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

Требования, предъявляемые к работе УЗО с другими коммутационными аппаратами

 Устройство защитного отключения, как элемент электрической цепи, должно быть защищено от перегрузки и тока короткого замыкания последовательным защитным устройством (ПЗУ).

Как правило, в качестве ПЗУ выбираются автоматические выключатели. Рассмотрим требования государственных стандартов к совместной работе УЗО и ПЗУ.

ГОСТ 50571.5-94 в п. 433 определяет:

«Устройства защиты должны отключать любой ток перегрузки, протекающий по проводникам, раньше, чем такой ток мог бы вызвать повышение температуры проводников, опасное для изоляции, соединений, зажимов или среды, окружающей проводники».

Номинальный рабочий ток УЗО должен быть равным или на ступень (из ряда стандартных значений номинальных токов УЗО) выше номинального рабочего тока ПЗУ.

В свою очередь в ГОСТ Р 50807-95 п. 2.4.8 и п. 4.31 соответственно указано:

«Устройство защиты от короткого замыкания, указанное изготовителем, должно быть установлено последовательно с УЗО с целью защиты от токов короткого замыкания.

Устройство защиты от коротких замыканий предназначено для обеспечения достаточной защиты УЗО от воздействия токов короткого замыкания, не превосходящих значений номинального условного тока короткого замыкания I_NC и номинального условного дифференциального тока короткого замыкания I_С».

Для обеспечения технически грамотного подбора УЗО и ПЗУ изготовитель УЗО должен указывать следующие характеристики устройств защиты от коротких замыканий (ПЗУ):

а) максимальное значение пропускаемой величины I² t;

б) максимальное значение пропускаемого пикового тока I_Р.

Если изготовитель не указывает эти значения для УЗО, то минимальные значения берутся в зависимости от условного тока короткого замыкания из табл.1 (ГОСТ Р 51326.1–99). 

Таблица 1

Минимальное значение I² t и I_Р 

Любое устройство защиты от коротких замыканий, которое отвечает требованиям, установленным соответствующим стандартом, обладающее характеристиками (I² t, I_Р), указанными выше и не превышающими значений, указанных изготовителем для УЗО, может использоваться для защиты УЗО.

Кроме рассмотренных выше требований, УЗО должно быть защищено от короткого замыкания посредством автоматических выключателей или предохранителей согласно требованиям соответствующих стандартов серии ГОСТ Р 50571, а ПЗУ может быть автоматическим выключателем или плавким предохранителем, имеющим интеграл Джоуля I² t и пиковый ток I_Р, не превосходящий способности выдерживать I² t и I_Р, установленные для УЗО изготовителем.

В свою очередь ГОСТ Р 50345–92 (МЭК 898–87) «Автоматические выключатели для зашиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» классифицирует автоматические выключатели по току мгновенного расцепления на типы В, С и D.

Времятоковые рабочие характеристики автоматических выключателей типов B, C и D приведены на рис.1.

Рис.1. Времятоковые рабочие характеристики автоматических выключателей типов B, C и D

Следующей проблемой, с которой сталкиваются проектировщики и эксплуатационники, это селективность работы нескольких УЗО.

Для выполнения требований обеспечения селективной работы нескольких УЗО в радиальных схемах электроснабжения необходимо учитывать ряд особенностей изложенных ниже.

В силу очень высокого быстродействия УЗО практически невозможно обеспечить селективность срабатывания УЗО по току при близких значениях уставок на соседних ступенях защиты, например, 10 и 30 мА, или 30 и 100 мА. Необходимо также учитывать, что на практике утечка тока в электроустановке вовсе не обязательно плавно увеличивается по мере старения изоляции, появления мелких дефектов и т.д. Возможны пробой изоляции или ее серьезное повреждение, когда ток утечки мгновенно достигает значения, значительно превышающего уставку. Логично, что в этих случаях возможно срабатывание любого из УЗО, установленных последовательно в цепи.

Селективность работы УЗО может быть обеспечена применением модификаций УЗО с выдержкой времени срабатывания (УЗО с индексами S или G).

УЗО с индексом S имеют выдержку времени от 0,13 до 0,5 с, с индексом G - меньшую выдержку.

Важно учесть, что УЗО, работающие с выдержкой по времени, находятся более долгое время под воздействием экстремальных токов, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по условному току короткого замыкания (I_NC), термической и динамической стойкости, коммутационной способности и т.д.

На рис.2 приведены времятоковые характеристики УЗО без выдержки времени с номинальным отключающим дифференциальным током I_DN = 30 мА и УЗО с выдержкой времени (характеристика S) с номинальным отключающим дифференциальным током I_DN  = 300 мА.

Рис 2. Времятоковые характеристики УЗО с различными токовыми уставками,

обеспечивающие селективность 

На практике в системах электроснабжения могут использоваться последовательно несколько УЗО, на рис. 3 приведен пример двухуровневых – а и трехуровневых – б схем электроснабжения.

Рис 3. Примеры схем с несколькими уровнями селективности 

Практика применения УЗО с выдержкой времени широко распространена во Франции для обеспечения защиты от пожаров. На главном вводе в распределительном щите электроустановки, как правило, устанавливают УЗО противопожарного назначения типа S с номинальным отключающим дифференциальным током 300 или 500 мА.

В Германии, Австрии устройства с выдержкой времени применяются в меньшей степени, предпочтение отдается радиальным схемам с более чувствительными УЗО, выполняющими как электрозащитные, так и противопожарные функции.