Применение противопожарного УЗО для защиты проводки от возгорания

Классификация защитных устройств

Чтобы любой потребитель смог правильно определиться с моделью, перед тем, как выбрать УЗО для квартиры из множества предлагаемых модификаций в торговой сети, специалисты создали классификацию, основанную на следующих параметрах:

• принципиальный метод отключения;
• происхождение дифтока;
• временная задержка отключения дифтока;
• конструкционное число полюсов;
• технология монтажа.

Классификация по току Наиболее значимыми параметрами являются метод срабатывания и род дифтока. Метод в свою очередь делится на два варианта подключения — электромеханический и цифровой. В первом варианте УЗО отключает питание на аварийном участке, вне связи с сетевыми параметрами. Базисный эксплуатационный орган — тороидальный сердечник, с размещенными обмотками. Во время утечки, во вторичной электроцепи создается напряжение для включения реле поляризации, что активирует отключающий механизм.

Вам это будет интересно Описание кнопочного поста управления

Важно! Все модификации реализуемых устройств защитного отключения группируются по току нагрузки, протекающего через них. Они способны обрабатывать напряжение установленной формы колебаний

На корпусах бытовых агрегатов и в паспортных данных производителем указывается рабочее напряжение. Это значение обязано отвечать диапазону номинального электрического тока. Вариант АС станет активирован при мгновенном поступлении переменного напряжения утечки в управляемой электросхеме либо в случае его волнообразного усиления. Такие приборы маркируются «АС» либо символьным значком «~».

Как устроено УЗО

Выделяют два вида приборов:

• электромеханические;
• электронные модели УЗО.

Электромеханические

Эти устройства состоят из нескольких частей:

• трансформатор электрического тока нулевой последовательности. Он следит за утечками и передает энергию на вторичную обмотку трансформатора;
• магнитоэлектрический элемент, исполняющий функции порогового;
• реле, запускающееся при срабатывании магнитоэлектрической «защелки».

Все механические части должны быть весьма высокоточными, благодаря чему велика и стоимость. Но она компенсируется надежностью и возможностью работать без дополнительного питания, обнаруживая утечки при любом значении напряжения. Фактор независимости крайне важен: механическое УЗО выявит утечку и включит реле в 100 процентах случаев. У электронного этого процента меньше, поскольку при уровне общего напряжения ниже некоторого порога схема окажется неработоспособной. Поэтому именно электромеханические модели всемирно признаны эталоном и обязательны к использованию, особенно на критических объектах.

Электронные УЗО

Их стоимость иногда на порядок ниже классических. Но есть и указанный выше недостаток — не стопроцентная гарантия срабатывания. Устройство подобных систем защиты похоже на таковое у электромеханических. Но вместо чувствительного элемента установлен логический блок сравнения — стабилитрон, компаратор. Работоспособность прибора обеспечивает фильтр и выпрямитель.

Также требуется усилитель сигнала, поскольку входящий в состав трансформатор относится к понижающим. К сожалению, усилитель модулирует не только «полезную» нагрузку, но и помехи, что также снижает надежность. Но для защиты обычного жилого помещения электронного УЗО в немалом числе случаев бывает достаточно. Выбирать следует на основании деталей воплощаемого электромонтажного проекта.

Схема подключения УЗО в однофазной и трехфазной сети

УЗО — устройство защитного отключения или по-другому — устройство дифференциального тока (УДТ) обеспечивает защиту от воздействия электрического тока при прикосновении человека к частям электрооборудования, находящимся под рабочим напряжением, например, к оголенным проводам, а также к тем частям, которые оказались под напряжением вследствие нарушения изоляции (к примеру, корпус электроприбора). Принцип работы достаточно прост и заключается в отключении участка сети при возникновении дифференциальных токов утечки, что тем самым и обеспечивает защиту. Дифференциальный — значит, что аппаратом оценивается разность величин силы тока в фазном и нулевом проводах.

Как видно на рисунке, при простейшем рассмотрении схема УЗО электромеханического типа представляет собой первичные обмотки (фаза и ноль) I и II, вторичную обмотку III, возникновение тока в которой при небалансе первичных токов способствует срабатыванию контактной группы на отключение.

Для начала следует разобраться, какие параметры УДТ наиболее важны при выборе схемы его установки и какие существуют требования к самим схемам.

Безусловно, обратить внимание следует на номинальный ток In и номинальный дифференциальный ток (ток утечки) I∆n

Разрабатываемая при этом самостоятельно схема подключения УЗО обязательно должна учитывать следующие требования:

• устройства, как правило, устанавливаются для защиты розеточных групповых линий, при этом ток срабатывания должен быть не более 30 мА,
• при многоступенчатой установке УДТ, располагаемые ближе к вводу, выбираются с уставкой и временем срабатывания не менее чем в 3 раза больше, чем у УДТ ближе к нагрузке;
• в зоне действия устройства ни в коем случае не должно быть соединений нулевого проводника с защитным проводником, с нулевыми проводниками других групповых УДТ;
• выше для защиты УДТ обязательно должен быть установлен автомат с номинальным током не выше номинального тока УДТ, а лучше меньше на ступень;
• для цепей, питающих помещения с повышенным риском поражения электрическим током, например, ванные комнаты, следует устанавливать отдельные устройства с током срабатывания не выше 30 мА, а для уменьшения времени срабатывания — 10 мА.

Ниже для наглядности приведены несколько готовых схемных решений однофазного и трехфазного подключения устройств с пояснениями.

Как подключить УЗО в однофазной сети

Образец простейшей и дешевой схемы, где УЗО защищает всех отходящие линии при небольшой протяженности проводов, к примеру, в небольшой квартире.

Для более разветвлённых и энерговооруженных сетей можно рассмотреть схему с групповыми и вводным УДТ.

При этом на вводе устанавливается УДТ с током срабатывания до 300 мА для обеспечения противопожарной защиты. Селективность обеспечивается за счет меньшего времени срабатывания у устройства с более низкой величиной тока срабатывания.

При объединении сети в группы следует помнить, что максимальный ток утечки сети в рабочем режиме по группе не должен превышать 1/3 величины тока срабатывания УДТ. Для этого нужно знать паспортные величины токов утечек в оборудовании и проводниках. При отсутствии информации принимаются по умолчанию – 0,4 мА на каждый 1 А тока нагрузки и 10 мкА на каждый метр длины фазного провода. Соответственно, если ток срабатывания 30 мА, то расчетная величина утечки в подключаемой сети — не более 10 мА.

Подключение УЗО в трехфазной сети

Это подключение принципиально ничем не отличается от подключения в сети с одной фазой.

Единственное, при этом применяются 4-х полюсные УДТ, используемые для противопожарной защиты на вводе, защиты от утечки в отдельных 3-х фазных групповых линиях или электроприемниках (котлы, плиты и т.д.).

Схема подключения УЗО к трехфазной сети

УЗО представляет собой коммутационный прибор, отключающий от электропитания сеть, либо ее участок, в случае, если дифференциальный ток превышает заданный показатель.

Называть данный прибор могут 3 и более терминами: «устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным током, выключатель дифференциального тока» и так далее.

Но как бы его не называли, все использующиеся сегодня в мире УЗО необходимы для выполнения 2 функций:

• защита человека от удара током вследствие прямого или непрямого касания;
• предотвращение пожара, который может случиться в результате возгорания проводки.

УЗО призваны нейтрализовать токи при различных повреждениях электрических установок. Подключение УЗО в соответствии со схемой является только частью комплексных мер, но иногда кроме УЗО никакие другие средства не способны предоставить надежную защиту, к примеру, при снижении степени изоляции, маленьких показателях тока замыкания, и срыве нулевого защитного проводника.

Использование предохранителей (автоматов защиты) – вещь нужная и целесообразная, но они разъединяют цепь при коротких замыканиях либо сверхтоках, в которых значения тока более высокие, чем «необходимо» для летального исхода человеку при поражении током. Если же говорить об устройствах защитного отключения, то они устраняют даже самые маленькие по значению токи, и срабатывают буквально мгновенно – для этого им необходимы миллисекунды.

Подключение – шаг за шагом

Итак, с тем, что представляет собой УЗО и для чего оно нужно, разобрались, теперь поговорим о схеме подключения 4-полюсного УЗО к 3-фазной сети с задействованием нейтрали.

В большинстве случаев пользуются именно такой схемой, поэтому о ней и пойдет речь.

Если сравнивать с подключением к однофазной сети, то в нашем случае все работы и монтажные мероприятия выполняются практически также, но есть важное отличие – применяется четырехполюсное УЗО, а не двухполюсное оборудование. Совет

Совет

4 приходящих провода (которым соответствуют фазы А, В, С, а также ноль) соединяем с устройством защитного отключения аналогичным образом с схемой подключения, приведенной ниже.

Схема подключение также указана в техническом паспорте УЗО или непосредственно на корпусе изделия.

Приборы различных компаний-изготовителей могут по-разному подключатся в связи с разным размещением нулевой клеммы (она может находиться с левой стороны или с правой).

Подключение проводников фаз не имеет большого значения, главное – грамотное и технически правильное подсоединение соответствующих входов и выходов.

А вот чтобы защитить людей от ударов тока следует поставить на отходящих линиях (либо группах линий) двухполюсные однофазные УЗО, реагирующие на утечку по току 10-30 мА.

Таким образом будет обеспечена не только пожарная безопасность, но и безопасность здоровья и жизни людей.

Данная схема подключения подходит не только для защиты одной 3-фазной сети. Она также является прекрасным решением для 3 однофазных сетей. Но вы должны понимать, что в последнем случае каждый ноль отдельной сети должен подсоединяться к выходной клемме N УЗО. На приведенной схеме присутствует все вышесказанное, поэтому проблем у вас возникнуть не должно.

Обратите внимание

Электромонтаж выполняется в соответствии с привычками и познаниями электрика, однако специалисты советуют соединение нулей разных однофазных сетей осуществлять посредством нулевой шинку, установка которой выполняется легко и просто на DIN-рейке.

Подводя итоги статьи о подсоединении четырехполюсного УЗО к трехфазной сети с применением нейтрали, хотелось бы сказать, чтобы вы были внимательны на протяжении всех работ, однако особого внимания требуют 3 момента:

• правильное подсоединение нулевых и фазных проводников;
• соответствие цветовой маркировке проводов;
• выполнение рабочих мероприятий строго со схемой подключения, без внесения «личных корректировок», которые могут привести к неправильной работе УЗО.

Схема подключения УЗО к трехфазной сети

0,00 / 0

Критерии выбора оборудования

Существующие УЗО подразделяются на однофазные и трехфазные. В быту применяются только первые устройства. В квартиру и частный дом от электрического щитка практически всегда идет линия в одну фазу. Дифференциальный выключатель для этого применяется с двумя клеммами (ввод плюс вывод), тогда как у трехфазных аналогов зажимов для проводов четыре.

Все УЗО разделяются по типу тока утечки на три группы: «А», «В» и «АС». Для противопожарных нужд следует брать вариант «АС» (только под переменный электроток), «А» и «В» стоят дороже, так как рассчитаны дополнительно на работу с пульсирующими и выпрямленными токами

Устройства защитного отключения бывают:

• электронными;
• электромеханическими.

Первые дороже, но менее надежны. Практически во всех случаях противопожарное УЗО лучше всего брать именно электромеханического класса. Такому выключателю не нужно внешнее питание. Электронный аналог при обрыве питающей линии перестает работать и следить за повреждениями изоляции. Плюс во время скачка напряжения у него повышается время срабатывания.

Два главных критерия выбора противопожарного УЗО – это селективность устройства (наличие в нем возможности установки задержки отключения) и высокий параметр тока утечки (100–300 мА). Если одно из этих условий не выполнено, то система из защитных аппаратов в электрощите не станет работать, как положено.

УЗО селективного типа обозначается в маркировке на корпусе буквой «S», именно его нужно устанавливать в качестве противопожарного элемента каскада (оно на отключение срабатывает с выставленной временной задержкой)

По нормам противопожарное УЗО должно отличаться минимум в три раза в большую сторону от нижерасположенного обычного по:

• току утечки;
• времени срабатывания.

Если разница по этим параметрам менее трех раз, то при срабатывании нижестоящего дифференциального выключателя среагирует на отключение контура и противопожарное устройство. В результате будет сложнее выяснить причину отключения, а без питания останутся все потребители в параллельных линиях, на которых проблем нет.

В идеале каскадная схема из различных УЗО должна работать так, чтобы при возникновении проблем реагировало только то устройство, которое расположено ближе всего к месту пробоя изоляции. При таком раскладе отключается лишь защищаемая цепь. Остальные продолжают оставаться под напряжением.

С требованием высокого параметра тока утечки ситуация следующая. У обычных УЗО он подбирается в пределах 10–40 миллиампер. Рабочий электроток (максимум потребления подключенными в линию электроприборами) в данном случае достигает 16–40 А. Для освещения и розеток с бытовыми приборами этого вполне достаточно.

Однако в любой электрической сети присутствуют естественные утечки. В проекте внутриквартирной или внутридомовой энергосистемы их специально рассчитывают, чтобы правильно подобрать УЗО. Они не должны превышать 1/3 от тока утечки выбранного дифференциального выключателя для конкретной линии. Иначе защитное устройство будет на регулярной основе ложно срабатывать.

По правилам противопожарное УЗО ставится сразу после электросчетчика на входе в дом, на нем суммируются естественные утечки по электротоку со всей подключенной в жилище бытовой техники

Если защитное устройство выбрать, как для обычного случая, на 10–40 мА, то электросеть постоянно будет отключена. Фактически непрерывно УЗО станет фиксировать утечки, срабатывая на выключение питания во всех линиях электроснабжения дома.

Как правильно выбрать УЗО по параметрам

Выбор УЗО необходимо осуществлять, обращая внимание на его номинальный и дифференциальный ток срабатывания. Номинальный – это ток, на который рассчитана работа силовых контактов

В случае его повышения они могут выйти из строя. Дифференциальный – это ток срабатывания устройства защитного отключения, то есть утечка

Номинальный – это ток, на который рассчитана работа силовых контактов. В случае его повышения они могут выйти из строя. Дифференциальный – это ток срабатывания устройства защитного отключения, то есть утечка.

Перед тем как выбрать УЗО, полезно узнать его цену, качество и производительность и сопоставить эти три параметра. Так как подобрать УЗО по мощности и качеству непрофессионалу может быть нелегко, специалисты советуют составить таблицу параметров понравившихся устройств и по ней выбрать прибор с наилучшими характеристиками.

Номинальный ток

При подборе по номинальному току нужно знать, что прибор всегда ставится последовательно с автоматическим выключателем для защиты силовых контактов от перегрузки и короткого замыкания. При возникновении того или другого устройство не срабатывает, так как не предназначено для этого. Поэтому его необходимо защищать автоматом.

Следующее, на что стоит обратить внимание: номинальный ток должен как минимум совпадать с заявленным для автомата, а лучше быть выше на 1 ступень

Дифференциальный ток

Здесь нужно запомнить две важные вещи:

1. В целях электробезопасности всегда выбирается дифференциальный ток срабатывания либо 10 мА, либо 30 мА. Например, на один электроприемник можно поставить УЗО на 10 мА. На входе в дом прибор с таким значением может срабатывать слишком часто, так как у электропроводки в квартире есть свои пределы утечки.
2. Все остальные УЗО, у которых дифференциальный ток выше 30 мА, используются в противопожарных целях. Но при установке на входе УЗО на 100 мА последовательно с ним должно быть установлено УЗО на 30 мА в целях электробезопасности. В таком случае целесообразно будет устанавливать на входе селективное УЗО, чтобы оно срабатывало с небольшой выдержкой времени и давало возможность действовать устройству с меньшим номинальным током.

Тип изделия

По форме токовой утечки все данные устройства классифицируются по 3 типам:

1. Прибор типа “АС”. Это устройство является распространенным из-за более доступной цены. Срабатывает только при появлении синусоидальной утечки тока.
2. Устройство типа “А”. Рассчитано на срабатывание при мгновенном или постепенном появлении избыточного тока, который имеет переменную синусоидальную и пульсирующую постоянную форму. Это самый востребованный тип, но отличается повышенной стоимостью из-за способности контролировать как постоянный, так и переменный поток.
3. Устройство типа “В”. Чаще всего используется для защиты промышленных помещений. Помимо срабатывания на синусоидальную и пульсирующую форму, реагирует еще и на выпрямленную форму постоянной утечки.

Кроме этих основных трех видов, существует еще 2:

1. Селективное устройство типа “S”. Отключается не сразу, а через заданный промежуток времени.
2. Тип “G”. По принципу такой же, как и предыдущий, но там выдержка времени на отключение немного меньше.

Конструкция

По конструкции различают 2 вида УЗО:

• электронный – работающий от внешней сети;
• электромеханический – не зависящий от сети, для его функционирования питание не нужно.

Причины возгорания электропроводки

Причинами возгорания электропроводки могут являться:

• Нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки.
• Искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов)
• Утечка с неизолированных участков цепи (в соединительных, ответвительных и проходных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах).
• Горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания.
• Повреждения изоляции кабеля.

Повреждения изоляции кабеля могут происходить по следующим причинам:

• Электрические — от перенапряжения и сверхтоков.
• Механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом.
• Воздействие окружающей среды — влажность, тепло, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.

Развитие короткого замыкания из тока утечки, приводящее к возгоранию, происходит следующим образом:

• В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток.
• Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки.
• По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик», и происходит непрерывное возрастание тока.
• При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения изоляции, различных легко воспламеняемых материалов.

Выбор номинальных параметров

Сферу применения и назначение УЗО определяют два ключевых параметра: нагрузочная способность и величина утечки, при которой происходит разрыв цепи. Если дифференциальная защита призвана сократить тяжесть последствий от электротравмы, её номинал выбирается исходя из допустимых значений тока, действующего на организм.

Основные характеристики УЗО

Общая защита кабельных линий электропередач от утечек через изоляцию обеспечивается противопожарными УЗО с уставкой дифференциального тока в 100, 200 или 500 мА. Более точное значение определяется характеристиками кабельной продукции и длиной линии. Чем хуже диэлектрические свойства и выше протяжённость, тем больше суммарное значение утечки. Высокая собственная ёмкость кабеля не вызывает ложных срабатываний, поскольку накопление заряда сопровождается пропорциональной по величине работой тока в обоих проводниках.

Нагрузочная способность УЗО устанавливается с обеспечением запаса надёжности порядка 10–20% в зависимости от режима работы защищенной линии. Выбор номинала точно по значениям действующего тока чреват перегревом устройства, если же запас будет существенно больше — возможно снижение чувствительности. В свою очередь, для дифференциальных автоматов уставка максимального тока и характеристика отключения имеют ключевое значение и определяются требованиями по защите линии от перегрузок.

Назначение дифференциальных выключателей

Дифференциальные автоматические выключатели предназначаются для защиты электросети от коротких замыканий и асимметрии токов. Принцип работы подобных устройств основан на сравнении значений и направлений токов, протекающих в L и N жилах питающей сети. Если они равны, то дифференциальный автомат остается во включенном состоянии. Если отличаются, то он отключит нагрузку.

Принцип работы дифференциального автомата

Особенностью работы дифференциального автомата является то, что помимо сравнения токов друг с другом, он замеряет их абсолютное значение. Таким образом, диф автомат, кроме сравнивающей функции, выполняет задачу по отсечке потребителя при перегрузке по мощности. В этом плане его роль схожа с обыкновенным автоматическим выключателем.

В итоге можно выделить 2 задачи, которые выполняет диф автомат:

• защита при перекосе нагрузки или утечки тока на землю;
• отключение потребителя при перегрузке или КЗ.

Следует понимать отличия между устройством защитного отключения и дифференциальным автоматическим выключателем. УЗО используется только для обнаружения утечки. Диф автомат же работает по схожему принципу, но дополнительно защищает сеть от замыканий и перегрузок по току.

Схема подключения трехфазного УЗО: 4 варианта для частного дома

Ниже рассматриваю случаи использования противопожарного и обычного модуля в разных ситуациях.

Противопожарное УЗО для частного дома: как правильно выбрать и установить

Фрагмент схемы подключения четырехполюсного противопожарного УЗО на вводе в частный дом поясняет главный принцип его выбора по дифференциальному току.

Его ставят на вводе в здание для защиты:

• входного кабеля;
• линий к потребителям, на которых не используются индивидуальные устройства защитного отключения;
• выполняющей роль резерва в случае отказа основного модуля.

Противопожарное УЗО подключают в схему электропитания дома с обязательным соблюдением селективности его срабатывания. Она достигается комплексно двумя настройками:

• троекратным запасом уставки по дифференциальному току в сравнении с любым групповым или индивидуальным модулем, расположенным ниже;
• замедлением на срабатывание по времени минимум в 3 раза.

Фрагмент приведенной выше схемы включения показывает, что дифференциальный ток противопожарного модуля IΔns трижды превышает уставку утечки IΔn1 или IΔn2 у любой группы потребителей.

Противопожарные УЗО создаются для срабатывания от токов утечки на 100, 300 либо 500 мА, а модули защиты человека от дифференциального тока производятся на уставки 30, 10 или 6 миллиампер.

Возможность выставления уставки времени для селективного срабатывания обозначается на корпусе модуля латинской буквой “S”.

Правильный выбор уставок противопожарного, группового и индивидуального УЗО по дифференциальному току и времени отключения возникшей аварии — обязательный принцип надежной ликвидации защитой поврежденного участка с оставлением под напряжением исправного оборудования.

Подключение трехфазного УЗО: схема на 4 полюса с использованием нейтрали

Упрощенно схему подключения четырехполюсного УЗО в трехфазную сеть можно представить следующим образом: на выходе рабочего нуля используется шинка для разводки потенциалов нейтрали N по подключенным потребителям (схема с нейтралью).

Потребители могут питаться от всех 3 фаз или какой-то одной. Эта же схема позволяет выполнять защиту одновременно трех разных однофазных цепей при условии использования общей нейтрали.

При этом стараются построить работу оборудования с соблюдением равномерного распределения токов нагрузок по всем фазам.

Подключение трехфазного УЗО: схема на 4 полюса без использования нейтрали

Отказаться от работы нейтрального провода и упростить конструкцию позволяет случай использования симметричной нагрузки, у которой все токи в фазах всегда равны.

Пример такого подключения — защита трехфазного асинхронного электродвигателя. Обмотки его статора могут быть собраны по схеме звезды или треугольника, которые обеспечивают одинаковые сопротивления между фазами.

Потенциал рабочего нуля заводится на вводной контакт четырехполюсного УЗО, а на выходной ничего не подключается. Выходная клемма потенциала N остается пустой.

Этот прием позволяет экономить средства за счет подключения двигателя к цепям питания кабелем с четырьмя, а не пятью жилами: три для фазных потенциалов и одна — защитного РЕ проводника.

Его монтируют на специальный болт заземления корпуса.

Подключение трехфазного УЗО: схема для однофазной сети

Предлагаемый вариант не является типичным.

Он используется как исключение в трех случаях:

• У владельца имеется лишний модуль защиты, который необходимо пристроить в работу. Иначе оно просто пылится без дела.
• Собираемую однофазную проводку планируется в ближайшем времени переводить на три фазы.
• Временная замена модуля, вышедшего из строя при возникновении аварии.

Во всех трех случаях необходимо потенциал фазы пускать через те клеммы, к которым подключена обмотка кнопки “Тест”. Иначе она не станет срабатывать при ручных проверках.

В этой короткой статье я постарался дать самый необходимый материал. Видеоролик владельца Заметки электрика наглядно дополняет, как подключить УЗО правильно и выбрать его по номинальному току и току утечки. Рекомендую посмотреть.