Зачем нужно противопожарное узо

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:

Изоляция может быть нарушена. Если кабель старый, открытый солнцу, то в изоляции могут появиться трещины. Чуть намочим — и имеем непредсказуемую величину утечки.

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.

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:

Оно лишает гибкости проектировщиков, например поставить одно УЗО и несколько автоматов или наоборот, несколько УЗО и один автомат.

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)

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

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.

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.

УЗО не панацея, и можно убиться, взяв в руки провода фазы и ноля. Но вариантов защиты лучше УЗО все равно не придумали.

Электромеханическое или электронное УЗО — не важно. А вот регулярно проверять исправность нажатием кнопки «тест» важно. Использовать реле контроля напряжения тоже очень желательно.

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.

Противопожарное узо — принцип работы и схема подключения

Противопожарное УЗО — условный термин, характеризующий рубильник с датчиком дифференциального тока и механизмом автоматического отключения линии в случае опасных утечек. В этом и состоит противопожарный эффект, который обеспечивается любым УЗО. При этом принято подразделять устройства защитного отключения с чувствительностью 10 — 30 мА для защиты человека от поражения токами утечки, и чувствительностью 100 — 300 мА для защиты от возникновения пожара по причине некачественной или поврежденной изоляции.

Противопожарное УЗО защищает только от значительных токов утечки, которые могут привести к возникновению пожара, и оно не предназначено для защиты человека от поражения электрическим током.

В данном обзоре подробно рассмотрим особенности использования УЗО с повышенной уставкой в системе квартирного и домашнего электрообеспечения и схематические примеры подключения в электрощите.

Функции противопожарного УЗО

К основным функциям противопожарного УЗО относят:

• Контроль состояния вводного кабеля и его защита.
• Контроль и защита линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена.
• Анализ исправности электрической схемы после модуля на предмет тока утечек через изоляцию.
• Резервирование (дополнительная ступень защиты) расположенных ниже защит при их отказе и продолжающемся развитии аварийного режима.

Более подробно остановимся на функции резервирования, и отметим, что поскольку УЗО — быстродействующий выключатель, то при использовании обычных вариантов с уставкой 100 — 300 мА не удастся обеспечить селективность последовательно включенных устройств защитного отключения по дифференциальному току. Поэтому, при всплеске тока утечки до многократного значения от номинального отключающего дифференциального тока, во избежание одновременного срабатывания последовательно включенных устройств, основное УЗО должно иметь задержку по времени — селективность.

В качестве противопожарных (резервных) устройств применяют только селективные УЗО типа «S», имеющие выдержку времени на срабатывание 120-60 мс.

Причины возгорания электропроводки

Причинами возгорания электропроводки могут являться:

• Нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки.
• Искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов)
• Утечка с неизолированных участков цепи (в соединительных, ответвительных и проходных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах).
• Горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания.
• Повреждения изоляции кабеля.

Повреждения изоляции кабеля могут происходить по следующим причинам:

• Электрические — от перенапряжения и сверхтоков.
• Механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом.
• Воздействие окружающей среды — влажность, тепло, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.

Развитие короткого замыкания из тока утечки, приводящее к возгоранию, происходит следующим образом:

• В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток.
• Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки.
• По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик», и происходит непрерывное возрастание тока.
• При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения изоляции, различных легко воспламеняемых материалов.

Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру (дом) рекомендуется установка УЗО с током срабатывания от 100 мА. Устройства с уставкой 300 мА целесообразны для использования на больших объектах со множеством электрощитов и длинными кабельными линиями.

Защитное устройство применяются в многоуровневых (многоступенчатых, каскадных) схемах как первая ступень дифференциальной защиты. Оно ставится в щитах учета или в этажных распределительных щитах после счетчика. При этом, с вводного автомата фазный и рабочий нулевой проводник заводятся непосредственно к прибору учета (электросчетчику). Далее, после прибора учета, устанавливается противопожарный УЗО.

Приводя частный пример, можно отметить, что применение противопожарного УЗО особенно актуально в деревянном доме, имеющем два и более распределительных щитов. При такой схеме нужно отслеживать как вводной кабель, так и не защищенные групповыми УЗО транзитные кабели, связывающие электрощиты.

Принцип работы противопожарного УЗО

Принцип работы как противопожарного, так и обычного УЗО одинаков основан по постоянном сравнении векторов тока, протекающих по фазному и нулевому проводнику.

Принцип работы УЗО

Рассмотрим подробно данный механизм:

1. В нормальном режиме электроснабжения, когда векторы тока равны, наводимые магнитные потоки от каждого провода, складываясь в магнитопроводе, уничтожают друг друга.
2. При образовании утечки ток в рабочем нулевом проводнике уменьшается на ее величину.
3. Пропорционально утечке изменяется суммарный магнитный поток. Он индуцирует в катушке магнитопровода электродвижущую силу (ЭДС).
4. Под воздействием ЭДС срабатывает исполнительное реле KL. Оно полностью снимает питание с защищаемой линии.

УЗО общего применения, обладая высоким быстродействием, предназначено для защиты человека от воздействия электрическим током. Противопожарное УЗО имеет повышенную уставку срабатывания на 100 или 300 миллиампер и, соответственно, меньшее быстродействие. Наглядно данное различие продемонстрировано в следующем графике:

Времятоковые характеристики УЗО

Противопожарное УЗО с чувствительностью в 100 — 300 мА предупредит короткое замыкание и не допустит возгорания, обесточив все здание до устранения утечки тока. И такие устройства с грубой отсечкой в первую очередь прикрывают те участки сети, которые не защищены УЗО общего применения.

Пожарная безопасность электроустановок

Выделим информацию из нормативных документов, которая регламентирует использование УЗО для обеспечения пожарной безопасности электроустановок зданий, сооружений и строений:

• квартирные дома, включая квартирные дома для престарелых и семей с инвалидами, передвигающимися на креслах-колясках, а также общежития;
• индивидуальные жилые дома;
• дачи, садовые домики;
• бытовые помещения.

Схема подключения УЗО

Переходя к рассмотрению типичных схем расключения противопожарного УЗО в электрощите, необходимо обратить особое внимание на обеспечение селективности дифференциальной защиты в каскадных схемах и соблюсти следующие условия:

• Чувствительность по току утечки у таких УЗО должна отличаться от УЗО общего применения минимум в 3 раза.
• Время срабатывания также должно отличаться минимум в 3 раза.

Поэтому, для обеспечения селективности при применении противопожарного УЗО, оно помимо повышенную уставки, должно быть селективным (типа S, реже G). В противном случае, при срабатывании нижестоящего УЗО общего применения будет срабатывать и противопожарное.

Рассмотрим схему электроснабжения с использованием вводного противопожарного узо:

В данной схеме:

1. — вводной автомат
2. — вводное селективное УЗО для защиты от пожара с током отсечки 100 или 300 мА.
3. — УЗО общего применения с током отсечки 30 мА для защиты розеточной группы.
4. — автоматические выключатели без защиты линий групповым УЗО, но защищенные вводным УЗО.
5. — автоматические выключатели защищенные групповым и вводным УЗО.
6. — гребенчатая шина, которая переносит фазный проводник на все автоматические выключатели группы.
7. — основная нулевая шина для связки с вводным УЗО.
8. — нулевая шина для связки с групповым УЗО.
9. — шина заземления.
10. — подключение фазного проводника L от вводного кабеля.
11. — подключение рабочего нулевого проводника N от вводного кабеля.
12. — подключение защитного нулевого проводника (заземление) PE от вводного кабеля.

Стоит отметить, что в данной схеме не отображен электросчетчик, который должен располагаться перед противопожарным УЗО.

Подведем итог. Противопожарное УЗО, а точнее селективное УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током 100 мА или 300 мА устанавливается на вводе щита для защиты от тока замыкания на землю, который может вызвать возгорание изоляции жил кабеля в случае, если не все групповые линии находятся под защитой УЗО с номинальными дифференциальными отключающими токами до 30 мА.

Принцип работы УЗО в однофазной или трехфазной сети. Принцип работы УЗО и схема подключения

Пожар в доме может привести к большим материальным проблемам и даже к травмам или гибели людей. Одной из причин возгорания является неисправность электроприборов или проводки.

Для защиты от перегрузки и короткого замыкания используются автоматические выключатели, а для отключения линии при нарушении изоляции между токоведущими частями и заземлёнными элементами применяется противопожарное УЗО.

В этой статье рассказывается о том, как работает этот вид защиты и в каких случаях необходима установка такого прибора.

На чем основана противопожарная защита

Короткое замыкание между деталями электрооборудования, находящимися под напряжением, и заземлёнными частями конструкции вызывает ток короткого замыкания, который достаточен для срабатывания автоматического выключателя.

Однако при повреждении изоляции короткое замыкание возникает не всегда. В некоторых случаях появляется ток утечки, величина которого составляет всего 100-500мА.

При напряжении 220В мощность, выделяемая в месте замыкания, достигает 100Вт. Аналогичную мощность имеет пламя карманной зажигалки и его вполне достаточно для разогрева места аварии до температуры возгорания рядом расположенных легковоспламеняемых материалов. Для защиты от подобных ситуаций используется противопожарное УЗО.

Уставка такого устройства в зависимости от модели составляет от 100 до 500мА. Такие токи являются опасными для здоровья и жизни людей, но противопожарное УЗО для частного дома может защитить электропроводку от возгорания, а дом от пожара.

Конструкция и принцип действия этого аппарата ничем не отличается от обычных приборов, кроме более высокого тока утечки. В УЗО и дифавтоматах, применяемых в домашней электропроводке, он составляет 10-30мА. Номинальный ток аппаратов противопожарной защиты может быть любым, но обычно он начинается от 25А и зависит от реле, установленного внутри устройства.

Информация! Количество полюсов зависит от числа фаз — двухполюсные приборы устанавливаются в однофазной сети, а четырёхполюсные в трёхфазной.

Ток срабатывания

Но чтобы работа УЗО стала эффективной в бытовых условиях, понадобилось немало времени. Прежде всего, нужно было точно определиться с величиной тока утечки, который был бы безопасен для человека на время срабатывания устройства. Попытки проектировать УЗО на токи утечки менее 10 мА приводили к созданию больших, сложных и дорогих устройств, причем склонных к ложным срабатываниям от различных электромагнитных наводок.

К началу 80-х годов ХХ в. ток их срабатывания, на основании опытов с добровольцами, был выбран величиной в 30 мА, а также были созданы малогабаритные трансформаторы с ферритовыми кольцевыми сердечниками (их называют дифференциальными), ставшие датчиками токов утечки. В продажу поступили электромеханические дифференциальные УЗО-ДМ с током срабатывания от 20 до 30 мА, являющимися сегодня самыми популярными в быту. Обычно литеры ДМ опускают, и прибор называют просто УЗО.

Схема подключения противопожарного УЗО

Смертельным для человека в сети переменного напряжения является ток 100мА, поэтому для защиты электроприборов используются УЗО с уставкой 10 или 30мА. Противопожарное УЗО 100 или 300 мА от поражения электрическим током защитить не может, поэтому такие устройства устанавливают во вводных электрощитах для аварийного отключения всего здания. Это обеспечивает селективность защиты.

Справка! Селективность защиты — это такое построение схемы и выбор параметров устройств защиты, при котором в аварийной ситуации отключается только неисправный участок, а всё остальное оборудование остаётся подключённым к сети.

Противопожарное УЗО отключает питающие кабеля и автоматические выключатели, позволяет отключать только тот участок, в котором имеется короткое замыкание и уменьшает количество ложных срабатываний.

Например, при попадании воды на электронную плату стиральной машины отключится питающая её линия, а все остальные электроприборы остаются включёнными.

В некоторых ситуациях вместо этого прибора целесообразна установка дифавтомата с такими же защитными параметрами. Это позволяет сэкономить место в электрошкафу или улучшить защиту, заменив обычный автоматический выключатель дифференциальным.

Основные ошибки при монтаже УЗО

Самой распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к УЗО нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником. Также возможны следующие ошибки: подключение нагрузок к нулевому проводнику до УЗО, подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику другого УЗО, перемычка между нулевыми рабочими проводниками различных УЗО. Расчетом, монтажом и наладкой электросхем с использованием УЗО должны заниматься только квалифицированные специалисты. Только в этом случае вы получите гарантию того, что защита сработает вовремя.

Номинал противопожарного УЗО

Выбор противопожарного УЗО для защиты дома связан с необходимостью отключения питания при появлении тока утечки сразу в нескольких линиях. При этом утечка в каждом отдельном кабеле может быть небольшой, но общий ток при этом составляет значительную величину. Например, подобная ситуация возникает при высокой влажности в ванной комнате или затоплении квартиры соседями с верхнего этажа.

Кроме того, параметры противопожарного УЗО должны обеспечивать отсутствие срабатываний при отключении одного из защитных устройств, расположенных ближе к месту аварии. Этим требованиям отвечает двух- или трёхступенчатая система защиты, в которой ток уставки каждой следующей ступени выше, чем предыдущей.

Распространённые модели противопожарных УЗО имеют номинальный ток утечки 100 для квартиры или частного дома и 300мА для вводного щитка в многоквартирном здании. Существуют так же устройства с регулируемыми уставками — 40-100, 63-100, 63-300 и 100-300мА. Количество полюсов зависит от числа фаз — 2 полюса в однофазной сети и 4 в трёхфазной.

Информация! Номинальный ток УЗО определяется вводным автоматическим выключателем и должен быть равен или больше номинального тока автомата.

Алгоритм одинаковый для работы всех видов приборов

В разных направлениях по проводникам протекают ток фазы и ноль. При этом происходит возбуждение 2 магнитных потоков в сердечнике защитного устройства. Потоки, как бы поддерживают равновесие системы, обеспечивая нулевое значение ЭДС.

При касании человеком оголенного провода, или утечке с нарушенного участка изоляции тока, соответствующему величине срабатывания устройства — прибор размыкает трехфазную цепь. Магнитный поток, возникающий в сердечнике, приводит в действие защелку группы контактов. Так работает каждое защитное устройство.

Каждое трехфазное узо оснащается кнопкой «Тест». Не реже 1 раза в месяц, необходимо проводить проверку исправности прибора. Нажимая на нее, вызываем искусственную утечку тока. Прибор должен среагировать на угрозу. При неисправности, выполняется работа по установке нового прибора.

Чем противопожарное УЗО отличается от обычного

Принцип действия всех устройств защитного отключения одинаков. Отличие только в токе уставки, именно он определяет место установки и назначение прибора:

• 10мА. Используются только для защиты стиральной машины или розеток в ванной. При подключении к устройству розеток или освещения, находящихся в других частях квартиры, ток уставки повышается до 30мА.
• 30мА. Самый распространённый номинал дифференциальной защиты, устанавливается на всех линиях бытовой проводки.
• 100, 300 и 500мА. УЗО с такими номиналами называют противопожарными. Они не защищают людей от поражения электрическим током, но предохраняют проводку от возгорания.

Так зачем же нужны противопожарные УЗО? Эти приборы устанавливаются во вводных щитах и шкафах, сразу после вводного автомата или электросчётчика. Они защищают не потребителей, а кабеля и электрощиты. Ток уставки этих приборов выбирается таким образом, чтобы обеспечить селективность защиты.

Отличие между противопожарным и обычным УЗО:

1. 1. Уставка по току утечке;
2. 2. Назначение по защите.

Название этого класса приборов «противопожарные» указывает на основное предназначение таких устройств. В первую очередь они защищают электропроводку от пожара.

При токе утечки 300мА в сети 220В в месте нарушения изоляции выделяется мощность около 60 Вт. Этого вполне достаточно для нагрева конструкции до температуры возгорания. Если лампу накаливания такой мощности накрыть листом бумаги, то через некоторое время бумага может обуглиться или даже загореться.

Так как же работает противопожарное УЗО? Принцип действия этих устройств такой же, как и у приборов с меньшей уставкой и основан на сравнении токов в нулевом и фазном проводах:

1. 1. в обычной ситуации эти токи равны;
2. 2. при нарушении изоляции между фазным проводом и заземлённым корпусом электроприбора или элементами конструкции здания появляется ток утечки;
3. 3. ток, протекающий по нулевому проводу, уменьшается на величину тока утечки;
4. 4. равенство между токами в нулевом и фазном проводах нарушается;
5. 5. при достижении тока утечки величины равной или большей уставке УЗО аппарат отключается.

УЗО ВД 1-63 тип А

В электроустановках, где используются приборы с импульсным блоком питания, может возникнуть пульсирующий ток утечки. Такими приборами могут быть электроинструменты и оборудование, использующие тиристорные преобразователи, а также персональные компьютеры, телевизоры, стиральные машины, зарядные устройства и т.п.

Чтобы обеспечить защиту при эксплуатации такого рода оборудования, необходимо применять УЗО, реагирующее не только на синусоидальный переменный дифференциальный ток, но и на пульсирующий постоянный. Таким устройством является ВД 1-63 типа А IEK®.

Резюмируя, можно отметить, что ВД 1-63 типа А имеет все вышеперечисленные свойства ВД 1-63 типа АС, как то:

• отсутствие в электромеханической схеме электронных компонентов;
• наличие на контактах напаек с содержанием серебра;

• рабочий диапазон: от -25°С до +40°С;
• комфортная цена.

Так же, ВД 1-63 типа А имеет ряд отличий относительно типа АС:

• номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания IDс, А: 4’500
• ассортимент: Номинальный ток In, А: 16, 25, 32, 40, 50, 63;
• Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА: 10, 30, 100

Но главное преимущество ВД 1-63 типа А состоит в том, что дифференциальный выключатель типа А — аппарат в своем роде уникальный, поскольку большинство производителей не имеют в своем ассортименте подобных аналогов.

Где ставится противопожарное УЗО

Противопожарное УЗО монтируется в квартирных электрощитах после счётчика, в этажных распредщитах или в домовых вводных щитах. Они так же могут располагаться в распредустройстве понижающей трансформаторной подстанции.

Основное предназначение этих приборов следующее:

• защита кабеля, соединяющего щит учета и жилое здание.
• защита участков электропроводки, в которых отсутствует УЗО;
• отключение электрощитов при замыкании внутри щита;
• дублирование нижестоящей дифференциальной защиты.

Для обеспечения селективности вышестоящее противопожарное УЗО следует выбирать с уставкой в 3 раза выше, чем у нижестоящего. Например, защитное устройство отдельной линии должно иметь ток срабатывания 30мА, прибор в квартирном щите выбирается с уставкой 100мА, защита на этаже выбирается с током отключения 300мА, а общедомовой аппарат должен иметь уставку 500мА.

Кроме того, следует учесть время срабатывания. Оно так же должно отличаться в 3 раза. Самый быстродействующий прибор выбирается для отдельных линий и электроприборов, иначе при больших токах утечки возможно отключение сразу всех защитных устройств — от подключенных к отдельному электроприбору до общедомового.

Почему и в каких случаях срабатывает УЗО

Существуют два основных случая почему срабатывает УЗО:

1. В случае повреждения изоляции провода или токопроводящего материала в электроприборе. Например, если электрическая плита сделана из стали и имеет повреждение изоляции или же диэлектрического материала, то при прикосновении человека ток пройдёт через его тело, а значит часть возвращавшегося тока назад в защитное устройство, будет отличаться по величине и произойдёт отключение. Если заземлить корпус этой плиты то утечка сработает даже при незначительных пробоях изоляции, что даст возможность уберечься от опасного напряжения пробоя.
2. При прикосновении человека, или же ребёнка к неизолированной части, а также к розетке, произойдет быстрое реагирование узла результирующего тока на его разницу и произойдет отключение, в некоторых случаях спасшее даже жизнь.

Бывают и частные случаи когда, допустим, происходит незначительное ухудшение сопротивления изоляции в проводах, проходящих в стене, а стена выполнена из токопроводящего материала и поэтому получится тот же эффект срабатывания.

Каким номиналом выбрать УЗО 100 или 300 мА?

При выборе противопожарного УЗО возникает вопрос — какими параметрами должно обладать устройство? Если с номинальным током всё просто, он должен быть равен или больше соответствующего автоматического выключателя, то ток уставки зависит от места установки прибора.

В квартирном щитке достаточно 100мА, а на этаже желательно установить аппарат с уставкой 300мА.

При отсутствии противопожарного УЗО в квартирном щите прибор с уставкой 100мА располагается в этажном или общедомовом щите. Общее правило при выборе тока срабатывания следующее — чем меньше, тем лучше. Мощность утечки даже в устройстве 100мА составляет 22Вт, что соответствует паяльнику средней мощности.

Нормативные документы по использования

Нужно ли противопожарное УЗО и какими параметрами должно обладать это устройство указано в различных нормативных документах.

• ГОСТ Р 50571.17-2000 482.2.10. В этом ГОСТе указаны меры безопасности, позволяющие уменьшить или предотвратить последствия воздействия тока утечки на оборудование или кабеля. Для этого необходимо установить УЗО или дифференциальный автомат с током уставки не более 500мА. Вместо установки УДТ допускается постоянное использование устройства, контролирующего сопротивление изоляции и, в случае её нарушения, подающее сигнал и (или) отключающее питание.
• СП 256.1325800.2016 10.13. В этих правилах предусмотрены меры защиты от возгорания электропроводки в квартире или частном доме. Для отключения питания в том случае, если ток утечки на землю недостаточен для срабатывания автоматического выключателя, необходима установка во вводном щитке устройства дифференциальной защиты с током уставки не более 300мА.
• ГОСТ Р 50572.4.42-2012. Этот документ предусматривает методы защиты электропроводки от пожара. Для этого ток уставки дифавтомата или УЗО в квартире или частном доме не должен превышать 300мА.

Необходимые параметры защитных устройств основаны на исследованиях ВНИИ противопожарной обороны (ВНИИПО МЧС РФ). Согласно данным, предоставленным этим учреждением, мощности, выделяемой в месте утечки при токе 150мА (33Вт), достаточно для нагрева повреждённой изоляции до температуры возгорания.

Что такое селективное УЗО и как рассчитать его

Особенности применения и устройства сварочных трансформаторов

Селективное УЗО выполнено по принципу выдержки времени. Эта особенность даёт возможность отключать повреждённый участок цепи быстрее чем произойдёт отключение входной питающей цепи.

Вот пример схемы, на которой изображено селективное УЗО.

1-вводной автомат; 2-устройство учёта потраченной электроэнергии, то есть счётчик; 3-трехфазное вводное устройство защиты; 4-нулевой провод; 5-автоматический выключатель для каждого потребителя, это может быть как отдельная квартира, так и комната; 6-УЗО для отдельного потребителя; 7-подключение отдельных потребителей;

В отдельных редких случаях могут не сработать защитные устройства, которые работают на отдельных потребителях или помещениях. Тогда селективное УЗО исполнит свою функцию и через доли секунды обесточит все группы полностью. Какое УЗО поставить в определённую цепь, то есть его номиналы, зависит в основном от нагрузки.

Подготовка к подключению

Правильно выполненные подготовительные и монтажные работы обеспечат стабильное функционирование УЗО.

Схемы подключения к трехфазной сети

При установке УЗО используют следующие рабочие схемы:

• Полное отключение электроцепи. Один агрегат имеет возможность обесточить всех потребителей электроэнергии при возникновении аварийной ситуации.
• Частичное отключение приборов. При появлении аварийных ситуаций обесточиваются только некоторые потребители.

Первая схема подключения используется в многоквартирных домах. Монтаж устройства осуществляется около счетчика электроэнергии. Если УЗО сработает, обесточивается целый дом.

При использовании второй схемы защитный механизм устанавливают на отрезке электрической проводки, идущей к конкретной комнате. Поскольку все приборы последовательно подключены к цепи, при срабатывании УЗО только «проблемный» потребитель отключится, а другие продолжат свое функционирование.

Второй вариант схемы может реализовываться иным способом. Точкой монтажа УЗО становится начало последовательного подключения к разводке, что позволяет реализовать селективное срабатывание агрегата на определенные группы потребителей. Также защитный механизм можно установить непосредственно перед выходным устройством.

Необходимость наличия заземления

Старые электросети относятся к системе tn-c, где отсутствует нулевой проводник для включения заземления. В этом случае защиту необходимо предусмотреть отдельно для дома или оборудования, что обеспечивает безопасный отвод токов. При отсутствии заземления ставить 4-х полюсный УЗО запрещено.

Правильная схема подключения к электрической сети предусматривает соблюдение следующих правил:

• Заземляющая жила соединяется только с выходным кабелем. Подключение напрямую УЗО недопустимо.
• При наличии однофазной сети нельзя использовать четырехполюсное устройство.
• Подключение к сети типа Б3 запрещено.

Заземляющая жила является отдельным элементом. Отсутствие дополнительных клемм в УЗО на ее подключение только свидетельствует об этом.

Подсоединение устройства защитного отключения

Выполнить монтаж УЗО несложно, владея базовой информацией о работе электрооборудования. К каждому устройству производитель прилагает технический паспорт. В нем указываются рекомендуемые схемы подключения, которые нужно использовать во время установки.

Поиск нулевой фазы

Определить нулевую фазу очень просто опытным путем. Нужно взять два провода и подсоединить их к концам патрона лампочки. Ее загорание наблюдают, если она подключена к фазе. В остальных случаях ничего не произойдет.

Подключение лампочки к двум фазам одновременно разрешается осуществлять на короткий промежуток времени. Замыкать такую цепь также можно лишь на небольшой период. Иначе существует высокая вероятность срабатывания автоматического выключателя.

Подключение фазы

Если удалось найти ноль, необходимо сразу выполнить его присоединение к соответствующим клеммам. Оставшиеся три провода являются рабочими фазами. Они подсоединяются любым удобным способом, что никак не влияет на функционирование УЗО.

После завершения монтажа необходимо проверить работоспособность системы. Для этого запускается тестер, который входит в стандартную комплектацию прибора.

Подсоединение выходных устройств

Подключение нескольких розеток к одному УЗО происходит только параллельным способом. Чтобы осуществить это, каждую жилу разделяют на нужное количество проводов. Если не придерживаться такой схемы монтажа, прибор не сможет полноценно работать и срабатывать при возникновении аварийных ситуаций.

УЗО противопожарной защиты

Противопожарное УЗО защищает только от значительных токов утечки, которые могут привести к возникновению пожара, и оно не предназначено для защиты человека от поражения электрическим током.

В данном обзоре подробно рассмотрим особенности использования УЗО с повышенной уставкой в системе квартирного и домашнего электрообеспечения и схематические примеры подключения в электрощите.

Функции противопожарного УЗО

К основным функциям противопожарного УЗО относят:

• Контроль состояния вводного кабеля и его защита.
• Контроль и защита линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена.
• Анализ исправности электрической схемы после модуля на предмет тока утечек через изоляцию.
• Резервирование (дополнительная ступень защиты) расположенных ниже защит при их отказе и продолжающемся развитии аварийного режима.

Более подробно остановимся на функции резервирования, и отметим, что поскольку УЗО — быстродействующий выключатель, то при использовании обычных вариантов с уставкой 100 — 300 мА не удастся обеспечить селективность последовательно включенных устройств защитного отключения по дифференциальному току. Поэтому, при всплеске тока утечки до многократного значения от номинального отключающего дифференциального тока, во избежание одновременного срабатывания последовательно включенных устройств, основное УЗО должно иметь задержку по времени — селективность.

В качестве противопожарных (резервных) устройств применяют только селективные УЗО типа «S», имеющие выдержку времени на срабатывание 120-60 мс.

Функция УЗО как элемент защиты от пожаров

Функция УЗО как элемент защиты от пожаров, это дополнительное назначение УЗО. Оно не тушит пожары, оно устраняет возможные причины его возникновения. Приведу пример. Предположим в доме установлено вводное устройство. Это отдельный ящик, установленный в отдельной комнате, в которую редко, кто заходит. Со временем в ящике скапливается пыль, причем в очень больших объемах. Изоляция вводных кабелей тоже со временем ветшает. В такой ситуации любое касание рабочего проводника корпуса ВУ приведет к искрению и пыль загорится. Вот вам и пожар.

Установленное УЗО со стороны ввода, отследит касание рабочего проводника корпуса, потому что появятся дифференциальные токи и отключит питающую линию до возгорания.

Разберем, чем опасна электропроводка дома без УЗО на вводе.

Статьи по теме: Устройство автоматического выключателя

Причины возгорания электропроводки

Причинами возгорания электропроводки могут являться:

• Нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки.
• Искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов)
• Утечка с неизолированных участков цепи (в соединительных, ответвительных и проходных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах).
• Горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания.
• Повреждения изоляции кабеля.

Повреждения изоляции кабеля могут происходить по следующим причинам:

• Электрические — от перенапряжения и сверхтоков.
• Механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом.
• Воздействие окружающей среды — влажность, тепло, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.

Развитие короткого замыкания из тока утечки, приводящее к возгоранию, происходит следующим образом:

• В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток.
• Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки.
• По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик», и происходит непрерывное возрастание тока.
• При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения изоляции, различных легко воспламеняемых материалов.

Как выбрать УЗО: советы для новичков от профессионала

УЗО (устройство защитного отключения) – аппарат, предназначенный для коммутации токов в нормальных режимах эксплуатации, а так же для размыкания контактов в случае, когда дифференциальный ток превысит определенное значение.

Под дифференциальным током понимается разность токов в фазном и нулевом проводе, и возникает он в случае утечки тока на землю – например при поражении электрическим током человека. Также токи утечки могут возникать из-за старения изоляции, что, в свою очередь, может привести к нагреву проводки и пожару.

Функцией отключения токов утечки так же обладает дифференциальный автомат. В отличии от УЗО, диф. автомат способен отключать токи короткого замыкания и токи перегрузки. То есть:

Диф. автомат = УЗО + автоматический выключатель

На электрических схемах обозначается следующим образом:

Принцип работы

Внутри УЗО находится дифференциальный трансформатор тока, который реагирует на сумму токов фазного (-ых) и нулевого проводника. В нормальном режиме токи в фазе и нуле (3 фазах и нуле — для 3-х фазного УЗО) компенсируют друг друга и срабатывание не происходит. В случае утечки тока на землю, токи не компенсируют друг друга, во вторичной обмотке трансформатора наведется напряжение и УЗО сработает.

Работает ли УЗО без заземления?

Довольно часто задают вопрос, работает ли УЗО без заземления? Ответ: да, работает. Но стоит обратить внимание, что в случае объединения нулевого рабочего проводника (N) и нулевого защитного (PE) даже в нормальных режимах работы возможна утечка тока на землю, что вызовет ложное срабатывание.

Обратимся к ПУЭ (7 издание) пункт 1.74: «В зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник не должен иметь соединений с заземленными элементами и нулевым защитным проводником».

Иными словами: УЗО и диф. автомат срабатывает в случае, когда ток в нулевом проводнике меньше, чем в фазном. Такое случается, когда ток стекает на землю, например при поражении человека током или нарушении электрической цепи.

Классификация УЗО

• УЗО без встроенной защиты от сверхтоков (ВДТ) — размыкает контакты при увеличении дифференциального тока выше определенного значения;
• УЗО с встроенной защитой от сверхтоков (АВДТ) — ВДТ с функцией отключения токов КЗ и токов перегрузки.В свою очередь, АВДТ подразделяются на группы по характеристике мгновенного расцепления, т.е.: ВДТ — УЗО, АВДТ — диф. автомат.

По способу управления:

• УЗО, функционально зависящие от напряжения цепи;
• УЗО, функционально не зависящие от напряжения цепи (Размыкающиеся и неразмыкающиеся при исчезновении напряжения в сети).

В зависимости от числа полюсов и токовых путей:

• Двухполюсные (однофазные УЗО, подключается фаза и рабочий ноль);
• Четырехполюсные (трехфазные УЗО, подключаются 3 фазы и рабочий ноль).

По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока:

• Тип АС — УЗО такого типа реагирует на переменный ток утечки в цепи. Обычно самое дешёвое УЗО. Рекомендуется для применения в бытовых целях. Такое УЗО обозначается следующим образом:
• Тип А — УЗО этого типа реагирует на постоянную составляющую тока утечки, которые могут возникать в полупроводниковых блоках питания. Такие УЗО дороже, чем УЗО АС типа. Но стоит обратить внимание, что некоторые производители бытовой техники рекомендуют защищать свои приборы только УЗО А-типа.УЗО А-типа обозначается следующим образом:

По условиям устойчивости к нежелательному срабатыванию от воздействия импульсов напряжения:

• Общего типа — УЗО без выдержки времени.
• Типа S-УЗО с выдержкой по времени 0,1-0, 5 сек. Такие УЗО применяются для обеспечения селективности — отключения поврежденной части электрической цепи.

Пример: вводное УЗО с выдержкой времени 0,5 сек, УЗО на отходящей линии с выдержкой 0,1 сек. При повреждении на линии через 0,1 сек отключится УЗО на отходящей линии, а вводное отключиться не успеет.

Также УЗО классифицируют по виду установки (стационарного и подвижного исполнения), по способу защиты от внешних факторов (защищенные и незащищенные), по способу монтажа (поверхностный, утопленный или панельно-щитовой монтаж).

Маркировка УЗО

Каждый ВДТ (АВДТ) должен иметь стойкую маркировку с указанием всех или, при малых размерах, части следующих данных:

1. Наименование изготовителя или торгового знака (марки);
2. Обозначение типа, каталожного номера или номера серии;
3. Номинальное(ые) напряжение(я);
4. Номинальная частота, если ВДТ разработан для частоты, отличной от 50 и/или 60 Гц
5. Номинальный ток;
6. Номинальный отключающий дифференциальный ток;
7. Уставки отключающего дифференциального тока для ВДТ с несколькими значениями отключающего дифференциального тока;
8. Номинальная наибольшая включающая и отключающая коммутационная способность;
9. Степень защиты (только в случае ее отличия от IP20);
10. Рабочее положение, при необходимости;
11. Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность, если она отличается от номинальной наибольшей включающей и отключающей способности;
12. Символ для устройств типа S;
13. Указание, что ВДТ функционально зависит от напряжения сети, если это имеет место;
14. Обозначение органа управления контрольным устройством — буквой Т;
15. Схема подключения;
16. Рабочая характеристика при наличии дифференциальных токов с составляющими постоянного тока.

Маркировка должна быть нанесена либо непосредственно на ВДТ, либо на табличке (ах), прикрепленной(ных) к ВДТ, и должна быть расположена так, чтобы быть видимой после установки ВДТ.

Если габариты устройств не позволяют нанести все указанные выше данные, то по крайней мере маркировка по пунктам 5), 6), 14) должна быть видимой после монтажа. Информация по пунктам 1), 2), 3), 10), 11) и 15) может быть нанесена на боковых или задней поверхностях устройства и быть видимой только до установки. Информация по пункту 15) может быть нанесена на внутреннюю поверхность любой крышки, которую нужно снимать для присоединения питающих проводов.

Информация по остальным пунктам должна быть приведена в эксплуатационной документации и каталогах изготовителя.

Где ставится противопожарное УЗО

Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру (дом) рекомендуется установка УЗО с током срабатывания от 100 мА. Устройства с уставкой 300 мА целесообразны для использования на больших объектах со множеством электрощитов и длинными кабельными линиями.

Защитное устройство применяются в многоуровневых (многоступенчатых, каскадных) схемах как первая ступень дифференциальной защиты. Оно ставится в щитах учета или в этажных распределительных щитах после счетчика. При этом, с вводного автомата фазный и рабочий нулевой проводник заводятся непосредственно к прибору учета (электросчетчику). Далее, после прибора учета, устанавливается противопожарный УЗО.

Приводя частный пример, можно отметить, что применение противопожарного УЗО особенно актуально в деревянном доме, имеющем два и более распределительных щитов. При такой схеме нужно отслеживать как вводной кабель, так и не защищенные групповыми УЗО транзитные кабели, связывающие электрощиты.

Подключение УЗО противопожарной защиты

УЗО для противопожарной защиты подключается на ввод питания в дом, после электросчетчика и после общего вводного автомата защиты. Можно не ставить два устройства, а установить один дифференциальный автомат защиты.

Важно! Если в доме планируется установка отдельных на групповых цепях, то вводное УЗО должно быть S типа, то есть, с селективной задержкой срабатывания, по классификации УЗО.

Статьи по теме: Классификация УЗО

Принцип работы противопожарного УЗО

Принцип работы как противопожарного, так и обычного УЗО одинаков основан по постоянном сравнении векторов тока, протекающих по фазному и нулевому проводнику.

Принцип работы УЗО

Рассмотрим подробно данный механизм:

1. В нормальном режиме электроснабжения, когда векторы тока равны, наводимые магнитные потоки от каждого провода, складываясь в магнитопроводе, уничтожают друг друга.
2. При образовании утечки ток в рабочем нулевом проводнике уменьшается на ее величину.
3. Пропорционально утечке изменяется суммарный магнитный поток. Он индуцирует в катушке магнитопровода электродвижущую силу (ЭДС).
4. Под воздействием ЭДС срабатывает исполнительное реле KL. Оно полностью снимает питание с защищаемой линии.

УЗО общего применения, обладая высоким быстродействием, предназначено для защиты человека от воздействия электрическим током. Противопожарное УЗО имеет повышенную уставку срабатывания на 100 или 300 миллиампер и, соответственно, меньшее быстродействие. Наглядно данное различие продемонстрировано в следующем графике:

Противопожарное УЗО с чувствительностью в 100 — 300 мА предупредит короткое замыкание и не допустит возгорания, обесточив все здание до устранения утечки тока. И такие устройства с грубой отсечкой в первую очередь прикрывают те участки сети, которые не защищены УЗО общего применения.

Схема трёхфазного подключения

Привожу пример подключения 3-х фазного УЗО в ВРУ (вводном распределительном устройстве) частного жилого дома. Предусмотрено 3-х фазное подключение т.к. предполагается, что в доме есть 3-х фазная нагрузка (станки, электротопление, насосы). Разрешенная мощность для жилых домов физ. лиц 15 кВт, мощность ограничена вводным автоматом на 25 А. Для простоты и наглядности привожу по одному 3-х фазному и 1 фазному подключению. Предполагается, что подключена баня, сарай (схема подключения идентична схеме подключения дома). В качестве вводного использую УЗО на 100 мА (противопожарное) с выдержкой времени. Выдержка времени нужна для избирательного отключения построек, т.к. на каждую постройку есть свое противопожарное УЗО на 100 мА без выдержек, за которым следуют защитные (10 мА и 30 мА).
Видео о правильном подключении УЗО на примере квартирного щитка:

Пожарная безопасность электроустановок

Выделим информацию из нормативных документов, которая регламентирует использование УЗО для обеспечения пожарной безопасности электроустановок зданий, сооружений и строений:

• квартирные дома, включая квартирные дома для престарелых и семей с инвалидами, передвигающимися на креслах-колясках, а также общежития;
• индивидуальные жилые дома;
• дачи, садовые домики;
• бытовые помещения.

Противопожарное УЗО для деревянного дома — Пожарная безопасность

По правилам проектирования электроустановок и нормам пожарной безопасности электросеть на входе в квартиру или коттедж должна иметь противопожарное УЗО. Это обычный дифференциальный выключатель, только имеющий более высокое значение тока утечки, нежели классические устройства защиты от поражения электротоком.

При выборе подобного прибора, предназначенного для предотвращения пожара, необходимо соблюсти ряд условий. Его установка также предполагает выполнение специфических требований электромонтажа.

Общие функции дифференциального выключателя

В бытовых и промышленных электросетях используют несколько типов защитных устройств, предназначенных для предотвращения пожаров и поражения людей электротоком. Все они рассчитаны на срабатывание при поломках в электроустановках или пробое изоляции проводки.

Принцип работы, элементы внутри и контролируемые характеристики у них разные. Однако задача везде одна – при возникновении проблем быстро разорвать цепь питания.

Нельзя путать УЗО и дифавтомат, устройство и функционал у них различаются.

Первый аппарат контролирует исключительно возникновение тока утечки, а второй еще и рассчитан на срабатывание при коротких замыканиях и перегрузках в сети

УЗО (дифференциальный выключатель) – это электротехнический прибор, разрывающий линию электропитания при появлении высокого тока утечки. Последний возникает при пробое изоляционного слоя в различных тепловых электронагревателях и проводах.

Если в этот момент человек прикоснется к корпусу сломавшегося оборудования, то электроток пойдет через него в землю. А это чревато тяжелыми травмами. Чтобы не допустить подобного, в цепь и ставится устройство защитного отключения (автоматический выключатель дифференциального тока).

Состоит УЗО обычное и противопожарное из:

• корпуса;
• трансформатора с тремя обмотками;
• реле ЭДС.

В нормальном рабочем состоянии проходящий через трансформаторные обмотки электроток формирует магнитные потоки с разными полюсами. Причем при их сложении получается итоговый ноль. Реле в таком состоянии находится в закрытом состоянии и пропускает ток.

Но при появлении утечки баланс на обмотках нарушается. На это и реагирует рассматриваемый автоматический переключатель, размыкая цепь. В результате напряжение в сети пропадает – сломавшийся электроприбор обесточен, а человеку ничего больше не угрожает. Срабатывание УЗО происходит буквально за несколько миллисекунд.

Источником пожара электрооборудование становится при:

• коротких замыканиях;
• перегрузках в сети и/или самой электроустановке;
• сверхнормативных утечках, связанных с деградацией изоляции.

В первых двух случаях защитное отключение производится дифавтоматом (тепловым электромагнитным расцепителем) либо путем перегорания предохранителя. Для третьей ситуации как раз и существует рассматриваемое УЗО по дифференциальному току. Есть еще специальные устройства контроля изоляции, но они дороги и в квартирных или домовых щитках устанавливаются редко.

Как УЗО способно предотвратить пожар

При электротравмах искр, способных вызвать возгорание, не образуется. Но пожар при возникновении тока утечки все же может произойти. Дело в проводке и электротоке, проходящем по кабелям. Изначально жилы рассчитаны на строго определенные величины напряжения. Если эти параметры выходят за проектные нормы, то недолго и до появления открытого огня.

Если через прорванную изоляцию начинается мощная утечка электрического тока, то металл проводов, не рассчитанный на подобное, начинает слишком сильно греться – это приводит к расплавлению изоляционной оплетки и нагреву окружающих предметов

Задача противопожарного УЗО заключается в контроле этой ситуации и недопущении перегрева проводки. Если изоляция повреждена и образовался ток утечки, то защитное устройство просто отключает проблемную линию от сети. При наличии в цепи дифференциального выключателя дело до слишком сильного нагрева металла жил и возникновения огня даже не доходит.

Электроток утечки в пределах 300–500 мА и напряжении 220 В – это выделяемое тепло, равное теплу, образующемуся от зажженной бытовой зажигалки. Подобное тепловыделение неизбежно приводит к воспламенению проводки и всего поблизости.

Основная функция рассматриваемого класса УЗО – это не защита человека, а повышение пожарной безопасности. Чтобы предотвратить поражения электротоком, после противопожарных устройств защиты в цепь ставятся обычные приборы меньшего номинала по току утечки.

Функционально противопожарное УЗО защищает:

1. Вводный кабель перед собой.
2. Проводку линии потребителей после себя.
3. Подключенное электрооборудование, когда при сбоях не срабатывает расположенный ниже стандартный дифференциальный выключатель.

Противопожарное УЗО – это часть каскадной защиты электросети 220 В. Оно не используется в системах задымления и мониторинга за пожарами. В них подобных защитных устройств, наоборот, присутствовать не должно. При определенных раскладах они могут отключить такую систему контроля, что совершенно недопустимо.

Выбор устройства защиты

Существующие УЗО подразделяются на однофазные и трехфазные. В быту применяются только первые устройства. В квартиру и частный дом от электрического щитка практически всегда идет линия в одну фазу. Дифференциальный выключатель для этого применяется с двумя клеммами (ввод плюс вывод), тогда как у трехфазных аналогов зажимов для проводов четыре.

Все УЗО разделяются по типу тока утечки на три группы: «А», «В» и «АС». Для противопожарных нужд следует брать вариант «АС» (только под переменный электроток), «А» и «В» стоят дороже, так как рассчитаны дополнительно на работу с пульсирующими и выпрямленными токами

Устройства защитного отключения бывают:

• электронными;
• электромеханическими.

Первые дороже, но менее надежны. Практически во всех случаях противопожарное УЗО лучше всего брать именно электромеханического класса. Такому выключателю не нужно внешнее питание. Электронный аналог при обрыве питающей линии перестает работать и следить за повреждениями изоляции. Плюс во время скачка напряжения у него повышается время срабатывания.