Своими руками

УЗИС. Защита от искрения в электропроводке

1 марта 2018 г. в 10:12

От автора

Устройство защиты от искрения УЗИс

Устройство защиты от искрения УЗИс — герой статьи

Привет, друзья! Сразу к делу. Несмотря на то, что я всем рекомендую ставить реле напряжения, про которые у меня уже несколько статей на блоге, это не спасает потребителя от проблем с возможным возгоранием.

Поясню на примере. Имеем распространенную и трудно диагностируемую проблему — плохой контакт. Чем это может быть чревато?

Допустим, у человека проблема — плохой контакт в распределительной коробке где-то в труднодоступном месте. Это никак не проявляется — вся нагрузка дома, которая идёт через эту проблемную скрутку, работает, только иногда почему-то глючит.

Запахов никаких, поскольку коробка в проветриваемом месте, и к тому же герметично замурована. И вот, в один «прекрасный» день ломается телевизор. Гарантия закончилась, и ремонт обходится в сумму более 5000 руб. Кроме того, постоянно приходится перезагружать Wi-Fi роутер, поскольку в доме пропадает интернет...

Далее, в ещё один «прекрасный» день чуть не случается пожар — проблемная скрутка окончательно отгорает, оставив без электроэнергии пол квартиры. Время на поиск и ожидание электрика, нервы, расходы...

У меня, как у электрика, такие ситуации случаются постоянно, и вызывают меня всегда на предпоследней или последней стадии — или когда «моргает свет», или «пахнет жареным», или вообще домочадцы сидят без света.

Неоднократно встречался с этой проблемой и в промышленном оборудовании. Например, почитайте мою статью про ремонт станка на контроллере. Причина оказалась банальна — искрение в питающей розетке! В результате — слетела программа в контроллере.

Устройства защиты потребителей электроэнергии

Сейчас придумано достаточно средств для защиты потребителей от всяких бед с напряжением, чтобы защитить электропроводку и нагрузку. Коротко перечислю эти устройства.

  • Защитный автомат. Самое распространенное средство, как правило и единственное, которое стоит в каждой квартире. Защищает электропроводку после автомата от перегрузки по току и от короткого замыкания.
  • УЗО (устройство защитного отключения). Защищает от прямого прикосновения к токоведущим частям, от тока утечки на землю вследствие ухудшения изоляции электропроводки и электроприборов.
  • ДифАвтомат (дифференциальный автомат) — симбиоз двух предыдущих устройств, защищает от повышенного тока, кз и утечки.
  • Реле напряжения — защищает электроприборы от пониженного и повышенного напряжения.
  • Реле контроля фаз — в принципе то же реле напряжения, но контролирует качество трехфазной сети.
  • УЗИП (устройство защиты от импульсного перенапряжения). Защищает от скачков в питающей сети, которые могут происходить, например, от включения мощных потребителей и грозовых разрядов.
  • ОМ, ПФ, и тд. Ограничители мощности, переключатели фаз, и подобные приборы — служат не столько для защиты, сколько для сервиса.
  • Устройство защиты от искрения (УЗИс). Это как раз то, что мы будем рассматривать в этой статье.

Что такое искрение и дуговой пробой?

Немного теории.

Искрение — это непредсказуемое скачкообразное изменение тока и напряжения с питающей линии. При этом ток и напряжение за счет реактивной составляющей в линии могут принимать значения, во много раз превышающие номинальные.

Если по научному, то искрение называют также дуговым пробоем. Дуговой пробой может быть двух видов:

  1. Последовательный дуговой пробой. Это пробой в результате плохого контакта в одном из проводников питающей сети. При этом ни одно из перечисленных устройств не способно выявить эту проблему, кроме УЗИс.
  2. Параллельный дуговой пробой. Это пробой между двумя полюсами электрической сети. В нашем случае — между фазой и нулем, или фазой и землей. И если при последовательном пробое усредненный ток в сети понижается, то при параллельном — повышается. Казалось бы, тут нам может помочь обычный автомат? Но не так всё просто. Защитный автомат имеет время-токовую характеристику, и ему нужно определенное время, чтобы отключиться при данном токе. Время до возгорания при таком пробое может быть очень коротким, а ток — недостаточным для моментального отключения, и произойдёт пожар. Это происходит в достаточно частых в практике случаях, когда от автомата с большим номинальным током отходят длинные тонкие провода, а пробой случается в них где-то ближе к нагрузке.

Виды дуговых пробоев показаны на рисунке:

Последовательный и параллельный дуговой пробой приводит к искрению и пожару

Последовательный и параллельный дуговой пробой, приводящий к искрению и пожару

В обоих видах пробоя он сопровождается световыми, звуковыми и тепловыми эффектами. А это при определенных условиях легко приводит к возгоранию.

Кроме этого, возникает электромагнитная помеха, которая распространяется по электросетям и по электромагнитному полю, и дает сбои в работе различного слаботочного оборудования.

Как заранее защититься от таких неопределенных и неприятных ситуаций и вовремя предпринять меры?

Как раз об этом и идет речь в статье, это УЗИС (Устройство защиты от искрения). Его выпускают несколько производителей, и оно может также называться Устройство защиты от дуговых разрядов (УЗДР), или Устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП).

УЗИС Эколайт. Принцип действия и основные функции

Мне в руки попало устройство защиты от искрения УЗИс-С1-40-010110-ЭЛ002, которое я и буду всячески исследовать и даже мучить.

Устройство защиты от дугового пробоя УЗИс-С1-40 от Ecolight

Устройство защиты от дугового пробоя УЗИс-С1-40 от Ecolight

Но для начала рассмотрим принцип действия.

Как и в случае с реле напряжения, в УЗИС происходит непрерывный контроль (отслеживание) параметров синусоиды, которая через него проходит. Но в реальных условиях, особенно при искрении, напряжение далеко от синусоиды. Поэтому используется метод измерения True RMS, учитывающий все гармоники (частоты) сигнала, а не только первую, 50 Гц.

Для этого используется контроллер. Как только изменяются некоторые параметры (а это в первую очередь относится к мгновенному значению напряжения и тока), контроллер принимает решение от расцеплении цепи.

Принимается во внимание также полярность и форма напряжения, о длительности и периодичности повторения скачков напряжения. Такая сложная обработка сигнала нужна для того, чтобы исключить ложные срабатывания, и в то же время отключить потребителя при действительно серьезных проблемах.

Время выключения от тока нагрузки не зависит. То есть, нужен ток 2,5 А в дополнение к току нагрузки без искрения.

Повторное включение возможно только вручную, это требование противопожарного стандарта ГОСТ IEC 62606-2016 (можно будет скачать в конце статьи).

Основные характеристики

Разберём заявленные производителем характеристики устройства.

Параметры УЗИс Эколайт

Параметры УЗИс «Эколайт»

Я прокомментирую некоторые параметры.

  • 2.1.3. Номинальное/минимальное/рабочее напряжение — 230/150/290 В. Минимальное — значит, что устройство в принципе будет пропускать через себя ток, но защищать от искрения не будет. Максимальное — при этом напряжении устройство отключить потребителя, сработает защита от повышенного напряжения. То есть, УЗИС частично заменяет реле напряжения.
  • 2.1.4. Выдерживаемое напряжение — 440 В. При этом устройство не выйдет из строя, и при возврате напряжения в рабочие пределы продолжит функционировать. Эти два пункта означают, что УЗИС обеспечивает защиту от обрыва нуля, оставаясь работоспособным после этого.
  • 2.1.7. Пороги напряжения для отключения — 260, 270, 280, 290 В. Выбором порога можно изменить соотношение риск повреждения нагрузки/частота отключений. Приходится выбирать, и хорошо, что эта возможность есть.
  • 2.1.8, 2.1.9. Время отключения при превышении порога напряжения — 0,2 с, 0,03 с (при напряжении более 300 В). То есть, при опасном обрыве нуля УЗИС отработает максимум за полтора периода сетевого напряжения, и гарантированно спасёт нагрузку от повреждения. И дом от пожара.
  • 2.1.10. Время срабатывания при искрении — от 0,04 с. Это время зависит от некоторых факторов — от интенсивности и частоты повторения искрения, от тока нагрузки.
  • 2.2.11. Параметры варисторной защиты — радует, что она есть, это снизит интенсивность входной помехи из питающей сети.

Фото характеристик на упаковке устройства:

УЗИС. Эксплуатационные условия и технические характеристики

УЗИС. Эксплуатационные условия и технические характеристики

Для диагностики состояния устройства служит двухцветный светодиод, который сохраняет непрерывность индикации причин отключения и после отключения УЗИс, и даже позволяет отслеживать при этом текущее напряжение сети поворотом регулятора уставки предельного напряжения. Светодиод имеет 6 состояний:

Индикация состояния работы и неисправностей

Индикация состояния работы и неисправностей

Инструкцию производителя и другую информацию к Устройству защиты от искрения Эколайт можно будет скачать в конце статьи.

Фото внешнего вида УЗИС Эколайт

Внешний вид устройства показан в начале статьи. Вот боковая сторона со схемой подключения:

УЗИс Эколайт. Схема подключения

Схема подключения вроде бы простая, но имеет одну важную особенность! Дело в том, что в отличии от других подобных устройств, УЗИс подключается снизу, на клеммы IN, а выходные клеммы OUT — сверху!

Как выглядят клеммы:

Клеммы для подключения УЗИс. Надёжно

Клеммы для подключения УЗИс. Надёжно

Для проверки работоспособности в комплект входит средство контроля зоны функционирования (имитатор искрения):

Средство контроля УЗИс — имитатор искрения

Средство контроля УЗИс — имитатор искрения

В случае необходимости проверки работы УЗИс или при каких-то подозрениях в его неисправности можно вставить в любую розетку это устройство, и УЗИс должен сработать.

Имитатор искрения для проверки устройства защиты от дугового пробоя

Имитатор искрения для проверки устройства защиты от дугового пробоя

Впрочем, УЗИс имеет внутреннюю схему контроля, которая проверяет устройство на работоспособность сразу после включения и затем каждые 12 часов.

Ещё несколько фото упаковки. Информативно и красочно.

Основные причины возгораний в электросетях

Основные причины возгораний в электросетях

Радует, что такие вещи делают в Сколково!

УЗИс Эколайт

УЗИс «Эколайт», коробка

УЗИс Эколайт

УЗИс «Эколайт», упаковка

Схема включения

Схема — проще не придумаешь:

Схема включения устройства защиты от искрения УЗИС

Схема включения устройства защиты от искрения УЗИС

Однако, и здесь можно ошибиться, перепутав вход с выходом, и фазу с нулём. Будьте внимательны при подключении!

Для защиты перед УЗИс нужно включать автоматический выключатель (АВ), а при необходимости — УЗО по стандартной схеме.

Устройство на ток 40 А, и, как и в случае с реле напряжения, возникает вопрос — а что, если нужен ток больше 40 А? Можно ли применить модульный контактор для усиления тока. Нет. Дело в том, что ток нагрузки должен протекать только через УЗИС, а в случае с контактором будет протекать ток его катушки, и никакой пользы от этого не будет.

Производитель обещает выпустить изделие на ток 63 А, этого вполне достаточно.

А вот байпас, закоротив входную и выходную клеммы, использовать можно. Но, как и в случае с реле напряжения, пользоваться им нужно с умом и временно — только тогда, когда УЗИс срабатывает по какой-то причине, или вышло из строя. Это может быть случай, если допустимо работать (на свой страх и риск) с неисправной электропроводкой, до её ремонта. Не рекомендую! При параллельном пробое возгорание проводки может произойти практически мгновенно!

Внутреннее устройство

Чем дальше — тем интереснее!

Разбираем устройство, и видим:

Внутренняя схема УЗИс

Внутренняя схема УЗИс

Я подписал на фото основные узлы.

Плата более детально:

Электронная плата УЗИс

Устройство УЗИс. Электронная плата.
Справа — контакты для программирования на этапе производства,
слева — контакты для подключения

Электронная плата устройства УЗИс

Устройство УЗИс. Электронная плата.
Тут контакты для подключения платы (внизу) видны хорошо

Силовая часть:

Устройство расцепителя УЗИс

Устройство расцепителя УЗИс

Производитель по ряду технических причин выходной контакт сделал неподвижным, и расположил его сверху.

Испытания

При подключении средства контроля (имитатора искрения) всё работает, как и написано в описании устройства. Но мне всегда хочется большего.

У меня нет испытательной лаборатории, чтобы провести испытания, рекомендованные в ГОСТ IEC 62606-2016. Однако, я собрал простейший испытательный генератор искрения на реле:

Генератор искрения на реле

Генератор искрения на реле

Принцип работы этого генератора прост — при включении питания реле включается, его НЗ контакты размыкаются, реле выключается, НЗ контакты замыкаются, реле включается, и т. д., до бесконечности, с частотой 20...50 Гц, в зависимости от конструкции реле.

Испытательный стенд выглядел таким образом:

Установка для исследования работы устройства защиты от дугового пробоя

Установка для исследования работы устройства защиты от дугового пробоя.
Нижний двухполюсный автомат — для подключении нагрузки

Через вторые НЗ контакты реле коммутируется нагрузка, обозначенная на схеме как Rn. В качестве активной (резистивной) нагрузки я использовал паяльник, масляный нагреватель и наборы мощных резисторов (cos φ > 0,9):

Резисторы для имитации мощной активной нагрузки

В качестве реактивной — трансформаторы (cos φ < 0,2).

Скажу сразу, систематизировать должным образом результаты измерения не удалось, поскольку такие параметры, как «интенсивность искрения» и импульсное перенапряжение, измерить очень сложно, можно лишь оценить.

Для начала напомню, какая форма напряжения у нас в сети между нейтральным и фазным проводами:

Синусоида в сети питания 220 В

Синусоида в сети питания 220 В

Если начинается искрение с преимущественно активной нагрузкой, мы видим такую картину:

Искрение (дуговые пробои) в цепи питания активной нагрузки

Искрение (дуговые пробои) в цепи питания активной нагрузки

Устройство защиты от искрения срабатывало при токе нагрузки около 2,5 А. Почему «около»? При токе 2 А скорость срабатывания — несколько секунд, при токе 3А — практически мгновенно. Ток рассчитывал на основе закона Ома.

А вот при индуктивной нагрузке в сети творилось вот что:

Форма напряжения при искрении в сети с индуктивной нагрузкой

Форма напряжения при искрении в сети с индуктивной нагрузкой

Как видно, размах напряжения (от минимума до максимума) — более 1600 В! Вот почему могут гореть наши электроприборы! Хорошо, что сейчас такую нагрузку стараются исключить, и cos φ < 0,5 в домашней нагрузке встретить можно очень редко.

В этом случае УЗИс срабатывал уже при токе менее 1 А, что логично — он старается защитить нашу сеть от такого беспредела.

На этом всё, пишите свои вопросы и отзывы об этом устройстве в комментариях!

Файлы для скачивания

Ниже выкладываю для скачивания файлы по данному устройству, в том числе соответствующие ГОСТы.

  1. Listovka_UZIs_new_C1_40.pdf. Устройство защиты от искрения УЗИс-С1 для автоматического отключения искрящей цепи. Листовка.
  2. Prezent_UZIs_new_C1_40.pdf . Презентация Эколайт УЗИс.
  3. Imitator_iskreniya. pdf. Описание имитатора искрения.
  4. Metodicheskie_rekomendacii. pdf. Экспертное исследование после пожара контактных узлов электрооборудования в целях выявления признаков больших переходных сопротивлений.
  5. UZIs_instrukciya. pdf. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИСКРЕНИЯ УЗИс-С1-40 ТУ 27.12.23-001-05342780-2017 Руководство по эксплуатации.
  6. Vopros-otvet1.3.pdf. Вопрос-ответ от производителя УЗИС.
  7. ГОСТ IEC 62606-2016.pdf. ГОСТ, на основе которого производится УЗИс.
  8. Технологическая карта монтажа УЗИс. pdf. Подробное описание процесса и правил монтажа УЗИс.
  9. УЗИс Сертификат ТР ТС. pdf. Сертификат соответствия таможенного союза на УЗИс

Источник: Александр/СамЭлектрик. ру

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Реле контрольное

В случае, когда происходит аварийная ситуация и срабатывает автоматика защиты, необходимо в короткий срок определить причину и место повреждения, а также нужно устранить неисправность. Когда речь идет о небольшой сети электроснабжения, осуществить эти процедуры труда не составит, зачастую место и причина нарушения в электроснабжении выдает себя следами воздействия высоких температур (копоть, запах перегретой изоляции и т. д.). В сетях больших производственных площадок обнаружить дефект гораздо сложнее, особенно если это обрыв. В условиях больших протяженностей сетей электроснабжения и электропотребления необходим постоянный мониторинг состояния цепей электропитания с использованием контрольных реле. Эти устройства позволяют отслеживать целостность каждой фазы в цепях трехфазных сетей, а также контролировать уровень напряжения питания, диапазон напряжения и ряд других контрольных функций. Данные реле способны подавать сигнал на пульт управления по линиям связи. В результате оператор сможет быстро увидеть, на какой из контрольных точек произошло срабатывание реле и по какой причине. В случае, если причина, по которой устройство сработало, является критичной, параллельно подается сигнал на отключение данного оборудования от питания. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная...
Отдел продаж · Элснаб · 27 февраля · Россия · г Москва
Элснаб, ООО

УСЛУГИ: Испытания средств защиты

Для безопасной работы в электроустановках необходимо пользоваться специализированными средствами защиты. Для каждого средства защиты имеется свой поверочный срок, по прошествии которого необходимо проверять защитные свойства изделия. Электротехническая лаборатория «Лидер» проводит испытания средств защиты, используемых в электроустановках. По результатам проведенных испытаний выдается стандартизированный протокол о соответствии средств защиты. При работе в электроустановках используются: – ​средства защиты от поражения электрическим током (электрозащитные средства); – средства защиты от электрических полей; – средства индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с государственным стандартом (средства защиты головы, глаз и лица, рук, органов дыхания, одежда специальная защитная). Виды некоторых испытаний средств защиты: – испытания перчаток диэлектрических; – испытания галош диэлектрических; – испытания бот диэлектрических; – испытания указателей напряжения; – испытания штанг изолирующих; – испытания электроизмерительных клещей. г. Челябинск, шоссе Металлургов, д. 31 Б, оф. 306, +79085726813
Денишев Марат · ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ЛИДЕР · 20 февраля · Россия · Челябинская обл
Испытания средств защиты

ПРОДАМ: УЗО-ВАД2а однофазное "Энергомера"

УЗО-ВАД2а однофазное "Энергомера" обеспечивает: - Защиту от поражения электрическим током. - Защиту от сверхтоков. - Защиту от временных перенапряжений. - Ограничивает грозовые и коммутационные импульсные напряжения. - Повышает пожарную безопасность при сверхтоках и недопустимых токах утечки на землю. - Возможность дистанционного управления отключением. - Уменьшенные габаритные размеры. Отвечает требованиям ГОСТ Р 51327.1-99 Дилерская сеть по всей России и СНГ, узнай где можно купить УЗО Энергомера в Вашем городе на сайте компании.
Горьковец Алексей · Энергомера · 28 февраля · Россия · Ставропольский край
УЗО-ВАД2а однофазное "Энергомера"

ПРОДАМ: УЗО-ВАД2 трехфазное "Энергомера"

УЗО-ВАД2 трехфазное "Энергомера" предназначено для защиты от поражения электрическим током при прикосновении к проводящим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, а также для защиты при перегрузках и коротких замыканиях. Устройство дополнительно повышает пожарную безопасность при сверхтоках и недопустимых токах на землю в электрооборудовании защищаемого участка сети. Отвечают требованиям ГОСТ Р 51327.1-99 Дилерская сеть по всей России и СНГ, узнай где можно купить УЗО трехфазное Энергомера в Вашем городе на сайте компании.
Горьковец Алексей · Энергомера · 28 февраля · Россия · Ставропольский край
УЗО-ВАД2 трехфазное "Энергомера"

ПРОЧЕЕ: Бесплатная апробация приборов защиты электроустановок

КФ ООО "СЭЗ" г. Красноярск предлагает установить приборы защиты электроустановок собственного производства в условиях Вашего предприятия. В ходе испытаний, Вы сможете убедиться в необходимости дальнейшего использования данных приборов на предприятии, либо же в ее отсутствии. Срок испытаний - по договоренности Все материальные затраты за счет Поставщика Подробную консультацию Вы сможете получить у специалиста по телефону (391) 286-13-17, 226-64-36
Андреева Галина · СибЭлектроЗащита · 15 февраля · Россия · Томская обл
Бесплатная апробация приборов защиты электроустановок
АО «Контактор» входит в число крупнейших заводов электротехнической промышленности России. Высококачественная продукция завода используется на всех ведущих предприятиях энергоемких отраслей России, а также стран ближнего и дальнего зарубежья.