] приведены предельные значения времени отключения 1 и неотключения 2 для переменного дифференциального тока для ВДТ типов АС и А, а в таблице 2 – максимальные значения времени отключения для однополупериодного пульсирующего дифференциального тока для ВДТ типа А. Таблицей 2 ГОСТ IEC 61009-1–2020 [5] установлены стандартные значения времени отключения и времени неотключения для АВДТ. Ниже приведены обобщенные данные.

Примечание:

1) Время отключения представляет собой интервал времени между моментом внезапного появления в главной цепи устройства дифференциального тока отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах УДТ.

2) Время неотключения характеризует максимальный промежуток времени, в течение которого устройство дифференциального тока не размыкает главные контакты, несмотря на то, что в его главной цепи имеет место отключающий дифференциальный ток, который инициирует срабатывание УДТ.

Максимальное время отключения УДТ типа S при синусоидальных токах замыкания на землю, превышающих его пятикратный номинальный отключающий дифференциальный ток, может быть равным 0,15 с, а максимальное время отключения УДТ общего применения при этом токе замыкания на землю может быть равным – 0,04 с. В этом случае время отключения УДТ типа S в 3,75 раза превышает время отключения УДТ общего применения. Минимальное время отключения УДТ типа S может быть равным 0,06 с при том же самом максимальном времени отключения УДТ общего применения. То есть время отключения УДТ типа S может лишь незначительно превышать время отключения УДТ общего применения. Поскольку у устройств дифференциального тока бытового назначения нет средств регулирования времени отключения, нельзя гарантированно обеспечить его трех- или более кратное соотношение для УДТ, включенных последовательно.

Рассматриваемое требование ПУЭ Харечко Ю.В. сформулировал в своем словаре иначе [1]:

« При установке нескольких УДТ последовательно должно быть обеспечено их селективное оперирование при замыканиях на землю. Номинальный отключающий дифференциальный ток УДТ, расположенного ближе к источнику питания, должен быть не менее чем в 3 раза больше номинального отключающего дифференциального тока УДТ, расположенного ближе к электроприемнику. Время отключения УДТ, расположенного ближе к источнику питания, должно быть больше времени отключения УДТ, расположенного ближе к электроприемнику, при одном и том же токе замыкания на землю. При последовательном включении двух устройств дифференциального тока первое УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должно быть типа S, а второе УДТ, расположенное ближе к электроприемнику, – общего применения. »

« Поскольку устройства дифференциального тока типа S бытового назначения не имеют средств для изменения выдержки времени, их использование позволяет обеспечить селективное оперирование только с УДТ общего применения. Если в электроустановке здания применяют трех- и более ступенчатую защиту устройствами дифференциального тока, на первых ступенях от источника питания следует применять УДТ с выдержкой времени, которые соответствуют требованиям п. В.4.2.4.2 «Тип с выдержкой времени» стандарта МЭК 60947–2 и ГОСТ Р 50030.2-2010. »

Минимальное предельное время неотключения при 2 I_Δn стандартом МЭК 60947–2 и ГОСТ Р 50030.2-2010 [6] установлено равным 0,06 с. Стандартами заданы также следующие предпочтительные значения предельного времени неотключения при 2 I_Δn: 0,06; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и 1 с. Для АВДТ, имеющих предельное время неотключения, равное 0,06 с1, характеристика оперирования задана стандартами. Максимальное время отключения установлено равным 0,50; 0,20; 0,15 и 0,15 с при дифференциальном токе, соответственно равном I_Δn, 2 I_Δn, 5 I_Δn и 10 I_Δn. Применение таких АВДТ позволяет обеспечить селективную работу при замыканиях на землю с АВДТ без выдержки времени и УДТ общего применения бытового назначения.

Если АВДТ имеет предельное время неотключения больше 0,06 с, характеристику оперирования (максимальное время отключения при дифференциальных токах I_Δn, 2 I_Δn, 5 I_Δn и 10 I_Δn) устанавливает производитель изделий. Посредством этих АВДТ можно осуществить селективное оперирование с АВДТ без выдержки времени и УДТ общего применения бытового назначения, а также с АВДТ, имеющим предельное время неотключения 0,06 с, и УДТ типа S бытового назначения.

Список использованной литературы

1. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160.
2. ГОСТ Р 50571.5.53-2013
3. ГОСТ IEC/TR 61912-2-2013
4. ГОСТ IEC 61008‑1-2020
5. ГОСТ IEC 61009‑1-2020
6. ГОСТ Р 50030.2-2010

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад