Устройства дифференциальной защиты или УЗО, или дифавтоматы — наверно, одни из самых распространенных и востребованных устройств при организации надёжного электрокомплекса как в индустриальной сфере, так и в бытовом использовании. В представленной статье Александр Ярошенко, практикующий электрик и электротехник, а также автор блога «СамЭлектрик.ру», подробно расскажет о случаях, когда может срабатывать УЗО, функциональных характеристиках этого оборудования, их целесообразности использования и сравнит механические и электронные образцы. А в качестве бонуса для тех, кто дочитает (ну или пролистает) до конца — видеоролик о работе УЗО при обрыве нуля на входе.
Эта статья — логическое продолжение статей про характеристики устройств дифзащиты, устройство изнутри УЗО, АД и АВДТ, и внутренняя электрическая схема электронного УЗО.
Я решил написать эту статью, чтобы прояснить для себя некоторые вопросы касательно функционирования УЗО. Надеюсь, моим читателям тоже будет интересно. Если кажется, что некоторые вопросы я не раскрыл — смотрите информацию по ссылкам в начале.
Когда может сработать УЗО?
Тема эта очень обширна, одной статьи точно не хватит. Поэтому покажу в картинках.
Что представляет из себя система питания наших домов и квартир? Если брать общий случай, схема будет такой:
На трансформаторной подстанции (ТП) обмотки трансформатора (это может быть и генератор) с одной стороны глухо заземлены. L1, L2, L3 — линии, на которых присутствует линейное (между собой) напряжение 380 В или фазное (если измерять по отношению к нейтрали N) напряжение 220 В. Если с фазами всё понятно, то с N и PE всё сложнее — они могут разделяться на подстанции, как я изобразил (система TN-S), либо на вводе в дом (система TN-С-S), либо на лестничной площадке (система TN-С). В частном доме это может быть система без непосредственной связи с нейтралью — ТТ. Я не стал углубляться, изобразил заземляющий провод условно.
Подробнее о системах заземления я рассказывал в этой статье.
Кроме того, внутри каждой квартиры, кроме провода РЕ (которого в старых домах может и не быть), присутствуют проводящие предметы, хорошо или плохо проводящие ток, и имеющие потенциал, близкий к потенциалу земли — водопроводные и газовые трубы, мокрые полы, и т. д. Их я тоже изобразил в виде значка заземления внутри каждой квартиры.
К чему я веду? Я хочу показать, как может проходить ток утечки, на который среагирует УЗО, который установили в квартире № 1.
Под словом «утечка» в данной статье я подразумеваю не столько утечку, которая есть в общем случае всегда и у всех приборов (сопротивление изоляции никогда не равно бесконечности). Я говорю про такой ток утечки, который больше уставки УЗО (номинального дифференциального отключающего тока IΔn). То есть, такая утечка, которая приводит к тому, что срабатывает УЗО.
Для упрощения схемы никакие устройства, кроме УЗО, я не показал:
Самое очевидное — утечка с фазного провода L1 после УЗО:
- На «земляной» провод РЕ, либо на корпуса приборов, подключенные к нему (с электрической точки зрения это одно и то же).
- На предметы, не подключенные к защитному проводнику РЕ, но имеющие какую-никакую электрическую связь с землёй (с планетой Земля). А напомню, ноль (нейтраль) трансформатора на подстанции глухо (жёстко) заземлен.
- На другие фазы. В обычной квартире маловероятно, но чудеса бывают. Например, при ухудшении изоляции проводов где-то в подъезде.
Но по тем же путям может быть утечка не только с фазного провода, но и с нулевого. Только для достижения нужного значения тока срабатывания нужно большее напряжение. Это если мы говорим про утечку с нуля на землю — ведь у них разность обычно всего несколько вольт.
В итоге УЗО выключает нагрузку, в которой произошла утечка, тем самым устраняя причину и её последствия.
Причиной утечки может быть появление электрической связи по указанным путям. Связь эта может быть как из-за ухудшения изоляции, так и из-за прикосновения человека к металлическим частям, которые по разным причинам могут быть под напряжением.
По большому счету, току утечки всё равно, через что течь — через конденсат на стене ванной, через отсыревшую стену в подъезде, или через человека, от мокрой правой руки к босой левой ноге, стоящей в грязи.
Два вида УЗО: механические и электронные
Все УЗО сейчас выпускаются по ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков.
По АВДТ ГОСТ другой, их мы рассматривать не будем, и разницы никакой нет, разве что добавляется защита от сверхтоков по одному или обоим полюсам.
УЗО (точнее, ВДТ — выключатели дифференциального тока) разделяются на два подвида: независящие от наличия напряжения сети (электромеханические УЗО) и зависящие от наличия питания (электронные УЗО).
Механические УЗО не имеют собственного потребления электроэнергии и сохраняют работоспособность при обрыве нулевого проводника. Официально, согласно ГОСТ 31601.2.1-2012 механические УЗО называются ВДТ, функционально независящие от напряжения сети.
Электронные УЗО (ВДТ, функционально зависящие от напряжения сети) и их особенности описаны в ГОСТ 31601.2.2-2012.
Сработает ли УЗО при обрыве нуля или фазы?
Везде при обсуждении разницы работы между электронным или электромеханическим (ЭМ) УЗО рассматривают только один случай — обрыв нуля на входе. Механика считается надежнее, поскольку УЗО в этом случае продолжает выполнять защитную функцию и выключается при ухудшении изоляции или прикосновении человека к фазе.
Для простоты рассматриваю только однофазную электроустановку. Стоит добавить, что ЭМ УЗО останется полностью работоспособным и сохраняет свои защитные функции и при обрыве нуля на выходе.
Такая же ситуация — при обрыве фазы на входе или выходе ЭМ УЗО.
Хотя в этом случае защиты и не требуется, однако при прикосновении в нулевому проводнику или замыкании его на РЕ, УЗО сработает. Разумеется, если на N по отношению к РЕ будет какой-то потенциал, а ток утечки будет выше номинального дифференциального отключающего тока IΔn. Такая ситуация может быть и при различных неисправностях проводки. Например, если выключить все (или почти все) АВ в щитке, и замкнуть нейтральный и защитный провод — групповое (или если его нет, вводное) УЗО сработает.
Почему обрыв нуля гораздо опаснее, чем обрыв фазы
Теперь рассмотрим, что будет в тех же ситуациях с функционированием электронного УЗО. Обрыв нуля на входе эл.УЗО — самая опасная ситуация — оно в случае необходимости не сработает. При обрыве нуля на выходе — сработает.
При обрыве фазы — ситуация аналогичная.
Само собой, при обрыве нуля или фазы на входе у ЭМ и электронного УЗО кнопка «Тест» не работает, т. к. на неё не подается напряжение для создания тока тестовой утечки.
Механика или электроника?
Идут споры, что лучше — электронные УЗО и АВДТ, или механические? По поводу электронной начинки беспокоиться не стоит. Схемотехника отработана, надежность повышается (конечно, не у всех брендов), а поскольку в быту сейчас почти вся техника — электронная, практически перестали выпускать дифы защиты класса «АС».
Защиту класса «А», которая более универсальна и предпочтительна, в УЗО спокойно может обеспечить механическая начинка. То же относится и к дифавтоматам АД, которые содержат в себе полноценную защиту от сверхтоков и имеют место для УЗО. А вот АВДТ класса «А» в двухмодульном исполнении пока ещё редкость. Пример — АВДТ32ЕМ от IEK. Одномодульные АВДТ долгое время будут только электронными. Это моё мнение, которое может отличаться от мнения продакт-менеджеров.
Обрыв нуля, при котором работают механические УЗО — не такая частая и опасная авария (в однофазных сетях), и её устранением должны заниматься другие устройства (реле напряжения). А вот повышенная утечка в электронном устройстве (телевизор, компьютер), на которую реагирует электронное УЗО типа «А», случается чаще и последствия её опаснее.
Видео про работу УЗО при обрыве нуля на входе
Автор: Александр Ярошенко/«СамЭлектрик.ру»
