Устройство защитного отключения (УЗО)

.

УЗО - устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током. Это механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации вызывают размыкание контактов. Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Назначение

• Защита человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА).

• Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Принцип работы УЗО

Рис.1 схема УЗО и принцип работы

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО мгновенно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая, таким образом, неисправную нагрузку.

Рис.2 принцип измерения алгебраической суммы токов

УЗО измеряет алгебраическую сумму токов протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного УЗО): в нормальном состоянии ток, «входящий» по одним проводникам, должен быть равен току, «выходящий» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защиты от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

Устройство УЗО

Устройства защитного отключения бывают электронные и электромеханические.

Электронное УЗО.

Оно состоит:

1.контакты для подключения питания; 2.контакты для подключения нагрузки;

3.рычаг вкл/выкл УЗО; 4.силовые контакты; 5.солинойд; 6.катушка трансформатора тока;

7.следящее устройство; 8.кнопка «тест»; 9.тестовый провод.

рис.3 внутреннее устройство электронногоУЗО

Электромеханического УЗО.

Оно состоит:

1. контакты для подключения питания; 2.защелка крепления УЗО;

3. катушка трансформатора тока; 4.солинойд с механизмом расцепления;

5. рычаг вкл/выкл УЗО; 6. силовые контакты; 7. контакты для подключения нагрузки.

Рис.4 внутреннее устройство электромеханического УЗО

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (сверху), нагрузка УЗО подключается к контактам (снизу). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии на рычаг «вкл.» силовые контакты замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тороидальный сердечник, и не имеют электрического контакта с катушкой. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством , которое отключает питание соленоида . Отключенный соленоид больше не удерживает силовые контакты в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (тест) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через тестовый провод . Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит, оно неисправно и должно быть заменено.

Применение

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Проверка

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

Классификация УЗО

По способу управления

• УЗО−Д без вспомогательного источника питания

• УЗО−Д со вспомогательным источником питания:

По способу установки

• стационарные с монтажом стационарной электропроводкой

• переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

• двухполюсные

• четырехполюсные

По условиям функционирования

• УЗО−Д типа АС — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий;

• УЗО−Д типа А -- устройство защитного отключения, реагирующее на переменный сину­соидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный диффе­ренциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие;

• УЗО−Д типа В. УЗО реагирует на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.

• УЗО−Д типа S - селективное (с выдержкой по времени отключения), это может быть необходимо там, где используется АВР.

• УЗО−Д типа G - то же что и S, но с меньшей выдержкой времени.

Технические параметры УЗО

Основными параметрами при выборе УЗО служат:

рис.5 символика на лицевой панели УЗО

• Номинальный ток I_n — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО−Д может пропускать в продолжительном режиме работы I_n = 6; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125; А

• Номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации

• Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения I_Δn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации

• Тип УЗО−Д по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока

• Номинальное напряжение U_n — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО−Д (в частности при коротких замыканиях)

• Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации

• Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) U_sn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации

• Номинальная включающая и отключающая способность I_m — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности

• Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока I_Δm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности.

Подключение УЗО

рис.6 схема подключения УЗО для всех потребителей ЭУ квартиры.

Подключение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения. Затраты на подключение УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба — гибели и травм людей от поражения электрическим током, возгораний, пожаров и их последствий, произошедших из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования.

УЗО применяются для:

- комплектации вводно-распределительных устройств (ВРУ); - распределительных щитов (РЩ); - групповых щитков (квартирных и этажных); - для защиты отдельных потребителей электроэнергии; - для защиты потребителей детских садов, школ, бассейнов, саун, магазинов, предприятий общественного питания и бытового обслуживания, торговых павильонов, киосков и т.п..

Подключения УЗО - требуют электроустановки жилых индивидуальных зданий и многоквартирных домов, коттеджей, дач, садовых домиков, общежитий.

1. подключение УЗО на рабочий ток 25-40 А и ток утечки 100 мА осуществляется для защиты всех электрических цепей квартиры или коттеджа (розетки, бытовые приборы, освещение) при условии, что отдельные потребители подключены через УЗО на ток утечки не более 30 мА ; (рис.7)

2. подключение УЗО на рабочий ток 16 А и ток утечки 30 мА для защиты особо опасных с точки зрения возможности поражения электрическим током человека помещений квартиры – ванной комнаты, гидромассажной ванны, водонагревателя, стиральной машины и прочие потребители электрической энергии, в которых одновременно используется вода и электричество.

Следует особо отметить, что все элементы защиты, устанавливаемые в электрощит квартиры, имеют свое назначение, и назначение это имеет узкую направленность. Автоматы защиты от перегрузки короткого замыкания. УЗО защищает человека от поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновении.

рис.7 подключение УЗО на общедомовом вводе и УЗО на отдельных группах потребителей.

Временные указания по применению устройств защитного отключения в электроустановках жилых зданий

ГЛАВГОСЭНЕРГОНАДЗОР

ПИСЬМО ОТ 29 АПРЕЛЯ 1997 ГОДА № 42-6-9-ЭТ

О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ

"ВРЕМЕННЫХ УКАЗАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УЗО В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ"

Главгосэнергонадзор России направляет "Временные указания по применению устройств защитного отключения в электроустановках жилых зданий" ("Временные указания..."), согласованные с Госстандартом России и утвержденные Главгосэнергонадзором России 17.04.97 со сроком введения - 1 июля 1997 года.

Прошу изучить данный нормативный документ и руководствоваться им в своей практической деятельности по применению УЗО в жилом секторе.

Начальникам ТУ Госэнергонадзора довести содержание "Временных указаний..." до сведения проводных, монтажных и пусконаладочных организаций, расположенных на их территории.

Заместитель начальника Главгосэнергонадзора России

ПРИЛОЖЕНИЕ

к И.П. Главгосэнергонадзора России

от 29.04.97 № 42-6/9 - ЭТ

Временные указания по применению устройств защитного отключения в электроустановках жилых зданий

Защита жизни и здоровья людей, их имущества представляет собой задачу первостепенной важности, предопределяющую требования к электроустановкам зданий.

Безопасность при эксплуатации электроустановок и приборов достигается применением комплекса защитных мероприятий, зафиксированных в стандартах РФ на электроустановки зданий.

Одним из способов повышения электробезопасности является применение устройств защитного отключения управляемых дифференциальным током (УЗО-Д)*.

* УЗО-Д - коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определенных условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов .

УЗО-Д нашли широкое применение в первую очередь в странах - членах МЭК. Так в европейских странах в эксплуатации находится около шестисот миллионов УЗО, установленных в жилых и общественных зданиях. Многолетний опыт эксплуатации УЗО доказал их высокую эффективность как средства защиты от токов повреждений.

Наибольший эффект от применения УЗО достигается при его использовании в комплексе с другими защитными мерами, однако в ряде случаев (например, недействующих объектов), когда проведение всего комплекса мероприятий по обеспечению электробезопасности растягивается на длительный период, установка УЗО значительно повышает уровень электробезопасности.

Введение

Настоящие указания распространяются на применение устройств защитного отключения (далее по тексту - УЗО), управляемых дифференциальным током, в жилых зданиях, для общественных зданий данные указания используются применительно.

Целью разработки настоящих указаний является упорядочение вопросов применения УЗО в строящихся и реконструируемых жилых зданиях.

Указания соответствуют следующим действующим нормативным документам:

- ГОСТу Р 50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92) "Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током";

- ГОСТу Р 50571.8-94 (МЭК 364-4-47-81) "Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Общие требования по применению мер защиты для обеспечения безопасности. Требования по применению мер защиты от поражения электрическим током";

- ГОСТу Р 50807-94 (МЭК 755-83) "Устройства защитные, управляемые дифференциальным током. Общие требования и методы испытаний";

- ГОСТу Р 50571.11-96 (МЭК 364-7-701-84) "Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 701. Ванные и душевые помещения".

А также учитывают опыт применения как отечественных, так и импортных указанных устройств.

Указания разработаны ОАО ВНИПИ Тяжпромэлектропроект по заданию и при участии Ассоциации "Росэлектромонтаж".

Указания действуют до выхода новой редакции главы 7.1 ПУЭ и документа взамен ВСН 59-88.