Устройства защиты от поражения человека током

О терминологии защитного отключения

Термин «устройство защитного отключения — УЗО», приня­тый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических аппаратов — автома­тических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т.д.

Но иногда встречается неточность, даже вкравшаяся в стан­дарты. Это определение УЗО как «устройства, управляемого остаточным током». Здесь нарушена элементарная причинно- следственная связь. Устройство не управляется этим током, а реагирует на него!

В последних стандартах (серии ГОСТ Р 51326, 51327) также нарушена терминология: в отличие от принятого в основном стандарте (ГОСТ Р 50807—95) определения, УЗО называется то «выключатель дифференциального тока — ВДТ», то «авто­матический выключатель дифференциального тока — АВДТ», что вводит в заблуждение специалистов.

Часто применяется другое, не соответствующее стандартам название УЗО — «дифференциальный выключатель». Это на­звание распространилось из переведенных неспециалистами- злектриками проспектов зарубежных фирм.

, За рубежом приняты следующие обозначения [23].

. В Германии, Австрии— Fehlerstrom-Schutzschalter (Fehlerstrom- Schutzeinrichtung). Сокращенно: Fl-Schutzschalter (F-Fehler — повреждение, неисправность, утечка, I — символ тока в электротех­нике, Schutzschalter— защитный выключатель, Schutzeinrichtung — защитное устройство).

. Во Франции — DD — disjoncteur differentiel (дифференци­альный выключатель).

. В Великобритании — e.l.c.b. (earth leakage circuit breaker — выключатель тока утечки на землю).

. В США—GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter — размы­катель тока утечки на землю).

В настоящее время действует международная классифика­ция УЗО, разработанная международной электротехнической комиссией (МЭК).

. RCD (residual current protective device) — защитное устройство по дифференциальному (разностному) току, обшее название УЗО,

.

. PRCD-S (portable residual current protective device-safety) — переносное защитное устройство по дифференциальному току (в кабеле-удлинителе).

. SRCD (fixed socket outless residual current protective devi­ce) — защитное устройство по дифференциальному току (встроенное в розетку).

. RCCB (residual current operated circuit-breakers without integ­ral overcurrent protection) — защитное устройство по диффе­ренциальному току без встроенной защиты от сверхтоков.

. RCBO (residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection) — защитное устройство по дифферен­циальному току со встроенной защитой от сверхтоков.

. RCM (residual current monitor) — устройство контроля диф­ференциального тока (тока утечки).

Кроме того, принято общее название — RCD — residual cu­rrent protective device. Точный перевод — защитное устройство по разностному (дифференциальному) току.

Принцип действия УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродейству­ющий защитный выключатель, реагирующий на дифференциаль­ный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защища­емой электроустановке. Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 3.48.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является диффе­ренциальный трансформатор тока. В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока исполь­зуется именно трансформатор тока.

Пусковой орган (пороговый элемент) выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или

Режимы работы УЗО

Рис. 3.48. Структура УЗО

электронных компонентах. Исполнительный механизм включает в

себя силовую контактную группу с механизмом привода (рис. 3.48).

УЗО предназначено для непрерывной продолжительной работы.

Конструкция контрольного эксплуатационного устройства должна исключать возможность попадания сетевого напряже­ния в цепь, подключенную к выходным выводам УЗО при на­жатии кнопки «ТЕСТ», когда УЗО находится в разомкнутом состоянии. Это означает, что тестовая цепь должна быть под­ключена к входному выводу УЗО через контакт, сблокирован­ный с силовой контактной группой.

УЗО защищается от токов короткого замыкания последова­тельным защитным устройством (ПЗУ) — автоматическим вы­ключателем или предохранителем, отвечающими требованиям

соответствующих стандартов. При этом номинальный ток ПЗУ не должен превышать номинальный рабочий ток УЗО.

Когда изоляция цела и утечки тока нет, в катушке L1 отсутствует магнитный поток, а на катушке нет ЭДС. Контакты замкнуты, оборудование функционируе^т нормально

...на катушку К1 поступает ЭДС,

контакты размыкаются, автомати­чески прекращается подача напряжения на оборудование

При нарушении изоляции в катушке L1 появляется магнитный поток..

Режим 1

Рис. 3.49. Режимы работы УЗО

Рассмотрим основные режимы работы УЗО.

Режим № 1. В нормальном режиме при отсутствии дифферен­циального тока — тока утечки — в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозна­чить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как ф, а от нагрузки — как ф, то можно записать равенство I, = ф.

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Результирую­щий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пуско­вой орган находится в этом случае в состоянии покоя.

Режим № 2. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО, кроме тока нагрузки ф, протекает дополнительный ток — ток утечки (I_D), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I + I_D в фазном проводнике и 1₂, равный 1₍, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциально­го тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа, последний срабатывает и воздейству­ет на исполнительный механизм.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинно­го привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Режим № 3. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки «ТЕСТ» искусственно созда­ется отключающий дифференциальный ток.

Схемы включения УЗО

Конструкции УЗО различных производителей могут отли­чаться друг от друга не только параметрами, но и схемами под­ключения. На рис. 3.50 приведены наиболее распространенные схемы включения УЗО. Кроме того, показано включение УЗО в одно-, двух- и трехфазном вариантах [23].

При включении УЗО по неполнофазному варианту необходимо обратить внимание на правильность подключения проводников к клеммам устройства — должна быть подключена цепь тестирую­щего резистора. Схема подключения приведена на лицевой или боковой поверхности корпуса УЗО.

LIL2L3 N L N LI L2 L1L2 L3

2 4 6 N 2 4 6 N 2 4 6 N 2 4 в N

Четырехполюсные УЗО, в которых резистор, имитирующий дифференциальный ток, подключен на линейное напряжение

Четырехполюсные УЗО, в которых резистор, имитирующий дифференциальный ток, подключен в фазное напряжение

L1L2L3 N L N L1L2 N L1L2 13

Рис, 3,50. Схемы подключения УЗО

Классификация УЗО по условиям функционирования:

АС— устройство защитного отключения, реагирующее на пере­менный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно либо медленно возрастающий;

А — устройство защитного отключения, реагирующее на пере­менный синусоидальный дифференциальный ток и пульси­рующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно либо медленно возрастающие;

В — устройство защитного отключения, реагирующее на пере­менный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи;

S — устройство защитного отключения, селективное (с выдерж­кой времени отключения);

G — то же, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени.

Применение УЗО тина А целесообразно в обоснованных случаях, например, в цепях, содержащих потребителей с ти­ристорным управлением без разделительного трансформато­ра.

Классификация УЗО по способу технической реализации

Электромеханические— функционально не зависят от на­пряжения питания. Источником энергии, необходимой для функционирования — выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является для устройства сам сигнал — дифференциальный ток, на который оно реагирует.

Электронные — функционально зависят от напряжения питания. Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника. Применение таких устройств более ограничено в силу их меньшей надежности, подверженности воздействию внешних факторов и др.

Следует отметить, что основной причиной меньшего рас­пространения электронных УЗО является их неработоспо­собность при часто встречающейся и наиболее опасной по условиям вероятности электропоражения неисправности электроустановки, а именно — при обрыве нулевого провод­ника в цепи до УЗО по направлению к источнику питания. В этом случае «электронное» УЗО, не имея питания, не фун­кционирует, а на электроустановку по фазному проводнику поступает опасный для жизни человека потенциал.

В развитых европейских странах электротехнические нормы допускают применение только УЗО, не зависящих от напряже­ния питания. УЗО второго типа разрешено применять в цепях, за­щищаемых электромеханическими УЗО, только в качестве допол­нительной защиты для конечных потребителей, например, для электроинструмента, нестационарных электроприемников.

В конструкции электронных УЗО, производимых в США, Японии, Южной Корее и в некоторых европейских странах (рис. 3.51), как правило, заложена функция отключения от сети защищаемой электроустановки при исчезновении напряжения питания. Эта функция конструктивно реализуется с помощью

электромагнитного реле, рабо­тающего в режиме самоудержи- вания. Силовые контакты реле находятся во включенном поло­жении только при протекании тока по его обмотке, что анало­гично магнитному пускателю.

Рис. 3.51. «Электронное» УЗО с фун­кцией отключения от сети:

1 — дифференциальный трансформа­тор тока; 2 — электронный усилитель; 3 — цепь теста: 4 — удерживающее реле; 5 — блок управления; Н — на­грузка; Т — кнопка ТЕСТ

При исчезновении напря­жения на вводных зажимах устройства якорь реле отпада­ет, при этом силовые контакты размыкаются, защищаемая электроустановка обесточива­ется. Подобная конструкция УЗО обеспечивает гарантиро­ванную защиту от поражения человека в электроустановке и в случае обрыва нулевого про­водника. В США применяются в основном УЗО, встроенные

в розеточные блоки. На одном объекте, например, небольшой квартире, устанавливается по 10...15 устройств. Розетки, не обо­рудованные УЗО, обязательно зачитываются шлейфом от розе- точных блоков с УЗО.

Работа УЗО на базе автоматического выключателя

В нашей стране, в отличие от общепринятой в мировой прак­тике концепции, целым рядом предприятий производятся элек­тронные УЗО на базе типового автоматического выключателя. Эти устройства функционируют так.

При возникновении дифференциального тока с модуля защитно­го отключения, содержащего дифференциальный трансформатор и электронный усилитель, на скомпонованный с модулем автома­тический выключатель подается либо электрический сигнал (на модифицированную катушку токовой отсечки), либо с якоря про­межуточного реле через поводок осуществляется механическое воздействие на механизм свободного расцепления выключателя. В результате автоматический выключатель срабатывает и отключает защищаемую цепь от сети. При отсутствии напряжения на вход­ных зажимах такого устройства (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО), во-первых, из-за отсутствия питания не функ­ционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя.

Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в пита­ющей сети устройство неработоспособно и не защищает контроли­руемую цепь. При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электричес­ким током усугубляется, так как по фазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электро­установку поступает потенциал. Пользователь, полагая, что в сети напряжения нет, теряет обычную бдительность по отношению к электрическому напряжению и часто предпринимает попытки устранить неисправность и восстановить электропитание — от­крывает электрический щит, проверяет контакты, подвергая тем самым свою жизнь смертельной опасности.

УЗО со встроенной защитой от сверхтоков

Существует класс приборов — УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (RCBO), так называемые «комбинированные» УЗО (рис. 3.52). Практически все фирмы-производители УЗО име­ют в своей производственной программе УЗО со встроенной зашитой от сверхтоков. Как правило, их доля в общем объеме выпускаемых устройств защитного отключения не превышает одного—двух процентов. Это объясняется довольно ограничен­ной областью их применения — незначительная неизменяемая нагрузка, автономный электроприемник и т.п.

Показательным примером является освещение рекламных щитов, установленных на уличных павильонах, остановок общественного транспорта, где питание двух—трех люминес­центных ламп осуществляется через комбинированное УЗО с номинальным рабочим током 6 А и номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА.

Конструктивной особенностью УЗО со встроенной защи­той от сверхтоков является то, что механизм размыкания си­ловых контактов запускается при воздействии на него любого из трех элементов — катушки с сердечником токбвой отсечки, реагирующей на ток короткого замыкания, биметаллической пластины, реагирующей на токи перегрузки, и магнитоэлект-

Рис. 3,52. Устройство УЗО со встроенной защи­той от сверхтоков:

1 — катушка токовой отсечки:

2 — биметаллическая пластина;

3 — дифференциальный трансформатор тока:

4 — магнитоэлектрический расцепитель,

реагирующий на дифференциальный ток;

5 — тестовый резистор:

6 — силовые контакты;

Н — нагрузка;

Т — кнопка ТЕСТ

рического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток. Применение УЗО со встроенной защитой от сверхтоков

целесообразно лишь в обоснованных случаях, например, для одиночных потребителей электроэнергии.

Маркировка на корпусе УЗО

На каждом УЗО есть маркировка с указанием всех или, при малых размерах, части следующих данных [23].

1. Наименование или торговый знак (марка) изготовителя.

2. Обозначение типа, номера по каталогу или номера серии.

3. Номинальное напряжение U_п.

4. Номинальная частота, если УЗО разработано для частоты, отличной от 50 и (или) 60 Гц.

5. Номинальный ток нагрузки О

6. Номинальный отключающий дифференциальный ток I_Dn.

7. Номинальная наибольшая включающая и отключающая коммутаціюнная способность 1_т.

8. Номинальный условный ток короткого замыкания 1_п .

9. Степень защиты (только в случае ее отличия от ІР20).

10. Символ [S] для устройств типа S, [G] — для устройств типа G.

11. Указание, что УЗО функционально зависит от напряжения сети, если это имеет место.

12. Обозначение органа управления контрольным устройством — кнопки «ТЕСТ» — буквой Т.

13. Схема подключения.

14. Рабочая характеристика: тип АС - символ I-—>1, тип А — символ £5=0.

Маркировка по пп. 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14 должна быть рас­положена так, чтобы быть видимой после монтажа УЗО. Ин­формация об устройстве по пп. 1, 7,13 может быть нанесена на боковой или задней поверхности устройства, видимой только до установки изделия. Информация об устройстве по пп. 4, 9, 11, а также значения интеграла Джоуля I²t и пикового тока I должны быть приведены в эксплуатационной документации. Выводы, предназначенные исключительно для соединения цепи нулевого рабочего проводника, должны быть обозначены буквой «N». Стандартные значения температуры окружающей среды (-5...+40 °С) могут не указываться. Диапазон температур (-25...+40 °С) обозначается символом іЦц.

Применение УЗО при различных системах заземления

В настоящее время в нашей стране специалисты ведут ак­тивную работу по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. В руководя­щих документах теперь предписано: «В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпро­водными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный провод­ники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим». Таким образом, сделан первый шаг по внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

Так, в ПУЭ (7-е издание) сформулированы требования к вы­полнению групповых сетей. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розе­ток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники). Не допускается объединение нуле­вых рабочих и нулевых защитных проводников различных груп­повых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ. Однофазные двух- и

трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пяти­проводные линии при питании однофазных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании ' трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных про­водников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм^: по меди и 25 мм² по алюминию, а при больших сечениях — не менее 50% сечения фазных проводников, но не менее 16 мм² по меди и 25 мм² по алюминию.

Сечение РЕ проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм² по меди и 16 мм² по алюминию независимо от сечения фазных проводников. Сечение РЕ про­водников должно равняться сечению фазных при сечении пос­ледних до 16 мм²,16 мм² — при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм² и 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях. Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабе­ля, должно быть не менее 2,5 мм² — при наличии механической защиты и 4 мм² — при ее отсутствии. В новое издание ПУЭ 2001 года новые требования вошли в окончательной формулировке.

Практические схемы систем заземления

Существуют следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, ТЕ IT (рис. 3.52...3.56) [23].

Т — непосредственное соединение нейтрали источника питания с землей, І — все токоведущие части изолированы от земли.

■ непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей,

- непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

S ~ функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

и

Т N -

С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего

проводников обеспечиваются одним общим проводником PEN.

В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (рис. 3.53), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником PEN, т.е. «зануле- ны». Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы TN-S (рис. 3.54) и TN-C-S (рис. 3.55) широко приме­няются в европейских странах — Германии, Австрии, Франции и др. В системе TN-S все открытые проводящие части электро­установки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.

При монтаже электроустановок правила предписывают при­менять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто- зеленой маркировкой изоляции.

В системе TN-C-S (рис. 3.55) во вводном устройстве элек­троустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе TN-C-S нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен

иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обе­спечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

^Внимание!

В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собствен­но системами, а устройствами защитного отключения (УЗО). действующими более эффеюптно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно, сами системы заземления (без УЗО) не обес­печивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппара­та, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети

Рис. 3.53. Система TN-C

Рис. 3.54. Система TN-S

Рис. 3.55. Система TN-C-S

осуществляется устройствами защиты от сверхтоков — авто­матическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания, которая, в свою очередь, зависит от сопротивления проводников, переход- ного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины ли­ний, точности калибровки автоматических выключателей и др.

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с PE-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность обра­зования цепи «токоведущий проводник ■— тело человека — зем­ля» гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Внедрение систем TN-S и TN-C-S в европейских странах, к опы­ту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литерату­ре описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

В плане обеспечения условий электробезопасности при экс­плуатации электроустановки серьезной альтернативой выше рассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электро- зашитное средство — двойная изоляция.

Достижения химической промышленности в области про­изводства пластиков и керамик, имеющих великолепные меха­нические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных элек­троприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет зна­чения. Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком Ц.

Рассмотрим систему ТТ (рис. 3.56). Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны при­соединяться защитным проводником к одному заземляющему устройству. Если несколько защитных устройств установлены последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых проводящих частей, защищаемой каж­дым устройством.

Рис. 3.56. Система ТТ

Нейтральная точка или, если таковой не существует, фаза питающего генератора или трансформатора должны быть заземлены. Должно выполняться следующее условие: R_AI_a = < 50 В, где — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника; 1_а — ток срабатывания защитного устройства.

Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на дифференциальный ток, то под 1_а подразумевается уставка защитного устройства по дифферен­циальному току I_Dn.

Если защитное устройство — устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть либо устройством с обратно зависимой времятоковой характеристикой, и I,_t — значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с, либо устройством с отсечкой тока, и тогда 1₁ — уставка по току отсечки.

Системы IT (рис. 3.57), как правило, не должны иметь нулевого рабочего проводника. Однако в случаях примене­ния системы IT с нулевым рабочим проводником необходимо предусматривать устройства обнаружения сверхтока в нулевом проводнике каждой цепи с воздействием на отключение всех проводников соответствующей цепи, находящихся под напря­жением, включая нулевой рабочий проводник.

Рис. 3.57. Система IT

Не требуется выполнения таких мер, если нулевой рабочий проводник надежно защищен от коротких замыканий с помо­щью устройства, установленного со стороны питания, иди рас­сматриваемая цепь защищена с помощью устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный остаточный ток с током уставки не более 0,15 максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника. Такое устройство должно отключать все находящиеся под напряжением проводники соот­ветствующей цепи, в том числе нулевой рабочий проводник.

Если требуется отключение нулевого рабочего проводника, то он должен отключаться после отключения фазных проводников, а включаться одновременно с фазными проводниками или ранее.

Применение УЗО в системе заземления TN

До настоящего времени большая часть электроустановок в нашей стране работает с системой заземления, подобной TN-С. В такой электроустановке при пробое изоляции на кор­пус электроприемника в случае, если этот корпус не заземлен (например, холодильник или стиральная машина на изолиру­ющем основании), УЗО, включенное в цепь питания электро­приемника, не сработает, поскольку нет цепи протекания тока утечки — отсутствует разностный (дифференциальный) ток. При этом на корпусе электроприемника окажется опасный по­тенциал относительно земли.

В этом случае при прикосновении человека к корпусу электро­приемника и протекании через его тело тока на землю, превы­шающего номинальный отключающий дифференциальный ток

УЗО (ток уставки) — I_Dn, УЗО среагирует и отключит электро­установку от сети, в результате жизнь человека будет спасена. Это означает, что в рассмотренном случае с момента нарушения изоляции и возникновения на корпусе электроприемника элек­трического потенциала до момента отключения дефектной цепи от сети существует период потенциальной опасности поражения электрическим током.

Таким образом, в электроустановках с системой заземления TN-C применение УЗО также оправдано, поскольку это устрой­ство и в таких электроустановках обеспечивает эффективную защиту от электропоражения. Электроустановки с системами заземления TN-S, TN-C-S, ТТ в данном аспекте обладают зна­чительным преимуществом: в аналогичной ситуации — при про­бое изоляции на корпус — УЗО мгновенно отключит электро­питание, поскольку все корпуса имеют надежное соединение с защитным проводником.

Подключение защитных проводников РЕ и уравнивание потенциалов

Следует особо пояснить правила подключения защитного проводника РЕ. Совмещенный нулевой и рабочий проводник PEN разделяется на нулевой защитный РЕ и нулевой рабо­чий N проводники во вводном устройстве (рис. 3.58).

TN-C TN-C-S

Рис. 3.58. Выполнение системы заземления TN-C-S

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допуска­ется подключать под общий контактный зажим. Смысл этого требования заключается в необходимости, в целях обеспечения условий электробезопасности, сохранения соединения защитно­го проводника с заземлением в случае разрушения (выгорания) контактного зажима.

На рис. 3.59 показаны примеры выполнения этого подклю­чения в этажном или квартирном щитках.

РЕ

PEN

S 2 10мм^г (Си) S >: 16мм^? (AS)

о-

10мм⁷ (Си)

1бмм (AI)

S > 10мм‘ (Си) S > 1бмм^г (А!)

Рте. 3.59. Примеры выполнения подключения проводников РЕ и N к PEN

Обзор рынка зарубежных УЗО

Электромеханические УЗО производят ведущие европейские фирмы — SIEMENS, ABB, GE Power, ABL Sursum, Hager, Kopp, AEG, Baco, Legrand, Merlin-Germ, Circutor и др. Хорошо заре­комендовавшая себя фирма АВВ предлагает устройства F360, F370, DS640/DS650, DS652 и DS654. Средняя стоимость этих изделий в магазинах группы фирм ТФС — 90 у.е.

Французская фирма MERLIN-GERIN, входящая в промыш­ленную группу SCHNEIDER, выпускает УЗО DPN N Vigi, Vigi С60, Vigi NC100, €60, NC 100 или NC 125. Их средняя стоимость по прайс-листу ТФС — 85 у. е.

Широкий выбор УЗО предлагает концерн SIEMENS. В его каталогах десятки устройств, разнообразие которых может удо­влетворить любые требования покупателей. Наиболее популярная модель — двухполюсное УЗО NFI5SZ3227. Стоимость изделий «Siemens» почти не отличается от аналогов вышеназванных фирм. Французская фирма LEGRAND поставляет в Россию УЗО типа DX/D40, двух- и четырехполюсные. Их стоимость в магазинах группы фирм ТФС — до 90 у.е.

Тут самое время еще раз напомнить, что дать сравнитель­ную характеристику устройствам защитного отключения, по­ставляемым на российский рынок, так же невозможно, как составить «табель о рангах» производителей и поставщиков этих устройств в Россию. Хотите увидеть соответствие поку­паемого УЗО или дифференциального автомата требуемым параметрам? Соотнесите характеристики вашего прибора с аналогичными для УЗО-2000 и для АСТРО-УЗО. Если им­портные аналоги им уступают, купите отечественные изделия. По возможности советуйтесь со специалистами. Что касается качества и надежности устройств, тут можно положиться на ре­путацию их производителей и продавцов. Предпочтение следует отдавать специализированным магазинам и электротехническим торговым домам.

Обзор отечественного рынка УЗО

В настоящее время в России для производителей устройств за­щитного отключения наступили благодатные времена. И прежде всего потому, что разработаны и приняты нормативные документы и правила по их установке. И на российском рынке электротех­нического оборудования широко представлены УЗО как зарубеж­ных, так и отечественных производителей. Причем потребителям предлагается как продукция очень высокого класса европейского производства, так и просто качественная европейская продукция, отвечающая европейским стандартам.

На отечественном рынке представлены УЗО таких мировых лидеров, как ABB, SIEMENS, Moeller, Merlin-Gerin, Свой сег­мент рынка занимает и продукция производителей из Турции, Южной Кореи и Китая, устройства которых имеют более скром­ные качественные показатели.

Самые качественные устройства защитного отключения полностью изготавливаются из металла; такую продукцию про­должают выпускать в Германии. Но вообще у производителей во всем мире наметилась тенденция замены отдельных наименее важных деталей на пластмассовые. Но здесь важно подчеркнуть, что используемые в производстве УЗО пластмассы должны полностью отвечать всем технологическим требованиям. Даже корпуса УЗО делаются из специальных пластмасс, которые об­

ще

дадают повышенной твердостью, термостойкостью, не должны гореть и плавиться от высоких температур.

В России уже более десятка отечественных электротехничес­ких предприятий наладили производство устройств защитного отключения. Спрос подстегивает производителей. Но большин­ство из них выпускают электронные УЗО. Что вполне объясни­мо. Для создания производства всех необходимых комплектую­щих (а их около 50) из металла и высококачественных пластмасс (корпус устройства) необходимы солидные инвестиции.

Помимо этого, одним из основных узлов электромеханичес­кого УЗО является сердечник, выполненный из специального материала — аморфного железа вакуумной плавки. Это самая дорогостоящая деталь в устройстве. В Европе такие сердечники выпускают всего два завода. В России подобные сердечники, по нашим данным, не выпускаются. Чтобы развернуть их производ­ство, опять-таки требуются вложения. А в электронных УЗО для сердечников может использоваться менее качественная сталь; усиление сигнала в них достигается за счет электроники.

Из российских предприятий производство электромеханичес­ких УЗО освоили курский ОАО «Электроаппарат» и «Москов­ский завод электроизмерительных приборов». Разворачивает свое производство электромеханических УЗО «Чебоксарский электроаппаратаый завод», при этом в традиционное устройство защитного отключения чебоксарские электротехники внесли ряд новшеств, которые значительно расширяют сферу его использо­вания.

Кроме крупных электротехнических заводов в России в на­стоящее время существуют небольшие предприятия, которые успешно осваивают производство современной электротехни­ческой продукции. Так, например, ЗАО «АСТРО-УЗО», которое наладило выпуск, а точнее — сборку высококачественных элект­ромеханических устройств защитного отключения из комплекту­ющих зарубежного производства. Помимо сборки на предприятии на специальном оборудовании производится полный комплекс работ по регулировке и настройке УЗО, что позволяет изготавливать изде­лия, соответствующие европейским стандартам. Приведем примеры УЗО, представленные на российском рынке, отвечающих требовани­ям Госстандарта и Главгосэнергонадзора (по материалам журнала «Идеи Вашего дома»). Технические параметры отчественных УЗО приведены в табл. 3.5.

Устройство защитного отключения УЗО 01

Применяется в низковольтных электрических сетях бытового и про­мышленного назначения для защиты людей от поражения электрическим током при неисправностях электрооборудования или при контакте с открытыми токопроводящими частями электроустановок, а также для предотвращения возгораний, возникающих вследствие протекания токов утечки и замыканий на землю. Они функционируют при любых колебаниях напряжения в сети и даже при его отсутствии, например, при обрыве ну­левого или фазного проводников.

УЗО 01 предназначено для работы в сети, где защитный проводник

«земля» и рабочий «ноль» разделены. Эти электромеханические устройства могут работать и в двухпроводных сетях. Но в таких случаях перед УЗО в цепь должно подключаться заземление.

Конструкция

УЗО 01 — электромеханическое устройство, не имеющее собственного потребления энергии, состоит из следующих частей: дифференциального трансформатора тока (ДТТ), электромагнитного расцепителя на посто­янном магните, механизма свободного расцепления, пятипластинчатых дугогасительных камер, комбинированных зажимов из посеребренной меди и анодированной стали, рукоятки управления ВКЛ-ВЫКЛ и т.д. Прибор обо­рудован кнопкой «ТЕСТ» для периодической проверки работоспособности. Все узлы УЗО заключены в корпус, изготовленный из негорючей пластмассы (рис. 3.61). УЗО 01 имеет возможность соединения с автоматическими вык­лючателями ВА102 ДЭК с помощью U-образной контактной шины.

УЗО

? ?а/а

68

І номинальный откл. дифференциальный ток 1_р, мА

— номинальный ток нагрузки 1_п, А количество полюсов

номер разработки

устройство защитного отключения

Рис. 3.60. Структура условного обозначения

35

70

44

17,5 17,5 17,5

\04,О

ш—J іУі§

Рис. 3.61. Габаритные размеры УЗО 01

Глава 4