CC BY
96
ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА
УДК 614.841.415
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
На основе обобщения многолетней работы и анализа основополагающих НТД рассмотрены особенности применения и эксплуатации устройств защитного отключения. Приведены типичные ошибки при монтаже УЗО и алгоритм поиска неисправности в электроустановке.
1. Область применения УЗО
В последние годы в нашей стране внедрение устройств защитного отключения УЗО ведется весьма интенсивно: УЗО оснащаются в обязательном порядке все вновь строящиеся и реконструируемые жилые здания; действует требование обязательного применения УЗО при эксплуатации электроприборов и электроинструментов в особо опасных помещениях; не допускаются к эксплуатации мобильные здания из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения, не оснащенные УЗО, и т. д.
УЗО применяются для комплектации ввод-но-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), групповых щитков (квартирных и этажных), а также для защиты отдельных потребителей электроэнергии.
Область применения УЗО достаточно широка. Это электроустановки:
• общественных зданий — детских дошкольных учреждений, школ, профессионально-технических, средних, специальных и высших учебных заведений, гостиниц, медицинских учреждений, больниц, санаториев, мотелей, библиотек, крытых и открытых спортивных и физкультурно-оздоровительных учреждений, бассейнов, саун, театров, клубов, кинотеатров, магазинов, предприятий общественного питания и бытового обслуживания, торговых павильонов, киосков и т. п.;
• жилых зданий — индивидуальных и многоквартирных, коттеджей, дач, садовых домиков, общежитий, бытовых помещений и т. п.;
• административных зданий, производственных помещений — мастерских, АЗС, автомоек, ангаров, гаражей, складских помещений и т. д. Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.
Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба — гибели и травм людей от поражения электрическим током, пожаров и их последствий, происшедших из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования. Если учесть, что стоимость одного УЗО не превышает стоимости простого бытового электроприбора, а возможный ущерб, которого можно было бы избежать в случае установки УЗО, исчисляется огромными суммами, то становится совершенно очевидной и не требующей дополнительных доказательств необходимость скорейшего и самого широкого внедрения УЗО нового поколения во всех электроустановках.
Исключение составляют электроустановки, не допускающие по технологическим причинам перерыва в электроснабжении.
2. УЗО — эффективное противопожарное и электрозащитное средство
Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.
При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно - в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.
Другим не менее важным свойством УЗО является его способность обеспечивать защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования. Около 20 % всех пожаров происходит по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.
Короткие замыкания, как правило, развиваются из-за дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.
В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара. По данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки (20-60 Вт).
Первое устройство защитного отключения было запатентовано германской фирмой RWE (Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG) в 1928 г. (DRP№ 552 678 от 08.04.28). В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Co. изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца — сотрудника фирмы было проведено натурное испытание УЗО. Эксперимент закончился благополучно: устройство четко сработало, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, но от участия в дальнейших опытах отказался.
В США разработка УЗО шла по пути создания электронных устройств. В 1961 г. было испытано трехполюсное УЗО с электронным усилителем, требовавшим питания от сети, с номинальным дифференциальным отключающим током 18 мА. Поскольку в этой стране до сих пор основным электрозащитным мероприятием служит зануление в TN-сетях, УЗО могло выполнять только функции дополнительной защитной меры. С целью сниже-
ния риска электропоражения при прямом прикосновении к токоведущим частям (120 В относительно земли) нормативно было определено значение номинального дифференциального отключающего тока 5 мА. По причине высокой вероятности ложного срабатывания электронного УЗО под воздействием различных электромагнитных процессов в силовой цепи в США устройства защитного отключения применяют исключительно для защиты отдельных цепей: как правило, УЗО вмонтированы в розеточные блоки, широко используются УЗО-вил-ки, УЗО в удлинителях. В распределительные щиты УЗО устанавливают на цепь ванных комнат.
В 70-х гг. в нашей стране активно велись научно-исследовательские, экспериментальные и опытно-конструкторские работы по созданию и внедрению в широкую практику УЗО. На нескольких предприятиях было освоено производство УЗО, но, к сожалению, в малых объемах.
В 80-е гг. ряд школ страны были оборудованы устройствами УЗОШ (школьное) производства Гомельского завода "Электроаппаратура". Этот завод выпускал также устройства ЗОУП-25 (для сельскохозяйственного электрооборудования), УЗО-В (УЗО-вилка — для подключения бытовых электроприборов). В настоящее время эти устройства как морально, так и по конструкции и элементной базе сильно устарели.
При реконструкции гостиницы "Россия" после печально известного пожара все гостиничные номера были оборудованы отечественными УЗО, изготовленными по специальному заказу одним из оборонных предприятий.
В настоящее время сотни миллионов УЗО успешно (о чем свидетельствует официальная статистика) защищают жизнь и имущество граждан Франции, Германии, Австрии, Австралии и других стран от электропоражений и пожаров.
УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных помещениях — влажных, пыльных, с проводящими полами и т. п. В настоящее время на каждого жителя указанных стран приходится в среднем по два-три устройства.
Спрос на УЗО остается стабильно высоким, поэтому многие зарубежные фирмы продолжают в значительных объемах выпускать УЗО самых различных модификаций, постоянно их модернизируя и совершенствуя их технические параметры.
Следует отметить, что термин "устройство защитного отключения — УЗО", принятый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических
аппаратов — автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т. д. За рубежом приняты следующие обозначения:
• в Германии, Австрии — Fehlerstrom-Schutzschalter; сокращенно: FI-Schutzschalter (F—Fehler
- повреждение, неисправность, утечка, I -символ тока в электротехнике, Schutzschalter — защитный выключатель);
• во Франции — disjoncteur differentiel (дифференциальный выключатель); сокращенно: DD;
• в Великобритании — earth leakage circuit breaker (выключатель тока утечки на землю); сокращенно: e.l.c.b.;
• в США — Ground Fault Circuit Interrupter (размыкатель тока утечки на землю); сокращенно: GFCI.
В заключение необходимо еще раз подчеркнуть важное значение использования правильной терминологии в такой серьезной области, как электробезопасность. Термин "УЗО", применяемый в России уже многие годы, имеет верную смысловую нагрузку. Он получил широкое распространение и признание у всех специалистов, занимающихся как разработкой, проектированием, так и практической реализацией систем электробезопасности.
3. Основные нормируемые параметры УЗО
В настоящее время параметры УЗО нормируются следующими стандартами: ГОСТ Р 50807-95, ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99.
Номинальное напряжение Un — действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО.
Un = 220; 380 В.
Номинальный ток In — значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы.
In = 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.
Номинальный отключающий дифференциальный ток IAn — значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
1ап = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А.
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IAn0 — значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО при заданных условиях эксплуатации.
IAn0 = 0,5 IAn .
Предельное значение неотключающего сверхтока Inm — минимальное значение неотключающе-го сверхтока при симметричной нагрузке двух- и
четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО.
!пш 6 .
Сверхток—любой ток, который превышает номинальный ток нагрузки.
Номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) 1т — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения своей работоспособности.
Минимальное значение 1т =101п или 500 А (выбирается большее значение).
Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току 1Ат — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения своей работоспособности.
Минимальное значение 1Ат =101п или 500 А (выбирается большее значение).
Номинальный условный ток короткого замыкания 1пс — действующее значение ожидаемого тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность.
1пс = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания 1Ас — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность.
1ас = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.
В качестве примера исполнения УЗО, отвечающего всем требованиям ГОСТ Р 51326.1-99, в табл. 1 приведены технические характеристики "электромеханического" устройства защитного отключения серии АСТРО*УЗО (рис. 1) производства ГП ОПЗ МЭИ.
На все типы УЗО—А, АС и Б (селективное) производитель ГП ОПЗ МЭИ дает гарантию 5 лет.
УЗО в специальном исполнении — УЗО-вилка (АСТРО*УЗО Ф-1271) представлено на рис. 2.
АСТРО*УЗО Ф-1271 типа А предназначено для комплектации бытовых электроприборов — холодильников, электроводонагревателей, фенов, стиральных и посудомоечных машин, насосов, электроинструмента и т. п. Технические параметры устройства приведены в табл. 2.
РИС. 1. Внешний вид АСТРО*УЗО РИС. 2. Внешний вид АСТРО*УЗО Ф-1271
ТАБЛИЦА 1 ТАБЛИЦА 2
Параметр Номинальное значение параметра
Номинальное напряжение ип, В 220; 380*
Номинальная частота/п, Гц 50
Номинальный ток нагрузки 1п, А 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125*
Номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка) 1Дп, мА 10; 30; 100; 300; 500*
Номинальный неотключающий дифференциальный ток /Дп0 0,51 Дп
Предельное значение неотключающе-го сверхтока 1пт 61п
Номинальная включающая и отключающая (коммутационная) способность 1т , А 1500
Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току 1Дт, А 1500
Номинальный условный ток короткого замыкания (стойкость к короткому замыканию) 1пс, А 10 000
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания !дс,А 10 000
Номинальное время отключения при номинальном дифференциальном токе Тп, мс, не более 30
Диапазон рабочих температур, °С Минус 25.. .+40
Максимальное сечение подключаемых проводников, мм2 25; 50*
Срок службы, циклов, не менее: электрических механических 4 000 10 000
* В зависимости от модификации устройства.
Параметр Номинальное значение параметра
Номинальное напряжение ип, В 220 ± 22
Номинальный ток нагрузки 1п, А 16
Номинальный отключающий дифференциальный ток 1Дп, мА 30
Номинальный неотключающий дифференциальный ток /Дп0, мА 15
Потребляемая мощность, Вт, не более 0,2
Номинальная включающая и отключающая способность 1т, А 500
Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току 1дт , А 500
Номинальный условный ток короткого замыкания 1пс, А 1000
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания 1Дс, А 1000
Время отключения Тп , мс, не более 30
Диапазон рабочих температур, °С Минус 25...+40
Максимальное сечение подключаемых проводников, мм2 6
Срок службы, циклов, не менее: электрических механических 4 000 10 000
Класс защиты 1Р 30
4. Требования пожарной безопасности
Конструкция УЗО должна обеспечивать его пожарную безопасность и работоспособность как в нормальном режиме работы, так и при возникновении возможных неисправностей и нарушении правил эксплуатации.
Нормы Государственной противопожарной службы МВД России НПБ 243-97 "Нормы пожарной безопасности. Устройства защитного отключения. Требования безопасности. Методы испытаний" устанавливают требования к УЗО при конструировании, монтаже и сертификации с целью обеспечения пожарной безопасности электроустановок вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданий независимо от формы собственности и ведомственной принадлежности.
Согласно НПБ 243-97 функциональные характеристики УЗО должны соответствовать требованиям, изложенным в ГОСТ Р 50807-95.
НПБ 243-97 (п. 4.2) предъявляет следующие требования к электроизоляционным и конструкционным пластическим материалам, применяемым для изготовления УЗО.
Материалы, применяемые для изготовления наружных частей УЗО (кроме декоративных элементов), а также используемые в конструкции электрических соединений для поддержки токоведущих частей в определенном положении, должны выдерживать испытание давлением шарика.
Материалы, из которых изготовлены части УЗО, должны быть стойкими к воздействию пламени горелки.
Изоляционные материалы, поддерживающие конструкции винтовых контактных соединений, должны быть стойкими к воздействию тепловой энергии, выделяемой в переходном сопротивлении дефектного контактного соединения, а также к воздействию нагретой проволоки (960 °С).
Материалы, через которые возможно образование проводящего мостика между частями различной полярности и разного потенциала, должны быть трекингостойкими.
Конструкция УЗО должна исключать появление в процессе эксплуатации и испытаний на пожарную опасность пламени, дыма, размягчения и оплавления конструкционных материалов.
Приказом ГУГПС МВД России УЗО включены в перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации в области пожарной безопасности по НПБ 243-97.
нистерстве юстиции России 27 июня 2000 г., регистрационный № 2284, Система сертификации электрооборудования (ССЭ), действующая в рамках системы сертификации ГОСТ Р, предусматривает обязательную сертификацию УЗО.
2. Сертификат на соответствие Нормам Государственной противопожарной службы МВД России НПБ 243-97.
3. Паспорт (руководство по эксплуатации) на УЗО с адресом и телефонами предприятия-изготовителя, штампом ОТК, датой изготовления, отметкой о продаже, указанием гарантийного срока.
Заводская сопроводительная техническая документация (технический паспорт или руководство по эксплуатации) и маркировка УЗО должны содержать следующие сведения о технических параметрах устройств:
• способ и место установки;
• число полюсов;
• номинальное напряжение ип;
• номинальный ток 1п;
• номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка) 1Ап;
• номинальный неотключающий дифференциальный ток /Ап0;
• номинальное время отключения Тп;
• номинальный условный ток короткого замыкания /пс;
• предельное значение сверхтока неотключения
/пт ;
• номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) /т ;
• номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току /Ат ;
• номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания /Ас ;
• рекомендуемые схемы включения УЗО в электроустановках зданий.
Государственные стандарты ГОСТР 51326.1-99, ГОСТР 51327.1-99 устанавливают минимальный гарантийный срок работы УЗО — пять лет.
Изготовитель обязан в течение этого срока при соблюдении условий эксплуатации гарантировать надежную и безотказную работу УЗО.
5. Документация на УЗО
В комплект технической документации на УЗО должны входить:
1. Сертификат на соответствие ГОСТ Р 50807-95 (с 2002 г. необходим сертификат на соответствие ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99).
В соответствии с "Правилами по проведению сертификации в Российской Федерации", утвержденными постановлением Госстандарта России от 10 мая 2000 г. № 26 и зарегистрированными в Ми-
6. Защита УЗО
УЗО, как элемент электрической цепи, должно быть защищено от перегрузки и тока короткого замыкания последовательным защитным устройством (ПЗУ).
Нормативными документами регламентируются следующие положения: • ГОСТ 50571.5-94:
"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";
• ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.76):
".. .Не допускается использовать УЗО в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту.
При использовании УЗО, не имеющих защиты от сверхтока, необходима их расчетная проверка в режимах сверхтока с учетом защитных характеристик вышестоящего аппарата, обеспечивающего защиту от сверхтока";
• ГОСТ Р 50807-95:
2.4.8. Устройство защиты от короткого замыкания, указанное изготовителем, которое должно быть установлено последовательно с УЗО с целью защиты от токов короткого замыкания.
4.3.1. Устройство защиты от коротких замыканий предназначено для обеспечения достаточной защиты УЗО от воздействия токов короткого замыкания, не превосходящих значений номинального условного тока короткого замыкания /пс и номинального условного дифференциального тока короткого замыкания /Ас.
Изготовитель УЗО должен указать следующие характеристики устройства защиты от коротких замыканий:
а) максимальное значение пропускаемой величины /2?;
б) максимальное значение пропускаемого пикового тока /р.
Если изготовитель не указывает эти значения для УЗО, то минимальные значения берутся в зависимости от условного тока короткого замыкания;
• ГОСТ Р 51326.1-99:
Во всех случаях применения УЗО его параметры должны соответствовать максимальным токам нагрузки и токам короткого замыкания.
Схема включения УЗО должна предусматривать последовательное защитное устройство (автоматический выключатель, плавкая вставка), обеспечивающее защиту от сверхтоков.
Номинальный ток нагрузки УЗО должен быть равен или на ступень выше номинального тока последовательного защитного устройства.
7. Место установки УЗО
Установка УЗО должна предусматриваться во ВРУ, расположенных в помещениях без повышенной опасности поражения током, в местах, доступных для обслуживания.
Выбор места установки УЗО в групповых цепях электроустановки зданий должен выполняться с
учетом включения в зону действия УЗО прежде всего участков электрической групповой цепи с наибольшей вероятностью электропоражения людей при прикосновении к токоведущим или открытым проводящим частям электрооборудования, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под напряжением (розеточные группы, ванные, душевые комнаты, стиральные машины, помещения с повышенной опасностью поражения током и т. п.).
УЗО, предназначенные для противопожарной защиты, должны устанавливаться на главном вводе объекта.
В многоквартирных жилых домах УЗО рекомендуется устанавливать в групповых, в том числе квартирных, щитках; допускается их установка в этажных распределительных щитках, в индивидуальных домах — во ВРУ и этажных распределительных щитках. В ПУЭ (7-е изд.) в п. 1.7.153 указывается: ".УЗО защиты розеточных цепей рекомендуется размещать в распределительных (групповых, квартирных) щитках".
В схемах электроснабжения радиального типа со значительным количеством отходящих групп рекомендуется установка общего УЗО на вводе и отдельного — на каждую группу (потребитель) при условии соответствующего выбора параметров УЗО, обеспечивающих селективность их действия.
При выборе места установки УЗО в здании следует учитывать: способ монтажа электропроводки, материал строений, назначение УЗО, условия эксплуатации по электробезопасности, параметры УЗО, класс помещений, схемы подключения электроприборов и т. п. В помещениях с повышенной опасностью УЗО должно быть размещено в щитках со степенью защиты не ниже 1Р 44, при наружной установке — не ниже 1Р 54.
8. Селективность работы УЗО
Для обеспечения селективной работы нескольких УЗО в радиальных схемах электроснабжения необходимо учитывать следующие факторы.
В силу очень высокого быстродействия УЗО практически невозможно обеспечить селективность их действия по току при 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. Возможен пробой изоляции или ее серьезное повреждение, когда ток утечки мгновенно достигает значения, превышающего уставки устройств на обеих ступенях защиты. Логично, что в этих случаях возможно
срабатывание любого из УЗО, установленных в цепи последовательно.
Селективность работы УЗО может быть обеспечена применением модификаций УЗО с задержкой срабатывания (УЗО с индексами "Б" или "О"). УЗО с индексом "Б" имеют выдержку времени от 0,13 до 0,5 с, с индексом "О" — 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 (1пс), термической и динамической стойкости, коммутационной способности и т. д.
Во Франции широко практикуется применение УЗО с выдержкой времени как весьма эффективное противопожарное мероприятие.
На главном вводе в распределительном щите электроустановки, как правило, устанавливают УЗО противопожарного назначения типа "Б" с номинальным отключающим дифференциальным током 300 или 500 мА.
9. Выбор типа УЗО
Как ранее указывалось, УЗО делятся на типы:
• "АС", реагирующие на дифференциальный синусоидальный переменный ток;
• "А", реагирующие на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный дифференциальные токи;
• "В", реагирующие на синусоидальный переменный, пульсирующий постоянный и постоянный дифференциальные токи.
Пункт 7.1.78 ПУЭ (7-е изд.) гласит: "В зданиях могут применяться УЗО типа "А", реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждений, или "АС", реагирующие только на переменные токи утечки.
Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.".
Во "Временных указаниях по применению УЗО в электроустановках жилых зданий. И. п. от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ" (п. 4.10) указано:
"В жилых зданиях, как правило, должны применяться УЗО типа "А", реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений. Использование УЗО типа "АС", реагирующих только на переменные токи утечки, допускается в обоснованных случаях".
Следует отметить, что в последние годы резко возросло количество электроприборов с бестрансформаторным питанием.
Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видеомагнитофоны имеют импульсные блоки питания, все последние модели электроинструмента, стиральных, швейных машин, бытовых кухонных электроприборов снабжены тири-сторными регуляторами без разделительного трансформатора. Широко применяются различные светильники — торшеры, бра с тиристорными светорегуляторами.
Это означает, что вероятность возникновения утечки пульсирующего постоянного тока, а соответственно и поражения человека, значительно возросла, что и явилось основанием для внедрения в широкую практику УЗО типа "А".
В европейских странах в соответствии с требованиями электротехнических норм последние несколько лет ведется повсеместная замена УЗО типа "АС" на тип "А".
В нашей стране также началось широкое внедрение УЗО типа "А".
10. Монтаж и эксплуатация УЗО в электроустановках
Монтаж УЗО должен осуществляться только квалифицированным персоналом, имеющим лицензию на выполнение электромонтажных работ.
Перед вводом электроустановки с УЗО в эксплуатацию рекомендуется провести замеры "фоновых" токов утечки на землю при одновременном или последовательном включении всех электроприемников.
Методика определения значения отключающего дифференциального тока — порога срабатывания УЗО, измерения тока утечки в зоне защиты УЗО, выявления дефектных цепей и электроприемников в электроустановке приведена ниже.
Проверка работоспособности УЗО в составе электроустановки здания осуществляется при помощи специального тестового прибора, например типа АСТРО*ТЕСТ, разработанного ЗАО "АСТРО-УЗО".
В настоящее время в нашей стране в эксплуатации находятся как старые электроустановки с системой заземления Т№-С, так и новые, с системой заземления ТК-С-Б.
При монтаже УЗО необходимо провести внимательное исследование системы заземления в конкретной электроустановке и выполнить четкое разделение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников в зоне защиты УЗО.
Для правильного функционирования УЗО необходимо, чтобы в зоне его защиты нулевой рабочий проводник не имел электрического контакта с заземленными элементами установки.
11. Устройство измерения дифференциального тока АСТРО*1А
Государственное предприятие ОПЗ МЭИ выпускает устройство АСТРО*1А (рис. 3), предназначенное для непосредственного измерения дифференциального тока (тока утечки на землю) в одно- и трехфазных цепях переменного тока, находящихся под номинальным напряжением и при включенных электроприемниках.
Устройство устанавливается на вводе электроустановки последовательно в цепь главного выключателя и позволяет определять суммарный ток утечки электроустановки под полной токовой нагрузкой.
На цифровом индикаторе устройства отображается текущее значение тока утечки, что позволяет:
• оценивать качество проведенных электромонтажных работ;
• контролировать состояние изоляции;
• определять правильность выбора уставки (номинального отключающего дифференциального тока /Ап) УЗО;
• выявлять дефектные цепи или электроприемники с недопустимо низким сопротивлением изоляции;
• при использовании дополнительного магазина сопротивлений определять порог срабатывания (дифференциальный отключающий ток/А) УЗО. Технические параметры устройства АСТРО*1А
приведены в табл. 3.
В соответствии с ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.83) "Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального отключающего дифференциального тока (/Ап) УЗО".
В случае превышения тока утечки значения 1 /3/Ап необходимо путем последовательного отключения электроприемников и групповых цепей выявить место дефекта изоляции.
Возможен случай, когда в какой-либо конкретной электроустановке суммарный фоновый ток утечки слишком велик и невозможно добиться его снижения: сеть сильно разветвлена и имеет значительную общую протяженность, эксплуатируется в условиях повышенной влажности и т. д. В этом случае необходимо заменить установленное УЗО на УЗО с более высоким номинальным отключающим дифференциальным током (например, УЗО с /Ап = 30 мА заменить на УЗО с /Ап =100 мА). Если по условиям электробезопасности замена недопустима, то рекомендуется провести разделение сети и установить УЗО на отходящие цепи.
СЕТЬ
ипггп/заов АСТР0*1д ф $ Ф ©
. ________ г ^ . .,
РИС. 3. Внешний вид устройства АСТРО*1А
ТАБЛИЦА 3
Параметр Номинальное значение параметра
Номинальное рабочее напряжение ип , В 220/380
Номинальный ток нагрузки /п, А 40
Диапазон измеряемого дифференциального тока /А, мА 0-199,9
Погрешность измерения, % + 5
Диапазон рабочих температур, °С Минус 5...+40
Потребляемая мощность, Вт, не более 2
Максимальное сечение подключаемых проводников, мм2 25
После выполнения указанных действий провести повторные замеры и убедиться в соответствии полученных значений условиям п. 7.1.83 ПУЭ.
С помощью устройства АСТРО*1А можно проводить также измерение отключающего дифференциального тока (/Ап ) УЗО.
12. Устройство контроля исправности УЗО АСТРО*ТЕСТ
Для проведения контроля работоспособности УЗО в схеме электроустановки здания рекомендуется использовать специальное устройство — АСТРО*ТЕСТ.
АСТРО*ТЕСТ позволяет осуществлять проверку соответствия нормативам основных параметров УЗО — отключающего дифференциального тока и быстродействия. Кроме того, с помощью устройства АСТРО*ТЕСТ можно проверить исправность защитного РЕ-проводника и целостность соединения
РЕ-проводника с заземлением, селективность действия УЗО при каскадной системе защиты.
При проведении испытания установленного в электроустановке УЗО с помощью прибора АСТРО* ТЕСТ через УЗО пропускается ток, равный номинальному отключающему дифференциальному току данного экземпляра УЗО (соответственно маркировке). Длительность протекания этого тока ограничена по времени — 200 мс. Если тестируемое УЗО срабатывает, то это означает:
1) УЗО отрегулировано должным образом, чувствительность его в норме, отключение происходит при дифференциальном токе, равном номинальному;
2) быстродействие УЗО достаточно, поскольку оно срабатывает в интервале времени 200 мс. Реальное время отключения качественных электромеханических УЗО 30-40 мс, хотя стандарты устанавливают предельно допустимое время 0,3 с.
Если испытуемое УЗО при таком тесте не срабатывает, то это означает, что УЗО неисправно: либо его чувствительность недостаточна, не соответствует маркировке, либо время срабатывания УЗО слишком велико — превышает 200 мс.
Устройство АСТРО*ТЕСТ реально тестирует параметры УЗО, так как УЗО может оказаться неисправным, хотя и срабатывало при проверке с помощью кнопки "Тест". При проверке УЗО эксплуатационным контрольным устройством — кнопкой "Тест", во-первых, длительность протекания тестового тока не ограничена, во-вторых, значение тестового дифференциального тока в зависимости от настройки фирмы-изготовителя может превышать в 2-2,5 раза указанный на маркировке номинальный отключающий дифференциальный ток.
Технические параметры прибора АСТРО*ТЕСТ приведены в табл. 4.
ТАБЛИЦА 4
Параметр Номинальное значение параметра
Номинальное рабочее напряжение ип, В 220
Длительность протекания испытательного тока Т, мс 200
Установка номинального отключающего дифференциального тока , мА 10; 30; 100; 300
Погрешность установки отключающего дифференциального тока, % + 5
Диапазон рабочих температур, °С Минус 25...+40
13. Прибор контроля УЗО АСТРО*ПРОФИ
Прибор контроля УЗО АСТРО*ПРОФИ, выпускаемый ГП ОПЗ МЭИ, предназначен для проведения испытаний функциональных характеристик УЗО и замера некоторых параметров электроустановки. Внешний вид прибора показан на рис. 4.
Прибор позволяет измерять следующие параметры:
• отключающий дифференциальный ток УЗО типов "А" и "АС";
РИС. 4. Внешний вид прибора АСТРО*ПРОФИ
ТАБЛИЦА 5
Параметр Номинальное значение параметра
Напряжение сети, В 220
Ток, потребляемый от сети, А, не более 2,5
Встроенный источник напряжения (аккумулятор), В 6
Установка номинального отключающего дифференциального тока 1Ап, мА 10; 30; 100; 300
Установка угла задержки тока ф, град ("+" и "-") 0; 90; 135
Установка номинального отключающего дифференциального тока с кратностью, раз 1; 2; 5; 1,25
Диапазон измерения напряжения сети, В 160-260
Диапазон измерения частоты сети, Гц 45,00-55,00
Диапазон измерения времени отключения, мс 0-2000
Диапазон измерения сопротивления петли "фаза-ноль", Ом 0,4-22
Диапазон измерения тока КЗ (рассчитывается по ф°рмуле 1кз = ииш /Яф_н ), А 10-550
Диапазон измерения малых сопротивлений, Ом 0-199,9
Габаритные размеры, мм 200x280x80
• время отключения УЗО при одно-, двух- и пятикратном номинальном отключающем дифференциальном токе;
• частоту и напряжение сети;
• сопротивление петли "фаза-ноль";
• ток короткого замыкания "фаза-ноль";
• малые сопротивления.
Прибор выполнен на микропроцессорной базе. Информация о результатах измерения и расчетов выводится на жидкокристаллический индикатор и дополнительно — на компьютер через последовательный порт 232.
Технические параметры прибора АСТРО*ПРО-ФИ представлены в табл. 5.
14. Типичные ошибки при монтаже УЗО
1. Наиболее распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к нему нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника N с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником РЕ (рис. 5,а). В этом случае довольно высока вероятность "ложного" срабатывания УЗО.
2. При монтаже УЗО или проведении модернизации распределительных щитков с применением УЗО возможны следующие ошибки:
• объединение нулевых рабочих проводников N различных УЗО в зоне их защиты (при этом ток нагрузки является дифференциальным для обоих УЗО, и одно из них или оба срабатывают (рис. 5,6);
• подключение нагрузки к нулевому рабочему проводнику N до УЗО (в этом случае ток нагрузки будет дифференциальным для УЗО, и оно сработает) (рис. 5,в);
• подключение нагрузки к нулевому рабочему проводнику N другого УЗО (при этом ток нагрузки является дифференциальным для обоих УЗО, и одно из них или оба срабатывают) (рис. 5,2).
3. При монтаже розеток или распаечных коробок электроустановки в зоне защиты УЗО случайное соединение нулевого рабочего проводника N с защитным проводником РЕ вызывает срабатывание УЗО (рис. 5,д):
• при подключении нагрузки к розетке (случай аналогичен п. 1);
• при подключении любой нагрузки вне зоны защиты УЗО (по перемычке течет дифференциальный ток).
4. При подключении четырехполюсных УЗО возможно ошибочное подключение на его клеммы одноименных фаз (это не влияет на работу однофазных потребителей) (рис. 5,е). В этом случае провер-
ен
N
Л_\
О о п оф
Кн
Ь3
N
С ) < ) ( 1
<
РИС. 5. Типичные ошибки при монтаже УЗО: а — соединение ^проводника с заземлением (или РЕ-проводником) на стороне нагрузки; 6 — объединение ^проводников в зоне защиты УЗО; в — подключение нагрузки к ^проводнику до УЗО; 2 — подключение нагрузки к ^проводнику другого УЗО; д — перемычка в розетке между N и РЕ-проводниками; е — подключение к УЗО одноименных фаз
ка работоспособности УЗО с помощью кнопки "Тест" недостоверна, поскольку несрабатывание УЗО не означает, что оно неработоспособно.
При подключении четырехполюсных УЗО в однофазную сеть в некоторых случаях, когда не принимается во внимание схема внутренних соединений УЗО, также возможно несрабатывание устройства при нажатии кнопки "Тест".
15. Эксплуатационный контроль УЗО
При сдаче электроустановки в эксплуатацию производитель работ должен проинструктировать владельца электроустановки о необходимости ежемесячных проверок исправности УЗО.
б
а
Ь
Ь
в
г
Ь
Ь
д
Ь
е
Ь
Ь
2
ТАБЛИЦА 6
КАРТА КОНТРОЛЯ УЗО №
Адрес:
Ф.И.О. ответственного за электроустановку:
Дата выдачи и № сертификата на электроустановку:
Результат контроля:
^_ мес. год Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек.
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ответственный за электроустановку
Проверяющий
Владелец электроустановки обязан осуществлять ежемесячную проверку исправности УЗО.
Периодическая ежемесячная проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки "Тест".
Поскольку наличие и исправность УЗО на объекте косвенно определяют страховой риск, страховые компании должны учитывать ведение владельцем электроустановки объекта постоянного контроля исправности УЗО. Для этой цели целесообразно введение в практику органами Энергонадзора Карты эксплуатационного контроля, образец которой приведен в табл. 6.
Карта должна находиться в доступном для пользователя электроустановки и инспекторов Энергонадзора и страховых агентов месте.
Если в РЩ установлено два и более УЗО, следует промаркировать их и заполнить соответствующую строку Карты при сдаче электроустановки здания в эксплуатацию.
Согласно Правилам эксплуатации электроустановок потребителей (5-е изд., 1999 г., п. 2.7.14) устройства защитного отключения должны периодически проверяться в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.
УЗО должно быть опломбировано. Должны быть сделаны записи в паспорт устройства и в оперативный журнал.
Периодическая ежемесячная проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки "Тест".
Проверка проводится в следующем порядке:
• определить последовательность проверки УЗО при наличии в схеме двух и более устройств, отметить номер контролируемого УЗО в Карте эксплуатационного контроля;
• подать рабочее напряжение на электроустановку;
• нажать кнопку "Тест": немедленное срабатывание УЗО (отключение защищаемой устройством цепи) означает, что УЗО исправно; если цепь не отключилась, следует вызвать специалиста-электрика для замены УЗО;
• для восстановления питания электроустановки взвести рукоятку УЗО в положение "Вкл.";
• сделать запись в соответствующую графу Карты контроля УЗО (табл. 6).
16. Анализ причин срабатывания УЗО и алгоритм поиска неисправности в электроустановке
При срабатывании УЗО необходимо определить вид неисправности в электроустановке. В этом случае порядок действий обслуживающего электроустановку персонала следующий.
Взвести УЗО. Если УЗО взводится, то это означает, что в электроустановке имела место утечка тока на землю, вызванная нестабильным или кратковременным нарушением изоляции. В этом случае необходимо провести общий контроль состояния
изоляции. Проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки "Тест".
Если УЗО взводится и мгновенно срабатывает, то это означает одно из двух:
1) в электроустановке имеет место дефект изоляции какого-либо электроприемника, электропроводки, монтажных проводников электрощита;
2) УЗО неисправно.
В этом случае необходимо произвести следующие действия:
1. Отключить все автоматические выключатели групповых цепей, защищаемых УЗО.
Если автоматические выключатели одно- или трехполюсные и не размыкают нулевые рабочие проводники, то, с учетом того что утечка тока возможна и с нулевого рабочего проводника, для обнаружения дефектной цепи, возможно, понадобится выполнить отсоединение всех нулевых рабочих проводников от сборной шины.
2. Взвести УЗО.
3. Если УЗО взводится, проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки "Тест". Мгновенное отключение УЗО означает, что оно исправно, но в защищаемой цепи имеется утечка тока.
Примечание. Если УЗО не взводится, то это означает, что имеет место неисправность изоляции монтажных проводников электрощита или неисправность УЗО.
4. Последовательно включать автоматические выключатели.
5. Если УЗО срабатывает при включении определенного автоматического выключателя, то это означает, что в цепи данного выключателя имеется повреждение изоляции.
6. Отключить или отсоединить все электроприемники в цепи выключателя, при включении которого сработало УЗО.
7. Взвести УЗО.
8. Если УЗО взводится, то это означает, что имеет место неисправность изоляции в каком-либо из электроприемников.
Примечание. Если УЗО не взводится при всех отключенных электроприемниках данной цепи, то это означает, что дефектна изоляция электропроводки.
9. Последовательно включать каждый электроприемник данной цепи.
10. УЗО срабатывает при включении определенного электроприемника.
11. Отключить дефектный электроприемник.
12. Подключить все электроприемники (кроме дефектного), взвести УЗО, убедиться, что УЗО не срабатывает.
Проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки "Тест".
17. Проверка правильности монтажа УЗО
Проверка правильности монтажа включает в себя:
• проверку соответствия монтажа утвержденной схеме электроустановки;
• проверку фазировки и маркировки подключенных к УЗО проводников (фазных и нулевого);
• проверку отсутствия соединения нулевого рабочего проводника N в зоне защиты УЗО с нулевым защитным проводником РЕ, а также с заземленными корпусами электрооборудования и повторным заземлением;
• контроль надежности затяжки контактных зажимов УЗО и аппаратов защиты от сверхтоков. Особое внимание следует обратить на то, что в
старых электроустановках с системой заземления Т^С (имеющих на вводе в здание РЕ^проводник) защитный проводник РЕ, дополнительно проложенный в электроустановке, подключается во ВРУ или в групповом щитке к совмещенному РЕ^про-воднику (перед головным УЗО).
18. Проверка работоспособности УЗО
Проверка работоспособности УЗО включает:
• проверку фиксации органа управления УЗО в двух четко различающихся положениях: "Вкл." и "Откл.";
• проверку при включенном рабочем напряжении путем нажатия кнопки "Тест" (пятикратно);
• замер отключающего дифференциального тока УЗО специальным прибором или, например, методом, описанным выше;
• замер "фонового" тока утечки электроустановки в зоне защиты каждого УЗО специальным прибором или, например, методом, описанным выше, и сопоставление его с номинальным отключающим дифференциальным током (уставкой срабатывания) УЗО;
• проверку работоспособности всей системы электрозащиты на базе УЗО в электроустановке в целом путем имитации тока утечки в вероятных местах контакта человека с токопроводя-щими частями электрооборудования. Проверка осуществляется с помощью специального устройства АСТРО*ТЕСТ, имитирующего протекание заданного значения тока утечки в ограниченное время, с соблюдением соответствующих мер безопасности.
19. Ограничитель перенапряжений АСТРО*ОПН-12/0,4
Начиная с 1999 г. ГП ОПЗ МЭИ серийно производит ограничители волновых перенапряжений типа АСТРО*ОПН-12/0,4 (рис. 6).
/ ®
о АСТРОкОПН
ип 380/220В 1тах 10кА игеэ 1200В
0 фЕ]
©
РИС. 6. Ограничитель перенапряжений АСТРО*ОПН-12/0,4
АСТРО*ОПН-12/0,4 предназначен для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений в электроустановках жилых, общественных, административных и бытовых зданий при воздушном вводе. АСТРО*ОПН-12/0,4 представляет собой разрядник без искровых промежутков, активная часть которого состоит из металлооксидного нелинейного резистора (МНР) с высоконелинейной вольт-амперной характеристикой.
Защитное действие ОПН заключается в пропускании импульсного тока на заземляющее устройство, что обеспечивает снижение перенапряжений до
ТАБЛИЦА 7
Номинальное
Параметр значение
параметра
Напряжение ип, В 220/380
Наибольшее допустимое напряжение
ОПН им ,В 400
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, кА 10
Остающееся напряжение при импульсе
тока, В, не более:
250 А, 8/20 мкс (и250) 1000
250 А, 30/60 мкс (0,995 и250) 995
2 500 А, 8/20 мкс (1,18 и250) 1180
5 000 А, 8/20 мкс (1,26 и250) 1260
5 000 А, 1/2,5 мкс (1,35 и250) 1350
10 000 А, 8/20 мкс (1,35 и250) 1350
Классификационное напряжение (ам-
плитудное значение синусоидального на-
пряжения частотой 50 Гц при амплитуд-
ном значении тока через ОПН 1,5 мА), В 710
Максимальный разрядный ток
(4/10 мкс), кА 50
Максимальная энергия, поглощаемая при
коммутационном перенапряжении, кДж 0,8
безопасного значения, при котором не происходит пробоя изоляции электрооборудования.
В табл. 7 приведены основные технические данные ОПН.
Ограничитель перенапряжений нелинейный АСТРО*ОПН-12/0,4 предназначен для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений электроустановок, в сетях 380/220 В переменного тока частотой 50 Гц. Ограничители ОПН предназначены для внутренней установки климатического исполнения УХЛ 4.
Поступила в редакцию 12.12.05.
