Узо что это в электрике

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

Мифы об УЗО. Взгляд электрика

Широкое распространение УЗО в нашей стране началось в конце прошлого века. Прошло почти 25 лет, но до сих пор вокруг этого устройства ходит множество легенд, суеверий и мифов. Одни говорят, что УЗО — чуть ли не панацея, и с его установкой можно расслабиться и не думать об электробезопасности — УЗО обо всем позаботится. Оппоненты доказывают, что УЗО — это сплошная головная боль, оно постоянно выбивает не понятно от чего, и ставить его — только трепать нервы.

На самом деле истина где-то посередине. Как любое устройство, УЗО требует грамотного подхода к проектированию энергосистемы и к качеству монтажа. Если у вас электричество утекает неизвестно куда, а изоляцию погрызли мыши — никакое УЗО уже не поможет. Золотые слова сказаны по этому поводу в «СП 256.1325800.2016 Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» (п. А. 1.7): «(…) Решение об установке УДТ (для объектов действующего жилого фонда) должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние».

О чем речь

Статья — для подготовленных читателей. Но прежде, чем перейти к разбору конкретных мифов, давайте немного окунемся в нормативную документацию и терминологию, чтобы понимать, о чем речь.

УЗО — это устройство защитного отключения. Если включить логику и знание русского языка, то под это определение подпадает любое устройство, которое отключает что-либо в целях защиты. Например, можно ли назвать устройством защитного отключения оптический барьер, автоматически отключающий конвейер, когда на него попадает человек? А кнопку типа «красный грибок», при помощи которой можно остановить тот же конвейер вручную? А клапан, отключающий подачу воды в квартиру при обнаружении протечки, является устройством защитного отключения?

Ближе к теме. Автоматический выключатель, который есть в каждом электрощитке, тоже является устройством защитного отключения — он отключает линию, когда в ней появляется сверхток (происходит перегрузка или КЗ). В целях защиты электропроводки от перегрева и, как следствие, пожара.

Что же такое УЗО в нашем случае? Тут нам поможет нормативная документация. А именно — ГОСТ IEC 61008-1-2020 «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков», по которому сейчас выпускаются все УЗО. Как думаете, сколько раз там встречается аббревиатура «УЗО»? Ни разу, если не считать двух отсылок к старым российским ГОСТам.

Я веду к тому, что правильное название устройства, которое мы рассматриваем, — ВДТ (выключатель дифференциального тока). Почему с момента появления этого устройства прижилось название «УЗО», ходит несколько легенд. Но до сих пор и производители, и электрики не очень любят название «ВДТ», хотя оно единственно правильное.

Не всякое УЗО является ВДТ. Но любое ВДТ — это УЗО.

В статье пишем «УЗО» — подразумеваем «ВДТ». Если объективно смотреть на вещи, то термин «УЗО» вполне легитимен, он рассматривается в действующем ГОСТ IEC/TR 60755-2017.

Смотрим на картину шире. Существуют ВДТ со встроенной защитой от сверхтоков (ГОСТ IEC 61009-1-2020). В народе их называют дифференциальными автоматами (дифавтоматами), а в ГОСТ они названы АВДТ. Чтобы распутать путаницу, предлагаю таблицу 1.

ВДТ (УЗО) и АВДТ (дифавтомат) имеют одно общее название — УДТ (устройства дифференциального тока).

Главными документами по применению УЗО по сей день остаются СП256, о котором я говорил выше, и ПУЭ-7. Они дают ответы на большинство вопросов. Для изучения темы безопасности также рекомендую ГОСТ 30331.1-2013 и ГОСТ 50571.4.41-2022.

Основная функция УЗО

УЗО разрабатывалось прежде всего для защиты человека от поражения электрическим током. Это является его основным предназначением. Когда напряжение появляется там, где его не должно быть (например, на заземленном корпусе электроприбора), АВ и УЗО должно обесточить опасную электроустановку. Таким образом обеспечивается защита от косвенного прикосновения. Когда ток замыкания низкий и АВ сработать не может, УЗО — единственное средство, которое оградит человека от удара опасным напряжением.

Но стоит помнить, что УЗО — не панацея. Если при косвенном прикосновении УЗО — на переднем фронте защиты, то основная защита от прямого прикосновения — изоляция и конструктивная недоступность. Но и здесь, если что-то пойдет не так, УЗО перехватит инициативу и спасет ситуацию. Классический пример — если ребенок сунет гвоздь в розетку, только УЗО поможет ему обойтись лишь легким испугом и нагоняем от родителей.

После общих вопросов перейдем к разбору пикантных подробностей.

МИФ №1:

УЗО не срабатывает при сверхтоке
Срабатывает.

Определение сверхтока — проще не придумать: это любой ток выше номинального. УЗО не име-ет защиты от сверхтока и не должно отключаться при коротком замыкании. Защищать УЗО должен автоматический выключатель, как предписывают инструкции производителей, а также ПУЭ-7 (п. 7.1.76). Но «не должно отключаться» не означает «не может отключаться».

ВАЖНО: в этом подразделе я не веду речь о дифференциальном токе. Для простоты предполагаем, что его нет: I = 0.

Сейчас я покажу, что срабатывание УЗО от сверхтока — вполне нормально и легально! В ГОСТ 61008-1-2020 (п. 3.2.4) есть параметр — предельное (минимальное) значение тока неотключения. Обычно он равен 6 In.

В ВДТ, как и АВДТ, есть два номинальных тока — отключающий дифференциальный I n и просто номинальный ток In.
Этот параметр разрешает срабатывать ВДТ при отсутствии дифференциального тока (I = 0 мА). Например, для УЗО с номинальным током In = 40 А будет нормальной ситуация, когда при КЗ фазы на нейтраль отключится не только защитный АВ, но и само УЗО. Условие для этого требуется только одно — сверхток должен быть более 40х6 = 240 А.
Ситуация, когда возможно такое явление, показана на схеме 1.

В чем же причина такого явления? Данное допущение — это послабление производителям ВДТ, которым нелегко сделать идеальный дифференциальный трансформатор. Неидеальность означает, что при наличии какого-либо тока через полюса УЗО и нулевом дифференциальном токе напряжение на выходе дифференциального трансформа-тора не равно нулю. И чем больше ток через УЗО, тем больше это напряжение рассогласования.

Повторяю: УЗО от сверхтока сработать МОЖЕТ, но совсем НЕ ДОЛЖНО. Если оно сработало, это не говорит о его низком качестве. Это говорит только о том, что оно полностью соответствует ГОСТу.

МИФ №2.

УЗО не должно защищать от сверхтока
Должно.

Думаете, я сам себе противоречу? Отнюдь! Сейчас я докажу, что УЗО не только МОЖЕТ, но и ДОЛЖНО срабатывать от сверхтока. Парадокс? Сверхток сверхтоку рознь — скажу я и начну издалека.

Не поленюсь повторить: сверхток — это любой ток, превышающий номинальный. Это определение дано, в частности, в ГОСТ 60898-1-2020 (п. 3.2.1) на АВ и в ГОСТ IEC 61009-1-2020 (п. 3.4.2) на АВДТ. Помните, я говорил в предыдущем пункте, что у ВДТ есть два номинальных тока? Но если там речь шла о номинальном токе In, то тут я говорю о номинальном отключающем дифференциальном токе I n.

Если мыслить логически, можно ли назвать сверхтоком любой ток, превышающий номинальный отключающий дифференциальный ток? Да. Что и требовалось доказать.

Из этого следует, что ВДТ «без встроенной защиты от сверхтоков» не только может, но и должен защищать от сверхтоков. Но, повторюсь, есть пикантная подробность — при этом сверхток протекает не с фазного проводника на нейтральный, а с фазного на землю (или защитный заземляющий проводник, электрически связанный с землей), как это показано на схеме 2.

Такой сверхток можно назвать дифференциальным. Каким может быть его значение? Пример. Если «обычный» сверхток для ВДТ с In = 10 А и I n = 10 мА равен любому току больше 10 А, то дифференциальный сверхток — это любой ток на заземляющий проводник больше 10 мА, вплоть до тока КЗ. Кстати, ток может «утекать» не только с фазного полюса УЗО, но и с нейтрального.

МИФ №3.

УЗО должно срабатывать от утечки
Не должно.

УЗО можно представить, как математическую функцию, вычисляющую векторную сумму токов через его полюса. Проще говоря, УЗО сравнивает ток по фазе (или фазам, если речь про «трехфазное» УЗО) и по нейтрали. Если разница между этими токами превышает определенный предел, УЗО выключается. Эта разница называется дифференциальным током I , а номинальный порог отключения — номинальным отключающим дифференциальным током.

Так что с утечкой? Главное, что надо знать, — ток утечки есть всегда, и если он присутствует — это нормально. Более того, не существует ситуации, когда утечки нет. Может быть, только в идеальном мире, где сопротивление изоляции и всех предметов, не предназначенных для проведения тока, равно бесконечности.

Официально об этом сказано в ГОСТ IEC 61008-1-2020 (п. 3.1.2): ток утечки — это «ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи».

Ток утечки есть у любой части электроустановки — у кабелей и электроприборов. Чтобы понять уровень этого тока, можно воспользоваться методикой из ПУЭ-7 (п. 7.1.83): «(. ) ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника».

Есть и таблицы допустимых токов утечки для бытовых электроприборов, но суть не в этом. Суть в том, что наличие утечки — это нормально. И когда говорят, что «УЗО сработало от утечки», то есть три варианта интерпретации этих слов:

1. УЗО неисправно.
2. УЗО выбрано неправильно по параметру I n. Например, на групповую линию длиной 50 м, к которой подключена стиральная машина и бойлер, установлено УЗО с I n = 10 мА.
3. Спикер не понимает, о чем говорит, и путает ток утечки с током замыкания на землю.

Ток замыкания на землю — тот ток, от которого должно срабатывать УЗО. Что это за ток такой? Это (ГОСТ IEC 61008-1-2020, п. 3.1.2): «Ток, проходящий в землю через место замыкания при повреждении изоляции». Иначе говоря, токи утечки и замыкания на землю отличаются тем, что первый есть всегда, а второй — только в случае какой-либо неисправности («earth fault current»).

Не нужно думать, что замыкание на землю — это обязательно сноп искр. Ток замыкания на землю может иметь значение несколько миллиампер. Максимальное значение тока замыкания на землю может составлять несколько килоампер и быть равным току короткого замыкания в данной точке цепи.

Дифференциальный ток имеет две составляющие — ток утечки и ток замыкания на землю. Именно от дифференциального тока срабатывает УЗО.

Если сказать более развернуто, то УЗО должно сработать, когда дифференциальный ток I будет равен или превысит номинальный отключающий дифференциальный ток I n. Но и тут есть тонкость. УЗО МОЖЕТ сработать, когда дифференциальный ток выше номинального неотключающего дифференциального тока I n0, который равен половине отключающего (схема 3).

Пример для понимания. Линия, на которой работает бойлер, имеет ток утечки 10 мА. На линии установлен УЗО с I n = 30 мА. Можно мыться пару лет, пока у ТЭНа бойлера не ухудшится изо-ляция настолько, что появится достаточный ток замыкания на землю, и дифференциальный ток станет выше 15 мА. Тогда возможны отключения УЗО (их почему-то называют «ложными», хотя УЗО послушно выполняет свою функцию). А когда ток замыкания повысится до 15 мА и дифференциальный ток станет равным 30 мА и больше, деваться некуда — придется менять ТЭН.

Вопрос на засыпку — будет ли работать УЗО, если нет заземления? Однозначно да. Чтобы УЗО сработало, нужно не заземление. Нужен дифференциальный ток достаточного уровня. А для этого должен появиться ток замыкания на землю. Через что он пойдет — через заземление или через человека, плескающегося под душем, — для УЗО все равно. А вот для человека не все равно. Поэтому заземление должно быть обязательно.

Подытоживая, скажу: правильно говорить не «УЗО сработало от утечки», а «УЗО сработало от высокого дифференциального тока». Хотя, если под утечкой подразумевать утечку воды в ванной, из-за которой ухудшилась изоляция и появился ток замыкания на землю, то все верно.

МИФ №4.

УЗО не работает при обрыве нуля
Работает.

Весь вопрос — какое УЗО и при каком обрыве. Все УЗО разделяются на два подвида: независящие от наличия напряжения сети (электромеханические УЗО) и зависящие от наличия питания (электронные УЗО).

Электромеханические, как следует из названия, не требуют для своей работы питания. Но это уточняется не для того, чтобы намекнуть, что им не нужны батарейки или что они экономят электроэнергию. Конструкция таких УЗО построена на чувствительном дифференциальном трансформаторе, выходная обмотка которого может выдавать напряжение, достаточное для корректной работы УЗО. Для срабатывания электромеханики нужен только дифференциальный ток. А электронные УЗО для своей работы требуют наличия электропитания — без него они могут быть выключены только вручную.

Обрыв нуля тоже бывает двух подвидов:

1. Обрыв «однофазного» нуля в сети 220 (230) В. Это может произойти на вводе в квартиру или частный дом с однофазным питанием. На всей электропроводке и нагрузке, в том числе на нейтральных проводниках после места обрыва, будет присутствовать фазное напряжение.
2. Если обрывается «трехфазный» ноль (например, в подвале многоквартирного дома), это может быть опасно тем, что напряжение вместо положенных 220 (230) В может «гулять» в пределах 50…350 В. Этот случай в статье не рассматриваем, скажу лишь, что реле напряжения обязательно должно быть в каждой квартире.

Что же делать? Любая авария с домашней электропроводкой чревата тем, что домашний электрик, думая, что «электричество кончилось», захочет сам все починить. И может произойти прямое или косвенное прикосновение, которое в обычной ситуации купируется посредством выключения УЗО. Но если оборвана нейтраль однофазного питания квартиры перед электронным УЗО, то от последствий прикосновения домашнего мастера спасет только сухой пол и везение.

Коротко: «однофазное» УЗО выполняет свои защитные функции только при обрыве нуля в однофазной сети и только если это УЗО, независимое от напряжения питания (электромеханическое) — см. схему 4.

Еще несколько фактов по теме.

При прикосновении к нулевому проводнику или замыкании его на землю УЗО может сработать. Разумеется, если на N по отношению к земле будет какой-то потенциал, а дифференциальный ток будет не менее номинального отключающего дифференциального тока I n.

Электронное УЗО не работает при обрыве на входе не только нуля, но и фазы. Надежная механика и в этом случае отработает как надо.

Что точно не будет работать при любом обрыве и любом типе УЗО — кнопка «Тест». Ведь эта кнопка формирует цепь, в которой протекает тестовый дифференциальный ток. А нет напряжения — нет тока.

Вы не забываете не реже 1 раза в 3 месяца проверять УЗО кнопкой «Тест»?

Напоследок — хорошая новость. Электронные УЗО сейчас практически не выпускаются, а в некоторых странах они уже запрещены. Правда, до сих пор очень распространены АВДТ (дифавтоматы) на электронном принципе действия. Поэтому лучшее решение с точки зрения безопасности и функциональности — на каждую групповую цепь (например, группу розеток) ставить связку «электромеханическое УЗО + автоматический выключатель».

Если хотите немного сэкономить на деньгах и удобстве, на одно УЗО можно подключить несколько групповых цепей. Разумеется, каждую — через свой автомат.

МИФ №5.

УЗО защищает от пожара
Это не миф, но в этом вопросе много суеверий.

Противопожарным называют УЗО, которое ставят на вводе в электрощите. Это название — жаргонное, или простонародное, ни в одном документе его не встретить. Отличительная особенность противопожарного УЗО — его номинальный отключающий дифференциальный ток равен 100 или 300 мА.

Почему же оно противопожарное? Разве УЗО с током 10 или 30 мА от пожара не защитит? А автоматический выключатель разве не предотвратит пожар, отключив электроприбор или удлинитель, в котором произошло короткое замыкание?

Дело в том, что противопожарность для такого УЗО — пожалуй, единственное его предназначение. Такое УЗО не сможет выполнить свое главное предназначение и не защитит человека от смертельного удара.

Как происходит защита от пожара? Пожар в электропроводке часто возникает, когда происходит замыкание на землю. При этом в результате протекания тока замыкания может выделяться большое количество тепла, искры и пламя, которые и могут привести к пожару. Особенно это опасно, когда электрические кабели проложены по сгораемым поверхностям — дереву, обоям и т. п.

Замыкание на заземленные предметы или защитный проводник может произойти в результате повреждения изоляции — например, из-за ударов, сдавливаний кабеля, зубов животных и т. п.

УЗО и АВДТ, установленные на групповые цепи, более универсальны и функциональны, в том числе в плане противопожарности. Если вы хотите на вводе поставить противопожарное УЗО, важно, чтобы соблюдались условия селективности по току и времени. Читайте об этом в ПУЭ-7 (п. 7.1.73) и СП 256 (п. А. 4.2).

ВАЖНО! Если после противопожарного УЗО хотя бы одна групповая цепь не имеет своего группового УЗО, то рано или поздно это приведет к потере нервных клеток — если противопожарное УЗО сработает, оно обесточит все.

По большому счету, в разветвленной электросети дома главные защитные устройства — групповые автоматы и УДТ (УЗО или АВДТ). Если есть острое желание поставить противопожарное УЗО, оно обязательно должно быть селективным. Устанавливать его в одном щите с групповыми устройствами смысла нет — там ему защищать нечего. Противопожарное УЗО должно стоять в этажном щитке, если это квартира, или в щите учета на улице, если это частный дом. Так оно будет защищать вводной кабель при повреждении его изоляции.

Есть и другое действие противопожарного УЗО — если, не дай Бог, в подъезде или щите учета случится пожар (или затопление с землетрясением), в кабеле ухудшится изоляция и квартира или дом будут полностью обесточены. Что, несомненно, повышает безопасность при форс-мажорных обстоятельствах.

Выводы

УЗО — несомненно, очень полезное устройство, которое должно быть в каждом электрощитке. Хочу пожелать вам, чтобы оно срабатывало как можно реже. Но чтобы каждое срабатывание предотвращало развитие аварийной ситуации и сохраняло вашу жизнь и здоровье.

Источник: Александр ЯРОШЕНКО, автор блога SamElectric.ru. Опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №3 (111) 2023 год

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

Чем отличается УЗО от дифавтомата и что выбрать для установки: простыми словами

Рассказываем, что такое УЗО и дифавтомат, сравниваем два устройства. Даем полезные советы, что из них лучше поставить в доме.

Тем, кто часто сталкивается с проблемами с электропроводкой или собирается строить свой дом, приходится разбираться с функционалом электрооборудования. Чтобы защитить себя от аварий и сохранить бытовые электроприборы, важно понимать, чем отличается УЗО от дифавтомата, какое из этих устройств лучше установить в доме. Разберемся во всех тонкостях этого вопроса.

Чем отличаются УЗО и дифавтомат

Что такое УЗО

Расшифровка аббревиатуры — устройство защитного отключения. Его ставят в щитке перед автоматом или, как его еще называют, автоматическим выключателем.

Сначала разберем функцию автомата. Он срабатывает при утечке тока или при коротком замыкании. Как только происходит перегрузка, нарушение изоляции или короткое замыкание, автоматический выключатель отключает линию. У каждого автомата свой номинал: от 6 до 125 А. Цифра показывает, какой ток устройство может через себя пропустить.

Что такое дифавтомат

Дифференциальный автомат тоже предназначен для защиты сети. Он объединяет функции автомата и УЗО, но функциональнее. К блоку дифзащиты добавлены максимальный расцепитель и тепловая защита. Таким образом, автоматический выключатель дифференциального тока, он же дифавтомат или АВДТ, выполняет такие функции.

• Защита электросети от короткого замыкания.
• Отключение питания при перегрузке линии, предотвращение чрезмерного нагрева изоляции.
• Защита от повреждения изоляции и поражения электротоком.

Важный момент. АВДТ подключают к каждой отдельной группе освещения или розеток .

Цена

В среднем, цена тандема УЗО-автомат немного ниже, чем АВТД. Но ошибкой было бы думать, что их установка обойдется примерно в одну сумму. При прочих равных условиях для обеспечения электрической безопасности дифавтоматов нужно поставить больше, поскольку одно УЗО может работать с несколькими автоматами. Поэтому система с АВТД обойдется владельцу дороже.

Чем визуально УЗО отличается от дифавтомата

Внешне оба прибора очень похожи. В обоих случаях есть компактный корпус, на котором расположена кнопка с надписью «Тест» и тумблер включения. Кроме того, обязательно указаны значения тока утечки и номинального. Есть и визуальные отличия УЗО от дифавтомата. Разберем их подробнее.

Схема

Большая часть производителей наносит на корпус прибора его условную схему. Рисунок может находиться на боковой поверхности или спереди. Для УЗО на схеме обозначен дифференциальный трансформатор, его изображение похоже на замкнутую петлю. Она соединена с подвижными контактами и охватывает отходящие провода. У дифавтомата к этой схеме добавлены обмотки теплового и электромагнитного расцепителя.

Маркировка по току

Ток утечки на обоих приборах маркируется одинаково: значок IΔn и цифра. Допустимый ток обозначают по-разному. Для УЗО это цифра и единица измерения, например, 21 А. У дифференциальных автоматов перед числом ставят букву С, которая указывает на время-токовую характеристику. Это может быть, например, С25 или С16, т.п.

Аббревиатура

На корпусе обычно указывают название прибора в виде аббревиатуры. Встречаются такие варианты.

• Устройство защитного отключения: ВД, он же выключатель дифференциальный, УЗО, переключатель дифференциального тока. Иностранный производитель маркирует свой продукт RCD. Это аббревиатура от residual current device.
• Дифавтомат. Полное название — автоматический выключатель дифференциального тока, аббревиатура АВДТ. Продукция иностранных компаний маркируется RCCB, это сокращение от названия residual current circuit breaker.

Помимо аббревиатуры большинство производителей пишут на корпусе полное название прибора. Обычно такая надпись находится на сбоку устройства. Если названия на корпусе нет, оно обязательно должно быть в паспорте электроприбора. Поэтому если есть сомнения, нужно уточнить в техдокументации.

Dmitriy Melnikov/stock.adobe.com

AndreiNN/stock.adobe.com
Дифавтомат

Что лучше поставить: УЗО или дифавтомат

Оба защитных устройства осуществляют автоматическое отключение при аварийной ситуации. Их основное отличие — в функционале. Поэтому используют их немного по-разному. УЗО всегда устанавливают вместе с автоматом. Дифавтомат — самодостаточный прибор, его монтируют на линию или на ввод. При возникновении аварийной ситуации по связке УЗО-автомат причину отключения можно определить сразу, для дифференциального автомата это невозможно.

Надо знать, что по нормативам отдельные АВДТ или УЗО устанавливают в каждом помещении с повышенной влажностью: на кухне, в санузле. Для «сухих» комнат это не обязательно. Специалисты советуют поставить отдельный УЗО с высокой чувствительностью в детской, чтобы защитить ребенка от случайного поражения током. Таким образом, для квартир или домов с одной фазой требуется несколько защитных элементов, их подбирают так, чтобы они подходили для щитка, в том числе, и по размеру.

Трехфазное подключение, которое распространено в частных домах, предполагает заведение четырех проводов. В таком подключении напряжение между фазами 380 В, поэтому для него используют трехфазные элементы. Они немного крупнее, занимают больше модулей в щитке. Несмотря на это, нужно правильно подбирать устройства. Так, при наличии в доме, например, электрокотла, не стоит на вводе ставить трехфазное устройство. При аварии оно отключит сразу всю линию, обесточит электрокотел. При отсутствии в доме людей отопление замерзнет. Оптимально поставить на линию, идущую к электрокотлу, трехфазный дифавтомат и по отдельному УЗО на каждую фазу. Тогда при аварии отключится только «проблемная» линия.

Выбирая тип защитного устройства, надо помнить, что дифавтоматы ставят на каждую линию или группу. Они дорого стоят и занимают много места в щитке. Тогда как УЗО с группой автоматов для каждого обойдутся дешевле, займут меньше места. Многие считают, что такое решение надежнее, удобнее и дешевле. При этом очень важна точность подбора номиналов приборов и их грамотный монтаж. Лучше всего доверить расчеты и монтаж профессионалам.

Просто о сложном: что такое УЗО в электрике

Все об определении устройства защитного отключения, особенностях его установки и отличиях от автомата.

Всем домовладельцам хорошо знакомы выключатели-автоматы, которые защищают квартирные электросети от перегрузки (например, из-за короткого замыкания) и связанных с нею неприятностей. Но одними автоматическими выключателями полной безопасности сети не добиться. Для этого используется ряд других приспособлений, самым популярным из которых сегодня являются устройство, известное как УЗО, что это такое в электрике — рассказываем в статье.

Все об УЗО

Зачем нужно УЗО

Итак, что такое УЗО в электрике? Аббревиатура расшифровывается как «устройство защитного отключения», а инженеры и специалисты предпочитают называть его выключателем дифференциального тока. Прибор предназначен для отслеживания утечек тока, возникающих при повреждении электропроводки и электроприборов.

В нормальных условиях ток, упрощённо говоря, перетекает от линейного к нейтральному проводнику (от «фазы» к «нулю») через устройство, которое приводится в работу (например, лампочке или электродвигателю). Если, скажем, в результате повреждения оголена проводка или металлический корпус бытовой техники (к примеру, стиральной машины) оказывается под напряжением, может возникнуть ситуация, когда ток начинает утекать не на «ноль», а буквально на землю. Такое бывает, к сожалению, часто — человек прикоснулся к проводу и получил удар током — ток через его тело пошёл в землю. Автоматический выключатель даже не заметит этой небольшой нагрузки и не сработает, а удар тока может быть смертельным. Вот для защиты от таких утечек и необходимо УЗО.

Приборы особенно важны для защиты электросети в местах повышенной опасности, например, во влажных помещениях, а также везде, где есть контакт с землёй и повышенная влажность. Устройства защитного отключения в обязательном порядке ставятся на линии электропроводки для ванных комнат и для уличной сети, например, на даче.

УЗО максимальный ток прохождения 25 А, ток утечки 30 мА

Дифференциальный автомат ABB DSH941R максимальный ток прохождения 10 А, ток утечки 30 мА

УЗО максимальный ток прохождения 32 А, ток утечки 30 мА

Для сравнения: автоматический выключатель однопостовый. Визуальные отличия: подключается только один провод на входе и выходе.

Отличия от автомата

Итак, чем отличается УЗО от автомата в электрике? Не вдаваясь в подробности конструкции — автомат срабатывает при токах, превышающих предельную нагрузку на сеть (например, есть автоматы на 10, 16, 25 ампер), а самые популярные модели защитного отключения срабатывают от тока утечки 30 миллиампер (мА). То есть ток получается почти в 1 000 раз слабее. Скорость срабатывания защиты составляет примерно 100 миллисекунд (0,1 с). За такой короткий момент воздействия человек даже не ощутит удара.

В отличие, скажем, от автоматических выключателей устройство защитного отключения требует регулярного профилактического обслуживания. Впрочем, в этом нет ничего трудного — ежемесячно владелец должен нажимать на кнопку на корпусе.

Куда и зачем ставят УЗО

Прибор может устанавливаться как на отдельные ветки электросети, обслуживающие особо опасные зоны (ванная, сауна, гараж, двор), так и на всю домовую сеть. В западных странах вообще часто не принято мелочиться с защитой, их могут ставить чуть ли не на каждую группу розеток.

Для мокрых зон и улицы

Для защиты от поражения током во влажных и сырых помещениях, а также уличной сети применяются УЗО на 30 либо (реже) 10 мА. Эти устройства обеспечивают комфортный уровень безопасности, но они слишком чувствительны, и если их поставить на всю домовую сеть, могут происходить ложные срабатывания.

Для всей домовой сети

Выключатели на 100 мА (и тем более 300 мА) не так комфортны — человек почувствует удар током, но не пострадает — но они и менее чувствительны. Их ставят на домовую сеть как дополнительную защиту, а также как защиту от пожара. Эти устройства способны улавливать утечки, возникающие в скрытых местах нарушения проводки. Например, где-то в стене или в розетке за мебелью произошёл надлом жил в проводе или ослабли винтовые зажимы контактов. Провод или розетка начинает греться. Если утечки недостаточно большие (меньше токов короткого замыкания), то автоматический выключатель не срабатывает. Для таких случаев как раз и необходим специальный выключатель дифференциального тока с током срабатывания 100 или 300 мА.

Места установки

Устанавливаются приборы обычно в общедомовой распределительный щиток на DIN-рейку. Порядок подключения устройства защитного отключения и автоматического выключателя может быть любым (главное, чтобы схема подключения была корректная), но чаще впереди ставится УЗО, а за ним автоматический выключатель — такая схема проще, и в ней меньше шансов запутаться для неопытного монтажника.

Важнее очерёдности подключения номинальные характеристики по току этих устройств. Важно, чтобы УЗО было рассчитано на прохождения тока такого же по силе или большего, как выключатель. Например, если у вас стоит автомат на 10 А, то УЗО тоже должно быть рассчитано на ток не менее 10 А. А для пущей безопасности рекомендуется брать прибор, рассчитанный на более мощный ток, на одну ступень выше. То есть в паре с автоматом 10 А берут УЗО 16 А, для 16 А берут 25 А, и т.д.

Интересной разновидностью УЗО являются модели с встроенной защитой от превышения напряжения. Если вместо 220 В по сети начнут «передавать» 260-270 В, то с домовым оборудованием возникнут серьёзные неприятности. Для защиты от таких скачков и служит подобные приспособления.

Автоматические выключатели и УЗО могут быть объединены в одно устройство, которое называется автоматическим выключателем дифференциального тока (АВДТ или дифавтоматом). Какой именно вариант удобнее использовать (два последовательно подключённых устройства или одно), зависит от схемы подключения всех нагрузок сети, но по сути это, как говорится, дело вкуса.