Почему УЗО может выбивать, когда нет утечек?

Быть или не быть? Эм... нет, не так. Мы же с вами электротехнику исследуем, поэтому шекспировская дилемма тут пока что не уместна. Нам должна быть интересна другая ситуация — может или не может? Вот тут совершенно другой простор для теоретического и практического пути нахождения истины. Какой? А об этом более подробно расскажет Александр Ярошенко, практикующий электрик и электротехник, автор блога «СамЭлектрик.ру». В этот раз свои теоретические выкладки Александр посвятил дифференциальному току и работе УЗО. Дабы не залезть в дебри неизведанного, где легко заблудиться, предлагаем переключить внимание на авторские тезисы, догматы и прочие доказательства.

После нескольких статей об особенностях работы УЗО (ВДТ) возник каверзный вопрос — может ли сработать УЗО, если нет дифференциального тока? Оказывается, может, и вполне легально. Может, но совсем не обязано. И этот факт объясняет «чудеса», которые иногда происходят в практической деятельности электрика. Давайте поразмыслим об этом более обстоятельно.

Как же так?! Давайте вкратце рассмотрим, когда должен, а когда может сработать ВДТ. Но для начала — ссылка на статью, в которой я подробно рассказываю, от какого тока должно сработать УЗО, и как называются токи, которые относятся к этой теме (люблю распутывать путаницы в терминологии). А в этой статье я подробно рассматриваю все случаи, когда УЗО будет срабатывать «легально». Ещё важная статья — характеристики и параметры УЗО и АВДТ.

Ещё замечание. Повторю в очередной раз, УЗО и ВДТ — это одно и то же устройство. УЗО — народно-торговое название, ВДТ — бумажно-гостовское. Я пользуюсь и тем, и этим.

Когда должен сработать УЗО (ВДТ)?

Различают отключающий и неотключающий дифференциальные токи. Отключающий ток, как следует из названия, — это такой дифференциальный ток IΔ, при котором или больше которого должно произойти срабатывание (отключение) ВДТ. Срабатывание ВДТ в таком случае будет считаться вполне предсказуемым явлением со 100-процентной вероятностью.

Порог (уставка) отключающего дифференциального тока для каждого конкретного устройства называется номинальным отключающим дифференциальным током IΔ_n.

То есть, если IΔ≥IΔ_n, ВДТ должен сработать.

Если ближе к реальной жизни, типичные значения номинального отключающего дифференциального тока IΔ_n=10, 30, 100, 300 мА. На практике чаще всего встречается значение 30 мА. Не путайте с номинальным током ВДТ! Он может быть например 16, 25 или 32 А.

При протекании дифференциального тока, равного или меньшего, чем неотключающий дифференциальный ток, не должно происходить срабатывания ВДТ. Если же отключение происходит, его можно считать ложным.

Когда может сработать ВДТ?

Даже если дифференциальный ток IΔ не опасен для человека и не возникает от какой-либо неисправности, он может вызвать срабатывание ВДТ из-за суммарного тока утечки. Согласно требованиям пункта 7.1.83 ПУЭ, общий ток утечки при нормальной работе не должен превышать одной трети номинального отключающего дифференциального тока ВДТ.

Для оценки значения тока утечки нужно учесть нагрузку всех потребителей, подключённых к защитному устройству. Если данных нет, ток утечки потребителей принимается равным 0,4 мА на каждый 1 А нагрузки, а ток утечки электрической проводки —10 мкА на 1 метр длины фазных проводников. Это требование также отражено в пункте 7.1.83 ПУЭ и А.1.2 СП 256.1325800.2016.

Рассмотрим другой ключевой параметр — неотключающий дифференциальный ток. Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔ_n0 равен половине номинального отключающего дифференциального тока IΔ_n.

То есть, IΔ_n0=0,5 IΔ_n.

Но если значение дифференциального тока находится между неотключающим и отключающим дифференциальными токами, ВДТ может сработать от дифференциального тока, и это будет вполне легально. ВДТ может сработать, но не должно при IΔn₀<IΔ< IΔn.

Например для ВДТ с IΔ_n=30 мА срабатывание при IΔ=15 мА говорит о его неисправности. Но если при IΔ=15 мА ВДТ не сработал, а при IΔ=16 мА — сработал, значит ВДТ в норме.

Причем отключение не носит случайный характер. Для каждого конкретного экземпляра ВДТ отключение происходит при своём индивидуальном токе. Главное, чтобы он укладывался в диапазон IΔ_n0<IΔ≤IΔn  — при любом дифференциальном токе из этого диапазона ВДТ сработает. И разумеется, ВДТ сработает при любом токе выше IΔ_n. Сказанное относится в равной мере и к ВДТ (УЗО), и к АВДТ (дифавтоматам).

Например, для конкретного экземпляра ВДТ с номинальным отключающим дифференциальным током IΔ_n=30 мА, отключения могут происходить начиная с диф. тока 21 мА и вплоть до номинального тока, и выше (десятки и сотни ампер). Точнее, вплоть до номинальной наибольшей включающей и отключающей способности IΔ_m (типичное значение — 4500 А). Впрочем, до этого обычно не доходит — спасает автомат, который должен быть установлен в цепи последовательно с ВДТ. Номинал АВ не должен быть больше номинального тока ВДТ.

Вот мы и подобрались к ответу на каверзный вопрос, ради которого я написал эту статью.

Что будет, если в цепи УЗО произойдёт КЗ?

Автомат, который стоит всегда последовательно с фазным полюсом УЗО, сработает. Но мне приходилось видеть не раз, когда при КЗ отключался и автомат, и ВДТ. Я думал, так не должно быть, наверное, всё-таки был дифференциальный ток? Нет! На всякий случай, я говорю о чистом КЗ, если замкнуть выходные клеммы УЗО (или ВДТ, если кому-то так больше нравится. Наглядная схема на фото.

Оказывается, в ГОСТ 61008-1-2020 (это главный ГОСТ, по которому производятся все бытовые модульные УЗО) есть параметр, который разрешает срабатывать ВДТ при отсутствии дифференциального тока (IΔ=0 мА). Этот параметр — предельное (минимальное) значение тока неотключения. Обычно он равен 6 I_n. То есть, после шести номинальных токов (фактически в зоне КЗ) УЗО может отключиться. Хотя и не обязано. То есть, для ВДТ с номинальным током 25 А предельный ток неотключения равен 6×25=150 А.

Предельный ток неотключения — это такой сверхток, который не приводит к отключению ВДТ в случае отсутствия дифференциального тока. Но если сверхток окажется больше, ВДТ вправе отключиться.

Например, если ток КЗ в точке замыкания равен 200 А, а последовательно с ВДТ с номиналом 25 А установлен АВ с номиналом 16 А, то с некоторой вероятностью можно сказать, что при КЗ выключатся оба устройства. И чем выше ток КЗ, тем выше эта вероятность.

Что такое ток КЗ, каким он бывает, на что влияет и что с ним делать — читайте мою статью.

Вот что сказано про предельное (минимальное) значение тока неотключения в ГОСТ 61008-1-2020:

Параметр предельного тока неотключения — дань реальности и послабление производителям ВДТ, которым нелегко сделать идеальный дифференциальный трансформатор.

Этот факт ничуть не отменяет необходимость установки автоматический выключателей. Этот факт объясняет, почему УЗО может отключиться одновременно с АВ при замыкании фазы на ноль в нагрузке. Этот же факт объясняет, почему УЗО может выключиться при большом пусковом токе и вообще при любом сверхтоке больше шести номиналов. Сравнительно редко это происходит потому, что в 99% подобных случаев выключится автомат.

Ещё факт, который изменит вашу жизнь навсегда: в любом ВДТ при отсутствии дифференциального тока напряжение на выходе дифференциального трансформатора не равно нулю. А поскольку напряжение в данном случае пропорционально дифференциальному току, то внутренняя схема ВДТ (не важно, как она устроена) «думает», что при реальном отсутствии дифференциального тока измеренное значение IΔ≠0 мА. Теперь живите с этим...

В итоге, если рассматривать электронный ВДТ, у него на выходе операционного усилителя всегда будет какое-то напряжение. И чем больше ток через ВДТ (при нулевом дифференциальном токе), тем больше это напряжение, вносящее погрешность. Единственное, что у меня вызывает некоторую неясность — что с однофазной нагрузкой для двухполюсного ВДТ? Либо для него это значение не оговорено, либо также равно 6 I_n.

И ещё небольшой диссонанс — почему один и тот же параметр в разных частях ГОСТа назван по-разному? Я про «предельное значение сверхтока» и «минимальное значение тока».

Впрочем, про переводчиков и составителей ГОСТов, которые даже копипастить не могут нормально, я писал тут: «Про ошибки в ГОСТах». А на своем канале в Яндекс. Дзен я выложил переписку с техподдержкой сайта ТехЭксперт и рассказал, как удалось некоторые из ошибок официально исправить, и чего мне это стоило.

Видео

Как всегда, на любую тему у Дмитрия с YouTube-канала «Заметки Электрика» найдётся толковое видео! Так и на этот раз, Дмитрий реально при помощи приборов устроил КЗ на выходе УЗО и показал, что при этом будет. Важное отличие от моих теоретических изысканий! Дмитрий в видео ставит эксперимент при токе КЗ 200 А, это около 8 I_n. При этом токе УЗО может сработать, но не должно. То есть, если бы и сработало, то это бы не говорило о его неисправности.

Напоследок комментарий читателя в группе ВК, где я поднял этот вопрос.

6In далеко не КЗ же, а какой нибудь двигатель компрессора.... хм..... часто ругались на УЗО в своё время именно заводские электрики...... и не факт, что из-за проблем со своими проводами, любопытная инфа, Спасибо!

А у вас были случаи, когда УЗО выбивало по неизвестной причине при отсутствии диф. тока? И чем всё закончилось? Пишите в комментарии, будет интересно почитать!