Характеристики УЗО

Характеристики УЗО и Дифавтоматов TEXENERGO

Настало время рассказать, что такое УЗО, для чего оно нужно и как работает. Мне предоставилась возможность препарировать несколько устройств дифференциальной защиты TEXENERGO, на примере которых я всесторонне рассмотрю эту тему.

По теме защиты от сверхтоков рекомендую мои недавние статьи – Характеристики автоматических выключателей и Устройство защитного автомата.

Во второй части статьи читайте и смотрите фото – как устроены УЗО и дифавтоматы изнутри.

Тема очень обширная, всё вместить не получится, поэтому, если будут вопросы – обращайтесь в комментариях.

Как обычно, пойдем по проверенной схеме – от теории к практике, от простого к сложному.

 

Что такое УЗО?

Для начала отвечу на этот элементарный вопрос. “УЗО” это аббревиатура, которая расшифровывается как “Устройство Защитного Отключения“. УЗО ещё называют так:

  • Выключатель дифференциальный (от этих слов происходит аббревиатура “ВД” в названии и на корпусе УЗО),
  • Выключатель дифференциального тока,
  • Устройство дифференциального тока,
  • Выключатель дифференциальной защиты,
  • Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током.

Из названия видно, что основные свойства этого устройства – различать (дифференцировать), выключать, защищать.

 

Что нужно защищать?

Если речь идет о УЗО, то нужно понять, что защищаем мы в первую очередь человека. Защищаем от прямого прикосновения к частям оборудования и электропроводки, на которых имеется опасный потенциал. Потенциал там может быть штатно, для обеспечения нормальной работы (как на фазной клемме розетки), а может появиться в результате аварии (например, 220 В может появиться на корпусе стиральной машины из-за плохой изоляции ТЭНа).

ПУЭ рекомендует ставить УЗО на все розеточные линии (ПУЭ 7.1.71), но обычно в сухих помещениях их не ставят. А я думаю, что лучше не экономить, а ставить их на каждую группу (линию).

УЗО является дополнительной защитой от прямого прикосновения. Основная защита от прямого прикосновения – это, прежде всего, изоляция и автоматический выключатель. С изоляцией всё понятно, а автомат должен сработать, если фаза попала на землю.

“Должен” – но не всегда это у него получится, так как ток короткого замыкания бывает недостаточен для отработки по электромагнитной защите, а по тепловой он может отработать и через секунду, и через час, и никогда. Писал об этом не раз. В этом случае нужно ставить УЗО обязательно (ПУЭ 7.1.72).

Защита работает на принципе сравнения разницы (дифференциала) токов по фазе и нулю. Ток может “утекать” по разным причинам – плохая изоляция, КЗ, прикосновение – но во всех случаях, если ток утечки достаточный, УЗО обесточит свою линию.

Здесь можно вспомнить первый закон Кирхгофа для замкнутого контура, который можно выразить так – “вытекающий” из источника питания ток равен “втекающему” току. Если эти токи не равны, значит, где-то утечка, и УЗО должно среагировать.

Кстати, утечка может быть не только с фазы на землю. Она может быть и с нулевого провода, и на другую фазу. В любом случае, если ток найдёт “лазейку”, и начнет утекать из замкнутой цепи, и при достижении определенной величины тока утечки УЗО выключится.

 

Когда может сработать УЗО?

Тема эта очень обширна, одной статьи точно не хватит. Поэтому покажу в картинках.

Что представляет из себя система питания наших домов и квартир? Если брать общий случай, схема будет такой:

Система питания

Система питания наших домов и квартир

На трансформаторной подстанции (ТП) обмотки трансформатора (это может быть и генератор) с одной стороны глухо заземлены. L1, L2, L3 – линии, на которых присутствует линейное (между собой) напряжение 380 В или фазное (если измерять по отношению к нейтрали N) напряжение 220 В. Если с фазами всё понятно, то с N и PE всё сложнее – они могут разделяться на подстанции, как я изобразил (система TN-S), либо на вводе в дом (система TN-С-S), либо на лестничной площадке (система TN-С). Я не стал углубляться, изобразил заземляющий провод условно.

Подробнее о системах заземления я рассказывал в этой статье.

Кроме того, внутри каждой квартиры, кроме провода РЕ (которого в старых домах может и не быть), присутствуют проводящие предметы, хорошо или плохо проводящие ток, и имеющие потенциал, близкий к потенциалу земли – водопроводные и газовые трубы, мокрые полы, и т.д. Их я тоже изобразил в виде значка заземления внутри каждой квартиры.

К чему я веду? Я хочу показать, как может проходить ток утечки, на который среагирует УЗО, который установили в квартире №1. Для упрощения схемы никакие устройства, кроме УЗО, я не показал:

Токи утечки

Все токи, на которые сработает УЗО. Замкнутая цепь, по которой течет ток: обмотка трансформатора – L1 – нагрузка квартиры – N – обмотка трансформатора/

Самое очевидное – утечка с фазного провода L1 после УЗО:

  • На “земляной” провод РЕ, либо на корпуса приборов, подключенные к нему (с электрической точки зрения это одно и то же),
  • На предметы, не подключенные к защитному проводнику РЕ, но имеющие какую-никакую электрическую связь с землёй (с планетой Земля). А напомню, ноль (нейтраль) трансформатора на подстанции глухо (жёстко) заземлен,
  • На другие фазы. В обычной квартире маловероятно, но чудеса бывают.

Но по тем же путям может быть утечка не только с фазного провода, но и с нулевого. Только для достижения нужного значения тока срабатывания нужно большее напряжение. Это если мы говорим про утечку с нуля на землю – ведь у них разность бывает всего несколько вольт.

В итоге УЗО выключает нагрузку, в которой произошла утечка, тем самым защищая её.

 

УЗО, дифференциальный автомат и АВДТ – в чем разница?

Все эти устройства с успехом выполняют функцию выключения при токовой утечке, и имеют в своем названии букву “Д” – дифференциальный. Разница в том, что диф.автоматы имеют дополнительную встроенную защиту от сверхтоков. То есть, они дополнительно защищают и от токов перегрузки, и от токов КЗ, имея на борту тепловой и электромагнитный расцепитель.

Дифференциальная защита

Три устройства дифференциальной защиты – ВД, АД, АВДТ

 

По функциям всё просто, а вот в реале отличить УЗО от Диф.автоматов с первого раза может не получиться. Рассказываю.

Основные внешние признаки УЗО (дифференциального выключателя, ВД):

  1. УЗО имеет в названии обозначение “ВД” – выключатель дифференциальный. Правда, это есть только у производителей, которые используют русские буквы в названиях.
  2. У УЗО перед значением номинального тока не стоит буква защитной характеристики (чаще всего это буква “С”).
  3. У УЗО после значения тока пишется буква “А”. Примеры – 16А, 25А, 32А.
  4. На боковой стенке УЗО иногда пишут “Выключатель Дифференциальный (УЗО)”.
  5. На схеме, указанной на корпусе УЗО, отсутствуют обозначения тепловых и электромагнитных расцепителей.

Основные внешние признаки дифференциальных автоматов (АД и АВДТ):

  1. В названии модели на корпусе всегда есть буква “А” (АД, АВДТ).
  2. Всегда указана буква защитной характеристики (В, С, D).
  3. После номинального тока буква, обозначающая амперы, не ставится. Примеры – С16, С25, С32.
  4. На боковой стенке, как правило, написано, что перед нами – автомат.
  5. На схеме указаны тепловой и электромагнитный расцепитель.

Отличия в схемах ВД, АД, АВДТ по наличию расцепителей и защиты от сверхтоков видны ниже:

ВД, АД, и АВДТ

ВД, АД, и АВДТ – схемы защиты есть только на 2-й и 3-й схемах

Отличий дифавтоматов АД от АВДТ особо нет, разве что по конструкции. АД имеет последовательно соединенные автоматический выключатель и УЗО в разных корпусах, соединенные в монолитную конструкцию. АД – более компактное устройство.

Главное внешнее отличие устройств дифференциальной защиты от обычных защитных автоматов – кроме номинального тока In, на ВД, АД, АВДТ указан номинальный дифференциальный ток IΔn (10, 30, 100, 300, 500 мА).

Кстати, в ПУЭ 7.1.76 прямо говорится, что рекомендуется использовать УЗО с устройством защиты от сверхтоков в виде единого устройства. Это нужно для того, чтобы гарантированно обеспечить наличие защиты и правильный ток защиты. Ведь потребитель может поставить автомат на бОльший ток, либо не поставить его вообще. Мало ли.

Во второй части статьи рассмотрим внутреннее устройство и отличия устройств дифзащиты более подробно.

 

Основные характеристики УЗО и Дифавтоматов

Характеристики, обозначенные на корпусе УЗО

В качестве примера, на котором я покажу различные характеристики, возьмем УЗО TEXENERGO ВД67 2Р 16А/10мА.

Посмотрим, какие надписи и знаки расположены у него на корпусе. А если хотите узнать официальную информацию по УЗО, обратитесь к ГОСТ Р 51326.1-99.

УЗО ВД

УЗО (выключатели дифференциальные) TEXENERGO ВД67 и ВД1-63. Характеристики на передней панели

  1. TEXENERGO – торговая марка. Тут может быть написано что угодно, суть остается прежней.
  2. Кнопка оранжевая, с буквой “Т” – кнопка “Тест”. При её нажатии искусственно создается ток утечки через встроенный резистор. УЗО должно выключиться. Такой тест потребитель должен проводить сам, что крайне неудобно. Но делать это нужно – ведь УЗО может выйти из строя, и в нужный момент не спасет от удара током.
  3. ВД67, ВД1-63 – модель УЗО (серия).
  4. Номинальный ток In (на фото – 16 А, 32 А). Стандартный ряд значений: 16, 25, 32, 40, 50, 63 А. Это ток, который может выдерживать УЗО длительное время. При этом УЗО должен обязательно быть защищен от сверхтоков защитным автоматом с номинальном током, меньшим на ступень. Например, для УЗО, показанных на фото, следует устанавливать автоматы на 13 А и 25 А.
  5. Номинальное рабочее напряжение Ue и номинальная частота (∼230В 50Гц). Для четырехполюсных автоматов это напряжение равно 400 В.
  6. Номинальный ток утечки IΔn (30 мА) (номинальный отключающий дифференциальный ток). Это самый главный параметр для устройств дифференциальной защиты. Стандартный ряд – 10, 30, 100, 300 мА. Существует и Неотключающий дифференциальный ток 0,5 IΔn, при котором отключения по утечке происходить не должно. Иначе говоря, отключение произойдёт в диапазоне от 0,5 IΔn до IΔn.
  7. Номинальный условный ток короткого замыкания Inc (6000 А). В защитных автоматах похожий параметр называют “Номинальная наибольшая отключающая способность”, и обозначают Icn. Почему “условный”? Дело в том, что УЗО не предназначен для того, чтобы выключать цепь при КЗ – это должен сделать автоматический выключатель в той же цепи. Чем выше параметр Inc у УЗО, тем качественнее его контактная система. Стандартный ряд значений – 3000, 4500, 6000, 10000 А. Не знаю, с чем это связано, но на корпусе данного УЗО указано значение 6000, а в его паспорте Inc ≥10000 А.
  8. Тип УЗО по роду дифференциального тока. Существует два основных вида УЗО по току утечки. Первый – АС. Это самый распространенный и дешевый вид, на чистый переменный ток, обозначается синусоидой (∼), как на фото. Второй – А, он реагирует не только на переменный, но и на постоянный (однополярный) пульсирующий ток. Это бывает нужно, когда в нагрузке есть полупроводниковые входные цепи питания. Более универсальный тип. Есть устройства, реагирующие и на другие виды дифференциального тока, но в быту они практически не применяются.
  9. Температурный диапазон (-25 °С) – минимальная рабочая температура.

 

Характеристики, обозначенные на корпусе диф.автомата АД

Как я уже говорил, АД и АВДТ имеют те хе функции и характеристики, что и ВД (УЗО), но плюсом у них есть тепловая и электромагнитная защита от сверхтока, как у обычных автоматических выключателей. Поэтому коротко.

В нашем примере дифавтомат TEXENERGO АД67-2 на корпусе имеет те же характеристики, относящиеся к дифзащите:

АД67-2-

АД67-2-дифавтомат TEXENERGO

Отличия (кроме конструкции, которая будет рассмотрена позже) относятся к защите от сверхтокам. Главное отличие – надпись “С25”.

 

Характеристики, обозначенные на корпусе диф.автомата АВДТ

АВДТ

АВДТ TEXENERGO на номинальный ток 16А

В принципе, то же самое – номинальный ток 16А, характеристика отключения типа “С”.

Дальше рассмотрим параметры УЗО, которые не указаны на его корпусе.

 

Число полюсов УЗО

Тут возможны только два варианта –

  1. двухполюсный (2п, или 2Р), для однофазного напряжения питания,
  2. четырехполюсный (4п, или 4Р), для трехфазных сетей.

В отличии от обычных автоматических выключателей, тут в качестве УЗО добавляется ещё один, нулевой полюс. Поскольку ноль нужен для нормального функционирования УЗО.

 

Принцип срабатывания УЗО

УЗО могут различаться на электромеханические и электронные по принципу измерения дифференциального тока.

Электромеханические УЗО обладают большей надежностью, поскольку не зависят от параметров и скачков питающего напряжения, а срабатывание происходит только за счет дифференциального тока. Так же, как в автоматических выключателях – их срабатывание зависит только от протекания и действия сверхтока.

Электронные УЗО имеют внутри электронную схему, которая критична к питанию. Они немного дешевле механических, поскольку имеет внутри сравнительно небольшой дифференциальный трансформатор, играющий роль датчика, а электроника стоит копейки. Да и надежность у них пока не высока.

Как отличить электромеханический УЗО от электронного? Прежде всего, по схеме, которая у электронного УЗО содержит треугольник, обозначающий операционный усилитель:

Усилитель дифференциального тока

ВД, АД, и АВДТ. Усилитель дифференциального тока обозначен треугольником

Усилитель дифференциального тока может быть обозначен и прямоугольником, но обязательно на него приходят провода питания от фазного и нулевого проводов.

Вот схема, указанная на корпусе УЗО в верхней части:

Верхняя часть УЗО

Верхняя часть УЗО – схема электромеханического УЗО

 

Номинальная наибольшая включающая и отключающая способность Im

В данном случае эта характеристика равна 630 А и означает, что УЗО может включать, проводить и отключать без негативных последствий для себя.

Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность IΔm

Это тот же самый параметр, что и Im, но относящийся к дифференциальному току. Обычно IΔm = Im.

Селективность УЗО

Этот параметр подразумевает селективность УЗО по времени, хотя ещё может быть селективность по дифференциальному току. Используется и та, и другая селективность для того, чтобы УЗО, установленные ближе ко вводу, отрабатывали позже, а ближе к нагрузке – раньше.

Селективность УЗО - общая и с задержкой

Селективность УЗО – общая и с задержкой. Таблица из ГОСТ Р 51326.1-99

Аппараты дифференциальной защиты TEXENERGO, рассматриваемые в статье, не имеют выдержки времени (общий тип селективности). УЗО и диф.автоматы, обладающие выдержкой времени, обозначаются буквой “S” (Selective).

 

Скачать

Для тех, кто хочет глубже углубиться в тему, выкладываю ГОСТ, по которому производятся и выбираются УЗО (дифференциальные выключатели). И книгу-справочник по УЗО.

ГОСТ Р 51326.1-99 / ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний, pdf, 1.64 MB, скачан: 193 раз./

ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41:2005) / ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41:2005) Электроустановки низковольтные. Часть 4-41. Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током, pdf, 263 kB, скачан: 130 раз./

Душкин Н.Д. и др. УЗО, учебно-справочное пособие. / УЗО - устройства защитного отключения, учебно-справочное пособие., pdf, 8.44 MB, скачан: 400 раз./

 

Напоминаю – вторая часть про устройство УЗО и дифавтоматов находится здесь.

Как всегда, буду рад обсуждению!

 

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(7 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...