Селективное узо - что это такое и как срабатывает

Содержание

Где устанавливать УЗО?

Общедоступные места в зданиях, где отсутствует повышенная опасность поражения током.
В электрических цепях с возможной опасностью поражения током (помещения с влажностью выше нормы, группы розеток, бытовая техника и т. д.).
На главном вводе для защиты от пожарной опасности. Обычно здесь устанавливают УЗО селективное.
В этажных распределительных щитах, в квартирных щитках, в индивидуальных домах.
В радиальных системах электроснабжения: общее селективное УЗО и отдельные по отводящим линиям, с выбором параметров, гарантирующих избирательное срабатывание.
На ближних ступенях защиты, например, 10 и 30 мА, 30 и 40 мА и т. п. маловероятна токовая избирательность действия УЗО из-за высокой скорости срабатывания. Для указанных значений она обеспечивается, если подобрать селективное УЗО 100мА, чтобы была еще выдержка по времени.
По причине старения изоляции не всегда происходит постепенное увеличение токов утечки.
При мгновенном нарастании тока утечки из-за пробоя изоляции может сработать любое обычное УЗО, последовательно расположенные в цепи. Это происходит в связи с быстрым и значительным превышением уставок сразу на нескольких ступенях защиты.

https://youtube.com/watch?v=Yr8S-0dpNgg

https://youtube.com/watch?v=kWO1DmIMPug

https://youtube.com/watch?v=qGNaZ2FAHwQ

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:

Вводный кабель перед собой.
Проводку линии потребителей после себя.
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.

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.

Где и как устанавливаются УЗО

Защитные устройства типа УЗО устанавливаются в распределительном шкафу квартиры (можно использовать и уже имеющиеся шкафы). Существует несколько вариантов монтажа:

Одно УЗО на все жилище (должно быть с током утечки 30 мА). К плюсам такого решения следует отнести невысокую цену устройства, а также то, что УЗО не будет занимать много места. К недостаткам данного устройства относится то, что в этом случае трудно определить, на какой из существующих линий произошла утечка, а также то, что при срабатывании устройства вся квартира остается без света.

Одно УЗО (30 мА на розеточную линию) + УЗО (10 мА) на каждую линию (например, на линии, питающие стиральную машину, джакузи и «теплые» полы). По сравнению с предыдущим, это более современный и удобный вариант, поскольку при возникновении какой-либо проблемы с электропроводкой или электроприборами будет отключаться только соответствующая линия, а не вся квартира. Недостатки данной системы — более высокие затраты и необходимость иметь значительно больше свободного места. Более чем одно УЗО, как правило, удается установить лишь в индивидуальный внутриквартирный щиток, специально спроектированный для этих целей. В обычном щитке на лестничной площадке для этого, как правило, не хватает места.

При использовании данного варианта рядом с автоматическим выключателем, защищающим весь дом, устанавливается УЗО. В этом случае лучше применить не обычное, а так называемое селективное УЗО, время срабатывания которого составляет 0,3-0,5 с. Более длительное время срабатывания даст возможность среагировать на возникшую утечку и отключиться устройствам первой линии, защищающим отдельные электроприборы или линии дома (квартиры). Только в случае если они не сработают, оно отключит всю схему электроснабжения целиком.

Как отличить УЗО, дифавтомат и автоматический выключатель по назначению: самый главный принцип

Все три защитных модуля имеют примерно одинаковый внешний вид, габариты, способ крепления на Din-рейку. Это результат унификации оборудования. Их объединяет тот общий принцип, что они контролируют параметры тока, призваны спасти человека и его имущество от его воздействия.

Однако они выполняют различные задачи. Объясняю их кратко тремя абзацами.

Электрический ток в домашней сети движется по замкнутой схеме в том направлении, которое ему задал человек, подключая бытовой прибор к цепям напряжения. При этом совершается полезная работа.

Величина тока зависит от приложенного к напряжению сопротивления и должна поддерживаться на уровне номинальной величины, не выходить за пределы отведенного ему участка электрической схемы. В таком случае любой прибор работает нормально.

Но в нашей жизни много непредвиденных случайностей, когда человек ошибается или повреждается изоляция, понижается ее сопротивление. В таком случае ток идет еще в другом направлении или возрастает до опасной величины, что требует принятия экстренных мер.

Эту задачу выполняют защитные модули по своим алгоритмам.

Как работает устройство защитного отключения: краткое пояснение

УЗО призвано контролировать направление движения тока по предназначенной для него схеме. Оно отключает напряжение с зачищаемого участка при образовании утечки через поврежденную изоляцию.

Устройство защитного отключения монтируется и подключается в квартирном щитке.

Простыми словами: если человек случайно дотронулся до фазного потенциала и через его тело пошел электрический ток, то УЗО обязано максимально быстро предотвратить возникшую аварийную ситуацию, спасти пострадавшего.

Для этой цели в его состав включен орган сравнения фаз — дифференциальный трансформатор. Он постоянно контролирует вектора токов, текущих по входному фазному проводу и исходящему нулевому.

Если изоляция схемы нормальная, то утечки на сторону не будет, а оба вектора окажутся уравновешенными. УЗО позволяет схеме нормально работать дальше.

Как только дифференциальный трансформатор выявляет дисбаланс векторов, так сразу происходит отключение напряжения.

За счет этого принципа УЗО официально называют «Дифференциальный выключатель». Запомните хорошо этот термин. Никаких других функций кроме борьбы с утечками этот модуль не выполняет, а от повышения тока больше номинальной величины способен сгореть, сам нуждается в такой защите.

Автоматический выключатель: защитные функции модуля

Автомат тоже монтируется на входе схемы в щитке. Он контролирует величину, а не направление протекающего через него тока. Когда она начинает превышать номинальное значение, то цепь разрывается силовым контактом.

Значение аварийного тока может быть как небольшим, так и очень опасным. При значениях до 1,13 номинальной нагрузки автомат не работает. Такие режимы создаются кратковременно и обычно сами устраняются.

Зона отключаемых перегрузок начинается с этой границы и состоит из двух участков:

теплового расцепителя;
электромагнитной отсечки.

Скорость ликвидации аварийной ситуации, как показывает времятоковая характеристика, зависит от величины перегрузки. Чем она выше, тем быстрее происходит отключение.

Тепловой расцепитель работает от температурной деформации биметаллической пластины за счет ее изгиба.

Токовую отсечку обеспечивает электромагнит отключения.

Обе защиты автомата выбивают чеку, фиксирующую пружину силового контакта, который разрывает цепь протекания аварийного тока.

Сам автоматический выключатель тоже надо правильно выбирать, настраивать, подключать, ибо он тоже может сгореть.

Автомат в обязательном порядке является необходимым атрибутом защиты для УЗО. Он всегда дополняет в схеме дифференциальный выключатель. Их ставят последовательно один за другим.

Какие защиты выполняет дифавтомат в домашней проводке

Этот модуль по назначению заменяет УЗО с автоматическим выключателем, объединяет их совместные функции.

Его внутренняя схема в своей конструкции имеет:

дифференциальный орган;
тепловой расцепитель;
катушку электромагнита отсечки.

Совместное наличие в одном корпусе этих трех элементов позволяет использовать один защитный модуль вместо двух отдельных. Производители так их комплектуют, что они занимают мало место, размещаясь в одном блоке.

Таким образом, по назначению дифавтомат отличается от УЗО тем, что одновременно совмещает его функции и автоматического выключателя. Он работает автономно, а УЗО применяется только совместно с автоматом.

За счет встроенного и подобранного по номиналам автоматического выключателя в корпусе выбор, монтаж и подключение дифавтомата происходят проще, а в квартирном щитке экономится место.

Назначение

УЗО сравнивает значения входного и выходного токов обслуживаемой цепи. При обнаружении разницы свидетельствующей об уходе потока электронов в сторонние предметы, устройство размыкает контакты.

Утечка тока происходит в одном из следующих случаев:

пользователь получил электроудар;
случилось замыкание фазы на заземленный корпус прибора: авария, также грозящая пользователю электротравмой;
произошел контакт между токоведущими частями и заземленными металлическими предметами, например, строительной конструкцией, что чревато пожаром.

Таким образом, при несанкционированной потере тока крайне важно быстро обесточить цепь.

Надо понимать, что УЗО не защищает цепь от перегрузок и токов короткого замыкания. Эту функцию выполняют автоматические выключатели. Существуют устройства «два в одном», имеющие в своем составе УЗО и автоматический выключатель. В обиходе их называют дифавтоматами.

Кратко – о предназначении устройства защитного отключения и его устройстве

Безопасность эксплуатации электрической домашней сети обеспечивают два типа защитных устройств.

Автоматический выключатель – защищает от перегрузки и последствий короткого замыкания

Во-первых, это автоматические выключатели, которые предохраняют от избыточной нагрузки на электропроводку, и от возможных последствий короткого замыкания.

УЗО (ДВ) работает совместно с автоматом, но выполняет уже иные функции

Во-вторых, это устройства защитного отключения (УЗО), которые еще называют дифференциальными выключателями (ДВ). Их задача – следить, чтобы, образно говоря, чтобы электрический ток не уходил туда, куда не надо. То есть они реагируют на утечку тока.

Оба эти прибора работают в паре. Например, на несколько линий, защищенных каждая своим автоматом, ставится одно общее УЗО. Некоторые, наиболее ответственные выделенные линии, и вовсе имеют индивидуальные и автомат, и УЗО.

УЗО могут быть общими, на всю домашнюю сеть, ставиться на одну выделенную линию в паре с автоматическим выключателем, или же обеспечивать защиту сразу нескольких линий, оснащенный индивидуальными автоматами.

Такая связка обеспечивает максимальную степень защиты. Каждый прибор отвечает за свою «сферу ответственности».

Кроме того, могут использоваться и дифференциальные автоматы (АВДТ – автоматический выключатель дифференциального тока). Разница в том, что здесь в одном корпусе собраны и автомат, и УЗО.

Дифференциальный автомат (АВДТ) – и автомат, и УЗО в одном корпусе

Казалось бы, дифавтомат – намного удобнее. Но есть ряд нюансов, в силу которых бывает целесообразнее установить именно упомянутую пару: автоматический выключатель + УЗО.

Но автоматы сейчас отставим в сторону – это отдельный разговор. Нас же в рамках данной статьи интересуют только УЗО.

Итак, принцип работы устройства защитного отключения заключается в сравнении показателей тока условно на входе и на выходе замкнутой цепи. Как известно, если нет никаких побочных потерь, сила тока должна быть равной. Образно говоря – сколько вошло на нагрузку, столько должно и выйти с нее.

На иллюстрации стрелкой показан дифференциальный трансформатор с тороидальным сердечником и тремя обмотками.

Две из них – это проходящие через УЗО проводники фазы и нуля. И количество витков, и диаметр провода – совершенно одинаковы. И плюс к тому направление обмотки выполнено таким образом, чтобы создаваемые прохождением тока электромагнитные потоки были встречно направленными и полностью компенсировали друг друга.

Третью обмотку можно назвать контрольной. И связана она или с электромеханическим реле, или с электронным ключом. В любом случае, при появлении в ней электрического тока срабатывает устройство, обеспечивающее разрыв основной цепи.

Принципиальная электрическая схема дифференциального выключателя (УЗО).

Итак, если сила тока в проводниках на входе и выходе (L и N) одинакова, то результирующий магнитный поток на сердечнике трансформатора равен нулю. В случае же утечки тока на проводке или нагрузке появляется разница, приводящая к созданию результирующего магнитного потока, отличного от нуля. Он, в свою очередь, наводит ЭДС в третьей контрольной обмотке – по ней начинает идти ток. Если значение этого тока превышает допустимые границы, срабатывает электронное или электромеханическое устройство, разрывающее контакты.

Таким образом, если в бытовом приборе по той или иной причине случился пробой фазы на корпус, то при касании этого прибора человеком создастся цепь утечки. И УЗО должно отреагировать на это мгновенным отключением линии питания.

Да, это достаточно долго описывается, но на деле скорость срабатывания защиты измеряется миллисекундами

Это – чрезвычайно важно, так как от длительности контакта с токопроводящим предметом напрямую зависит и тяжесть поражения электрическим током

На корпусе УЗО, помимо рычажка включения цепи, имеет еще и кнопка «Тест». Нажатием на нее «моделируется» ток утечки – замыкается внутренняя цепь через встроенную нагрузку. Если прибор исправен, то он должен мгновенно отключиться.

Надо полагать, в вопросах устройства, принципа работы и необходимости установки УЗО ясность достигнута.

Но что делать, если этот дифференциальный выключатель начинает «терроризировать» своих хозяев? То есть регулярно срабатывает в самый ненужный момент, когда, казалось бы, нет никаких к тому видимых причин.

Нет, совсем без причин такого явления случиться не может. И вот с этим как раз и предстоит разбираться.

Реле напряжения

Уровень верхнего напряжения срабатывания фиксированный – 265В (+-10%). То есть, если напряжение у вас дома достигнет величины 255В или 275В, то устройство гарантированно отключится в течение 0,5сек.

Никакой ручной регулировки как в специализированных реле здесь нет. Помимо верхнего порога есть защита и от пониженного напряжения – 187В.

Причем здесь срабатывание может затянуться до 5 минут. Естественно, что никакого автоматического повторного включения после восстановления параметров напряжения до нормы, как это реализовано в РН-111, УЗМ-51М или Zubr, тоже нет.

Включается все ручками. Поэтому при стабильно низком напряжении дома или в квартире, устройство лучше не устанавливать, иначе будете сидеть без света. Здесь альтернативы хорошему стабилизатору нет.

Подключение УЗО и автоматических выключателей

Если электропотребители в доме или квартире разделены на несколько групп, каждая из которых защищена собственным автоматическим выключателем, то с целью экономии средств можно устанавливать одно УЗО на 2 – 3 таких группы. Сегодня организовать подключение таким образом можно практически в любой бытовой сети: среди современных УЗО с уставкой диф. тока 30 мА имеются модели, рассчитанные на довольно высокие номинальные токи — до 100 А.

Подбирая УЗО для группы автоматов, следует учитывать номинальный ток не только вышестоящего автомата, но и нижестоящих. Поясним на примерах.

Пример 1

Схема к примеру 1

Напомним, что в общем случае рекомендуется устанавливать УЗО с номинальным током, на одну ступень превосходящим номинальный ток выше установленного автомата. Но в данном случае, как видно, каждое из двух УЗО по номинальному току не превосходит, а наоборот уступает вводному автомату: его номинальный ток составляет 50 А, тогда как номинальный ток каждого из УЗО — только 40 А.

Тем не менее, выключатели диф. тока надёжно защищены от перегрузки: суммарный номинальный ток подключённых к каждому из них автоматов составляет всего 32 А (2х16 А), что на 20% меньше номинального тока УЗО в 40 А.

Пример 2

Следующая схема является не столь надёжной:

Схема к примеру 2

Номинальный ток 1-го УЗО составляет 25 А и вводный автомат с номинальным током 40 А его не защищает. Но перегрузка этому прибору не грозит, так как проходящий по нему ток не может превышать 22 А (к УЗО подключены автоматы на 6 и 16 А). А вот 2-е УЗО, рассчитанное на номинальный ток в 40 А, может перегореть: подключёнными к нему автоматами оно не защищается, так как их суммарный номинальный ток составляет 58 А (3х16 + 10), а вводным автоматом защищается, так сказать, впритык.

Если будет иметь место перегрузка, то до срабатывания вводного автомата через УЗО №2 будет протекать ток выше номинального, вследствие чего оно может выйти из строя. Рекомендуется либо установить УЗО с более высоким номинальным током (следующая ступень — 50 А), либо защитить его дополнительным автоматом с номинальным током на ступень ниже (32 А).

Пример 3

А вот эта схема однозначно является неверной:

Схема к примеру 3

Оба УЗО с номинальным током 40 А не защищаются ни вышестоящим автоматом (50 А), ни нижестоящими (суммарные номинальные токи составляют 57 и 48 А).

Оптимальный вариант подключения УЗО

Если имеется несколько УЗО со своей группой автоматов каждое, то очень важно не смешивать провода от разных групп. Для каждой группы лучше предусмотреть свою нулевую шину — при подключении всех потребителей на общую нулевую шину возможны ложные срабатывания УЗО

Подключение с отдельными шинами отображено на следующей схеме. Также здесь показано подключение селективного УЗО.

Схема подключения УЗО

Красным цветом обозначена фаза (L), синим — нулевой проводник (N), жёлто-зелёным — заземление (РЕ).

Как видно, селективное УЗО с уставкой тока утечки 300 мА (поз. 3) подстраховывает УЗО 7 и 14 с уставкой тока утечки 30 мА и одновременно защищает цепи освещения (автоматы поз. 5, 6, 12). Защищать осветительную проводку УЗО с уставкой диф. тока 30 мА не имеет смысла, так как здесь вероятность поражения электротоком практически равна нулю.

Подразумевается, что дифференциальный автомат 13 обслуживает выделенную линию, предназначенную для подключения, например, компьютера или стиральной машины, поэтому нулевой проводник от него проложен прямо к нагрузке, а не к нулевой шине.

Дополнительные нулевые шины обозначены поз. 11 и 18. К первой подключены группы розеток 2, 3, 4 и от неё прокладывается провод к УЗО 7; ко второй — группы розеток 5, 6, 7, сама же шина подключается к УЗО 14.

Заметим, что данная схема имеет тот же недостаток, что и приведённая в примере №2: номинальный ток вводного автомата (поз. 1) является таким же, как и УЗО поз.7 и 14 — 40 А, в то время как суммарный номинальный ток подключённых к каждому из этих УЗО автоматов составляет 3х16 = 48 А. Для большей надёжности следовало бы установить УЗО, рассчитанное на более высокий номинальный ток.

При подключении УЗО на группу автоматов выявить место утечки достаточно просто. К примеру, сработало УЗО поз. 7. Нужно отключить автоматы поз. 8, 9 и 10, затем включить УЗО и по одному включать упомянутые автоматы. Как только будет включён автомат цепи с утечкой, УЗО тут же отключится.

От того, правильно ли вы выбрали и установили УЗО, зависит, сумеет ли оно спасти вашу жизнь в случае внештатной ситуации. Поэтому к данному вопросу следует подходить со всей обстоятельностью. Изложенные в нашей статье рекомендации помогут избежать ошибок, которые могли бы стать фатальными.

Схема подключения узо в однофазной сети