Устройство защитного отключения (УЗО). Выбор и применение.

Предыдущая запись     Следующая запись
Устройство защитного отключения (УЗО). Выбор и применение.

Устройство защитного отключения (УЗО) или выключатель дифференциального тока

- это коммутационный аппарат, который, при достижении или превышении дифференциальным током установленного значения при определенных условиях эксплуатации, должен вызвать размыкание силовых контактов в цепи. Существует огромное количество разнообразных УЗО, которые отличаются своими техническими характеристиками, назначением и функциональностью.

Основные рабочие характеристики УЗО - это номинальное напряжение, номинальный ток и номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки) выбираются на основании технического задания проектируемой электроустановки. Их выбор не представляет большой сложности.

Номинальный условный ток короткого замыкания Inc - характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений. Этот параметр также называют «стойкость к токам короткого замыкания».

Новые дифференциальные устройства DX3 имеют ряд особенностей, обеспечивающих соответствие строгим требованиям, предъявляемым к безопасности. Подобно новым автоматическим выключателям DX3, они предлагают высокую эффективность и инновационные решения в области монтажа и эксплуатации.

Серия аппаратуры TX3 предназначена для применения в сфере строительства жилых и административно-коммерческих объектов. Автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями обеспечивают эффективную защиту от короткого замыкания и перегрузки. Выключатели дифференциального тока ВДТ (УЗО) осуществляют защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к токоведущим частям, а также защиту от возгораний и пожаров вследствие повреждения изоляции, неисправности электропроводки и электрооборудования.

Основными случаями применения дифференциального реле являются защита человека от удара электрическим током при работе с бытовыми электрическими приборами, например стиральной машиной, электрической плитой или электрическими водонагревателями. Такие бытовые приборы имеют достаточно сложную внутреннюю электропроводку и металлический, токопроводящий корпус. Изоляция внутренней электропроводки может быть повреждена вследствие естественных механических воздействий (как в случае со стиральной машиной) или температурных воздействий (как в случае с электроплитой или водонагревателем), а возможно и просто по истечении определенного времени. Нарушение изоляции проводников может привести к их касанию с металлическим корпусом бытового устройства. При возникновении такой ситуации, между корпусом устройства и любым заземленным предметом возникнет напряжение, равное, в случае отсутствия заземления корпуса устройства, напряжению электрической сети, а именно 230 вольт переменного тока.

Что же произойдет, если в такой ситуации прикоснуться металлической части корпуса, например, электроплиты?

Возможно, что все и обойдется. Но, в случае одновременного прикосновения к какому-либо заземленному предмету, (батарея, мойка, другой заземленный бытовой прибор) есть вероятность получить удар током, который будет зависеть от сопротивления организма, и последствия могут быть самыми неприятными, вплоть до остановки сердца, вызвынным прохождением тока через Вас.

Принцип работы УЗО

Для предотвращения таких тяжелых последствий поражения электрическим током и применяется устройство защитного отключения.

При применении УЗО соответствующего номинала, даже одновременно коснувшись корпуса неисправного бытового прибора под напряжением и чего-нибудь заземленного, Вы имеете возможность не погибнуть, а оставшись под напряжением получить только кратковременный удар электрическим током, после которого, используемое УЗО, определив утечку тока, отключит напряжение в сети, что возможно спасет Вашу жизнь.

При этом, хорошим и крайне желательным дополнением к УЗО, является использование проводки с заземляющим проводом. При использовании УЗО в комплексе с заземлением бытовых приборов, описанная выше опасная ситуация просто не сможет возникнуть, так как при попадании напряжения на корпус бытового прибора, оно сразу будет зазамлено, что создаст ток утечки, который вызовет отключение нагрузки применяемым дифференциальным реле.

Другим случаем использования УЗО является его применение как прибора защищающего от возникновения пожара в случае утечки электрического тока в связи с неправильным монтажем электропроводки или неисправностей в ее изоляции.

Для этого применяются устройства защитного отключения с высоким порогом срабатывания по току утечки.

Даже простые расчеты мощности показывают, что в случае утечки тока, равной 0,5 ампер (500мА), выделяемая тепловая мощность составит около 100 ватт, и которой вполне может быть достаточно для воспламенения окружающих неисправную проводку материалов. Для примера можно сказать, что тепловая мощность обычной газовой зажигалки составляет значительно меньше 100 ватт, однако она с легкостью зажигает множество строительных материалов. То есть продолжительный ток утечки в диапазоне 200 - 500мА вполне может воспламенить материалы, расположенные в районе места утечки.

Что нужно учитывать при выборе УЗО:

Автоматический выключатель дифференциального тока Legrand арт. 411192Вначале необходимо определиться с требованиями к защите: есть ли необходимость защиты от прямых и непрямых контактов, а также защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Для защиты от непрямых контактов необходимо использование дифференциальных устройств с чувствительностью (уставкой по току утечки): 100 мА, 300 мА, 500 мА (которая определяется исходя из сопротивления контура заземления). При дополнительной защите от прямых контактов используются дифференциальные устройства чувствительностью 30 мА или 10 мА.

Номинальный ток УЗО (25, 40, 63 или 80 А) выбирают в зависимости от нагрузки.

При выборе устройств защитного отключения нужно учесть как рабочие эксплуатационные параметры устройств, так и характеристики, определяющие их качество и надежность.

Также следует понимать, что выключатель дифференциального тока защищает всю подключенную после него электропроводку, включая так же и другие УЗО и устройства, возможно подключенные в защищаемую проводнику, и должен быть сам защищен от превышения разрешенного для него рабочего тока. Следствием этого является необходимость понимания того, какие именно приборы защиты и потребители будут подключены в цепь после выбираемого для защиты УЗО, то есть ответ на вопрос "Как выбрать УЗО для защиты определенной цепи" будет зависеть так же от того, что именно и от чего выбранное дифференциальное реле будет защищать.

Из практики, можно смело сказать, что для бытового использования существует всего лишь несколько основных вариантов УЗО, так как большинство бытовых электроустановок весьма стандартны, да и бытовые электроприборы не выделяются, по электрическим параметрам, большим разнообразием, в отличие от промышленного применения дифференциальные реле, где схемы и подключаемые нагрузки могут отличаться очень сильно.

Выбрать устройство защитного отключения, с точки зрения технических характеристик и при отсутствии проекта несложно, так как задача заключается в следующем:

  • Для защиты от пожара выбираются УЗО c установленным значением дифференциального тока 100мА, 300мА или 500мА;
  • Для общей защиты от токов утечки выбираются УЗО 30мА или иногда 100мА;
  • Для защиты от поражения электрическим током выбираются УЗО 10мА или 30мА;
  • Для защиты от поражения электрическим током во влажных или особенно важных (детская) помещениях выбираются УЗО 10мА;

Для УЗО, выбранных по току утечки, выбирается номинал УЗО, с соответствующим током утечки и с номинальным рабочим током нагрузки равным или большим чем номинальный рабочий ток защищающего данное дифференциальное реле и проводку автоматического выключателя.

Также при выборе реле необходимо учитывать все параметры электроустановок, подключенных после него:

  • Суммарная величина тока утечки сети, с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников, в нормальном режиме работы не должна превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных о токах утечки электроприемников ее следует принимать из расчета 0,3 мА на 1А тока нагрузки, а ток утечки сети - из расчета 10 мкА на 1 метр длины проводника.
  • Рекомендуется использовать УЗО, при срабатывании которых, происходит отключение всех рабочих проводников, в том числе и нулевого; при этом наличие защиты от сверхтока в нулевом полюсе не требуется.
  • В зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник не должен иметь соединений с заземленными элементами и нулевым защитным проводником.
  • Во всех случаях применения УЗО должна обеспечиваться надежная коммутация всех цепей нагрузки с учетом возможных перегрузок.
  • В жилых зданиях, как правило, должны применяться УЗО типа "А" - реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений. Источниками пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, персональные компьютеры и др., однако чаще всего применяется тип «АС» - реагирует на дифференциальный переменный ток. Стандартная область применения: предназначены для обнаружения синусоидальных дифференциальных токов в цепях переменного тока частотой 50/60 Гц.
  • УЗО, как правило, следует устанавливать в групповых сетях питающих штепсельные розетки, а установка УЗО в линиях, питающих стационарно установленное оборудование и светильники, а также в общедомовых осветительных сетях, как правило, не требуется.
  • Для сантехкабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УЗО с величиной тока срабатывания 10 мА, если на них выделена отдельная линия; в остальных случаях (например, при использовании одной линии для сантехкабины, кухни и коридора ) допускается использовать УЗО с номинальным током 30 мА.

УЗО для защиты от поражения электрическим током.

Автоматический выключатель дифференциального тока Legrand арт. 411002На любом объекте можно разделить помещения на более и менее электробезопасные. К менее электробезопасным, то есть более опасным с точки зрения опасности поражения током, помещениям можно отнести помещения, с высокой концентрацией разнородных инженерных систем. К таким помещениям можно отнести кухню, ванную комнату, туалетную комнату, а также гараж и мастерскую. Наличие в таких помещениях систем водоснабжения, газоснабжения и канализации обеспечивает достаточно большое количество заземленных поверхностей, которые совместно с возможным наличием влажности или пыли, создают условия для поражения электрическим током. Кроме того, к помещениям, требующим дополнительной защиты следует отнести детскую комнату. Для обеспечения электрической безопасности в таких помещениях необходимо оборудовать систему электропитания защитой от токов утечки.

Как выбрать устройство защитного отключения для такого помещения зависит от пользователя помещения и мощностей нагрузок в помещении подключаемых. Для обеспечения максимальной электробезопасности следует выбрать УЗО с минимальным номиналом тока утечки 10мА, что обеспечивает, при внештатной ситуации, минимальное поражение током с последующим мгновенным обесточиванием цепи. Выбор УЗО с током утечки 10мА хорошо подходит для детских комнат и для ванных комнат.

Однако, есть ограничение на выбор УЗО 10мА, связанное с подключаемыми в помещении мощностями, которые, наряду с длиной проводки, могут сделать выбор УЗО 10мА невозможным, то есть устройство защитного отключения можно выбрать и установить, однако если расчетный ток утечки будет равен или выше номинала УЗО, то есть высокая вероятность периодического ложного срабатывания УЗО.

Универсальное УЗО.

Налагаемые номиналом тока утечки ограничения могут не позволить защитить УЗО с малым током утечки в помещение с большой потребляемой мощностью. Как в таком случае выбрать УЗО? На самом деле все очень просто: надо либо увеличить количество дифференциальных реле, с целью распределения нагрузок и соответственно токов утечки по разным дифференциальным реле, что однако значительно увеличивает стоимость такой системы, или выбрать универсальное устройство защитного отключения УЗО 30мА, обеспечивающего защиту от поражения током, так как 30мА еще не приводит к негативным последствиям для здоровья с одной стороны и обладающим достаточно высоким номиналом тока утечки, позволяющим подключать значительные нагрузки, с другой стороны. Кроме того, 30 мА УЗО может оказаться и вовсе единственно возможным выбором, в случае невозможности разделения нагрузок, например, при защите достаточно мощной стиральной машины.

Противопожарные УЗО.

Пристраиваемый дополнительный блок дифференциального тока Legrand арт. 003934Для защиты объектов с большими суммарными токами утечки, например большой загородный дом с несколькими электрощитами, обеспечивающих электропитание и электрозащиту, включая дифференциальную, применяются устройства защитного отключения с высокими номиналами токов утечки. Для того, чтобы понять как выбрать устройство защитного отключения для защиты всего объекта, следует рассчитать возможные рабочие токи утечки всех подключаемых потребителей электричества. Значение номинала противопожарного УЗО должно быть больше суммы рабочих токов утечки. Более точный расчет номинала УЗО можно произвести исходя из номиналов нижестоящих УЗО и знания того, что при утечке меньшей половины номинала УЗО не происходит его отключение. Таким образом, половина суммы номиналов утечки всех УЗО следующей, после противопожарного УЗО, даст максимальное значение утечки, при которой ни одно из устройств защитного отключения второго уровня не сработает. Значение номинала противопожарного УЗО должно быть больше этого значения. Как правило, это УЗО c установленным значением дифференциального тока 100мА, 300мА или 500мА.

Обычно, основным номиналом устройств защитного отключения в проекте является УЗО c установленным значением дифференциального тока равным 30мА, с которого можно и начинать выбор УЗО.

Как правило, УЗО применяется для обеспечения безопасности человека от поражения электрическим током и для предотвращения возникновения возгорания связанного с утечкой тока.

Существует ошибочное мнение, что устройство защитного отключения нельзя применять в том случае, когда длительное время не производились ремонт квартиры и замена электрической проводки в ней. Это заблуждение основано на том факте, что при применении УЗО для квартиры или помещения со старой проводкой может приводить к отключению УЗО даже в тех случаях, когда в этом нет никакой необходимости.

Отсутствие необходимости, в этом случае, является ложным, так как применение УЗО и его отключение в этой ситуации показывает, что проводка неисправна и может послужить причиной пожара. Применение УЗО в этом случае как раз и поможет избежать пожара, правда ценой достаточно частых отключений электропитания.

Выходом в данной ситуации, может оказаться применение нескольких УЗО, защищающих разные линии проводки, что позволит, при отключении УЗО, не обесточивать весь объект, а только ту часть проводки, которая неисправна. Исходя из статистики отключений УЗО, можно будет определить самую слабую или самую досаждающую отключениями проводку и заменить только ее, не проводя полной замены проводки.

Такое применение УЗО позволит, даже со старой проводкой, значительно увеличить электробезопасность и снизить возможность возникновения пожара в помещениях защищенными устройствами защитного отключения не производя полного ремонта с заменой всей проводки.

Также существует мнение, что устройство защитного отключения нельзя применять тогда, когда  отсутствует заземляющий провод.

Подключение устройств защитного отключения без заземления возможно и даже более того необходимо и более обосновано нежели подключение УЗО с заземлением. Многие непрофессиональные и некоторые профессиональные электрики убеждены, что при подключении устройства защитного отключения обязательно использовать заземление, то есть эти люди утверждают, что однофазная, двух-проводная электропроводка, в которой отсутствует заземляющий провод, непригодна для подключения УЗО, и наоборот, для подключение УЗО пригодна только трех-проводная схема однофазной проводки, в которой присутствует фаза, нейтраль и заземление.

Подключение УЗО без заземления, можно приравнять к подключению УЗО по одной из схем с заземлением которое оказалось неисправным (обрыв провода заземления). В такой ситуации УЗО оказывается подключенным без заземления, однако УЗО продолжает работать, выполняя функцию защиты от утечки.

В случае подключения УЗО без заземления и появлении утечки тока, в связи, например, с нарушением изоляции провода и касанием этого провода заземленного проводящего предмета, часть тока, пришедшего по фазовому проводу утекает на это заземление, соответственно, проходящий через устройство защитного отключения по нейтральному проводу ток становится меньше поступающего по фазовому на значение тока утечки, который ушел на землю, что УЗО и определяет как дифференциальный ток и отключает напряжение, тем самым прекращая этот самый ток утечки.

При подключении УЗО с заземлением, происходит то же самое (то есть утечка на заземленный предмет), а так же возможна утечка по проводнику заземления (в случае, например, замыкания фазы или нейтрали на землю), однако для устройства защитного отключения абсолютно оба варианта равнозначны и не влияет на срабатывание устройства защитного отключения, которое отключит напряжение при достижении дифференциальным током номинального значения.

Таким образом невозможность подключения УЗО без заземления можно считать опровергнутой на основании приведенный выше доказательств, а следовательно подключение УЗО без заземления технически правильно и подключенное без заземления УЗО выполняет свои функции по защите от токов утечки, начиная от самого принципа работы УЗО.

При отсутствии заземления использование бытовой электрической техники более опасно и использование УЗО позволяет эту опасность уменьшить.

Само дифференциальное реле прекрасно работает и без заземления, то есть подключение УЗО без заземления не снижает его защитных свойств, а наоборот делает опасные в использовании без заземления бытовые приборы более безопасными.

При подключении дифференциального реле без заземления, обеспечивается возможность автоматического отключения напряжения при прохождении тока через не предназначенные для этого проводники, например, через человека. При наличии заземления этого скорее всего и не случилось бы, так как УЗО сработало бы и отключило напряжение сразу, при пробое на заземленный корпус и не дало бы возможности получить человеку удар током.

С точки зрения защиты от пожара подключение дифференциального реле без заземления так же обосновано и правомерно, так как в основном, утечки тока при повреждениях проводки происходят не на заземляющий провод, а на заземленные части конструкции сооружения.

Можно сказать, что подключение УЗО без заземления еще более необходимо, чем подключение УЗО с заземлением, так как при наличии заземления (заземляющего проводника в трех-проводной проводке) человек уже защищен от электричества, а при отсутствии заземляющего проводника - подключение УЗО  частично компенсирует недостатки электрозащиты, как минимум защищая человека от поражения электрическим током, а его жилище, от пожара.

В итоге, можно сказать, лучше всего использовать и УЗО и трех-проводную систему электропитания с заземляющим проводником, что обеспечивает и максимальную защиту от поражения электричеством и от пожара, а также от возможных неисправностей в одной из систем.