Что такое устройство защитного подключения
Электрический ток — направленное движение заряженных частиц, которое визуально не проявляется, признаки опасности отсутствуют даже при наличии заземления. Последствия негативного воздействия заряда на человеческий организм проявляются мгновенно, бывают разной степени тяжести, до летального исхода.
Метод использования узо до сих пор трактуется двояко: в цепи защиты проводника электроэнергии не предусмотрена установка коммутирующей аппаратуры. Формулировка периодически видоизменялась, но смысл оставался без изменений: запрещено устанавливать, но они являются коммутирующими приборами. Размыкая электроцепь с заземлением, узо одновременно препятствует повреждению защитного прибора при отключении энергии.
Первое применение узо — схема релейной защиты линии электропередач путем отключения электричества в случае аварии при срабатывании тока утечки. Затем область подключения расширилась на охрану безопасности отдельных объектов электрооборудования. Согласно рабочей схемы на узо предусмотрены два контакта, методика функционирования данного прибора не предусматривает обязательного подключения заземления.
Выбор УЗО по главным параметрам
Все технические нюансы, связанные с выбором УЗО, знают только профессиональные монтажники. По этой причине специалисты должны делать подбор устройств еще при разработке проекта.
Критерий #1. Нюансы подбора аппарата
При выборе аппарата в качестве основного критерия выступает номинальный ток, проходящий через него в длительных режимах работы.
Исходя из стабильного параметра — утечки тока, есть два основных класса УЗО: «А» и «АС». Аппараты последней категории более надежные
Величина In находится в диапазоне 6-125 А
Дифференциальный ток IΔn — вторая по важности характеристика. Это фиксированное значение, по достижении которого срабатывает УЗО
При его выборе из ряда: 10, 30, 100, 300, 500 мА, 1 А приоритет имеют требования безопасности.
Влияет на выбор и цель установки. Для обеспечения безопасной работы одного прибора ориентируются на значение номинального тока с небольшим запасом. Если защита нужна для дома в целом или для квартиры, все нагрузки суммируют.
Критерий #2. Существующие типы УЗО
Следует различать УЗО и по типам. Их всего два — электромеханические и электронные. Основной рабочий узел первого — магнитопровод с обмоткой. Его действие заключается в сравнении значений тока, уходящего в сеть и возвращающегося обратно.
Есть такая функция и в аппарате второго типа, только выполняет ее электронная плата. Работает она исключительно при наличии напряжения. Из-за этого электромеханический прибор защищает лучше.
У аппарата электромеханического типа имеется дифференциальный трансформатор+реле, а у электронного типа УЗО присутствует электронная плата. В этом заключается различие между ними
В ситуации, когда потребитель случайно коснется к фазному проводу, а плата окажется обесточенной, в случае установки электронного УЗО человек попадет под напряжение. При этом защитное устройство не сработает, а электромеханическое в таких условиях останется работоспособным.
Тонкости выбора УЗО описаны в этом материале.
Подключение к линии электропередачи
В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) указано, что подключение УЗО без линии заземления нежелательно. Но не везде предусмотрено и есть возможность организовать заземление. Отвечая на вопрос, как подключить УЗО в квартире без заземления, необходимо рассмотреть два возможных случая при установке устройства защиты:
- Устройство защиты установлено, но заземления в квартире нет. В таком случае при возникновении пробоя на корпус и появления на нём разницы потенциалов УЗО не сможет обнаружить аварийность ситуации, пока не возникнет контур для тока утечки. Это может произойти, когда человек притронется к прибору с неисправностью и предмету, связанному с контуром земли. Например, труб водоснабжения; или попросту будет стоять на полу с недостаточной изоляцией от земли. Только в этом случае возникнет утечка тока, и прибор защиты сработает, при этом кратковременно человек почувствует удар током, впрочем, не причиняющий здоровью ущерб.
- Устройство защиты установлено, заземление присутствует. Это наиболее благоприятный способ организации защиты, позволяющий сразу отключить проблемный участок в цепи, не дожидаясь на него воздействия. В момент пробоя на корпус, непосредственно связанного с землёй, сразу появляется ток утечки, фиксирующийся прибором защиты. Величина тока, при котором прибор сработает, зависит от его значения номинального дифференциального тока. Этот ток УЗО может быть следующего значения: 6 мА, 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.
Таким образом, подключение УЗО к однофазной сети без заземления так же возможно, как и с ним. При этом будет использоваться для учёта прибором контур фаза-нуль.
Почему ошибочно считается, что узо без заземления не работает
Чтобы обосновать ошибочное утверждение, что узо не работает без заземления, нужно понимать принцип действия защитной автоматики и хорошо ориентироваться в системах заземления. Причем основное противоречие происходит при неправильной трактовке отсутствия заземления. Поэтому для начала разберемся с распространенными системами заземления.
Системы заземления TN и TT:
| TN-C. Для данной системы характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Все корпуса и металлические части приборов подключенные таким образом должны быть соединены с глухозаземленной нейтралью дополнительными нулевыми проводниками. | |
| TN-S. По сравнению с TN-C это более совершенная и безопасная система с разделенными рабочим (N) и защитным (PE) нулевыми проводниками. Разделение реализовано сразу на подстанции, и подача напряжения производится по пяти проводам (трехфазная система электроснабжения) или трем (однофазная система электроснабжения). | |
| TN-C-S — это удешевленная альтернатива TN-S. С подстанции осуществляется подача электроэнергии с использованием комбинированного нулевого проводника (PEN), подключенного к глухозаземленной нейтрали. При входе в здание PEN разветвляется на защитный нулевой проводник (PE) и рабочий нулевой проводник (N). | |
| TT — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника. |
Нас интересует электропроводка, где есть только фаза и ноль. Проанализировав вышеперечисленные системы заземления можно выделить TN-C. Такой выбор конечно некорректный, так как корпуса электроприборов по определению должны дополнительно соединятся с глухозаземленной нейтралью. А это уже три жилы, а не две (без зануления). Но этот факт почему-то игнорируется, и обоснование запрета использования УЗО без заземления сводится к анализу схемы подключения по TN-C.
УЗО в сетях системы TN-C не работает, и об этом подробно описано в следующем пункте. А пока вернемся к двухпроводной сети и ее ошибочном отождествлении с TN-C. На самом деле старый жилищный фонд подключен по системе TN-C. На шины ВРУ многоквартирного жилого дома приходит четыре проводника: три фазных, один PEN. От шины уходят фазные и PEN проводники стояков. В этажных щитах от этих проводников делают ответвления в квартиры. При этом никакого разделения PEN на PE и N не происходит, и PEN никаких защитных функций не выполняет. Поэтому PEN проводник в данной системе не что иное, как рабочий нулевой проводник. Электропроводка самих квартир в таком случае выполняется кабелями с двумя жилами (фаза, PEN) при однофазном питании квартиры или с четырьмя жилами (А, В, С, PEN) при трехфазном питании. То есть система TN-C заканчивается на вводе в дом, а в самих квартирах просто фаза и ноль. И здесь уже не действуют правила целесообразности использования УЗО в электрической сети системы TN-C.
Подключение УЗО в двухпроводной сети
Возможны два варианта схемы подключения УЗО без заземления. Для первого случая выбираем УЗО с током утечки 100 мА и рассчитанным на номинальный ток нагрузки всей квартиры, допустим 32 А. Тогда схема будет выглядеть так: – вводной автомат 40 А, учет, УЗО 32 А, автоматы разных групп потребителей.
Схема подключения одного УЗО без заземления
У такой схемы есть большой недостаток, при срабатывании защитного механизма УЗО отключается квартира полностью, и для обнаружения неисправности придется лазить по всей квартире. Еще один недостаток такой схемы – это низкая чувствительность УЗО. Ток в 100мА более чувствителен для человека. Вторая схема хоть и дороже, но не имеет этих недостатков.
Схема подключения нескольких УЗО без заземления
Эта схема УЗО без заземления содержит – вводной автомат, счетчик, групповые автоматы и УЗО для выбранных автоматов. УЗО выбирается в этой системе на ток 30 мА. При возникшей утечке тока сработает та УЗО, на линии которой возникла неисправность в электрической цепи. На остальных группах автоматов будет присутствовать сеть. Во время подключения УЗО в двухпроводную сеть должны учитываться следующие моменты.
1.Так как УЗО не имеет защиту от к. з. и перегрузки, перед ним нужно ставить автомат. Номинальный ток УЗО выбирается на порядок выше номинального тока автоматического выключателя, так как УЗО может выйти из строя при токах которые больше его номинального значения.
2.Нейтральный провод с выхода УЗО идет только на розетку потребителей, соединять с другими нулевыми проводами нельзя, чтобы не было ложных срабатываний.
УЗО и автоматы на трехфазном щите
Разберем подробно не совсем стандартную схему, собранную на трехфазном распределительном щитке.
На нем находятся:
- трехфазные вводные автоматические выключатели — 3 шт.;
- трехфазное устройство защитного отключения — 1 шт.;
- однофазные УЗО — 2 шт.;
- однополюсные однофазные автоматы — 4 шт.
С первого вводного автомата напряжение поступает на второй трехфазный автомат через верхние клеммы. Отсюда же одна фаза идет на первое однофазное УЗО, а вторая — на следующее.
Напряжение со второго входного автомата поступает на трехфазное УЗО, на нижние клеммы которого подключена трехфазная нагрузка. Это защитное устройство предохраняет от токов утечки, а второй вводный автомат — от КЗ
Однофазные УЗО, установленные на щиток, являются двухполюсными, а автоматы — однополюсными. Для корректного функционирования защитного устройства необходимо, чтобы рабочие нули после него больше нигде не соединялись. Поэтому после каждого УЗО здесь установлена нулевая шина.
Когда автоматы не одно-, а двухполюсные, то отдельную нулевую шину устанавливать не придется. Если две нулевые шины объединить, будет происходить ложное срабатывание.
Каждое из однополюсных УЗО рассчитано на два автомата (1-3, 2-4). К нижним клеммам автоматов подключена нагрузка.
Общая шина заземления установлена отдельно. На вводный автомат заходят три фазы: L1, L2, L3 и рабочий нулевой провод.
Ноль подключен на общий ноль, а с него уходит на все УЗО. После он идет на нагрузку: с первого аппарата — на трехфазную, а со следующих однофазных — каждый на свою шину.
В трехфазной сети электрические величины векторные, поэтому их суммарное значение определяют не алгебраической, а векторной суммой этих величин
Хотя в этом распределительном щитке ввод трехфазный, разделение провода на PEN и PE не выполнено, т.к. ввод пятипроводный. На щит приходит три фазы, ноль и заземление.
Как работает УЗО с заземлением и без него
Без заземления при повреждении изоляции на корпусе прибора возникает опасный потенциал. Риск заключается в том, что защитный механизм контроллера не сработает, так как в цепи не предусмотрен выход для тока.
При контакте с человеком или другим живым существом (например, домашним питомцем) утечка тока пройдет через его тело по направлению к земле – найдет заземление. Ток будет поступать через тело человека до тех пор, пока его величина не будет соответствовать пороговому значению, при котором срабатывает защитное устройство. Только после этого схема отключится, и питание перестанет поступать. Длительность негативного воздействия зависит от того, при каких величинах срабатывает контрольный механизм.
В общих случаях процесс длится не более минуты, однако и пары секунд может быть достаточно, чтобы человек получил серьезные травмы.
Как УЗО работает без заземления (зануления)
Алгоритм работы УЗО (УДТ) без заземления уже рассмотрен выше, поэтому в данном пункте рассмотрим особенности этой работы и противоречивые мнения по надежности данной защиты.
Основной параметр УЗО — номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки). Ток неотпускания, когда человек уже не может самостоятельно разжать руки и отбросить провод, составляет 30 мА и выше. Поэтому для защиты человека от поражения тока, выбирают УЗО с отключающим током 10 мА или 30 мА (противопожарные УЗО имеют уставку 100 — 300 мА).
Говоря о том, что для защиты человека достаточно УЗО с отключающим током в 30 мА, нужно понимать, такая защита не идеальная при отсутствии заземления. Наличие заземления в паре с УЗО защищает человека при косвенном прикосновении — контакте с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением. В этом случае до прикосновения УЗО уже сработает. Если же заземления нет, то для срабатывания УДТ ток должен пройти через коснувшегося человека. А это небезопасно, так как из-за длительного
воздействия могут произойти необратимые процессы в организме (сердце, нервная система).
Человеческое сердце работает циклично. Цикл занимает 0,75 — 1 секунду. В одном цикле около девяти фаз: фазы при которых открывается и закрывается клапаны артерий; фазы при которых идет сокращение желудочков и другие). Чувствительность сердца в разные фазы неодинаково. Самая опасная фаза длится примерно 0,2 секунды, и в этот период происходит процесс реполяризации мышц желудочков.
Мышцы сокращаются, когда их клетки воспринимают электрический импульс от головного мозга. Если ток ≈ 0,6 ампер проходит через человека и по времени перекрывает фазу реполяризации мышц желудочков, наступает фибрилляция сердца (сердце останавливается).
Опыты над животными показали, что если пропускать токи до 10 ампер в течение 0,2 секунды, и если это время не перекрывает опасную фазу, то вероятность остановки сердца невысока
Из этого вытекает важное правило — если сократить время воздействия тока, то можно снизить вероятность несчастного случая
Длительность прохождения тока через человека зависит от скорости срабатывания защитной автоматики. Время срабатывания современного УЗО порядка 0,03 — 0,05 секунд, и этого хватает, чтобы снизить вероятность прохождения тока в период опасной фазы работы сердца. Конечно это не гарантированная защита в цепи с УЗО без заземления, но даже такая защита лучше, чем ее отсутствие. Поэтому УЗО в домах с проводкой из двух проводов (фаза и ноль, отсутствие заземления) можно и нужно устанавливать.
Подводя итог, можно отметить, что УЗО без заземления работает. А все сомнительные доводы в обратном базируются на подмене или непонимании основных понятий.
Как работает УЗО с заземлением
Старый жилой фонд еще живет по старым законам, где заземляющие контуры так и не проведены.
То есть, как подключить УЗО без заземления ясно, одна линия фазная, другая нейтраль, остаётся правильно выбрать контуры, которые будет контролировать это УЗО в данном примере — все контуры, вплоть до лампочек. Суммарный магнитный поток магнитопровода Фс равен нулю. Такой монтаж при дальнейшей эксплуатации электроприборов дает надежную защиту от поражения человека электротоком и пожара в помещении.
Допустим, что к щитку подключена цепь, питающая электрический водонагреватель в ванной.
Подключение к нейтральному проводу УЗО заземляющих проводников розеток также является ошибкой. Дифференциальный автомат совмещает его функции и защиту.
Статья по теме: Энергетический паспорт промышленного предприятия
Разновидности электрических сетей
В старых же домах, построенных еще во времена СССР, до сих пор используются двухпроводные сети, без проводника заземления. При наличии заземления срабатывание происходит практически мгновенно. Немного обжившись, решил заглянуть в щиток, который расположен на лестничной площадке ни какой защиты в виде УЗО или дифавтоматов в моем направлении не было, стояли только пакетный выключатель на 40 А, счетчик и два новых автомата по 16 А.
По этой причине рекомендуется обязательная установка устройства защиты на участок сети с ним. Просмотров: Разница лишь в технических параметрах оборудования.
Величина напряжения трехфазного тока В, а на однофазном приборе Для объективного понимания схемы подключения УЗО в трёхфазной цепи приведена схема — пример. Остальные участки будут работать в обычном режиме. Из аппаратов защиты в этой цепи установлен только автоматический выключатель, который защищает цепь от токов перегрузки и КЗ. Данное оборудование не имеет отношения к функциям заземляющих конструкций, поэтому его можно подключать к любой сети.
Это способ с единой сетью и из нескольких подсетей. Защитные устройства подключаются преимущественно в местах, представляющих наибольшую опасность. Схема подключения дифференциального автомата не требует дополнительной установки автоматического выключателя. Вот почему я решил установить УЗО в двухпроводную сеть.
УЗО ошибки подключения
Виды УЗО
Устройства защиты от утечек тока, известные под аббревиатурами УЗО, АДЗ, ВДТ, АВДТ, несут основную функцию — оградить живые организмы от электротравм, а также предупредить паразитные диэлектрические потери, способные привести к возгоранию. Весь спектр приборов, описанных в этом обзоре, имеет отличия по принципу действия, назначению, чувствительности, роду тока в контролируемой цепи, способности выдерживать нагрузку, а также по ряду прочих факторов. Чтобы иметь чёткое и ясное представление о возможностях того или иного прибора, следует понимать специфику его работы.
По механизму действия УЗО может быть электромеханическим и электронным. В первом случае основным функциональным элементом служит дифференциальный трансформатор на кольцевом сердечнике. Трансформатор имеет две первичные обмотки, по которым проходит основная нагрузка, а также третью управляющую. В нормальном режиме работы по первичным обмоткам протекают противоположно направленные токи, равные по значению, таким образом, их электромагнитная индукция взаимно компенсируется.
Принцип работы электромеханического УЗО
Электронные УЗО имеют иной принцип действия, их работа основана на полупроводниковых приборах. Первым звеном электронной схемы выступает делитель тока, задача которого — преобразовать действующую на основных контактах устройства нагрузку к такой, которая допустима при работе полупроводниковых элементов. Пропорциональный, но меньший по величине ток приходит на компаратор (сравнивающее полупроводниковое устройство), который при существенной разнице на входах формирует выходной сигнал, приводящий в действие устройство размыкания основной цепи.
Cхема электронного УЗО: А — компаратор; К — реле; Т — кнопка «Тест»; R — резистор
Практическая разница устройств защитного отключения электронного и электромеханического действия заключается в следующем:
- Электромеханические УЗО могут ложно срабатывать при высоких составляющих реактивной и индуктивной нагрузок. Другими словами, запаздывание или опережение кривой тока в одной обмотке относительно другой порождают наводки на управляющий контур.
- Электронные УЗО не имеют достаточно высокой точности из-за погрешностей номиналов, свойственных для всех радиоэлектронных компонентов. Также на эффективность работы электронных УЗО оказывает существенное влияние значение напряжения, действующее в контролируемой цепи.
Слева: электромеханическое УЗО. Справа: электронное УЗО
По назначению УЗО принято классифицировать на устройства защиты от поражения электрическим током и приборы, защищающие от пожароопасных утечек тока через изоляцию. Помимо незначительных отличий в устройстве, эти приборы попросту имеют разные номиналы дифференциальных токов, на которые срабатывает защитный механизм.
Противопожарное УЗО типа S (селективное)
Нагрузочная способность УЗО свидетельствует в первую очередь о проводимости элементов основной контактной группы. Также имеются отличия в:
- Массивности магнитного сердечника, способного выдерживать нагрев при взаимной компенсации индукционных воздействий.
- Классе мощности радиоэлектронных компонентов.
В разряде прочих функций УЗО наиболее примечательна возможность отключать цепь питания при превышении действующего тока. По сути такие УЗО, называемые дифференциальными автоматическими выключателями, совмещают в себе силовой автомат и устройство защиты от утечек тока.
Дифференциальный автомат
Особенности подключения заземления в квартире
Если здание новое, а в щитке присутствуют шины N и РЕ – на этом заземление водонагревателя в квартире заканчивается.
В старых зданиях ближайший контур заземления находится на питающей подстанции, в доме его нет, а проводка содержит только два провода. Схема, предложенная для частного дома, не подойдет, потому что сделать собственный контур заземления своими руками здесь не получится. А как же все-таки заземлить стиральную машину или бойлер, если нет заземления?
Вариант использования корпуса этажного распределительного щитка ненадежен. Все из-за той же вероятности получить на нем потенциал при обрыве нуля. Поэтому будет правильно, если вы привлечете электрика из управляющей компании.
В любом случае полностью обезопасить себя вы сможете, установив на линии питания УЗО. Заземляющий проводник в кабеле оставьте не подключенным – он еще сможет пригодиться.
