Селективность устройств защитного отключения

Опубликовано: 18 октября 2012 г. в 00:27, 3075 просмотровКомментировать

Проблема защиты от токов утечки, как и организация селективности при проектировании и эксплуатации сетей электроснабжения, периодически затрагивается в специализированной литературе. Большинство текстов, как правило, основывается на правилах теории и математических расчетах. В данной статье мы проанализируем селективность УЗО с точки зрения чистой практики и реально построенных и испытанных схем.

Для начала обратимся к ГОСТ Р 51326.1, в котором даны определения двух типов УЗО: УЗО общего типа и УЗО типа S. В чем их отличия? УЗО общего типа не имеет минимального времени неотключения. ГОСТ ограничивает только максимальное время, поэтому при возникновении утечки такое УЗО производит отключение за минимально возможное время. УЗО типа S имеет минимальное время неотключения. Это минимальное время, в течение которого УЗО способно пропускать через себя ток утечки, не отключая защищаемую цепь. Благодаря времени неотключения и пропуская через себя ток утечки без отключения, УЗО типа S дает возможность сработать нижестоящему УЗО общего типа. При условии работоспособности нижестоящего УЗО именно оно отключит защищаемую цепь. А УЗО типа S как бы остается в резерве, выполняя роль дополнительной страхующей защиты.

Что же такое селективность при координации защит от токов утечки? Для последовательно расположенных УЗО, в том числе и при построении радиальных многоступенчатых схем электроснабжения, селективность обеспечивает отключение только того УЗО, которое расположено ближе всего к месту возникновения утечки. Например, если в квартире, защита которой построена по схеме «Прима» (см. рис. 1), произойдет утечка в ванной, то при выполнении условий селективности УЗО в этажном щите и УЗО в ванной произойдет отключение только УЗО в ванной. При этом все остальные потребители — на кухне и в комнатах — останутся включенными.


Рис. 1. Схема «Прима»

Обязательна ли установка селективного УЗО или можно обойтись без него? Обратимся к своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003. Пункт А.4.2 гласит: «При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах расположенное ближе к источнику питания УЗО должно иметь уставки тока срабатывания и время срабатывания не менее чем в три раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю. Для УЗО, установленных на вводе осветительных (квартирных) щитков, в соответствии с 7.1.72 и 7.1.84 ПУЭ требования селективности по времени срабатывания могут не выполняться». То есть согласно этому пункту установка селективного УЗО обязательна во всех случаях, кроме описанных в пунктах 7.1.72 и 7.1.84 ПУЭ, где требования по времени срабатывания можно не выполнять. Цитирую пункт 7.1.72.: «Если устройство защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель) не обеспечивает время автоматического отключения 0,4 с при номинальном напряжении 220 В из-за низких значений токов короткого замыкания и установка (квартира) не охвачена системой уравнивания потенциалов, установка УЗО является обязательной». Пункт 7.1.84: «Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру, индивидуальный дом и т.п. рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА».

Таким образом, получается, что в схемах, подобных представленной на рис. 1, установка селективного УЗО в этажном щите необязательна. К чему приведет применение только УЗО общего типа? Рассмотрим два УЗО, расположенных друг над другом: УЗО штепсельных розеток и УЗО этажного щита.


Рис. 2. Кривые отключения УЗО общего типа

Предположим, что в этажном щите установлено УЗО общего типа. Для такого УЗО в ГОСТ Р 51326.1 определено только максимальное время отключения (см. табл. 1). То есть теоретически данное УЗО может отключиться мгновенно при возникновении тока утечки. И если расположить несколько таких УЗО последовательно, то при возникновении тока утечки сработает наиболее быстродействующее УЗО.

Кривые отключения УЗО общего типа
Тип УЗО Время, с
In 2In 5In 500 A
УЗО общего типа 0,30 0,15 0,04 0,04 Максимальное время отключения
Селективное УЗО 0,50 0,20 0,15 0,15 Максимальное время отключения
0,13 0,06 0,05 0,04 Минимальное время неотключения

Построим кривые отключения для двух последовательно включенных УЗО. УЗО, расположенное в этажном щите, имеет уставку 100 мА, и УЗО штепсельных розеток в квартирном щите — уставку 30 мА (см. рис. 2). При токе утечки выше 50 мА любое из двух последовательно включенных УЗО может отключиться. Хорошо, если отключится УЗО, расположенное в квартирном щитке, тогда можно будет сразу определить и локализовать место возникновения утечки. А вот если не повезет и отключится УЗО этажного щита, то обесточится вся квартира, а для определения места утечки тока придется производить повторное включение каждого УЗО.


Рис. 3. Кривые отключения УЗО общего типа и селективного УЗО

Теперь рассмотрим вариант, где в этажном щите установлено селективное УЗО. Ситуация кардинально меняется, так как для селективных УЗО помимо максимального времени отключения существует также и минимальное время неотключения. Это позволяет УЗО пропускать через себя ток утечки в течение определенного времени, при этом не отключаясь.

В качестве примера рассмотрим кривые отключения для двух последовательно включенных УЗО (см. рис. 3). УЗО этажного щита — селективное с уставкой 100 мА, УЗО квартирного щита — общего типа с уставкой 30 мА. Видно, что зоны срабатывания двух УЗО нигде не пересекаются: «рабочая» зона селективного УЗО находится всегда выше зоны УЗО общего типа .

Селективное УЗО во всем диапазоне токов утечки дает обычному УЗО «шанс» сработать. Таким образом, получаем, что при возникновении тока утечки, например в ванной, сработает только УЗО, защищающее ванную. УЗО этажного щита сработает только в случае выхода из строя УЗО квартирного щитка либо при возникновении утечки между двумя щитами.

Практические испытания и результаты

Практическую необходимость установки вводного селективного УЗО инженеры компании «ИЭК» подтвердили опытным путем . Для проведения испытаний и проверки всех возможных вариантов последовательно включенных УЗО были отобраны УЗО различных производителей: IEK, EKF, TDM, DEKraft.


Рис. 4. Диаграмма выполнения селективности работы УЗО

Процедуру испытаний рассмотрим на примере последовательно подключенных УЗО: вводное 30 мА и нижестоящее 10 мА. В цепи создавался ток утечки 30 мА и фиксировался факт отключения одного из УЗО или сразу обоих. Испытание повторялось 50 раз. Затем создавался ток утечки 60 и 150 мА (в соответствии с требованиями, указанными в табл. 1).

Подобные испытания проводились для вышестоящих УЗО с уставкой 100 и 300 мА. Если отключается вводное УЗО либо отключаются оба УЗО, условие селективности не выполняется. По условию должен отключатся только нижестоящий аппарат защиты.


Рис. 5. Сводная диаграмма испытаний выполнения селективности УЗО

Таким образом было проверено 13 образцов механических, электронных и селективных типов УЗО (см. рис. 4). А также все возможные парные варианты работы каждого типа УЗО: механическое — механическое, механическое — электронное, селективное — механическое и т.д.

Сводный результат испытаний представлен на рис. 5. На графике видно, что теоретические рассуждения подтверждаются практическими испытаниями. При последовательном включении двух УЗО общего типа независимо от того, механическое оно или электронное, с вероятностью не более 28% произойдет отключение нижестоящего УЗО. Соответственно в 72% случаев происходит либо отключение обоих УЗО одновременно, либо отключается вышестоящий аппарат. Таким образом, если по следовать рекомендации СП 31-110-2003 и в качестве вводного УЗО использовать УЗО общего типа, то при возникновении аварийной ситуации в 72% случаев будет обесточена вся квартира. Ситуацию исправит применение селективного УЗО с временной задержкой, которое сработает только при условии отказа УЗО, расположенного в квартирном щитке.

Александр Илиницкий

Информация о компании

Группа компаний IEK
Группа компаний IEK — ведущий российский производитель электротехнической продукции среднего ценового сегмента. Международный бренд IEK хорошо известен в России и за рубежом — на протяжении 15 лет он является гарантом высокого качества и надежности. Сегодня IEK — это холдинг, контролирующий деятельность собственных производственных комплексов в России и за рубежом, а также торговых предприятий в России, Украине, Молдове, Казахстане, Монголии и странах Балтии. Разветвлённая дистрибьюторская сеть обеспечивает наличие ассортимента IEK® по всей территории РФ и в странах зарубежья. Продукция под торговой маркой IEK с успехом эксплуатируется на многочисленных объектах России и СНГ. Среди них — Московский государственный университет, метрополитен Санкт-Петербурга, Волгодонская атомная электростанция и многие другие объекты. На объектах используется модульное, щитовое, коммутационное оборудование, кабеленесущие системы, изделия для электромонтажа, светотехника и прочее оборудование ТМ IEK.

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.