В современном мире ежегодно растет количество электрических приборов, подключаемых к сети, что приводит к увеличению нагрузки на существующие электрические сети и, как следствие, к росту числа аварий. По данным МЧС России, нарушения в системе электроснабжения становятся причиной 30 % всех пожаров, и этот процент год от года растет. При этом, к сожалению, у большинства российских потребителей электроэнергии недостаточно информации о современных и эффективных устройствах защиты от аварийных явлений. Существует множество причин, которые могут привести к ненормальной работе сети и, как результат, к ее повреждениям, которые являются прямой причиной пожаров и несут в себе опасность поражения человека электрическим током.
Решающую роль в защите электрических сетей играет модульное защитно-коммутационное оборудование (для простоты далее будем называть его модульное оборудование), о котором, как правило, знает лишь узкий круг специалистов, электриков. Так, каждый пятый владелец дома или квартиры, обновивший розетки и выключатели, даже не слышал о том, что это такое и для чего устанавливается. Почти половина (45 %) не представляют, какое модульное оборудование установлено у них дома.
Подобная ситуация приводит к тому, что к выбору модульного оборудования относятся по остаточному принципу. Результатом этого является низкая защищенность электрических сетей в жилищном строительстве (квартир, частных домов и коттеджей). Например, если защита от короткого замыкания и перегрузки (которая является базовой т. е. минимально необходимой) присутствует в 90 % домохозяйств, то защита от поражения электрическим током и пожара есть в лучшем случае в новостройках, а также в некоторых квартирах и офисах, где недавно проводился ремонт. Полная защита, включающая устройства защиты от импульсных перенапряжений, есть не более чем в 1 % российских домохозяйств.
В данной статье мы хотели бы подробнее рассказать об основных причинах аварий в электрических сетях и устройствах, которые могут от них защитить.
Короткое замыкание и перегрузка сети
Основная опасность связана с протеканием по сети тока, превышающего номинальное значение, на которое эта сеть рассчитана. Примером перегрузки является ситуация, когда в квартире или офисе к сети подключено слишком много электроприборов, по проводам протекает ток, превышающий их пропускную способность. В результате изоляция может расплавиться, что влечет за собой короткое замыкание. Причем, если при перегрузке ток может превышать номинальный в 1,5-2 раза, то при коротком замыкании это превышение может быть уже в десятки и даже сотни раз больше. Очевидно, что короткое замыкание необходимо ликвидировать за очень короткое время, чтобы не произошло возгорание.
Для защиты от высоких токов короткого замыкания и перегрузки используются автоматические выключатели (иногда для краткости их называют автоматы). Важно помнить, что эксплуатация сети без устройств, защищающих от короткого замыкания и перегрузки, недопустима ни при каких обстоятельствах! Современные автоматы являются высокотехнологичными устройствами, в конструкции которых закладываются, помимо основных функций защиты, еще и дополнительные возможности. Примером может служить автоматический выключатель серии IC60 Acti 9, который производится компанией Schneider Electric. Этот автомат снабжен указателем аварийного срабатывания, который позволяет определить какой автомат отключился из-за повреждения сети и своевременно и быстро принять меры к устранению аварии. Кроме того, данный вид автоматов имеет очень высокие технические характеристики, что сделало его популярным и востребованным среди специалистов — электриков, работающих в самых различных сферах деятельности.
Поражение электрическим током и возгорание из-за повреждения изоляции
Защиту от этих видов повреждений выполняют выключатели дифференциального тока (для краткости их еще называют устройства защитного отключения (УЗО). Эти устройства защищают от тока утечки, который возникает, к примеру, при повреждении изоляции, когда часть тока из провода «утекает», например, на корпус устройства. При этом нет видимых и ощутимых повреждений сети, т. к. этот процесс является начальной стадией повреждения. При этом, если не предотвратить развитие ситуации, то закончится все может коротким замыканием или поражением человека электрическим током. УЗО также служат для защиты от так называемого косвенного (т. е. непреднамеренного) прикосновения к частям под напряжением. К примеру, ремонтируя розетку, человек может коснутся контакта. В этом случае УЗО мгновенно отключится и защитит человека от опасных последствий воздействия электрического тока. Именно поэтому правила устройства электроустановок (ПУЭ) — один из основных документов, определяющих устройство любой электроустановки, требует обязательной установки УЗО в электрической сети, питающей розетки.
Одной из разновидностей устройств, защищающих от поражения электрическим током и пожара, являются автоматические выключатели дифференциального тока или дифавтоматы. Эти устройства совмещают в своей конструкции автоматический выключатель и УЗО и способны также защитить и от перегрузки, и от короткого замыкания. Зачастую применение таких устройств оправдано необходимостью экономии места в электрическом щите. Например, когда в уже установленном щите нужно установить УЗО, которое, как правило, занимает 2 модуля (обычно 1 модуль — это ширина однополюсного автоматического выключателя, 18 мм), а места не хватает. В этом случае как раз выход в установке дифавтомата, которым можно заменить обычный автомат и который будет выполнять функции как УЗО, так и автоматического выключателя. Кроме того, в предложении Schneider Electric есть компактный дифавтомат IDif K в серии Acti 9 и АД63 в серии «Домовой», который имеет ширину как обычный автомат, т. е. 18 мм, что, по сути, делает его самым компактным среди аналогичных устройств.
Важно подчеркнуть, что УЗО и дифавтоматы в России распространены не слишком широко. Тем не менее разумные потребители и ответственные работодатели устанавливают это защитное оборудование в квартирах и офисах. В масштабах строительства или ремонта стоимость УЗО или дифавтомата ничтожна мала, а человеческие жизни, которые спасут эти устройства, — бесценны. Стоит отметить, что отсутствие зануления в помещении (когда в сети присутствует третий, так называемый защитный нулевой проводник) не мешает применению УЗО и дифавтоматов, а говорит о необходимости их установки, так как в случае отсутствия заземления устройства защиты от токов утечки будут единственной защитой от поражения током. Также отдельные типы УЗО и дифавтоматов, представленные к примеру в серии Easy 9, производимой Schneider Electric, защищают от такого вида аварии, как повышение напряжения.
Повышение напряжения
Данный вид аварийной ситуации может быть вызван так называемым перекосом фаз или обрывом нулевого проводника. В этом случае напряжение в сети длительное время может достигать 300 и более вольт, что приводит к выходу из строя всего подключенного к сети оборудования. К сожалению, в бытовых сетях, особенно в домах старой постройки, такие ситуации довольно часты и связаны, как правило, с износом электрических сетей и плохим их обслуживаем.
Решить проблему защиты от подобных нежелательных явлений может реле напряжения, представленное в серии Easy 9 от Schneider Electric. Это устройство способно автоматически отключать питание подключенных устройств, как только напряжение в сети превысит опасное значение 280 В или понизится ниже 150 В. Как только напряжение восстановится до нормального значения, реле снова включит питание устройств. Таким образом это устройство является оптимальным решением для применения, в т. ч. в загородных домах, дачных постройках, т. к. не требует контроля со стороны человека.
Еще одним видом опасных аварийных ситуаций являются импульсные перенапряжения. Это очень кратковременные, несколько миллисекунд, иногда 10-20 микросекунд, но очень большие по напряжению — до 10 000 В — повышения напряжения. Причиной, их вызывающей, являются такие явления, как гроза или, к примеру, работа оборудования в электрических сетях либо аварийные отключения, например, обрыв провода линии электропередач.
Импульсные перенапряжение, несмотря на очень короткое время воздействия, могут вызывать серьезные перебои в работе оборудования, а иногда и выход его из строя. Одним из примеров являются сбои в работе автоматики газовых котлов, где электроника очень чувствительна к такого рода воздействиям. А если взять современные бытовые или мультимедийные устройства, внутри которых также установлено много электронных компонентов, то можно представить, к примеру, последствия перенапряжения для загородного коттеджа. Чтобы предотвратить это, используются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
УЗИП снижает скачок напряжения до приемлемого для бытовой техники и электроники уровня — 1000-1300 В. К УЗИП класса III относятся сетевые фильтры, защищающие наиболее чувствительные электроприборы от небольших скачков напряжения. УЗИП класса II устанавливаются в щитке, при входе в квартиру или офис, и обеспечивает защиту от более высоких скачков напряжения. УЗИП класса I предназначены для применения в случаях, когда есть риск удара молнии в провод питающей линии электропередач.
Важно помнить, что, вопреки распространенному мнению, автоматы и УЗО не защищают электроприборы от импульсных скачков напряжения. Чтобы сберечь от повреждения дорогостоящее имущество, необходимо пользоваться УЗИП.
Вывод
Используя в комплексе защитные автоматы, автоматические выключатели и оборудование для защиты от импульсных перенапряжений, можно избежать неприятных последствий, связанных, как минимум, с выходом из строя дорогостоящей бытовой или промышленной электротехники, и, как максимум, — катастрофы, когда случается возгорания из-за вовремя необнаруженного короткого замыкания. Используйте проверенные средства для организации безопасного, надёжного и стабильного электрокомплекса как дома, так и на предприятии.
