Научно-технические статьи

 Маньков В.Д. Директор НТЦ "Аксиома Электро" Почетный энергетик России, доцент

Заграничный С.Ф. Заместитель директора - начальник  научно-методического отдела НТЦ "Аксиома Электро" Почетный энергетик России

Классификация устройств защитного отключения, реагирующих

на дифференциальный ток, и их основные характеристики

 В последние годы в нашей стране широкое применение нашли устройства защитного отключения, реагирующих на дифференциальный ток (УЗО-Д). Длительный опыт применения УЗО-Д в странах - членах МЭК подтверждает их высокую эффективность для повышения электробезопасности в ЭУ зданий и сооружений различного назначения.

Достаточно часто в технической литературе устройствами защитного отключения, реагирующими на дифференциальный ток, называют автоматические выключатели, также реагирующие на дифференциальный ток (АВ-Д). Бесспорно, указанные АВ-Д могут входить в УЗО, но приписывать им функции УЗО было бы неверно. Сходство в принципах работы технических устройств различного назначения не является основанием называть их одинаково*.

Как уже рассматривалось ранее (в предядущей статье), УЗО классифицируется по нескольким обобщенным признакам, к основным из которых относятся: способ управления, вид установки, число полюсов, условия регулирования отключающего тока и др. Такая классификация применяется в основном разработчиками УЗО и в некоторой степени проектировщиками. Для лиц, эксплуатирующих ЭУ зданий и сооружений, нужна классификация, отражающая эксплуатационную направленность.

На рис.2 представлена такая классификация в виде круговой диаграммы, на которой обобщенные признаки представлены внутри окружности, а частичные признаки – в прямоугольниках. Взаимосвязь обобщенных и частных признаков можно рассмотреть на следующем примере: на рис.2 приведен обобщенный признак – «Способ управления», который указывает на создание именно управляемого УЗО, а частные признаки указывают на необходимость выбора характерных способов исполнения УЗО. Знание указанных признаков обеспечивает возможность выбора УЗО различной технической реализации:

1. Электромеханические УЗО – функционально не зависящие от напряжения питания. Источником энергии, необходимой для выполнения операции отключения, является ток утечки, на который оно реагирует.

2. Электронные УЗО – функционально зависящие от напряжения питания, что необходимо для выполнения операции отключения путем использования энергии от контролируемой сети либо от внешнего источника питания. Наличие в электронных УЗО источника питания снижает их надежность.

Остальные признаки квалификации в основном понятны. Каждому из них соответствует какая-либо техническая характеристика. Совокупность указанных характеристик определяет свойства УЗО и принцип его работы в нормальном и аварийном режимах функционирования ЭС.

Рассмотрим основные технические характеристики УЗО. Одним из наиболее важных является номинальное напряжение (U_Н). Это есть напряжение, на которое рассчитано устройство как с точки зрения изоляции его токоведущих частей, так и коммутации, т.е. действующее значение напряжения, при котором обеспечивается его работоспособность. В настоящее время выпускаются УЗО с U_Н = 220; 380 В.

Номинальный ток (I_Н), длительное протекание которого не вызывает нагрев токоведущих частей УЗО выше допустимых значений, определяемых классом изоляции, с которой эти части соприкасаются, т.е. это есть значение тока, которое УЗО может пропустить при продолжительном режиме работы:

I_Н = 6; 16; 25; 32; 40; 63; 80 А.

Номинальный отключающий дифференциальный ток (I_ΔН) или номинальный рабочий ток (I_Р) – это ток утечки, который определяет применение устройства в данных условиях, устанавливаемых предприятием–изготовителем в зависимости от номинального рабочего напряжения сети при допустимых отклонениях от номинального напряжения U_Н и номинального режима работы УЗО, т.е. это есть значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации:

I_ΔН = 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5; 1 А.

Номинальный неотключающий дифференциальный ток (I_ΔНО) – значение дифференциального тока, которое еще не вызывает отключения УЗО при заданных условиях эксплуатации:

I_ΔНО = 0,5 I_Н.

Предельное значение неотключающего сверхтока (I_НМ), т.е. любого тока, который превышает номинальный ток нагрузки (I_НМ > I_Н) – минимальное значение неотключающего сверхтока при симметричной нагрузке двух– и четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО:

I_НМ = 6 I_Н.

Номинальная наибольшая включающая и отключающая способность – коммутационная способность (I_М) – действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропустить в течение времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности:

I_М =10 I_Н или 500 А(выбирается наибольшее значение).

Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность (I_ΔМ) – действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое УЗО способно включить, пропускать в течение времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности:

I_ΔМ = 10 I_Н или 500 А (выбирается наибольшее значение).

Ожидаемый ток – ток, который протекал бы по цепи, если бы каждый полюс УЗО или автомата защиты (АЗ) был бы заменен проводником с пренебрежительно малым сопротивлением.

Номинальный условный ток короткого замыкания (I_НС) – значение переменной составляющей ожидаемого тока, которое УЗО, защищаемое соответствующим АЗ, может выдерживать в заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности:

I_НС = 3000; 6000; 10 000 А.

Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания (I_ΔС) – значение переменной составляющей ожидаемого дифференциального тока, которое УЗО, защищенное соответствующим АЗ, может выдерживать в заданных условиях без нарушения его работоспособности:

I_ΔС = 3000; 6000; 10 000 А.

Номинальное время отключения (T_Н) – промежуток времени между моментом внезапного возникновения отключающего дифференциального тока и моментом выполнения функции данного устройства  до полного гашения дуги. Значения максимально допустимого времени отключения при любом рабочем токе нагрузки и заданных значениях дифференциального тока утечки не должны превышать приведенных в табл.1.

Таблица 1

Время отключения УЗО в зависимости от номинального

отключающего дифференциального тока 

Как указывалось выше, УЗО выпускаются на номинальные отключающие токи утечки 10, 30, 100, 300, 500 и 1000 мА. При этом УЗО на токи 100 мA (и более) используются, как правило, в необходимых случаях – для обеспечения селективности.

УЗО на токи 300 мA применяют также для обеспечения защиты от возникновения пожара при замыкании тока на землю.

Устройства защитного отключения применяются в быту, на производстве, а также в зданиях и сооружениях различного назначения. В зависимости от включенных в сеть потребителей электрической энергии (например, электронных устройств) дифференциальные токи утечки могут отличаться от синусоидальной формы и становиться пульсирующими или даже принимать форму сглаженного постоянного тока. Это может происходить, например, в ЭС с выпрямителями или преобразователями частоты. Учитывая такие особенности, УЗО выпускают трех видов:

1. Тип АС предназначен для ЭС с синусоидальным током утечки и обозначается символом        ;
2. Тип А предназначен для ЭС с синусоидальным и пульсирующим током утечки и обозначается символом      ;
3. Тип В предназначен для ЭС с синусоидальными, пульсирующими и сглаженными постоянными токами утечки и обозначается двумя символами        и      .

Особо следует отметить, что УЗО типа АС не рекомендуется применять в случаях, когда при неисправности ЭУ может появиться сглаженный постоянный ток утечки. Он будет насыщать суммирующий трансформатор и препятствовать срабатыванию УЗО от синусоидального тока утечки. По этой причине ЭО, при нарушении целостности изоляции которого возможно появление переменного или постоянного тока утечки, следует подключать к отдельной линии с использованием универсального УЗО типа В.

Выключатели дифференциальные (УЗО) ВД 1-63 (производства Группы компаний IEKhttp://www.iek.ru).

Общие характеристики:

- Быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток, без встроенной защиты от сверхтоков;

- Защита человека от поражения электрическим током при случайном непреднамеренном прикосновении к токоведущим частям электроустановок при повреждениях изоляции;

- Предотвращение пожаров вследствие протекания токов утечки на землю;

- Сохраняет работоспособность при любом напряжении сети (тестирующая цепь функционирует при снижении напряжения до 100 В);

- Не имеют собственного потребления электро энергии;

 - Свыше 50 типоисполнений на 8 номинальных токов от 16 до 100 А и 4 номинальных отключающих дифференциальных тока от 10 до 300 мА;

- Широкий диапазон рабочих температур от –40 до +50 °С;

- Высокая механическая износостойкость;

- Монтаж УЗО производят на 35 мм монтажную DIN-рейку.

Основные технические характеристики ВД 1-63 

Время срабатывания УЗО различно, в зависимости от назначения. Это связано с тем, что для обеспечения селективности срабатывания (при последовательном включении УЗО) эти устройства должны отличаться не только по номинальному отключающему току утечки, но и по времени срабатывания. Селективные УЗО имеют выдержку времени (при срабатывании) и снабжаются маркировкой  " S ".

Выключатели дифференциальные ВД1-63S (селективные УЗО) (производства Группы компаний IEKhttp://www.iek.ru).

Общие характеристики:

- Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтоков, функционально не зависящие от напряжения сети, бытового или аналогичного применения с выдержкой времени отключения;

- Предназначены для автоматического отключения питания в случае возникновения дифференциальных токов утечки в однофазных и трехфазных электрических сетях переменного тока номинальным напряжением до 400 В;

- Предназначены для установки в НКУ ввода и распределения, эксплуатируемые в жилых, общественных и промышленных объектах, а также на строительных площадках;

- Свыше 25 типоисполнений на 7 номинальных токов от 16 до 80 А и 2 номинальных отключающих дифференциальных тока от 100 до 300 мА;

- Высокая механическая износостойкость;

- Монтаж УЗО производят на 35 мм монтажную DIN-рейку.

Основные технические характеристики ВД1-63S 

 Преимущества:

1. Электромеханическая схема с задержкой времени срабатывания.

2. Наиболее надежная защита человека при прямом прикосновении к ТВЧ.

3. Не имеет собственного потребления электроэнергии и сохраняет работоспособность при обрыве нулевого проводника.

4. Независимый индикатор положения контактов.

5. Широкий диапазон рабочих температур от –25 до +40 °С.

6. Насечки на контактных зажимах снижают тепловые потери и увеличивают механическую устойчивость соединения.

7. Тестирующая цепь выключателя сохраняет работоспособность в широком диапазоне напряжений: от 110 до 265 В – 2-полюсный, от 200 до 460 В – 4-полюсный.

В ряде случаев (при включении ПЭЭ) возникают кратковременные переходные токи, которые могут вызвать отключение УЗО. Такие случаи имеют место, например, при включении линии с помехоподавляющим фильтром, когда фазный провод соединен через конденсатор с защитным проводом PE. В таких случаях необходимо применять УЗО с небольшой выдержкой по времени (обычно от 10 мс). Такие устройства маркируются знаком  " G " .