Мифы об УЗО. Взгляд электрика

Широкое распространение УЗО в нашей стране началось в конце прошлого века. Прошло почти 25 лет, но до сих пор вокруг этого устройства ходит множество легенд, суеверий и мифов. Одни говорят, что УЗО — чуть ли не панацея, и с его установкой можно расслабиться и не думать об электробезопасности — УЗО обо всем позаботится. Оппоненты доказывают, что УЗО — это сплошная головная боль, оно постоянно выбивает не понятно от чего, и ставить его — только трепать нервы.

На самом деле истина где-то посередине. Как любое устройство, УЗО требует грамотного подхода к проектированию энергосистемы и к качеству монтажа. Если у вас электричество утекает неизвестно куда, а изоляцию погрызли мыши — никакое УЗО уже не поможет. Золотые слова сказаны по этому поводу в «СП 256.1325800.2016 Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» (п. А. 1.7): «(…) Решение об установке УДТ (для объектов действующего жилого фонда) должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние».

О чем речь

Статья — для подготовленных читателей. Но прежде, чем перейти к разбору конкретных мифов, давайте немного окунемся в нормативную документацию и терминологию, чтобы понимать, о чем речь.

УЗО — это устройство защитного отключения. Если включить логику и знание русского языка, то под это определение подпадает любое устройство, которое отключает что-либо в целях защиты. Например, можно ли назвать устройством защитного отключения оптический барьер, автоматически отключающий конвейер, когда на него попадает человек? А кнопку типа «красный грибок», при помощи которой можно остановить тот же конвейер вручную? А клапан, отключающий подачу воды в квартиру при обнаружении протечки, является устройством защитного отключения?

Ближе к теме. Автоматический выключатель, который есть в каждом электрощитке, тоже является устройством защитного отключения — он отключает линию, когда в ней появляется сверхток (происходит перегрузка или КЗ). В целях защиты электропроводки от перегрева и, как следствие, пожара.

Что же такое УЗО в нашем случае? Тут нам поможет нормативная документация. А именно — ГОСТ IEC 61008-1-2020 «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков», по которому сейчас выпускаются все УЗО. Как думаете, сколько раз там встречается аббревиатура «УЗО»? Ни разу, если не считать двух отсылок к старым российским ГОСТам.

Я веду к тому, что правильное название устройства, которое мы рассматриваем, — ВДТ (выключатель дифференциального тока). Почему с момента появления этого устройства прижилось название «УЗО», ходит несколько легенд. Но до сих пор и производители, и электрики не очень любят название «ВДТ», хотя оно единственно правильное.

Не всякое УЗО является ВДТ. Но любое ВДТ — это УЗО.

В статье пишем «УЗО» — подразумеваем «ВДТ». Если объективно смотреть на вещи, то термин «УЗО» вполне легитимен, он рассматривается в действующем ГОСТ IEC/TR 60755-2017.

Смотрим на картину шире. Существуют ВДТ со встроенной защитой от сверхтоков (ГОСТ IEC 61009-1-2020). В народе их называют дифференциальными автоматами (дифавтоматами), а в ГОСТ они названы АВДТ. Чтобы распутать путаницу, предлагаю таблицу 1.

ВДТ (УЗО) и АВДТ (дифавтомат) имеют одно общее название — УДТ (устройства дифференциального тока).

Главными документами по применению УЗО по сей день остаются СП256, о котором я говорил выше, и ПУЭ-7. Они дают ответы на большинство вопросов. Для изучения темы безопасности также рекомендую ГОСТ 30331.1-2013 и ГОСТ 50571.4.41-2022.

Основная функция УЗО

УЗО разрабатывалось прежде всего для защиты человека от поражения электрическим током. Это является его основным предназначением. Когда напряжение появляется там, где его не должно быть (например, на заземленном корпусе электроприбора), АВ и УЗО должно обесточить опасную электроустановку. Таким образом обеспечивается защита от косвенного прикосновения. Когда ток замыкания низкий и АВ сработать не может, УЗО — единственное средство, которое оградит человека от удара опасным напряжением.

Но стоит помнить, что УЗО — не панацея. Если при косвенном прикосновении УЗО — на переднем фронте защиты, то основная защита от прямого прикосновения — изоляция и конструктивная недоступность. Но и здесь, если что-то пойдет не так, УЗО перехватит инициативу и спасет ситуацию. Классический пример — если ребенок сунет гвоздь в розетку, только УЗО поможет ему обойтись лишь легким испугом и нагоняем от родителей.

После общих вопросов перейдем к разбору пикантных подробностей.

МИФ №1:

УЗО не срабатывает при сверхтоке
Срабатывает.

Определение сверхтока — проще не придумать: это любой ток выше номинального. УЗО не име-ет защиты от сверхтока и не должно отключаться при коротком замыкании. Защищать УЗО должен автоматический выключатель, как предписывают инструкции производителей, а также ПУЭ-7 (п. 7.1.76). Но «не должно отключаться» не означает «не может отключаться».

ВАЖНО: в этом подразделе я не веду речь о дифференциальном токе. Для простоты предполагаем, что его нет: I = 0.

Сейчас я покажу, что срабатывание УЗО от сверхтока — вполне нормально и легально! В ГОСТ 61008-1-2020 (п. 3.2.4) есть параметр — предельное (минимальное) значение тока неотключения. Обычно он равен 6 In.

В ВДТ, как и АВДТ, есть два номинальных тока — отключающий дифференциальный I n и просто номинальный ток In.
Этот параметр разрешает срабатывать ВДТ при отсутствии дифференциального тока (I = 0 мА). Например, для УЗО с номинальным током In = 40 А будет нормальной ситуация, когда при КЗ фазы на нейтраль отключится не только защитный АВ, но и само УЗО. Условие для этого требуется только одно — сверхток должен быть более 40х6 = 240 А.
Ситуация, когда возможно такое явление, показана на схеме 1.

В чем же причина такого явления? Данное допущение — это послабление производителям ВДТ, которым нелегко сделать идеальный дифференциальный трансформатор. Неидеальность означает, что при наличии какого-либо тока через полюса УЗО и нулевом дифференциальном токе напряжение на выходе дифференциального трансформа-тора не равно нулю. И чем больше ток через УЗО, тем больше это напряжение рассогласования.

Повторяю: УЗО от сверхтока сработать МОЖЕТ, но совсем НЕ ДОЛЖНО. Если оно сработало, это не говорит о его низком качестве. Это говорит только о том, что оно полностью соответствует ГОСТу.

МИФ №2.

УЗО не должно защищать от сверхтока
Должно.

Думаете, я сам себе противоречу? Отнюдь! Сейчас я докажу, что УЗО не только МОЖЕТ, но и ДОЛЖНО срабатывать от сверхтока. Парадокс? Сверхток сверхтоку рознь — скажу я и начну издалека.

Не поленюсь повторить: сверхток — это любой ток, превышающий номинальный. Это определение дано, в частности, в ГОСТ 60898-1-2020 (п. 3.2.1) на АВ и в ГОСТ IEC 61009-1-2020 (п. 3.4.2) на АВДТ. Помните, я говорил в предыдущем пункте, что у ВДТ есть два номинальных тока? Но если там речь шла о номинальном токе In, то тут я говорю о номинальном отключающем дифференциальном токе I n.

Если мыслить логически, можно ли назвать сверхтоком любой ток, превышающий номинальный отключающий дифференциальный ток? Да. Что и требовалось доказать.

Из этого следует, что ВДТ «без встроенной защиты от сверхтоков» не только может, но и должен защищать от сверхтоков. Но, повторюсь, есть пикантная подробность — при этом сверхток протекает не с фазного проводника на нейтральный, а с фазного на землю (или защитный заземляющий проводник, электрически связанный с землей), как это показано на схеме 2.

Такой сверхток можно назвать дифференциальным. Каким может быть его значение? Пример. Если «обычный» сверхток для ВДТ с In = 10 А и I n = 10 мА равен любому току больше 10 А, то дифференциальный сверхток — это любой ток на заземляющий проводник больше 10 мА, вплоть до тока КЗ. Кстати, ток может «утекать» не только с фазного полюса УЗО, но и с нейтрального.

МИФ №3.

УЗО должно срабатывать от утечки
Не должно.

УЗО можно представить, как математическую функцию, вычисляющую векторную сумму токов через его полюса. Проще говоря, УЗО сравнивает ток по фазе (или фазам, если речь про «трехфазное» УЗО) и по нейтрали. Если разница между этими токами превышает определенный предел, УЗО выключается. Эта разница называется дифференциальным током I , а номинальный порог отключения — номинальным отключающим дифференциальным током.

Так что с утечкой? Главное, что надо знать, — ток утечки есть всегда, и если он присутствует — это нормально. Более того, не существует ситуации, когда утечки нет. Может быть, только в идеальном мире, где сопротивление изоляции и всех предметов, не предназначенных для проведения тока, равно бесконечности.

Официально об этом сказано в ГОСТ IEC 61008-1-2020 (п. 3.1.2): ток утечки — это «ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи».

Ток утечки есть у любой части электроустановки — у кабелей и электроприборов. Чтобы понять уровень этого тока, можно воспользоваться методикой из ПУЭ-7 (п. 7.1.83): «(...) ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника».

Есть и таблицы допустимых токов утечки для бытовых электроприборов, но суть не в этом. Суть в том, что наличие утечки — это нормально. И когда говорят, что «УЗО сработало от утечки», то есть три варианта интерпретации этих слов:

1. УЗО неисправно.
2. УЗО выбрано неправильно по параметру I n. Например, на групповую линию длиной 50 м, к которой подключена стиральная машина и бойлер, установлено УЗО с I n = 10 мА.
3. Спикер не понимает, о чем говорит, и путает ток утечки с током замыкания на землю.

Ток замыкания на землю — тот ток, от которого должно срабатывать УЗО. Что это за ток такой? Это (ГОСТ IEC 61008-1-2020, п. 3.1.2): «Ток, проходящий в землю через место замыкания при повреждении изоляции». Иначе говоря, токи утечки и замыкания на землю отличаются тем, что первый есть всегда, а второй — только в случае какой-либо неисправности («earth fault current»).

Не нужно думать, что замыкание на землю — это обязательно сноп искр. Ток замыкания на землю может иметь значение несколько миллиампер. Максимальное значение тока замыкания на землю может составлять несколько килоампер и быть равным току короткого замыкания в данной точке цепи.

Дифференциальный ток имеет две составляющие — ток утечки и ток замыкания на землю. Именно от дифференциального тока срабатывает УЗО.

Если сказать более развернуто, то УЗО должно сработать, когда дифференциальный ток I будет равен или превысит номинальный отключающий дифференциальный ток I n. Но и тут есть тонкость. УЗО МОЖЕТ сработать, когда дифференциальный ток выше номинального неотключающего дифференциального тока I n0, который равен половине отключающего (схема 3).

Пример для понимания. Линия, на которой работает бойлер, имеет ток утечки 10 мА. На линии установлен УЗО с I n = 30 мА. Можно мыться пару лет, пока у ТЭНа бойлера не ухудшится изо-ляция настолько, что появится достаточный ток замыкания на землю, и дифференциальный ток станет выше 15 мА. Тогда возможны отключения УЗО (их почему-то называют «ложными», хотя УЗО послушно выполняет свою функцию). А когда ток замыкания повысится до 15 мА и дифференциальный ток станет равным 30 мА и больше, деваться некуда — придется менять ТЭН.

Вопрос на засыпку — будет ли работать УЗО, если нет заземления? Однозначно да. Чтобы УЗО сработало, нужно не заземление. Нужен дифференциальный ток достаточного уровня. А для этого должен появиться ток замыкания на землю. Через что он пойдет — через заземление или через человека, плескающегося под душем, — для УЗО все равно. А вот для человека не все равно. Поэтому заземление должно быть обязательно.

Подытоживая, скажу: правильно говорить не «УЗО сработало от утечки», а «УЗО сработало от высокого дифференциального тока». Хотя, если под утечкой подразумевать утечку воды в ванной, из-за которой ухудшилась изоляция и появился ток замыкания на землю, то все верно.

МИФ №4.

УЗО не работает при обрыве нуля
Работает.

Весь вопрос — какое УЗО и при каком обрыве. Все УЗО разделяются на два подвида: независящие от наличия напряжения сети (электромеханические УЗО) и зависящие от наличия питания (электронные УЗО).

Электромеханические, как следует из названия, не требуют для своей работы питания. Но это уточняется не для того, чтобы намекнуть, что им не нужны батарейки или что они экономят электроэнергию. Конструкция таких УЗО построена на чувствительном дифференциальном трансформаторе, выходная обмотка которого может выдавать напряжение, достаточное для корректной работы УЗО. Для срабатывания электромеханики нужен только дифференциальный ток. А электронные УЗО для своей работы требуют наличия электропитания — без него они могут быть выключены только вручную.

Обрыв нуля тоже бывает двух подвидов:

1. Обрыв «однофазного» нуля в сети 220 (230) В. Это может произойти на вводе в квартиру или частный дом с однофазным питанием. На всей электропроводке и нагрузке, в том числе на нейтральных проводниках после места обрыва, будет присутствовать фазное напряжение.
2. Если обрывается «трехфазный» ноль (например, в подвале многоквартирного дома), это может быть опасно тем, что напряжение вместо положенных 220 (230) В может «гулять» в пределах 50…350 В. Этот случай в статье не рассматриваем, скажу лишь, что реле напряжения обязательно должно быть в каждой квартире.

Что же делать? Любая авария с домашней электропроводкой чревата тем, что домашний электрик, думая, что «электричество кончилось», захочет сам все починить. И может произойти прямое или косвенное прикосновение, которое в обычной ситуации купируется посредством выключения УЗО. Но если оборвана нейтраль однофазного питания квартиры перед электронным УЗО, то от последствий прикосновения домашнего мастера спасет только сухой пол и везение.

Коротко: «однофазное» УЗО выполняет свои защитные функции только при обрыве нуля в однофазной сети и только если это УЗО, независимое от напряжения питания (электромеханическое) — см. схему 4.

Еще несколько фактов по теме.

При прикосновении к нулевому проводнику или замыкании его на землю УЗО может сработать. Разумеется, если на N по отношению к земле будет какой-то потенциал, а дифференциальный ток будет не менее номинального отключающего дифференциального тока I n.

Электронное УЗО не работает при обрыве на входе не только нуля, но и фазы. Надежная механика и в этом случае отработает как надо.

Что точно не будет работать при любом обрыве и любом типе УЗО — кнопка «Тест». Ведь эта кнопка формирует цепь, в которой протекает тестовый дифференциальный ток. А нет напряжения — нет тока.

Вы не забываете не реже 1 раза в 3 месяца проверять УЗО кнопкой «Тест»?

Напоследок — хорошая новость. Электронные УЗО сейчас практически не выпускаются, а в некоторых странах они уже запрещены. Правда, до сих пор очень распространены АВДТ (дифавтоматы) на электронном принципе действия. Поэтому лучшее решение с точки зрения безопасности и функциональности — на каждую групповую цепь (например, группу розеток) ставить связку «электромеханическое УЗО + автоматический выключатель».

Если хотите немного сэкономить на деньгах и удобстве, на одно УЗО можно подключить несколько групповых цепей. Разумеется, каждую — через свой автомат.

МИФ №5.

УЗО защищает от пожара
Это не миф, но в этом вопросе много суеверий.

Противопожарным называют УЗО, которое ставят на вводе в электрощите. Это название — жаргонное, или простонародное, ни в одном документе его не встретить. Отличительная особенность противопожарного УЗО — его номинальный отключающий дифференциальный ток равен 100 или 300 мА.

Почему же оно противопожарное? Разве УЗО с током 10 или 30 мА от пожара не защитит? А автоматический выключатель разве не предотвратит пожар, отключив электроприбор или удлинитель, в котором произошло короткое замыкание?

Дело в том, что противопожарность для такого УЗО — пожалуй, единственное его предназначение. Такое УЗО не сможет выполнить свое главное предназначение и не защитит человека от смертельного удара.

Как происходит защита от пожара? Пожар в электропроводке часто возникает, когда происходит замыкание на землю. При этом в результате протекания тока замыкания может выделяться большое количество тепла, искры и пламя, которые и могут привести к пожару. Особенно это опасно, когда электрические кабели проложены по сгораемым поверхностям — дереву, обоям и т. п.

Замыкание на заземленные предметы или защитный проводник может произойти в результате повреждения изоляции — например, из-за ударов, сдавливаний кабеля, зубов животных и т. п.

УЗО и АВДТ, установленные на групповые цепи, более универсальны и функциональны, в том числе в плане противопожарности. Если вы хотите на вводе поставить противопожарное УЗО, важно, чтобы соблюдались условия селективности по току и времени. Читайте об этом в ПУЭ-7 (п. 7.1.73) и СП 256 (п. А. 4.2).

ВАЖНО! Если после противопожарного УЗО хотя бы одна групповая цепь не имеет своего группового УЗО, то рано или поздно это приведет к потере нервных клеток — если противопожарное УЗО сработает, оно обесточит все.

По большому счету, в разветвленной электросети дома главные защитные устройства — групповые автоматы и УДТ (УЗО или АВДТ). Если есть острое желание поставить противопожарное УЗО, оно обязательно должно быть селективным. Устанавливать его в одном щите с групповыми устройствами смысла нет — там ему защищать нечего. Противопожарное УЗО должно стоять в этажном щитке, если это квартира, или в щите учета на улице, если это частный дом. Так оно будет защищать вводной кабель при повреждении его изоляции.

Есть и другое действие противопожарного УЗО — если, не дай Бог, в подъезде или щите учета случится пожар (или затопление с землетрясением), в кабеле ухудшится изоляция и квартира или дом будут полностью обесточены. Что, несомненно, повышает безопасность при форс-мажорных обстоятельствах.

Выводы

УЗО — несомненно, очень полезное устройство, которое должно быть в каждом электрощитке. Хочу пожелать вам, чтобы оно срабатывало как можно реже. Но чтобы каждое срабатывание предотвращало развитие аварийной ситуации и сохраняло вашу жизнь и здоровье.