Настройка узо

Что делать, если срабатывает УЗО или дифавтомат при подключении стиральной машины

В соответствии с действующими техническими нормами проводка в квартире должна быть трехпроводной, а розеточные сети должны быть оснащены дифференциальной защитой. Нет нужды в очередной раз рассказывать, что достижимо все это далеко не всегда. Поэтому УЗО и дифференциальные автоматические выключатели в квартирных распределительных щитах пока что можно увидеть нечасто – преимущественно для подключения стиральной машины, которая обычно располагается в ванной комнате.

Дело в том, что по нормам ПУЭ защита от токов утечки для электроприемников в ванной комнате является обязательной. И, устанавливая в ванной стиральную машину, специалисты часто ставят в щите отдельный аппарат дифференциальной защиты для ее подключения.

Однако совсем не редкой является ситуация, когда УЗО или дифавтомат, к которому подключена стиральная машина, начинает постоянно срабатывать и, что называется «портить нервы».

Попробуем же разобраться с возможными причинами срабатывания дифференциальной защиты после подключения стиральной машины, а также определиться с действиями и мерами, с помощью которых можно разрешить ситуацию.

1. Первая мысль, которая приходит на ум в подобной ситуации – это неправильное подключение. В первую очередь это касается аппарата дифференциальной защиты. Ошибиться при подключении жил кабеля в розетке вряд ли возможно: для срабатывания «дифференциалки» надо было бы соединить вместе нулевой рабочий и защитный проводник (N и PE). Для двухпроводной линии вероятно соединение рабочего нулевого проводника и корпуса стиральной машины (попытка произвести неодобряемое правилами зануление). Все это может стать причиной срабатывания УЗО, но подобные казусы редки, и уделять много времени их описанию не стоит.

Гораздо чаще приходится сталкиваться с неверным подключением УЗО или дифавтомата. Самый типичный случай – когда фаза «пропущена» через аппарат, а рабочий ноль продублирован или просто взят непосредственно с общей нулевой шины. Причина состоит в незнании принципа работы УЗО, в соответствии с которым весь ток нулевого рабочего и фазного проводников должен проходить по внутренней цепи аппарата.

Если часть тока будет проходить через общую нулевую шину, минуя аппарат дифференциальной защиты, то УЗО воспримет это как утечку и отключит питание. Поэтому, подключая аппарат дифференциальной защиты, необходимо строго следить за маркировкой клеммных зажимов и следовать ей. Главное требование – нулевой провод N, идущий к стиральной машине должен подключаться прямо к аппарату, никаких дополнительных рабочих «нулей» быть не должно.

2. Неисправность самого УЗО тоже не следует исключать. Для проверки отсоединяем все отходящие провода, подаем напряжение на включенное УЗО (или дифавтомат) и нажимаем кнопку «тест». Отключиться аппарат должен только при нажатии кнопки и никак иначе. Если аппарат дифференциальной защиты окажется неисправным, его проще заменить, чем ремонтировать.

3. В случае, когда аппарат оказался исправен, критически оцениваем состояние самой стиральной машины. Если стиральная машина новая, то подозрения в ее адрес отметаются сразу же. Для старой стиральной машины возможно всякое: повреждения внутренней проводки, износ изоляции обмоток электрического двигателя, повреждения корпусов внутренних приборов и аппаратов.

Для проверки наличия внутренних утечек тока в самой стиральной машине можно воспользоваться мультиметром. Проверяем сопротивление между каждым штепсельным электродом вилки и корпусом машинки на пределе 20 килоом. Для срабатывания дифференциальной защиты с номиналом 30 миллиампер сопротивление должно быть 7,3 килоом или менее. Если сопротивление превышает эту цифру, то дело не в стиральной машине.

Исключением, конечно, являются те случаи, когда срабатывание дифференциальной защиты происходит, например, в момент включения электродвигателя, открытия впускного клапана, включения сливного насоса. При этом мерить сопротивление изоляции машинки, которая не включена в сеть, бессмысленно. Но это и не нужно: тут уже сомневаться не приходится, и круг поиска неисправностей сужается до элемента стиральной машины, при включении которого проявляется проблема.

Неисправную стиральную машину лучше препоручить специалистам, поскольку искать место утечки самостоятельно – дело практически бесперспективное.

4. Если же и стиральная машина оказывается исправна, то остается только одна версия: неисправность электропроводки. Причем неисправной может оказаться и абсолютно новая проводка. Саморез, вонзившийся в рабочую нулевую жилу, скрытую под обшивкой, влага, проникшая в ответвительную коробку, поврежденные ножом при зачистке и плотно уложенные провода в щите и тех же коробках – вот неисправности, которые могут возникнуть вне зависимости от возраста изоляции.

Искать и устранять такие неисправности достаточно трудно. Если речь идет об открытой проводке, то ее нужно подвергнуть ревизии на всем протяжении. Ответвительные коробки тоже желательно вскрыть и проверить, не замыкается ли нулевой рабочий проводник на посторонние токоведущие части.

Для скрытой проводки все это еще сложнее. Практически возможно найти только повреждение, связанное с полным обрывом одной из кабельных жил. Замыкание рабочего «нуля» на гвозди, саморезы и прочий крепеж в стене можно найти только методом многих и долгих проб и ошибок.

Если явной перспективы у такой работы вы не видите, то проще будет заменить кабельную линию. Тем более что срабатывание дифференциальной защиты может быть связано не только с повреждением кабеля, но и с элементарным старением его изоляции. Это актуально для старой алюминиевой проводки. Для проводки же новой не исключено то, что кабель, применявшийся при монтаже, был контрафактным, и его изоляция допускает утечки, даже не успев износиться.

Как работает УЗО в домашней проводке: рекомендации по выбору модели для дома

Устройства защитного отключения пользуются все большей популярностью потому, что они повышают безопасность потребления электроэнергии и спасают жизнь человека при возникновении неисправностей в электропроводке.

Наибольшая эффективность этих устройств проявляется при работе электрических приборов внутри сырых помещениях с повышенной влажностью и нарушенной изоляцией.

Назначение

Конструктивно УЗО выполняется монолитным корпусом с возможностью ручного и автоматического управления.

В ручном режиме можно:

  1. подать напряжение на контролируемую схему;
  2. отключить питание с подключенных потребителей;
  3. проверить исправность устройства кнопкой «Тест».

Автоматический режим начинает работать сразу после ручной подачи питания и способен выполнять только отключения схемы при возникновении в ней токов утечек. Функция повторного включения УЗО при пропадании питания сети применяется у отдельных, наиболее сложных конструкций.

Эксплуатационными задачами УЗО являются:

  1. подача напряжения к потребителям;
  2. исключение ложных срабатываний при прохождении токов нагрузки;
  3. ручное отключение в нормальном режиме и защитное — при пробоях изоляции в контролируемой схеме.

Работа автоматики УЗО предотвращает:

  • получение электрических травм человеком, попавшим под напряжение электроустановки;
  • возникновение пожаров здания при нарушении проводки.

Основные технические характеристики

  • принцип действия, основанный на использовании электромеханической либо электронной схеме;
  • значение тока номинальной нагрузки;
  • уставка срабатывания дифференциального органа, пределы ее настройки;
  • число полюсов;
  • способ установки;
  • напряжение рабочей сети.

Параметры срабатывания УЗО наносят прямо на его корпусе с лицевой стороны для удобства чтения даже после установки прибора внутри электрического щитка.

Принцип работы УЗО

Рассмотрим его на примере обычной модели, используемой в однофазной квартирной проводке.

Режим нормальной работы и возникновения утечки

Прибор устанавливают в распределительном щитке и подключают к проводам фазы и нуля с учетом полярности и назначения клемм, которые четко обозначены на корпусе.


При питании нагрузки ток проходит по магистрали фазы от верхней клеммы к нижней (направление I1), затем к подключенным приборам и возвращается через нижнюю клемму УЗО к верхней (направление I2) в ноль схемы питания. Оба внутренних токовода фазы и нуля смонтированы внутри общего магнитопровода и наводят в нем магнитные потоки Ф1 и Ф2, пропорциональные величине своего тока. На этом принципе работает орган сравнения УЗО.

Если изоляция хорошая и утечки отсутствуют, то создается баланс между проходящими токами, приводящий к взаимному устранению магнитных потоков. Когда же возникает пробой изоляции, то часть тока фазы станет стекать через корпус бытового прибора на потенциал земли и сквозь нее вернется на нулевой потенциал трансформаторной подстанции.

Таким образом, ток фазы раздвоится на два потока через:

  1. электрическую схему работающего бытового прибора;
  2. обходную, случайно образованную утечку через контур земли.

В итоге значение I2, проходящего в нуле УЗО будет уменьшено на ток утечки и сформирует меньший по величине магнитный поток Ф2. Возникнет дисбаланс магнитных потоков ΔФ=Ф1-Ф2 в сердечнике общего магнитопровода.

Для съема сигнала о возникновении тока утечки вокруг тороидального сердечника органа сравнения намотана обмотка измерительного органа. При возникновении дисбаланса магнитных потоков в ней наводится пропорциональный созданной разности электрический ток, который транслируется на обмотку токового реле и при определенной величине уставки вызывает срабатывание исполнительного органа, отключающего в автоматическом режиме силовые контакты УЗО.

Режим проверки работоспособности кнопкой «Тест»

Эта функция предназначена для обеспечения периодического контроля состояния защиты пользователем вручную, что значительно повышает безопасность и надежность применения УЗО.

Во внутренней схеме между потенциалами фазы и нуля через токоограничивающий резистор R и дополнительный силовой контакт подключена кнопка проверки исправности «Тест».

При ее нажатии часть тока фазы, незначительно превышающая величину уставки (так подобран резистор R), отводится на ноль, минуя путь через магнитопровод. Таким способом создается дисбаланс токов, приводящий к срабатыванию исполнительного органа при исправном УЗО.

Если же снятия питания устройством защитного отключения в режиме «Тест» не происходит, то УЗО считается неисправным и должно выводиться из эксплуатации, заменяться работоспособной моделью.

Рекомендуемая минимальная периодичность проведения тестов: 1 раз в месяц.

Способы действия

По конструктивному исполнению УЗО классифицируют на модели:

  1. электромеханического типа, работающих автономно;
  2. электронных конструкций с дополнительным блоком питания.


Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их на примере частного случая обрыва нуля от питающей сети при образовании потенциала фазы на корпусе подключенного прибора.

Электронное УЗО

Для работы схемы логики защиты требуется питание, а при отгорании нуля в проводке оно пропадет, ибо на блок питания будет поступать только потенциал фазы. Когда он через пробой изоляции проявится на корпусе стиральной машины, то при контакте с человеком через его тело станет стекать ток на землю.


Но, УЗО при этом не сработает и свою защитную функцию не выполнит. Единственная надежда на спасение — работа автоматического выключателя по факту превышения его тока уставки. А для этого необходимо подключение корпуса прибора к РЕ-проводнику.

Электромеханическое УЗО

Во время пропадания питающего нуля в магнитопроводе сразу возникает дисбаланс потоков, приводящий к отключению питания со схемы.

Допустим с большим натягом, что в момент касания человеком работающего электроприбора произошло совпадение по времени двух неисправностей:

  1. пробой изоляции на корпус;
  2. обрыв нуля питающей проводки.


Какая-то часть тока утечки пройдет через тело пострадавшего, но она не принесет значительного вреда из-за быстрого отключения фазы.

Оба приведенных примерах показали явное преимущество электромеханических приборов над электронными. Однако, оно характерно для простых бюджетных моделей.

У более сложных конструкций используются блоки питания, способные работать при пропадании напряжения сети за счет накопленной ранее энергии или имеющие автономные источники. В их маркировке используется буква «Д»: УЗО-Д.

Смотрите так же:  Что k и д провода

Такие защиты способны отключать утечку:

  • с заранее заданной задержкой по времени;
  • без нее.

Дополнительными функциями этих устройств могут быть:

  • автоматическое повторное включение (АПВ) питания после пропадания и восстановления напряжения сети;
  • запрет АПВ;
  • различные условия селективной работы;
  • возможности использования АВР — автоматического включения резерва (модели серий S и G).

Формирование принципа селективности УЗО

Времена срабатывания в зависимости от возникновения различных дифференциальных токов утверждены требованиями ГОСТ P 51326.1-99.

Преимущества конструкций УЗО серий S хорошо видны на графике сравнения времен отключения от тока утечки. Для примера взяты защиты общего типа с уставкой 30 мА и серии S на 100 мА.

Времена УЗО серии G укладываются в предел 0,06÷0,08 секунды.

За счет этих характеристик создается каскадность работы разветвленных схем, формируется оптимальная иерархия алгоритмов отключения.

Для избирательности работы УЗО также широко применятся регулировка или подбор уставки тока утечки.

Ток нагрузки УЗО

При маркировке корпуса указывается величина номинального тока, на которую рассчитана конструкция механизмов для длительной эксплуатации. Она всегда соответствует значениям стандартного ряда номинальных токов, принятых для электрооборудования.

Форма колебаний

Вид тока оказывает влияние на работу дифференциального органа. Поэтому он учитывается в конструкции различных моделей и обозначается типами: А, АС, В и графическими изображениями на корпусе.

Защиты типов «А», «АС» надежно работают при резком или плавном нарастании дифференциального тока. Схема АС лучше всего функционирует в бытовой электропроводке с синусоидальными гармоничными колебаниями.

Если при регулировании скоростей вращения электродвигателей применяются симисторные или тиристорные схемы управления, обрезающие форму идеальной гармоники, то для защиты таких приборов используют УЗО типа «А».

Тип «В» применяется в качестве защиты объектов, питающихся выпрямленным током разной формы, и чаще всего используется в мастерских или на промышленных предприятиях.

Реакция на превышение нагрузки сети

УЗО не предназначено для защиты потребителей от скачков токов выше номинального значения и само может выйти из строя при возникновении таких неисправностях в сети. По этой причине оно никогда не должно работать автономно и устанавливается совместно с подобранным автоматическим выключателем.

Для правильной работы обеих защит следует учитывать их особенности:

  1. автомат отключает токи 30%-ного перегруза исключительно тепловым расцепителем с временем задержки около часа;
  2. это время механизмы УЗО подвергаются перегреву и могут сгореть.

Чтобы исключить подобную ситуацию номинал автомата выбирают на ступень меньше, чем у УЗО.

Что такое дифференциальный автомат

Часто продавцы и маркетологи указывают, что УЗО способно отключать неисправности, связанные не только с токами утечек, но и перегрузами сети в сочетании с короткими замыканиями. Действительно, такие устройства существуют, выпускаются большим ассортиментом и надежно работают.

Только называются они дифференциальными автоматами, а не УЗО и объединяют в своей конструкции функции автоматического выключателя и устройства защитного отключения, встроенных в едином корпусе.

Подобные защиты занимают меньше места, настроены на заводе для совместной работы по номинальному току, обладают рядом других преимуществ, но, стоят дороже.

Уставка срабатывания дифференциального органа

Этот параметр ограничивает ток утечки в схеме и потому является одним из главных условий обеспечения безопасности. Для защиты электрооборудования внутри влажных или сырых помещений (ванная, парная, душевая) используют приборы с уставкой в 10 миллиампер.

Жилые комнаты защищают УЗО, работающими от 30 мА и ниже.

При разветвленной проводке внутри здания с большим количеством потребителей, розеток, соединительных распред коробок создается естественный фон из множества утечек через даже исправную изоляцию, который способен осуществить нагрев ее отдельных участков и вызвать пожар.

Для контроля подобной ситуации, особенно при использовании старых алюминиевых проводов, на вводе в здание или разветвленную сеть электропроводки квартиры устанавливают УЗО с током уставки 100 либо 300 мА. Их принято называть по функции выполняемой задачи — противопожарными.

Приборы УЗО, по отношению к дифференциальному току, делят на 2 класса:

  1. подвергающиеся регулировке на срабатывание;
  2. без нее.

Первая группа может корректироваться:

Но для домашней сети обычно подобные настройки не требуются.

Число полюсов на УЗО

Принцип работы УЗО связан с суммированием токов в органе сравнения. Все они должны проходить внутри общего магнитопровода чтобы создавать общий баланс. Например, четырехполюсное УЗО способно нормально работать в трехпроводной или двухпроводной цепи, но без использования дополнительных полюсов.


В этом случае ничто не будет мешать работать органу сравнения, хотя такой способ чаще всего экономически нецелесообразен.

Однако, к нему прибегают при строительстве с однофазной сетью, которая будет переделываться в четырехпроводную либо для обеспечения аварийной замены неисправного устройства.

Способ монтажа

Устройства защитного отключения производители выпускают в корпусах разных типов с целью расширения возможностей использования.

Для стационарной установки внутри распределительного щитка применяется крепление универсального типа — на DIN-рейку.


УЗО-розетка устанавливается внутри стены на место старой демонтированной конструкции. Если нет интереса заниматься подобной переделкой, то можно просто купить защиту в виде переходника.

Небольшая конструкция УЗО, вмонтированная в корпус вилки переносного электроприбора, защищает человека при работе с электроэнергией в условиях повышенной опасности.

Подключая мобильные конструкции УЗО, убеждайтесь в наличии РЕ-проводника.

Номинальные напряжения

Внутри бытовой сети используются УЗО, рассчитанные на работу при разности потенциалов 230 вольт в двухпроводной схеме и 0,4 кВ — для трехфазных потребителей.

Дополнительные возможности

Современные защиты постоянно совершенствуются, приобретая новые возможности. К ним подсоединяют разнообразные устройства, приспосабливают корпуса для работы в различных агрессивных средах.

К примеру, для работы защит в условиях возникновения импульсных перенапряжений в схеме созданы конструкции УЗО со встроенным варистором.

Чтобы гарантированно исключить получение электротравмы при эксплуатации электроэнергии в собственном жилище необходимо не только правильно подобрать устройство защитного отключения к конкретным условиям эксплуатации, но и настроить его срабатывание. Не стоит забывать и про периодическое обслуживание и проверку работоспособности.

При эксплуатации возможны случаи частого срабатывания УЗО по разным причинам. Как поступать в этом случае? Это тема отдельной будущей статьи.

А сейчас для закрепления темы посмотрите хороший видеоролик.

Делитесь статьей с друзьями, подписывайтесь на анонсы новостей через соцсети.

УЗО-1, Устройство защитного отключения розеточное

Адаптер со встроенным устройством защитного отключения (УЗО).
Предназначено для подключения бытовых приборов мощностью менее 3600Вт к незащищенным бытовым электросетям и защиты людей от возможного возникновения тока утечки.
Применяется для приборов с отсутствующим заземлением, для устройств, металлический корпус (или отдельные его части) которых могут быть источником поражения человека электрическим током: стиральные машины, посудомоечные машины, варочные плиты и другие устройства, у которых отсутствует заземление или оно повреждено, либо если они подключены к сети 220В, заземление которой ненадежно/отсутствует или не соответствует требованиям безопасности.
Подключается к стандартной розетке и не требует специального монтажа.
При возникновении тока утечки УЗО-1 автоматически отключит питание подключенного прибора. Время реагирования 30мс. УЗО-1 имеет блок самопроверки — имитация возникновения тока утечки с целью проверки его работоспособности. Рекомендуется проверять работоспособность УЗО раз в месяц.

Технические характеристики:
Вход: 220-240В

50Гц
Макс. мощность: 3600Вт, 16А
Вес: 147гр.
Габариты: 40х120х58мм (без учета вилки)
Рекомендованная температура работы: -5ºС

40ºС при относительной влажности не более 50%
Температура хранения: -10-45°С при относительной влажности не более 65%
Реагирование на ток утечки: 30мА минимум
Время реагирования: 30мс
Класс защиты корпуса: IP40.

Технические параметры

Техническая документация

Способы получения товара в регионе Рязань

Селективное УЗО – что это такое, принцип действия, параметры

Устройства защитного отключения электроэнергии бывают разных типов и принципов работы. Электромеханическое селективное УЗО считается одним из самых практичных, т. к. позволяет отключать определенную группу электрических потребителей.

Что такое селективное УЗО

УЗО селективного действия отличается от обычных устройств защиты большим временем срабатывания. Такая реализация позволяет при каких-либо перебоях в электрической цепи с последовательно подключенными устройствами защиты отключать не всю проводку, а только определенную ее часть.

Фото – принцип подключения селективного УЗО

Поскольку защитные аппараты, отвечающие за определенную часть электросети, срабатывают раньше селективного УЗО, значительно упрощается процесс поиска и устранения неисправностей.

Для того чтобы обеспечить селективность, нужно сделать следующее:

  1. Настроить время срабатывания устройства защиты (если в определенной модели доступна такая функция);
  2. Установить параметры отключения по току утечки или при замыкании (они должны превышать показатели других неселективных вариантов).

Оба эти параметра должны в три раза превышать соответствующие характеристики других УЗО в системе, иначе работа устройства будет неэффективна.

Модели разделяются на такие виды:

Первый срабатывает при малейших изменениях тока питающей сети. Также он мгновенно реагирует на его плавное повышение и превышение порога тока утечки. Данный вариант может использоваться как в квартирном щитке, так и для обеспечения безопасности производственных или офисных электросетей . Это самый доступный и популярный вид.

Фото – схема подключения аппаратов

Второй вид срабатывает при пульсирующей нагрузке, а также при превышении порогового значения тока утечки. Он более дорогой, чем AC, но при этом его функциональность значительно выше. Сфера применения: подключение стиральной машины, силовых установок, холодильных камер и прочих электрических приборов, требующих повышенного контроля.

Противопожарное устройство типа В позволяет отслеживать постоянный ток утечки даже при малом уровне пульсаций. Данное устройство считается специальным, что отражается на его сфере применения (мостовые схемы, промышленное оборудование, медицинское оборудование и т.д.).

Учитывая, что главной задачей функционирования является выдержка определенного временного интервала (именно по этому параметру производится основная классификация), устройства защиты бывают:

Маркировка S используется для устройств защиты и отключения, у которых временной интервал задержки от 0,15 до 0,5 секунд. Это отличный выбор для электрических сетей, где установлено одновременно несколько аппаратов для защиты и требуется быстрое отключение тока при необходимости. К примеру, если в квартире или частном доме присутствует несколько групп нагрузок, скажем, 2, то на каждую из них устанавливается отдельное УЗО (по типу), а на вход питающего кабеля – селективное.

Тогда броски энергии не страшны, ведь «контрольное» селективное устройство сработает только в том случае, если не отвечает какое-либо основное. Исходя из того, какое УЗО отключилось, можно будет быстро найти и устранить неисправность. Благодаря этому сначала сработает защитное устройство для определенной группы, и только после — основное, которое отключит от питания всю квартиру.

Фото – тип S

В отдельных случаях могут не сработать УЗО, которые работают на группах. Тогда селективное защитное устройство исполнит свою функцию и через доли секунды обесточит помещение.

Маркировка G говорит о более быстром срабатывании. Здесь временной интервал находится в пределах от 0,06 секунд до 0,08. Это профессиональные приборы, которые обеспечивают точную и быструю реакцию на неполадки в электрических сетях.

Срабатывание УЗО

В зависимости от конструктивных особенностей и принципу действия срабатывания, устройства защитного отключения принято разделять на электронные и электромеханические.

  1. УЗО электромеханического типа не зависимо от перепадов напряжения в сети питания. Они отключают электрическую энергию только при непосредственном воздействии импульсных нагрузок. Таким образом, поврежденная линия быстрее определяется. Они являются наиболее надежными и практичными в повседневном использовании. Монтаж этого контроллера можно легко осуществить своими руками; Схема: установка УЗО с учетом тока утечки
  2. Схема работы электронного защитного устройства имеет несколько иной принцип. Оно анализирует изменение напряжения в сети, для питания схемы управления используются внешний источник или контролируемая электрическая сеть. В последнем случае могут происходить ложные срабатывания или наоборот, при небольших изменениях (малых утечках и т. д.) отключение не произойдет. К примеру, если УЗО запитано от проводки в щитке, то при перегрузке во внутренней проводке квартиры оно не распознает угрозу.
Смотрите так же:  Крепление провода к стене пеноблока

Многие производители селективных УЗО (Schneider Electric, ABB и Legrand) сейчас предлагают купить модернизированные варианты защитных аппаратов. В них встроено специальное магнитное реле, которое мгновенно реагирует на изменяющуюся величину дифференциального тока, отключая нагрузку. Это наиболее оптимальный вариант для обеспечения безопасности жилья и электрических приборов.

Фото – ABB F 202

Видео: устройство защитного отключения

Технические параметры

Сейчас можно купить селективное УЗО с любыми параметрами: несколькими полюсами, высоким и низким током отсечки. У каждой модели своя характеристика отключения по задержке времени. Рассмотрим самые популярные варианты:

УЗО Hager 40 A, 300 мA селективное, 4 полюса:

Ложные срабатывания УЗО: кто виноват и что делать?

Гуревич Владимир

В статье проанализированы причины ложных срабатываний устройств защитного отключения (УЗО) и описаны меры, необходимые для предотвращения таких срабатываний.

Устройства защитного отключения (УЗО) широко применяются во всех странах в электросетях жилых зданий и промышленных предприятий в качестве дополнительной меры защиты людей от поражения электрическим током (УЗО с дифференциальным током срабатывания до 30 мА [1, 2]) и для защиты от пожара, к которому может привести возрастание температуры при протекании тока через место повреждения изоляции кабелей и других видов электрооборудования (УЗО с токами срабатывания от 100 до 300 мА [3, 4]).

При таком широком распространении УЗО достоянием гласности становится множество случаев их ложных срабатываний. Одно дело, если ложно отключилось электропитание квартиры в жилом доме, которое можно легко и просто восстановить, вернув УЗО в исходное положение, и совсем другое, если произошло отключение во время работы сложного промышленного электронного оборудования, компьютеров, серверов и т. п. Ущерб во втором случае может быть очень значительным, и не только чисто материальный. В п. 7.1.81 ПУЭ-7 однозначно запрещается установка УЗО для электроприемников, отключение которых может привести к ситуациям, опасным для потребителей (отключению пожарной сигнализации и т. п.). Однако далеко не всегда на практике можно заранее предвидеть, к каким именно отдаленным последствиям может привести отключение тех или иных конкретных электроприемников, подключенных через УЗО (например, компьютеров, управляющих технологическим процессом, устройств специальной связи и сигнализации и т. д.), поэтому проблема ложных срабатываний УЗО является весьма актуальной. Этой теме посвящены многочисленные публикации в специальной технической литературе [5-10], о наличии такой проблемы прямо пишут все крупные производители УЗО в своих каталогах, такие как ABB, Siemens, Schneider Electric, Merlin Gerin, Legrand, Eaton, Moeller и др.

Стандартами [11, 12] предусмотрены два основных типа УЗО: AC и A. Стандартом [13] — еще два дополнительных типа В и F. Все они отличаются характером тока, протекающего через устройство. Так, например, УЗО типа АС предназначено только для чисто синусоидального переменного тока; типа А — для переменного синусоидального и наложенного на него пульсирующего выпрямленного тока; типа В — для переменных синусоидальных, с частотой до 1000 Гц, пульсирующих, постоянных или выпрямленных сглаженных токов; типа F (обозначение связано со словом frequency — частота) — для переменного синусоидального и пульсирующего токов, а также для несинусоидальных токов, содержащих гармоники, генерируемые преобразователями частоты. Множество дополнительных типов, «изобретенных» производителями специально для уменьшения ложных срабатываний (например, типы U, K, AP-R, SI и др.), не предусмотрены стандартами. Существует также деление УЗО на приборы общего применения (тип G — general) и селективные (S — selective). Последние обладают увеличенным дифференциальным током срабатывания, снабжены задержкой срабатывания и применяются в разветвленных каскадных сетях.

Несмотря на наличие на рынке УЗО многочисленных типов, проблема их ложных срабатываний остается, как показывает практика, актуальной.

Анализ причин ложных срабатываний УЗО

Оговоримся сразу, мы не будем рассматривать случаи отказов в работе УЗО, вызванных их поломками, а будем рассматривать лишь случаи ложных срабатываний полностью исправных УЗО. Тут может возникнуть вопрос: как же так, ведь если УЗО полностью исправно и полностью соответствует всем предъявляемым к нему требованиям, то как оно может ложно срабатывать? Все дело в особых условиях и специфических режимах, которые иногда возникают в электрических сетях, а также в параметрах самих сетей и режимах работы потребителей электроэнергии. При высокой чувствительности УЗО режимы работы самой сети и потребителей, питающихся через УЗО, оказывают на него самое непосредственное влияние и часто служат причиной ложных срабатываний.

Естественные («фоновые») токи утечки на землю через неповрежденную изоляцию кабелей и электроприемников

Как известно, УЗО реагируют на так называемый дифференциальный ток, который представляет собой разность между фазным током (или суммой фазных токов в трехфазной сети) и током в нулевом проводе. Если весь ток, который прошел через УЗО к потребителю через фазный провод, вернулся к УЗО через нулевой провод, то дифференциальный ток, на который настроено УЗО, будет равен нулю. Если часть тока фазы, прошедшего через УЗО, «стекла» на землю через изоляцию и не вернулась к УЗО через нулевой провод, то появится та самая разность токов (дифференциальный ток), на которую и реагирует устройство. Распределенные емкости относительно земли кабелей, емкости между обмотками трансформаторов и двигателей относительно заземленных корпусов, емкости многочисленных фильтров, установленных в цепях питания практически всех видов электронной аппаратуры, — все это пути утечки на землю тока. Того самого тока, на который и должно реагировать исправное УЗО. В соответствии со стандартами [14, 15] ток срабатывания УЗО может лежать в пределах 0,5IΔN-IΔN. То есть, реальное исправное УЗО с номинальным дифференциальным током срабатывания 30 мА (максимально допустимый ток для защиты людей от поражения электрическим током) может сработать при токе в 50% номинального, то есть при 15 мА. Для УЗО типов А и В реальные токи срабатывания зависят еще от угла задержки пульсирующей составляющей тока и, в соответствии со стандартами [11, 12, 14], лежат в пределах 0,11ΙΔN-2ΙΔN.

Искажения формы тока в цепи УЗО

Качество электроэнергии в бытовых и промышленных электросетях имеет тенденцию постоянного ухудшения в связи с расширяющимся применением нелинейных нагрузок, таких как мощные регуляторы напряжения, преобразователи частоты, агрегаты бесперебойного питания, осветительные установки со светодиодами, компьютеры, серверы, контроллеры и другие маломощные электронные устройства с импульсными источниками питания, потребляющие из сети несинусоидальный ток. Такой искаженный ток, содержащий в своем составе большое количество высокочастотных гармоник, будет протекать и через УЗО (рис. 1, таблица 1).

Рис. 1. Реальные осциллограммы токов в фазах и в нуле, протекающих через УЗО, включенное в цепи питания электронной аппаратуры связи и послужившее причиной неоднократных ложных отключений этой аппаратуры

Таблица 1. Реальный гармонический состав токов, протекающих через УЗО, включенное в цепи питания электронной аппаратуры связи и имеющее зарегистрированные случаи ложных срабатываний

Как показано в исследованиях [5-10], искаженный ток, протекающий через УЗО электромеханического типа, существенно изменяет его порог срабатывания. Влияние высокочастотных гармоник на состояние магнитопровода внутреннего трансформатора тока УЗО и на его другие элементы достаточно сложно и неоднозначно. В некоторых случаях можно говорить об опасности несрабатывания УЗО, а в некоторых — о снижении порога срабатывания, то есть об увеличении вероятности ложных срабатываний. Но высокочастотные гармоники не только изменяют порог срабатывания УЗО, но и увеличивают общий «фоновый» ток утечки через емкости сети и потребителей. Поэтому может оказаться, что даже специально подобранное для работы с искаженными токами УЗО будет по-прежнему ложно срабатывать.

Воздействие импульсов тока в цепи УЗО

Помимо гармоник, электрические сети жилых зданий и особенно сети промышленных предприятий постоянно подвергаются воздействию атмосферных и коммутационных импульсных перенапряжений. Эти перенапряжения «срезаются» различного рода защитными элементами: газовыми разрядниками, нелинейными сопротивлениями (варисторами), специальными нелинейными полупроводниковыми элементами. Такие защитные элементы устанавливаются и непосредственно в сетях, в виде отдельных конструкций, а также имеются в составе внутренних источников питания всех современных электронных устройств. Короткие (доли миллисекунды) импульсы значительного по величине тока (сотни ампер), возникающие при срабатывании таких устройств защиты от перенапряжений, протекают между фазой и землей или между нулем и землей. В любом случае они являются теми самыми дифференциальными токами, на которые должны реагировать УЗО.

Внутренние источники электропитания электронной аппаратуры [16] содержат, как правило, сетевые фильтры на входе, основными элементами которых являются конденсаторы, включенные между фазными напряжениями и землей, а также между нулевым проводом и землей. Эти конденсаторы обуславливают в момент включения появление броска тока между фазой и землей, на который должно реагировать УЗО. Кроме того, импульсные источники питания (а это основной вид источников питания для всех современных электронных устройств) потребляют при работе ток из сети толчками [16]. Крест-фактор, то есть отношение амплитуды к действующему значению тока, потребляемого таким источником, составляет 3, тогда как для обычного синусоидального сигнала — 1,41, что создает дополнительную нагрузку на УЗО.

Воздействие постоянной составляющей тока на работу УЗО

В отличие от рассмотренной выше ситуации с несинусоидальными токами, протекающими через УЗО, распространение силовой электроники с ее преобразователями частоты, регуляторами напряжения, инверторами, конвертерами большой мощности, частотно-регулируемыми электроприводами, обуславливает также протекание через УЗО, установленное в цепях с такими устройствами, высокочастотных синусоидальных токов широтно-импульсной модуляции, а также постоянных или выпрямленных пульсирующих токов. Обычные УЗО типов АС, А и даже F не предназначены для работы в цепях с такими токами. Поскольку входным элементом любого УЗО является дифференциальный трансформатор тока с ферромагнитным сердечником (рис. 2), то совершенно очевидно, что характеристики такого трансформатора будут в значительной степени зависеть от наличия постоянной составляющей в токе, то есть момент срабатывания УЗО будет определяться не его номинальным значением дифференциального тока, а случайными флюктуациями токов нагрузки и утечки.

Рис. 2. Упрощенная схема УЗО: FC — ферромагнитный кольцевой сердечник дифференциального трансформатора тока; А — толкатель расцепителя контактной системы

Однако даже если для описанных выше условий будет выбрано УЗО типа В, но при этом не будут приняты специальные меры, устройства данного типа будут подвержены ложному срабатыванию из-за воздействия значительных импульсных токов или фонового тока утечки, как и УЗО других типов.

Что делать?

Уменьшение влияния естественных («фоновых») токов утечки

Во избежание ложных срабатываний УЗО в стандарте [15], а также в ПУЭ (п. 7.1.83) указано, что оно должно выбираться с таким расчетом, чтобы действующее значение «фонового» тока утечки в месте его установки не превышало 30% номинального тока срабатывания. То есть для УЗО с IΔn = 30 мА фоновый ток утечки не должен превышать 10 мА. Как же обстоит дело на практике?

При отсутствии фактических (измеренных) значений тока утечки ПУЭ (п. 7.1.83) предписывает принимать ток утечки для электроприемников из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а для проводов — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Стандарт [15] приводит в качестве примера типовые значения токов утечки некоторых видов электрооборудования (таблица 2). Из приведенных данных следует, что к одному УЗО может быть подключено не более четырех-пяти компьютеров и одного принтера, расположенных на расстоянии не более нескольких десятков метров от щитка с установленным там УЗО.

Смотрите так же:  Электрические схемы субару аутбек

Таблица 2. Типовые токи утечки некоторых видов элекрооборудования

Как можно практически измерить реальный ток срабатывания УЗО и реальный фоновый ток утечки, протекающий через него? Для этого существуют специальные приборы, однако квалифицированный персонал промышленных предприятий и организаций может измерить этот ток с помощью простейшего приспособления (рис. 3), соблюдая при этом требования техники безопасности. Сначала измеряется ток срабатывания УЗО (путем плавного уменьшения сопротивления реостата R) при отключенной нагрузке. Затем то же измерение производится при включенной нагрузке. Разность измеренных значений даст искомую величину фонового тока утечки. Если полученное значение оказалось больше 10 мА, то, в соответствии с рекомендациями [15], следует разделить нагрузки, установить дополнительное УЗО и распределить нагрузки между двумя УЗО.

Рис. 3. Метод измерения фонового тока утечки через УЗО

В сложных разветвленных сетях, имеющих иерархическую (каскадную) структуру, требуется устанавливать УЗО на каждом уровне (каскаде). Разумеется, что при этом фоновые токи утечки высших каскадов (в международных стандартах используется слово «upstream» — буквально «расположенный вверху по течению») будут представлять собой сумму фоновых токов утечки низших каскадов (в международных стандартах используется слово «downstream» — «расположенный внизу по течению»). Поэтому для исключения ложных срабатываний УЗО в таких сетях они должны иметь определенную селективность, как и любые другие системы защиты, применяемые в разветвленных сетях. Специально для таких сетей служат УЗО типа S (селективные, с различными токами срабатывания и различными значениями времени задержки срабатывания), которые включают устройства различных типов по характеру контролируемого тока (рис. 4).

Рис. 4. Пример каскадного включения УЗО в сложной разветвленной сети

Только при таком каскадном включении УЗО можно исключить их ложные срабатывания в сложной сети. Однако следует учитывать, что УЗО с токами срабатывания более 30 мА уже нельзя рассматривать как надежное средство защиты людей от поражения электрическим током. То есть получается, что значительная часть сети в ее «верхнем течении» оказывается лишенной защиты от поражения людей электрическим током и УЗО используется лишь как противопожарное средство. Однако это не означает, что маломощный потребитель, подключенный через обычную розетку где-то на верхнем уровне сети, не может быть защищен отдельным УЗО с током срабатывания 30 мА. В такой ситуации через это УЗО не будет протекать ток утечки всех нижних каскадов сети, поэтому ложные срабатывания могут быть успешно исключены и устройство может обеспечить надежную работу без ложных срабатываний.

В некоторых типах УЗО, представленных как «суперустойчивые» к ложным срабатываниям, эта устойчивость обеспечивается за счет повышения минимального уровня дифференциального тока срабатывания со значения 0,5IΔN, в принципе не запрещенного стандартами, до 0,75-0,8IΔN.

Предотвращение влияния гармоник на работу УЗО

Предотвращение влияния высших гармоник на ложные срабатывания УЗО является вторым направлением повышения их устойчивости. Понятно, что УЗО, специально предназначенные для работы с токами, содержащими высшие гармоники, будут вести себя гораздо более предсказуемо, чем устройства, не предназначенные для работы с токами высоких частот. Собственно говоря, именно поэтому и были разработаны УЗО специального типа (B и F), содержащие специальные фильтры, ограничивающие влияние гармоник. УЗО типа F выпускаются производителями не как самостоятельный тип устройств, а, в основном, как УЗО типа А, но с расширенными частотными характеристиками. Поэтому в обозначении УЗО такого типа присутствуют иногда две буквы: AF или A-F.

При наличии в сети нелинейных нагрузок, обуславливающих повышенный уровень высокочастотных гармоник или нагрузок, содержащих постоянную составляющую, следует отделять такие нагрузки от общей сети и включать их через УЗО специального типа таким образом, чтобы нелинейный ток и ток, содержащий постоянную составляющую, не протекали через другие УЗО (рис. 5), что предотвратит их ложное срабатывание.

Рис. 5. Включение нелинейной нагрузки с УЗО специального типа: а) неправильное; б) правильное

При этом следует принимать во внимание, что повышенный уровень высокочастотных гармоник в напряжении сети приводит к увеличению утечек через емкости проводов и оборудования, то есть увеличению фонового тока, и поэтому использование УЗО специального типа может оказаться малоэффективным. Повышенный уровень гармоник тока приводит к увеличению падения напряжения на последовательных элементах (дросселях), встроенных в электронное оборудование сетевых фильтров, и может привести к увеличению утечек на землю через конденсаторы этих фильтров. Вместе с тем некоторые исследователи отмечают, что чувствительность к гармоникам УЗО электронного типа значительно меньше, чем УЗО электромеханического типа, как это ни покажется странным на первый взгляд. Это обусловлено тем, что в УЗО электронного типа контролируемый ток, содержащий гармоники, не используется непосредственно для активации расцепителя контактов УЗО, а является лишь источником управляющего сигнала, который очищается от гармоник, усиливается и преобразуется. Для воздействия на расцепитель контактов УЗО используется энергия внешнего источника питания. В качестве такого источника используется фазное напряжение сети. Примером УЗО электронного типа (обозначаемого как U-тип) может служить устройство, выпускаемое компанией Eaton-Moeller под маркой dRCM-40/4/003-U+.

К сожалению, с применением электронных УЗО (в стандартах они обозначаются как УЗО с зависимым питанием, то есть требующие внешнего питания) не все обстоит так просто. Проблема заключается в том, что при нарушении контакта в цепи нулевого провода электронный блок УЗО потеряет питание и перестанет функционировать, тогда как электромеханическое УЗО сразу сработает и отключит цепь потребителя из-за возникшего небаланса токов. В связи с этим многие производители освоили выпуск УЗО со встроенным элементом, обеспечивающим его срабатывание и размыкание контактов при обрыве нулевого провода (то есть при пропадании питания УЗО). По их мнению, такой алгоритм действия должен был устранить препятствие на пути широкого использования электронных УЗО. Однако в п. 7.1.77 ПУЭ-7 однозначно запрещается применение в жилых зданиях таких УЗО, автоматически отключающих потребителя от сети при исчезновении или недопустимом падении напряжения сети. Почему? У автора нет ответа на этот вопрос. По-видимому, не только у автора, поскольку в рекомендации д. т. н. В. А. Булата по поводу правильного выбора УЗО [17] написано: «Из числа электронных УЗО или дифференциальных автоматов предпочтение следует отдавать тем, которые имеют защиту от обрыва нулевого проводника: обрыв может привести к потере электронными УЗО напряжения питания, что делает их неработоспособными».

В некоторых европейских странах использование электронных УЗО с зависимым питанием в стационарных электрических сетях не разрешается национальными стандартами. Во французском стандарте NFC 15-100 (§ 531.2.2.2) уточняется, что они не должны использоваться в электроустановках жилых помещений. Долгое время и в России из одной статьи в другую кочевало утверждение о недопустимости применения электронных УЗО для защиты человека от поражения током. Причем в большинстве это была одна и та же цитата (об опасности обрыва нулевого провода), дословно переписываемая многими авторами. Однако в п. А.4.14 нового издания [18] уже однозначно записано: «В зданиях для защиты от прямого прикосновения могут использоваться УЗО, по способу действия как зависимые от внешнего источника питания (электронные), так и независимые (электромеханические)».

Никаких ограничений на использование электронных УЗО нет и в новой редакции ПУЭ-7. В международном стандарте [19] применение электронных УЗО разрешается в двух случаях:

  • при использовании в качестве средства защиты при непрямом контакте;
  • при использовании в сетях и электроустановках, обслуживаемых квалифицированным персоналом.

Прямой контакт подразумевает контакт человека с открытыми токоведущими частями внутри электрооборудования, а непрямой — контакт человека с корпусом или другими частями электрооборудования, которые нормально изолированы и оказались под напряжением лишь в результате повреждения изоляции (рис. 6). Понятно, что вероятность работы УЗО в последнем случае намного ниже, чем в первом, поэтому стандарт и допускает в этом случае применение устройств электронного типа с зависимым питанием.

Рис. 6. Примеры контакта: а) прямого; б) непрямого

Для защиты электромеханических УЗО различных типов от воздействия гармоник значительно более эффективным средством может оказаться использование специально предназначенных для этого фильтров с низкими токами утечки на землю, включаемых последовательно с УЗО.

Примером такого специального фильтра может служить фильтр типа FN3268, производимый швейцарской компанией Schaffner [20] (рис. 7). Такие фильтры предназначены для номинальных токов нагрузки 7, 16, 30, 42, 55, 75 А для УЗО с дифференциальным током 30 мА и для токов нагрузки 100, 130, 180 А для УЗО с дифференциальным током 300 мА. Они не только обеспечивают устранение влияния высокочастотных гармоник на изменение порога срабатывания самого УЗО, но и снижают фоновый ток утечки, поскольку их собственный ток утечки намного меньше, чем ток утечки через емкости сети от высокочастотных гармоник. По этой причине такие фильтры могут оказаться более эффективным средством предотвращения ложных срабатываний УЗО, чем использование УЗО специальных типов.

Рис. 7. Специальный трехфазный фильтр типа FN 3268 производства компании Schaffner для предотвращения влияния гармоник на УЗО всех типов

Предотвращение влияния импульсов тока на работу УЗО

В принципе, сегодня не существует особой проблемы выделить с помощью электронной цепи короткие (единицы миллисекунд) импульсы тока и заблокировать их воздействие. Но когда речь идет об очень компактных и доступных по цене аппаратах (УЗО), в том числе и электромеханического типа, то практически единственным способом отстройки от таких импульсов тока является использование выдержки времени — с тем чтобы короткие импульсы с длительностью, меньшей этой выдержки времени, не могли активировать УЗО.

По времени срабатывания УЗО подразделяются в соответствии со стандартами [11, 12] на типы G (general) и S (selective). Вообще-то говоря, УЗО не имеют строго постоянного времени срабатывания, а обладают типичной обратной время-токовой характеристикой: чем больше дифференциальный ток, тем меньше задержка на размыкание защищаемой цепи (таблица 3).

Таблица 3. Время размыкания УЗО различных типов при разных кратностях дифференциального тока в соответствии со стандартом МЭК 61008-1 (таблица 1)

Похожие статьи:

  • Сечение кабеля ga 10 Акустический кабель из посеребренной меди сечением 10 Ga (5.2 мм2) готовый с разъемами типа "банан" DAXX S90-25 (2,5 метра) Предназначение: кабель для подключения акустических систем Особенность: cеребро отлично работает в области […]
  • Обрыв телефонного кабеля куда звонить Не работает стационарный телефон Ростелеком, что делать? Городской телефон, хоть давно и пережил себя, но все равно остается на дежурстве у многих абонентов. А вот проблемы, связанные с отсутствием связи или качеством работы городской […]
  • Как соединить провода интернета обжать Как обжать витую пару В сегодняшней статье я расскажу о том, как правильно обжать сетевой кабель “витая пара” и какие инструменты и аксессуары для этого понадобятся. Конечно, до сих пор встречаются умельцы, которые могут это сделать с […]
  • Магнитный пускатель 4а Как правильно выбрать электромагнитный пускатель? Поговорим об электромагнитных пускателях, как правильно выбрать и что нужно знать. Прежде всего, необходимо разделить понятия «контактор» и «пускатель магнитный». Контактор — это группы […]
  • Заземление в щитке частного дома Заземление в щитке частного дома Назначение защитного заземления При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар […]
  • Высоковольтные провода для неона Силиконовый высоковольтный кабель Силиконовый высоковольтный кабель служит для соединения неоновых трубок между с собой и с трансформаторами. Качественный, хороший кабель c многожильным лужёным проводником - залог долгой службы вашей […]