Главная >> Статьи >> Немного о УЗО 

Немного о УЗОУЗО 

Определение и типы

Определение:
Устройства дифференциального тока - это устройства, предназначенные для обнаружения в защищаемой линии дифференциального тока, и при обнаружении оного, непосредственно отключающие питание линии, или обеспечивающие отключение другими аппаратами.


Со строгой точки зрения УЗО являются разновидностью автоматических выключателей. Но принято выделение УЗО в отдельную категорию защитных устройств.

Типы устройств дифференциального тока:
- Собственно устройство дифференциального тока (УДТ). Обнаруживает диф. ток и обеспечивает механическое или электрическое побуждение отключения питания защищаемой линии главными контактами выключателя, автоматического выключателя, или другого защитного или коммутационного аппарата.
- Выключатель дифференциального тока (ВДТ). Обнаруживает дифференциальный ток, и при обнаружении непосредственно отключает питание защищаемой линии собственными контактами.
- Автоматический выключатель управляемый дифференциальным током со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ). Агрегат, состоящий из УДТ и автоматического выключателя (АВ). Обнаруживает как дифток, так и сверхток, и при обнаружении обеспечивает отключение питания защищаемой линии главными контактами входящего в агрегат автоматического выключателя. АВДТ может быть выполнен как моноблок, так и как сборка из двух аппаратов.

Синоним УДТ и ВДТ – УЗО (устройство защитного отключения).
Синоним АВДТ, принятый в техническом сленге – дифференциальный автомат (дифавтомат).

Далее по тексту, все устройства защиты от дифтока будут именоваться УЗО, кроме отдельно оговариваемых случаев.

Назначение

- Защита линии при возникновении дифференциального тока, превышающего по значению естественный ток утечки, но значительно меньшего, чем номинальный ток линии (защита от дифтока).
- Отключение линии, при косвенном или прямом контакте человека одновременно с фазным проводником и «землёй» (защита от поражения электрическим током).
- Защита от замыкания на землю, в случаях, характерных малыми токами замыкания на землю (защита от малых токов короткого замыкания на землю).
УДТ и ВДТ не предназначены для защиты от сверхтоков. Цепи, защищаемые УДТ и ВДТ обязательно должны оборудоваться защитой и от сверхтока.


Дифференциальный ток

В ГОСТ Р 51327.1 дифференциальный ток определён как действующее значение векторной суммы токов, протекающих в главной цепи. В иностранной технической литературе существует более точный термин «residual current», переводимый как разница токов или разностный ток.
Основными причинами возникновения дифференциального тока являются повреждения изоляции и замыкания проводников линии на землю. Прямой или косвенный контакт человека одновременно с фазой и землёй является частным случаем такого замыкания. Кроме того, в линии постоянно присутствует естественный ток утечки Iеут, обусловленный ёмкостью линии относительно «земли» и током утечки через изоляцию. Разные типы дифференциальных токов можно свести к двум видам – синусоидальному и постоянному пульсирующему. Источниками постоянного тока в цепи часто являются электронные преобразователи и регуляторы.


Устройство УЗО

Для обнаружения дифференциального тока в УЗО имеется дифференциальный трансформатор. Первичные обмотки трансформатора выполняются проводниками главной цепи УЗО. Количество первичных обмоток равно количеству этих проводников. Вторичная обмотка одна. Она управляет работой расцепителя непосредственно или через электронный блок. Существует незначительное количество моделей с раздельными трансформаторами для каждого проводника главной цепи, в этом случае, дифференциальную функцию выполняет электронный блок.

Работа дифференциального трансформатора двухполюсного УЗО:

Схема работы дифференциального трансформатора- I1 и I2 – токи в первичных обмотках
- Ф1 и Ф2 – магнитные потоки, создаваемые в сердечнике токами в первичных обмотках.
- - наводимый во вторичной обмотке ток (ток расцепителя).

Нормальный режим:
- Ток утечки отсутствует Iут = 0
- Токи в прямом и обратном проводниках равны по модулю |I1| = |I2| и противоположны по направлению.
- Магнитные потоки создаваемые первичными обмотками соответственно тоже равны по модулю |Ф1| = |Ф2| и противоположны  по направлению.
- Суммарный магнитный поток в сердечнике равен нулю |Ф| = |Ф1| - |Ф2| = 0.
- Ток наводимый во вторичной обмотке суммарным магнитным потоком равен нулю || = 0.

Режим сработки (простой случай):
- Ток утечки отличен от нуля Iут > 0.
- Токи в прямом и обратном проводниках неравны по модулю |I1| = |I2| + |Iут| > |I2| и противоположны  по направлению.
- Магнитные потоки создаваемые первичными обмотками соответственно тоже неравны по модулю |Ф1| > |Ф2| и противоположны  по направлению.
- Суммарный магнитный поток в сердечнике отличен от нуля |Ф| = |Ф1| - |Ф2| > 0.
- Ток наводимый во вторичной обмотке суммарным магнитным потоком отличен от нуля || > 0.

Возможны разные, и даже очень сложные схематически, неисправности, связанные с появлением разницы токов в проводниках защищаемой линии.

Первичные обмотки могут выполняться как в виде нескольких витков, так и безвитково. Безвитковое исполнение требует более точного расположения главных проводников относительно сердечника трансформатора.

Характеристики дифференциальных трансформаторов некоторых УЗО могут значительно ухудшаться при протекании через них постоянного тока даже незначительной величины. Следует учитывать возможность появления в линии постоянной составляющей рабочего тока и применять в этом случае УЗО соответствующего типа (см. п. «Классификация УЗО»).

Для того, что бы работу УЗО можно было проверить вручную, оно в обязательно комплектуется контрольным устройством, состоящим как правило из включенных последовательно нажимной кнопки с замыкающим контактом, резистора и ограничителя длительности проверочного тока. Схема подключения контрольного устройства такова, что при замыкании его цепи возникает разностный ток и УЗО срабатывает. Ограничитель длительности защищает резистор от перегрева в случае если УЗО не сработает. Часто он выполняется как биметаллический контакт и совмещает функцию замыкающего контакта.

Классификация УЗО

Кроме деления на УДТ, ВДТ и АВДТ, УЗО можно классифицировать по ряду признаков и характеристик.
- По типу обнаруживаемого дифтока:
Тип «A» - обеспечивается защита от дифференциальных токов синусоидального и пульсирующего постоянного.
Тип «АС» - обеспечивается защита от синусоидального дифференциального тока. Выпускаемые в настоящее время устройства группы «АС», зачастую, так-же как и устройства группы «А» обладают устойчивостью к негативному воздействию постоянного тока.
Тип «B» - обеспечивается защита от дифференциальных токов: синусоидального; пульсирующего постоянного; постоянного выпрямленного.
- По селективности. Типы «S» и «G» - обеспечивается селективная задержка времени срабатывания при каскадном включении нескольких УЗО.
- По номинальному напряжению.
- По исполнению.
- По зависимости/независимости от питающего напряжения.
- По управлению расцепителем, электромагнитные и электронные. Электромагнитные как правило независимы от питающего напряжения, вторые как правило зависимы. Кроме того, электромагнитные сохраняют работоспособность, даже если оборвать или отключить все проводники питания защищаемой линии кроме одного.
- По устойчивости к постоянному току в линии (см. п. «Устройство УЗО»).
- По устойчивости к импульсным помехам.
- По номинальному рабочему току (продолжительно пропускаемый ток).
- По максимальному отключаемому току (вместе с рядом других параметров показывает надёжность работы УЗО в условиях сверхтоков, включая значительные дифтоки замыкания на землю).
- По необходимости внешнего питания.
- По типу монтажа.
- По ряду других параметров.

Для производства УЗО принят стандартный ряд номинальных отключающих дифференциальных токов (А): 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0; 30,0. Так же, производятся УЗО с регулируемым номинальным дифтоком.

Некоторые нюансы при выборе УЗО

Плюсы и минусы дифавтоматов:
+ экономия места в сборке;
+ уменьшение количества соединительных проводников в сборке;
+ упрощение монтажа;
+ одна группа контактов в защите линии;
- полная замена устройства при выходе из строя одного из функциональных модулей;
- относительная ограниченность в выборе комплекса защитных характеристик по диф и по сверх току;
- в некоторых моделях нельзя определить вид сработки «как автомат» или «как УЗО».

Электромагнитные УЗО бытового назначения, как правило, несколько дороже  и надёжнее электронных УЗО подобного уровня.

Величина отключающего дифференциального тока находится в пределах от 0,5-1 номинального дифтока УЗО.

Расчет величины естественного тока утечки.
При выборе УЗО необходимо учитывать величину естественного тока утечки линии (Iеут), которая не должна превышать 1/3 от номинального дифтока УЗО.
Для оценки естественного тока утечки можно воспользоваться паспортными данными на оборудование и проводниковую продукцию. В действующих сетях естественный ток утечки может быть определён измерительными методами - см. статью о проверке УЗО.
При отсутствии паспортных и змерительных данных можно произвести расчет.
ПУЭ (п. 7.1.83) рекомендует следующую формулу для определения расчётного тока утечки Iрас.еут:
Iрас.еут(мА) = 0,4•Iнагр(А) + 0,01•L(м)
где: 0,4•Iнагр(А) –  учитывается Iеут подключённого оборудования из расчёта 0,4мА на 1А нагрузки;
0,01•L(м) – учитывается естественная утечка через изоляцию и ёмкость проводников из расчета
10мкА на 1м проводки, L – суммарная длина кабельной проводки защищаемой цепи.
На практике, при использовании проводки и оборудования с качественной изоляцией, в новых сетях, фактический естественный ток утечки оказывается, как правило значительно ниже рассчитываемого по приведенной формуле. И по сути может быть справедливо выражение:
Iеут < Iрас.еут(мА) = 0,4•Iнагр(А) + 0,01•L(м)

Измерение тока утечки (статья о проверке УЗО, требования к УЗО)

Применение УЗО

УЗО применяются для защиты от:
- поражения электрическим током применяются УЗО с номинальным дифтоком 0,006-0,030А.
- возгораний при замыкании на землю применяются УЗО с номинальным дифтоком 0,1-0,5А (устанавливаются на вводе в электрических щитах).
- замыкания на землю, в случаях, характерных малыми токами замыкания на землю применяются УЗО с номинальным дифтоком 0,1-20А.

В некоторых случаях чувствительные УЗО могут защитить от поражения электрическим током при контакте человека только с фазным проводником.

УЗО могут обеспечивать защиту при замыкании «ноль - земля».

УЗО рекомендуется в качестве временной меры обеспечения защиты от поражения электрическим током в старых электросетях сетях без защитного нулевого проводника до проведения ремонта.

Применение УЗО обязательно для линий питающих: розетки, расположенные на улице; розетки расположенные в 3й зоне в ванных комнат и не защищённые разделительным трансформатором; в ряде других помещений.

Рекомендуется устанавливать УЗО для защиты линий предназначенных для питания бытовых розеток.

Необходимо помнить, что УЗО не является основным средством защиты от прикосновения. Оно не может заменить качественную изоляцию и предотвращение доступа к токоведущим частям, но является очень полезным дополнением.

С обязательными требованиями и рекомендациями по применению УЗО можно ознакомиться в соответствующих разделах ПУЭ, в СП 31-110-3003, в ГОСТ Р 50571.XX и в ряде других документов.

Испытание УЗО (статья о проверке УЗО, требования к УЗО)