Зачем ставят узо на вводе в щит

Чтобы током не убило. Всё про УЗО

Попробуем снова объять необъятное одним постом? На этот раз рассказ будет про УЗО.

У этого поста есть видеоверсия, для тех, кто любит слушать и смотреть:

Сейчас, в 21 веке, электричество есть практически в каждом доме. И почти каждый гражданин знает, что электричество может убить. Новость о том, что где-то кого-то убило током для нас уже обыденная, и в СМИ об этом пишут только если случай особенный — или убило известную личность, или раздолбайство совсем уж вопиющее. Но в конце XIX — начале XX века каждая смерть от удара током была в центре внимания: электричество было в диковинку. Вот немного заметок, которые попались мне на глаза:

Тысячи разобранных случаев, когда кто-то был убит электричеством, позволили инженерам выяснить некоторые закономерности и предпринять меры. А именно:

Выяснилось, что случаев смерти, когда человек умер от общения с напряжениями менее 50В почти нет. Низкое напряжение (с кучей оговорок) вполне себе безопасно. Кто лизал крону в детстве для определения заряда?) Использование низкого напряжения (12В, 24В, 36В и т.д.) хоть и дает практически полную безопасность, например в бассейне, для повсеместного использования не подходит. Если бы мы жили в альтернативной вселенной, где в домах вместо 230В всего 12В, то чайник бы кушал не 16А тока, а почти 300А, и подключался бы в розетку толстенным кабелем. А все потому что при снижении напряжения придется повышать ток, чтобы мощность прибора оставалась прежней. А большой ток требует толстых кабелей.

Второе важное наблюдение. Ток течет в замкнутой цепи, если Земля часть этой цепи — то человек всегда в опасности. А вот если человека подключить к разным цепям, изолированным друг от друга, например если коснуться одной рукой одного изолированного от земли генератора, а второй — другого изолированного генератора — то ничего не произойдет. Цепь не замкнута — ток не течет. Так появилась гальваническая развязка и развязывающие трансформаторы. Я не настолько стар, чтобы видеть это живьём, но встречал упоминания, о том что в домах устанавливали развязывающий трансформатор с розеткой в санузле, с подписью «для электробритвы». Электробритвой на 220В включенной в эту розетку можно было безопасно пользоваться, касание до проводника под напряжением, даже стоя в заземленной ванной, не могло убить. Правда маленький трансформатор мог потянуть только несколько десятков ватт мощности нагрузки, включение в такую розетку фена или обогревателя просто бы его сожгло. Поэтому в быту способ не прижился, у вас же нет отдельной комнаты под трансформатор гальванической развязки?)

Ну и наконец, усреднив индивидуальные особенности, составили вот такой график зависимости силы тока, времени воздействия и последствий для человека. Да простят меня авторы, я его немного упростил для понимания:

UPD: картинка исправлена

Оказалось, что убивает не напряжение само по себе, а протекающий через тело ток. При токах менее 0,5 мА (светло-зеленая область) человек ничего не чувствует. При токах 0,5-20 мА (темно-зеленая область) ток уже неприятно щиплет, кусает. При токах 20-100 мА (желтая область) уже конкретно трясет, сводит мышцы (руку не отдернешь) и причиняет боль. При токах более 100 мА уже некоторые могут умереть. Из графика можно понять откуда взялась величина 30 мА (зеленая линия) — при токах меньше человек вряд ли умрет и может сам принять меры, если чувствует, что его бьет током. А вот при токах больше — нужно срочно спасать, иначе помрет.

Защита все-таки нужна

Применение низкого напряжения или использование гальванической развязки не очень удобный способ защиты человека, поэтому применяются только в узких областях, там где иначе никак. А как же защитить человека от поражения электрическим током не сильно изменяя существующие электросети? Идея проста и гениальна — нужно анализировать дифференциальный ток.

Дифференциальный ток — это разница в токах меж двух проводников, например меж фазным, уходящим в нагрузку и нулевым, возвращающимся из нагрузки. Появление ощутимого дифференциального тока в цепи чаще всего ненормально, и лучше отключить цепь, вдруг ток утекает в землю через человека? Это как сравнивать расход теплоносителя в батарею и из батареи отопления. Если в батарею уходит 100 л/мин и возвращается 100 л/мин то система герметична. Если в батарею подается 100 л/мин, а возвращается по какой то причине только 98 л/мин, то 2 литра куда-то вытекает!

В идеальном мире, нам достаточно поставить устройство, контролирующее сам факт появления дифференциального тока. Если все в порядке — то дифференциального тока нет. Если же ток появился — отключаем нагрузку. Но в реальном мире, к сожалению, дифференциальный ток (ток утечки) появляется в устройствах даже если все исправно, поэтому придется пойти на компромисс и выбрать некоторую пороговую величину дифференциального тока, превышение которой будет вызывать отключение.

Поставим себя на место инженеров начала 20 века и попробуем изобрести устройство обнаружения дифференциального тока. Нам нужно обнаружить появление утечки величиной 30 мА, поскольку при меньших утечках, даже если она проходит через человека, особой опасности для жизни нет.

Первая конструкция — два одинаковых электромагнита, друг напротив друга, занимаются перетягиванием якоря. Протекающий в нагрузку и из нагрузки ток, протекая через обмотки, создает магнитное поле, тем сильнее, чем больше ток. Если в цепи нет утечек, то токи через электромагниты равны, магнитное поле они развивают одинаковое и якорь стоит на месте. Если в цепи у нас есть утечка, то ток через один из электромагнитов будет меньше (ток нагрузки — ток утечки), чем через второй (ток нагрузки), якорь перетянется и разомкнет контакты.

Теоретически схема рабочая, но чересчур капризная — требовала очень точного изготовления электромагнитов и тонкой настройки механики. Поэтому инженеры стали думать, как избавиться от лишней механики. Так пришли к современной схеме с трансформатором:

На замкнутом магнитопроводе делают две обмотки, включенные в противофазе, и третью обмотку для привода соленоида. Если токи через первую и вторую обмотку равны, то равны и магнитные поля, и так как они направленны навстречу друг другу, то и суммарный магнитный поток через третью обмотку будет равен нулю. Если же есть утечка, токи становятся неравны, и через третью обмотку начнет циркулировать магнитное поле пропорциональное этой разнице. А где есть переменное магнитное поле — там есть индукция и возбуждается ток. Если его достаточно для срабатывания соленоида — то якорь высвободит защелку и отключит цепь.

Гениальное в своей простоте и надежности устройство. Правда дешевым оно не получилось — механика все-равно оказалась нежной и капризной, шутка ли — обнаружить 30 мА разницу при номинальном токе 16А, это все равно, что расслышать писк мыши на фоне грохота поезда. Вот так выглядит УЗО электромеханическое:

Затем сделали модернизацию — выкинули нежную, дорогую и габаритную механику и поставили электронный усилитель, ток с обмотки дифференциального трансформатора усиливается специальной микросхемой, и уже она подает напряжение на соленоид размыкания. Такие УЗО получились компактнее и значительно дешевле.

А теперь внимание, важный момент, что будет при коротком замыкании в нагрузке? Ничего! Так как условия для срабатывания нет — разницы токов на входе в УЗО и на выходе из УЗО нет. Провода накалятся до красна, изоляция стечет на пол, а УЗО не отключится, поскольку не имеет защиты от сверхтока. Поэтому УЗО без встроенной защиты от сверхтока ВСЕГДА применяется в паре с автоматическим выключателем или с плавким предохранителем. Путем скрещивания УЗО и автоматических выключателей производители вывели гибрид — АВДТ (автоматический выключатель дифференциального тока), который чаще на жаргоне называют диффавтоматом, такое устройство самодостаточно и наличия дополнительного автоматического выключателя не требует.

Изобретенное УЗО отлично работало, если бы не распространение полупроводниковых устройств. Очень многие устройства стали преобразовывать внутри себя напряжение и род тока — делать из переменного тока постоянный, потом снова переменный, иногда другой частоты или величины. Из-за этого стали возможны всяческие неприятные особенности, например если в устройстве на корпус замкнет одну из линий с постоянным током, то ток утечки будет пульсирующим — в землю будут уходить только положительные полуволны тока. Обычное УЗО в таких случаях может не сработать. Для таких случаев разработали специальные УЗО рассчитанные срабатывать не только при синусоидальной форме тока утечки, но и при постоянном пульсирующем токе утечки и назвали их тип А. А старые УЗО, срабатывающие только на переменный ток, назвали тип АС. А для совсем уж неприятных случаев (например пробой цепей после силовых ключей в преобразователях с высокими частотами преобразования) придумали тип В. Наиболее наглядно разницу меж типов УЗО демонстрирует вот эта картинка из немецкой википедии:

Для обеспечения селективности, при последовательном соединении УЗО, создали специальные селективные варианты, часто с обозначением S или G в названии. Они имеют встроенную задержку на несколько десятков-сотен миллисекунд. Так, если на вводе в дом стоит селективное УЗО, а на этажном щитке неселективное, то при замыкании напряжения на корпус стиральной машины, сначала сработает неселективное УЗО на этаже, пока селективное дает задержку. Если по окончании задержки дифференциальный ток не исчез — сработает селективное УЗО. Про селективность я писал в посте про предохранители (ССЫЛКА). Селективность не зависит от номинального порогового дифференциального тока, то есть при пробое на корпус сработают сразу и УЗО на 30 мА и УЗО на 100 мА, поэтому и пришлось возиться с задержкой.

А теперь, когда стало понятно КАК работает УЗО самое время сказать про заземление, будет ли работать УЗО, если в розетках нет заземляющего контакта? Будет! С той лишь разницей, что если у стиральной машинки будет пробой на корпус в сети с заземлением — УЗО отключится сразу, так как дифференциальный ток будет огромным (уйдет с корпуса в заземляющий проводник). А вот если в сети нет заземления, стиральная машинка будет, как партизан в кустах, стоять с напряжением 230В на корпусе, и УЗО отключится только когда ток будет протекать через человека. То есть наличие заземления повышает безопасность, но не является обязательным условием для функционирования УЗО.

Возвращаемся в реальный мир. Почему могут быть ложные срабатывания

Одна из причин непринятия УЗО электриками старой закалки, являются ложные срабатывания. И ложные срабатывания (при условии, что устройство исправно) могут быть только по одной причине — есть утечка, и она ощутима. А вот причины появления утечек разнообразные:

1. Изоляция может быть нарушена. Если кабель старый, открытый солнцу, то в изоляции могут появиться трещины. Чуть намочим — и имеем непредсказуемую величину утечки.
2. Штатная утечка в оборудовании. Даже в исправном оборудовании есть некоторая величина утечки, причем при переменном токе не нужен непосредственный контакт, достаточно просто, что один из проводников делал длинную петлю вдоль корпуса. Образовавшейся емкостной связи достаточно для протекания небольшого тока. Специальным прибором можно измерить величину фактической утечки в линии со всеми подключенными устройствами. Если прямое измерение не доступно — можно воспользоваться эмпирическим правилом (7.1.83 ПУЭ) — считать что на каждый 1 А потребления тока прибором будет 0,4 мА утечки, а также 10 мкА утечки на каждый метр длины фазного проводника. (Цифры сииильно усредненные, как средняя температура по больнице, но хоть что-то). Желательно, чтобы сумма всех утечек в цепи при штатной работе не превышала 1/3 номинальной величины отключающего дифференциального тока. Ну и как вишенка на торте — если на УЗО написано, что отключающий дифференциальный ток 30 мА, это значит что при 30 мА оно точно отключится. А точно не будет отключаться при половине этого тока — 15 мА. А вот при дифференциальном токе меж этих значений — как повезет. Если у вас стоит УЗО на 30 мА, и в розетки воткнута куча устройств, что суммарные утечки при нормальной эксплуатации составляют 20 мА, то создается ситуация, когда УЗО может самопроизвольно отключиться без видимых причин.
3. Ошибка монтажа, и где-то (например в одном из подрозетников) присутствует соединение рабочего нейтрального проводника N и заземляющего PE, или они перепутаны.

Противопожарные УЗО? Они все противопожарные!

Если открыть каталог производителей, можно заметить, что УЗО выпускаются на разные дифференциальные токи. Если с причиной выбора тока в 30 мА все понятно, с 10 мА тоже в принципе можно догадаться (еще более чувствительные устройства для более чуткой защиты), то зачем нужны устройства с током 100 мА и даже 300 мА? Человек же при таких токах умрет!

Такие УЗО часто называют «противопожарными», так как в силу большого дифференциального тока защиту человека от поражения электрическим током они обеспечивают слабо, а вот функцию защиты при повреждении изоляции все еще выполняют. Если изоляция будет нарушена и при контакте с другим проводником загорится электрическая дуга, то начнется обугливание изоляции и выделение тепла, что может поджечь горючие материалы вокруг. Если вам «повезет», и ток в дуге будет небольшим, то автоматический выключатель не сработает. А вот выделение тепла и температура могут быть достаточными для пожара. Конечно, потом огонь нарушит изоляцию, произойдет короткое замыкание и автоматический выключатель сработает, только огонь это уже не погасит.

Да будет срач!

Отдельная дисциплина споров — какое УЗО лучше, электромеханическое или электронное. В электромеханическом УЗО для отключения используется энергия дифференциального тока, поэтому оно может сработать при обрыве нулевого проводника, да и в целом не содержит нежной электроники, но содержит нежную механику. Электронное УЗО требует питания для работы электронного усилителя, поэтому при обрыве нуля работать перестает, часто не отключая цепь. У каждой конфигурации есть свои достоинства и недостатки. А для защиты от обрыва нуля я настоятельно рекомендую ставить реле контроля напряжения.

Но так как большинство читателей ждет от меня конкретного ответа — скажу, что это не важно. Есть требования стандартов, есть требуемые характеристики, и конкурентная цена в конце концов. Поэтому производитель дает ровно то, что от него требуют, а вот как получено желаемое — не так важно. А если производитель рукожоп, то отсутствие электроники автоматически не означает, что изделие выйдет годным. Кроме того, УЗО типа B без добавления электроники изготовить не получилось ни у одного производителя.

Для контроля исправности УЗО на передней панели есть кнопочка «тест», которая замыкая резистором цепь, имитирует появление дифференциального тока. Если УЗО при нажатии на кнопку тест отключилось — то оно исправно. Проверку исправности УЗО производители рекомендуют производить ежемесячно (какие оптимисты!), ну или я реалистично говорю о тесте раз в пол года.

Когда нельзя никому доверять

Производители некоторых устройств не могут полагаться, что покупатель адекватен и в его электрощите есть защита, поэтому добавляют свою.

В виде персонального УЗО для устройства в вилке или в виде коробочки на шнуре. Если покупатель подключит бойлер пластиковыми трубами, корпус не заземлит, то при потере герметичности ТЭНа электричество по воде в трубах и пойдет через человека в заземленную ванну. Такое УЗО защищает конкретно одно устройство, и в некоторых странах существуют нормативы, обязывающие добавлять УЗО на некоторые типы устройств. Как вы можете заметить, устройство также содержит кнопочку «тест» для проверки работоспособности защиты.

УЗО или диффавтомат? (ВДТ или АВДТ?)

Производители, с заботой о нас объединили в одном корпусе два устройства — УЗО для защиты от поражения электрическим током и автоматический выключатель для защиты от сверхтока, назвав это АВДТ — Автоматический Выключатель Дифференциального Тока. Продавцы скорее отреагируют на жаргонное название «диффавтомат». Достоинств у такого гибрида не так много — оно компактное, и оно интуитивно понятное (один рычажок, а не два). А вот недостатки есть:

1. Оно лишает гибкости проектировщиков, например поставить одно УЗО и несколько автоматов или наоборот, несколько УЗО и один автомат.
2. Оно усложняет поиск неисправности, так как обычно отсутствует индикация и сложно понять, почему оно отключилось (варианты: сработал тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель или электромагнит от дифференциального тока)
3. Запихивание нескольких устройств в компактный корпус всегда заставляет разработчиков идти на компромиссы.

На мой личный взгляд применение АВДТ оправдано только при апгрейде электрощитка, когда места внутри нет, а дифф. защиту хочется. Тогда можно вынуть автоматические выключатели шириной один модуль и воткнуть АВДТ шириной один модуль, и перекоммутировать провода. Щиток в таком случае расширять не придется. В остальных случаях, по моему мнению, предпочтительнее комбинация УЗО+автоматический выключатель.

Я умер. Почему УЗО не спасло?

УЗО не панацея, но лучше пока ничего не придумали. Если взяться одной рукой за фазный проводник, а второй рукой за нулевой, то для электросети вы будете лишь очередным нагревателем, дифференциальный ток не появится и УЗО не сработает. Также если сунуть палец в патрон лампы — ток потечет через палец, но утечки в землю не будет, УЗО не отключится. Поэтому даже наличие такой защиты не означает, что можно терять бдительность и осторожность. Опытный электрик даже жену не берет одновременно за две груди 🙂

Резюме

1. УЗО служит для защиты человека от поражения электрическим током, и отключится при опасных для жизни значениях тока утечки. При небольших, но неопасных токах вас будет щипать электричеством.
2. УЗО работает вне зависимости от наличия заземления, с той лишь разницей, что без заземления, при пробое на корпус УЗО отключится только когда ток с корпуса сможет утечь в землю через вас.
3. УЗО не панацея, и можно убиться, взяв в руки провода фазы и ноля. Но вариантов защиты лучше УЗО все равно не придумали.
4. Электромеханическое или электронное УЗО — не важно. А вот регулярно проверять исправность нажатием кнопки «тест» важно. Использовать реле контроля напряжения тоже очень желательно.
5. В реальном мире у исправной электропроводки и устройств есть ток утечки, который может вызвать ложное срабатывание УЗО. Если УЗО срабатывает без видимых причин — разбирайтесь с токами утечки.

Расширить и углубить

Если изложенной в посте информации вам мало (мое уважение!), то вот что стоит почитать:

В.К. Монаков УЗО. Теория и практика Москва, Издательство «Энергосервис», 2007 г.

Книжка шикарная в своей полноте и довольно простом языке изложения. Автор — директор компании АСТРО-УЗО (uzo.ru) — отечественного разработчика и производителя УЗО.

Выжимка нормативных документов имеющих отношение к УЗО. Там же есть еще один документ заслуживающий внимания (http://www.uzo.ru/books/uzo.pdf)

ЖЖ Юрия Харечко, специалиста, автора книг, знатока стандартов. Как человек — весьма неприятный, но в техническом плане мне упрекнуть его не в чем. Если хочется разобраться в хитросплетениях и взаимопротиворечиях стандартов — к нему. И наверняка он увидев мой пост скажет, что я дилетант и не компетентен, поскольку термин УЗО отсутствует в стандартах, и устройство правильно называть.

P.S. Оказывается за время моего отсутствия на хабрахабре и покорения пикабу изменились правила, относительно репостов. Прибыл по приглашению @SLY_G. Если читателям хабрахабра нравится мой контент на околотехническую тематику (все-таки он больше подходил гиктаймс), то я готов приносить сюда некоторые другие мои посты, заслуживающие внимания) Например про предохранители и автоматические выключатели, да и в целом про технику.

• Научно-популярное
• Электроника для начинающих

Зачем УЗО на вводе в частный дом?

27 апреля 2016 k-igor

Проектирование частных (индивидуальных) домов имеет свои особенности. В этой теме хочу акцентировать внимание на установку УЗО на вводе в дом, опираясь, разумеется, на нормативные документы. Многие не уделяют этому должного внимания, я в том числе =)

Я не раз повторял, что не люблю проектировать частные дома. Это совсем не сложно, даже наоборот, все делается по шаблону. Причем этот шаблон идет порой в разрез с требованиями ТНПА.

Людей не волнует безопасность, удобство эксплуатации. Чаще всегда при проектировании решающим фактором выступает стоимость.

Хотя, в какой-то степени можно понять, раньше в доме был один счетчик с пробками и все работало =) А сейчас и УЗИП, и УЗО, и защиту от перенапряжения желательно установить.

Почему на вводе в дом нужно устанавливать УЗО?

Обратимся к требованиям ТНПА:

ТКП 45-4.04-149-2009 Системы электроснабжения жилых и общественных зданий:

Г.4 Рекомендуется установка УЗО для:

— сетей, где токи короткого замыкания недостаточны для срабатывания максимальной токовой защиты.

ТКП 339-2011:

Установка УЗО обязательна:

если устройство защиты от сверхтоков (автоматический выключатель, предохранитель) не обеспечивает нормируемого времени автоматического отключения по ГОСТ 30331.3 − 0,4 с при номинальном напряжении 230 В и электроустановка не охвачена системой уравнивания потенциалов;

СП 31-110-2003 (Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий):

А.2.2 Защита от сверхтока обеспечивает защиту от косвенного прикосновения путем отключения поврежденного участка цепи при глухом замыкании на корпус. При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника УЗО является, по сути дела, единственным средством защиты.

ПУЭ 7:

7.1.72. Если устройство защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель) не обеспечивает время автоматического отключения 0,4 с при номинальном напряжении 220 В из-за низких значений токов короткого замыкания и установка (квартира) не охвачена системой уравнивания потенциалов, установка УЗО является обязательной.

7.1.73. При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в 3 раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю.

ТЦ №31-2012 (О выполнении повторного заземления и автоматическом отключении питания на вводе объектов индивидуального строительства):

Поскольку для объектов, получающих питание от воздушных линий напряжением до 1 кВ, у большинства потребителей невозможно выполнение требований по автоматическому отключению из-за низких кратностей токов короткого замыкания, установка устройства защитного отключения (УЗО) с дифференциальным током срабатывания IΔn до 300 мА на вводе является обязательной.
Примечание. Установка УЗО с дифференциальным током срабатывания IΔn до 300 мА на вводе является обязательной и с точки зрения обеспечения пожарной безопасности.

Исходя из выше перечисленного, УЗО на вводе в частный дом, по сути, является обязательным.

Во-первых: УЗО на вводе с током утечки 100-300 мА выполняет функцию защиты от пожара. Поставьте УЗО и забудьте про страховые службы =)

Во-вторых: расстояние от ТП до частного дома зачастую очень большое. А это значит, что ток однофазного короткого замыкания будет очень низким и автоматический выключатель может не сработать за 0,4 сек. В таких случаях должно устанавливаться УЗО.

Если вы решили установить УЗО на все групповые линии, то УЗО на вводе, я считаю, можно не ставить, но в любом случае оно не помешает, у вас будет дублированная защита.

Вводное УЗО должно быть селективным, это значит, что оно не сработает, в случае срабатывания ниже стоящего УЗО. Либо сработает чуть позже, если не сработает групповое УЗО либо дифавтомат.

УЗО — безопасность в вашем доме!

При низких токах КЗ вместо характеристики «С» автоматического выключателя лучше поставить «В».

Селективное УЗО на вводе: необходимость или излишняя перестраховка?

Безопасность жилища является одной из основных потребностей человека и, наверное, не найдется никого, кто сознательно бы пренебрегал этим показателем. К сожалению, хотим мы этого или нет, существует множество факторов, угрожающих безопасности жилья и его обитателей. И самым опасным в этом случае является пожар. Статистика неумолима — тысячи квартир и домов ежегодно уничтожаются и повреждаются огнем. Та же статистика говорит, что причина примерно 80 % всех пожаров — неисправная электропроводка.

В различных источниках много и подробно говорится об электрических устройствах, предохраняющих дом от пожара, а жильцов от поражения током. Наиболее распространенными из них являются устройства дифференциального тока или УДТ. К ним относятся:

• выключатели дифференциального тока (раньше их называли УЗО);
• дифференциальные автоматы (обычно их для краткости называют дифавтоматы).

О том, как выбирать и правильно применять УДТ и пойдет речь в статье.

Все устройства дифференциального тока имеют общую техническую характеристику — номинальный отключающий дифференциальный ток — величина, при которой УДТ отключается. Для защиты от поражения электрическим током применяются только те устройства, у которых этот параметр составляет не более 30 мА. Этот показатель выбрана не случайно. Согласно медицинским исследованиям, опасным является протекание через тело человека тока свыше 40 мА в течении 1 секунды, т. е. сочетание в УДТ ограничения тока и мгновенного отключения обеспечивают полную защиту человека от поражения током.

По ГОСТ Р 50572.4.42-2012 для защиты от пожара должны устанавливаться УДТ с номинальным отключающим диф. током менее 300 мА. Это обусловлено исследованиями ВНИИ противопожарной обороны (ВНИИПО МЧС РФ), которые показали, что при значениях тока утечки около 150 мА, на участке протекания тока утечки выделяется мощность примерно 33 Вт, что достаточно для возгорания изоляции провода или кабеля. Кроме того, для отдельных видов нагрузок, где из-за отказа высока вероятность пожара, должно быть установлено оборудование с номинальным отключающим диф. током менее 30 мА. К таким нагрузкам можно отнести, к примеру, теплые полы с пленочным нагревательным элементом.

Таким образом, для надежной защиты от пожара и поражения током в электрической цепи должны быть установлены УДТ двух типов, причем от правильного взаимодействия этих устройств зависят корректная работа всей электрической цепи и надежность защиты помещения и его обитателей. Кроме того, необходимо обеспечить их селективную работу, при которой повреждение будет отключаться устройством, ближайшим к месту повреждения. От этого зависит надежность и бесперебойность электроснабжения дома или квартиры, а также комфорт жильцов. Пример: из-за поврежденного кабеля утюга отключилось УДТ на вводе и обесточило весь дом.

ГОСТ Р 50571.5.53-2013 устанавливает основные правила взаимодействия УДТ в электрической цепи для двух случаев:

• применение в жилищном строительстве,
• прочие сферы.

Так, для жилищного строительства необходимо, чтобы УДТ на вводе имело номинальный отключающий дифференциальный ток не менее, чем в три раза больше, чем устройство на отходящей линии. Это условие подразумевает, что при установке на отходящих линиях чтобы устройство дифференциального тока с током отключения 30 мА на вводе мы можем применять устройства, имеющие ток срабатывания как 300 мА, так и 100 мА, т. к. это соответствует условию, указанному выше. Выбор тока срабатывания вводного автомата определяется несколькими факторами, в частности, длиной присоединенных кабелей и мощностью нагрузок. На практике же для квартир и небольших дачных домов на вводе используют устройства 100 мА, для коттеджей применяют УДТ с током отключения 300 мА, т. к. электрические цепи в последнем случае являются более разветвленными.

Однако, как показывает практика, выполнение этого условия не всегда позволяет обеспечить селективную работу УДТ. Дело в том, что повреждения изоляции часто развиваются спонтанно: иногда из-за повреждений изоляции ток утечки быстро достигает больших значений, что приводит к отключению не только УДТ на поврежденном участке, но и вводного устройства дифференциального тока, что обесточивает всю электроустановку. Такая ситуация очень неприятна для любого жилища, а для дома и вовсе является критической, так как отключаются жизненно важные потребители. Помимо дискомфорта и отключения, по сути, всех инженерных систем в доме, полное отключения электроснабжения требует еще и много времени на поиск поврежденного участка и восстановления работы всех систем. В зимнее время это может привести к замерзанию и повреждению, например, систем водоснабжения и отопления дома, а также значительным тратам на ремонт.

Оптимальным решением станет установка на вводе УЗО с выдержкой времени на срабатывание, так называемое селективное УЗО. Этот тип УДТ имеет индекс «S» (от англ. selectivity — селективность) и в случае повреждения отключается с задержкой до 130 миллисекунд (полное время отключения может быть до 0,5 сек в зависимости от величины диф. тока — таблица 1). Это его свойство позволяет отключить только поврежденный участок цепи без отключения всей электроустановки.

Как это работает

Например, в квартире установлены селективное УДТ с отключающим током 300 мА на вводе электрического щита и несколько УДТ с отключающим током 30 мА на группах, питающих электрические розетки, как показано на рис 1. Возникло повреждение кабеля в электрической розетке и из-за этого возникает дифференциальный ток 200 мА, который обнаруживают групповое и вводное УДТ, при этом групповое УДТ отключается мгновенно, а селективное вводное ждет 60 мсек (из таблицы 1), после чего отключается. Отключение группового устройства устраняет ток повреждения и вводное УДТ не отключается, т. е. остальная,неповрежденная часть электроустановки остается в работе. Таким вот образом отключается только аварийный участок и при этом не нарушается электроснабжение объекта целиком. При этом селективное УЗО как бы подстраховывает УЗО на отходящих линиях. Если одно из них по какой-то причине не сработает, в этом случае селективное УЗО отключится, защитив всю электрическую цепь от дальнейшего развития аварии.

Сейчас применение селективных УЗО в жилых и общественных зданиях является обязательным. Так, действующий СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» п.10.13 требует для повышения уровня защиты от возгорания установки УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током до 300 мА. При этом, для соблюдения селективности срабатывания УДТ при двух- и многоступенчатой схеме установки, уставка и время срабатывания УДТ установленного ближе к источнику питания должно быть не менее чем в 3 раза больше, чем у УДТ установленного ближе к потребителю.

Другими словами, УДТ на вводе должно иметь уставку диф. тока до 300 мА и выдержку времени срабатывания, т.е. быть селективным.

ГОСТ Р 50571.5.53-2013 также требует обязательного применения селективных УДТ на всех прочих объектах. Дополнительным требованием к устанавливаемым на этих объектах УДТ является то, что номинальный отключающий дифференциальный ток устройства на вводе должен быть больше, чем у устройства на отходящей линии.Таким образом, установка селективных УДТ — один из эффективных способов снизить риск отключений электричества на всём объекте при возникновении повреждений отдельного участка электрической цепи. Это может сделать электроснабжение дома или квартиры бесперебойным, а проживание в нем комфортным.

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Мифы об УЗО. Взгляд потребителя

Пожалуй, трудно найти другой вид низковольтного модульного оборудования, вокруг которого разворачиваются столь бурные дискуссии среди электриков, как устройства дифференциального тока. Мнения простираются от полной бесполезности (и даже вреда) этих устройств для электробезопасности до представления, что они сами собой обеспечат должный уровень защиты от поражения током, достаточно лишь выбрать продукцию солидного бренда. Ситуацию усугубило появление новых брендов на рынке взамен ушедших из страны. В помощь практикующим электрикам мы рассмотрим наиболее распространенные заблуждения, от которых следует избавиться.

Принцип работы устройств дифференциального тока (УДТ) заключается в следующем. При суммировании векторов токов в фазном проводе (или фазных проводах) и нейтрали получается так называемый дифференциальный ток. В самом распространенном случае, когда используется однофазное УДТ, этот ток равен разности абсолютных значений токов в нейтрали и фазном проводе. Согласно Первому закону Кирхгофа, в идеальном случае значение дифференциального тока должно быть равно нулю.

Если дифференциальный ток отличается от нуля, это означает, что в защищаемой линии имеются утечки тока на землю. Важно, что речь идет как о физической земле, так и о шине PE. Если дифференциальный ток превышает определенный порог (10 мА для влажных помещений и комнат, где постоянно находятся дети, 30 мА — для большинства других помещений), то это означает, что создается опасность поражения током людей. УДТ отключает фазовый провод (провода) и нейтраль, когда дифференциальный ток превышает заданное значение.

Основные функции УДТ:

• защита людей от прикосновения к оголенным проводам и открытым элементам электроприборов,
• защита проводки от возгорания;
• защита электроприборов от возгорания и перехода в полностью неремонтопригодное состояние.

К УДТ относятся два типа оборудования — устройства защитного отключения (УЗО) и дифавтоматы. УЗО — это аппарат, который срабатывает только на дифференциальный ток выше пороговой величины. Дифавтомат — это комбинация УЗО и защитного автомата (срабатывающего на сверхтоки) в едином корпусе.

На корпусе УЗО указано значение номинального тока. Значит ли это, что УЗО способно защитить от действия сверхтоков?

При значительном превышении номинального тока защитный автомат или дифавтомат отключит нагрузку. УЗО при любом протекающем через нее токе отключит нагрузку, только если дифференциальный ток превысит заданный предел. Если ток в нагрузке значительно превысит номинальное значение, УЗО может расплавиться и даже загореться, но не отключить линию. Поэтому УЗО обязательно должны работать в связке с защитными автоматами, причем номинальный ток УЗО должен быть таким же или больше, чем у защитного автомата. Но для дифавтомата использовать еще и защитный автомат в связке с ним не требуется. Внешне УЗО может быть похоже на дифавтомат, но первый признак, что перед вами именно УЗО — отсутствие перед значением номинального тока буквы, указывающей на тип времятоковой кривой.

Что лучше — дифавтомат или связка УЗО и защитного автомата?

Самая популярная тема для дискуссий. В ПУЭ-7, п. 7.1.76, рекомендуется отдавать предпочтение дифавтоматам. На самом деле у них есть как минимум два преимущества. Во-первых, такое устройство занимает меньше места в щите. Например, ширина однофазного дифавтомата в 1,5 раза меньше, чем суммарная ширина однофазного УЗО и однополюсного защитного автомата. Во-вторых, нет соединительных проводов между УЗО и защитным автоматом. Это означает повышение надежности, упрощение работ по монтажу, снижение влияния человеческого фактора на качество сборки щита.

Тем не менее на стороне УЗО — экономические факторы. Например, стоимость электромеханического УЗО типа АС в 5–7 раз выше, чем защитного автомата. Стоимость дифавтомата в большинстве случаев приблизительно равна суммарной стоимости аналогичных УЗО и защитного автомата.

Поэтому на несколько защитных автоматов ставят одно общее УЗО. При обнаружении утечки в одной из линий обесточиваются все линии, подключенные к данному УЗО, но с этим мирятся, поскольку такое событие, как правило, происходит значительно реже, чем короткие замыкания и перегрузки в линиях. Другое преимущество связки УЗО и защитного автомата — всегда можно увидеть, какое событие привело к отключению линии — сверхток или утечка на землю. Большинство моделей дифавтоматов при срабатывании не дают такой информации. Те модели дифавтоматов, которые дают информацию о виде произошедшего события, стоят значительно дороже обычных и выпускаются в небольших количествах.

Правда ли, что устанавливать УЗО в старые дома запрещено?

Данное предположение базируется на неправильном толковании ПУЭ-7, п. 1.7.80, который запрещает применение УЗО на сетях TN-C. В значительной части многоквартирных домов старой советской постройки (до 70-х годов XX века включительно) к этажному (квартирному) щиту не подведен отдельный провод заземления. Такое решение некоторые электрики ошибочно относят к системе TN-C, но на самом деле данная сеть вообще не может быть никак классифицирована с позиции современных нормативных документов. Дело в том, что в системе TN-C предусмотрено заземление электрооборудования на подведенный непосредственно к нему PEN-провод, в то время как старая советская система построения сетей не предполагала наличия заземления у бытовых приборов вообще. Тем не менее следует признать, что, если электрическая сеть не может быть как-либо классифицирована, применение на ней УЗО находится в «серой зоне» нормативного регулирования.

Но в реальности все гораздо проще. Для того, чтобы в старых домах можно было эксплуатировать современные электроприборы, оснащенные вилкой Schuko, сложилась уже практика, когда сеть апгрейдят до системы TN-C-S. Производится такой апгрейд посредством организации зануления: шина PE соединяется с нейтралью до места установки УДТ. Это соответствует общему правилу, не допускающему разрыва шины PE. И вот для такой системы ПУЭ-7 использовать УЗО не запрещает.

Обязательно ли наличие заземления для работы УДТ?

Нет, поскольку важна только величина дифференциального тока. А в результате чего он возник — утечка на физическую землю или на шину PE, — роли не играет. Данное свойство позволяет защищать электрооборудование даже в условиях, когда заземление или зануление невозможно организовать.

Будет ли работать защита от прикосновения к оголенным проводам, если используется УЗО типа AC, при этом к защищенной линии подключен прибор с импульсным блоком питания?

УЗО типа AC — реагируют на дифференциальный ток синусоидальной формы. Это наиболее распространенный тип в нашей стране. Типа A — реагируют на ток синусоидальной формы, а также на импульсы. В ряде европейских стран потребителей законодательно обязали устанавливать такие УЗО. Типа B — реагируют на переменный ток, импульсы с частотой до 1 кГц, а также на постоянный ток.

Если вы получаете электропитание только от подстанции, то форма напряжения будет синусоидальной. Дифференциальный ток, появившийся в результате касания оголенных проводов человеком либо в результате утечки в изоляции проводов, также будет иметь синусоидальную форму вне зависимости от типа нагрузки. Поэтому УЗО типа AC в такой ситуации сработает. Но если речь идет об утечке внутри электроприбора, компоненты которого имеют выраженную нелинейность, то дифференциальный ток может быть импульсным. Для таких случаев необходимо более дорогое УЗО типа A. Потенциально такое УЗО защитит и в случае, если в результате разрушения корпуса электроприбора пользователь случайно прикоснулся к его внутренним элементам. Применение УЗО типа A вместо AC зависит от того, насколько вы оцениваете соответствующие риски.

При питании от инвертора (ИБП, личная солнечная электростанция), за исключением дорогих профессиональных моделей, форма напряжения лишь приблизительно имитирует синусоидальную. В таком случае УЗО типа AC может не работать корректно и следует использовать только УЗО типов A или B.

Аварийные ситуации на личных солнечных электростанциях могут сопровождаться появлением постоянной составляющей в сети. Поэтому, если ваш дом питается от установленных на нем солнечных панелей, лучше установить УЗО типа B. Кроме этого, такие УЗО применяются в зарядных станциях для электромобилей.

Правда ли, что лучше использовать три однофазных УЗО вместо одного трехфазного?

Это зависит от конкретных условий. При подключении трехфазной нагрузки к сети следует использовать только трехфазные УЗО. Это связано с тем, что в таких устройствах фазы отключаются одновременно. Если для прибора, изначально рассчитанного на питание от трех фаз, отключить только одну или две фазы, он может начать рабо-тать в нештатном режиме либо вообще выйдет из строя.

В то же время в частные дома, а иногда и в квартиры все чаще заводят трехфазное питание, к отдельным фазам которого подключают однофазные групповые линии. Устанавливать на входе для защиты от прикосновения (но не от пожара — об этом мы поговорим далее) с целью экономии одно трехфазное УЗО на все линии при такой схеме питания недопустимо! В этом случае УЗО будет давать погрешности, причем в сторону занижения измеряемого дифференциального тока. Вот здесь требуется отдельное УЗО на каждую фазу.

Чем противопожарные УЗО отличаются от обычных?

Конструктивно ничем. Ток, при котором срабатывает такое УЗО, составляет не 10 или 30 мА, как в УДТ, предназначенных для защиты от прикосновения, а 100 или 300 мА. Кроме этого, время срабатывания специально делается примерно в 3 раза выше для обеспечения селективности. Если перед вами УЗО на ток срабатывания 100 или 300 мА, в нем уже предусмотрена такая задержка. Противопожарные УЗО устанавливают на вводе в частный дом или квартиру. В данном случае допустимо применять трехфазное УЗО при трехфазном вводе и однофазной нагрузке.

Насколько можно доверять результатам проверки УЗО при помощи батарейки?

Для читателей, которые не в курсе, здесь следует объяснить, что в интернете можно встретить видеоролики, демонстрирующие определение типа конструкции УЗО (электромеханическое или электронное) посредством подключения батарейки к определенным выводам. Напомним, что электромеханические УДТ более надежно защищают потребителей (да, это тот случай, когда старая добрая механика предпочтительнее), но и стоят они значительно дороже электронных. Этот способ проверки не закреплен ни в каких нормативных документах, поэтому достоверность результатов и его безопасность для УЗО не гарантируются.

Но, главное, зачем? Информация о типе конструкции УЗО является существенной для безопасности (электронные УЗО не работают при разрыве нулевого провода), поэтому, согласно ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования», она должна быть приведена в документации или на упаковке УДТ. Если производитель от вас это скрывает, он нарушает закон, вряд ли такое устройство вообще стоит покупать.

Хотел бы установить УДТ, но, говорят, у них часто происходят ложные срабатывания…

Под ложными срабатываниями подразумеваются ситуации, когда УДТ отключает линии в отсутствие реальных причин для этого. Обычно это связано со вторичным влиянием короткого замы-кания с многократным искрением на другой групповой линии квартиры или частного дома. При правильной эксплуатации электрооборудования такие ситуации возникают с частотой один раз в несколько лет. Также УЗО может срабатывать, если к защищаемой им линии или к параллельной линии подключен электроприбор, не соответствующий нормам по электромагнитной совместимости. Но использование такого оборудования в любом случае — нарушение правил.

Частое срабатывание УДТ без видимых причин связано с утечками в проводке либо со скрытой неисправностью в постоянно подключенном к линии электроприборе. Это не ложное срабатывание — УДТ указывает вам на наличие проблем с электробезопасностью. В любом случае наличие тока утечки в проводке свыше 30 мА — ненормальное явление, его нужно срочно устранить. Причем такие утечки, как правило, связаны с ошибками в прокладке проводов, которые проявляются сразу или по прошествии времени. И это как раз пока-зывает, что УДТ — не бесполезное устройство, отвлекающее вас от дел своими срабатываниями, а необходимый элемент обеспечения электробезопасности.

Источник: Николай ПУДЕЛЯКИН, опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №3 2023 год

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках