Селективное УЗО: устройство, назначение, сфера применения + схема и нюансы подключения

С устройством защитного отключения (УЗО) знакомы многие. Современная электрическая сеть не обходится без этого элемента защитной автоматики. Основная цель его монтажа – обезопасить человека от воздействия электричества и от возгораний, вызванных токовыми утечками. Такие аварийные ситуации могут возникнуть из-за изношенной старой изоляции проводников или некачественного соединения электропроводки. Чтобы подобные аварии вовремя обнаружить и не дать им перерасти в пожар или электротравму, устанавливают устройства защитного отключения. При монтаже двухуровневой защиты применяют селективное УЗО. Что это за устройство? Чем оно отличается от обыкновенного? Какие ещё бывают виды и типы УЗО? Ниже ответим на все эти вопросы.

Что такое селективность

Селективные устройства защитного отключения выполняют те же задачи и работают по тому же принципу, что и простые. Приборы сравнивают значения тока в фазном и нулевом проводах и на основе измерений высчитывают ток утечки. Если он превышает уставку, электропитание квартиры отключается.

Ток утечки возникает в 2 ситуациях:

1. Повреждена изоляция проводки. Существует риск возгорания или поражения человека электрическим током.
2. Вышеописанный риск оправдался. Человек коснулся либо попавшего под фазный потенциал корпуса электроприбора, либо непосредственно оголенного провода от розетки.

Важно! Устройство защитного отключения имеет один большой недостаток. Если человек одновременно коснется фазного и нулевого проводов, но при этом не будет достаточно хорошо контактировать с землей, УЗО не сработает. Защитное устройство реагирует на утечку тока на землю.

Первый параметр диф защиты – рабочий ток.

Номинальный ряд диф реле имеет такой же ряд как у автоматических выключателей (автоматов) – первая

колонка в Таблице 1. Ток выбирается по мощности нагрузки и для однофазной сети указан во
второй
колонке таблицы. Диф реле наиболее дорогие устройства в электросети и поэтому значение для автомата выбирают
меньшее
.

ТАБЛИЦА 1. Выбор номинала по мощности.

Еще 2 нюанса о выборе рабочего тока автомата и УЗО.

Рис.1. Класс двухполюсного автомата на лицевой стороне (в красном овале).

1. Автоматы имеют дополнительную маркировку класса в виде латинской буквы (Рисунок 1). Она означает, как быстро автомат разомкнет цепь нагрузки при превышении потребления. Через автомат при перегрузке проходит много
   электричества. Превышение тока приводит к выходу строя дифреле при том, что автомат работает неограниченно долго при небольшой перегрузке.
2. Проводка рассчитывается на потребляемый ток нагрузки (Таблица 2).

Пример 1: Как подобрать УЗО по мощности для водонагревателя (бойлера) мощностью 2 кВт? Сечение жил должно быть 1.5 кв.мм. Автомат выбираем по таблице 1 из стандартного ряда в большую сторону – 2 А. Диф реле должно иметь номинальное значение рабочего тока в 3 А.

Как выбрать на 380 В? Номинал автомата можно упрощенно посчитать как в два раза больший чем мощность нагрузки. Для нашего водонагревателя – 2кВт х 2 = 4 А.

ТАБЛИЦА 2. Максимальный ток и мощность при сечении кабеля.

1. Что делать, если потребление нескольких нагрузок очень большое? Требуется дополнить 3 нагрузки с потреблением 16А каждая дифференциальным реле. Очевидный путь заключается в выборе номинала 50 А (округление в большую сторону от значения 3х16 = 48 А). Такие диф реле встречаются, но чаще китайского производства и с неважным качеством. Для ряда европейских фирм максимальный ряд ограничен в 25-30А. Каждую нагрузку необходимо защитить отдельным защитным устройством.

Принцип действия селективного УЗО

Принцип действия селективной защиты основан на разнице во времени отключения. Для примера можно рассмотреть типичную квартиру. Имеется одно общее вводное УЗО. Оно установлено в электрощите. Настроено на отключение через 0,5 с после появления утечки тока. Фазные провода с этого защитного устройства распределяются по групповым УЗО. Они обладают временем отключения в 0,25 с. Через них запитываются розетки в ванной комнате, кухне, гостиной и других помещениях.

Если в ванне произошло замыкание фазного провода на корпус стиральной машины, сработает УЗО с уставкой на отключение равной 0,25 с. Отключится именно это помещение. Вводное УЗО с уставкой 0,5 с не сработает и оставит квартиру под напряжением, так как для отключения не прошло достаточно времени. То есть УЗО 0,25 с сработает быстрее чем 0,5. Отключится ванна, но не вся квартира.

Схема селективной защиты электросети

Особенности селективной защиты

У селективных устройств, в отличие от обычных, предусмотрена возможность подбора по току и времени срабатывания защиты. Соответствующие значения указаны на корпусе устройства. Комбинируя защитную систему по этим параметрам, возможно придать защите свойство селективности.

В результате при возникновении тока утечки в одной из комнат, отключится только аварийное помещение, а не вся электропроводка. Как следствие, время на поиск и устранение неисправности сокращается в разы.

Временные характеристики УЗО типа S

Приборы разных производителей обладают отличающимися свойствами. Различия кроются в токе утечки и времени выдержки, при котором происходит отключение.

Поэтому приборы данного типа принято подразделять на 2 группы:

• обычные;
• типа S.

Селективное УЗО от ABB: F202 A S, 63А
Сравнение их временных характеристик приведено ниже.

Режимы работы

Устройство защитного отключения во время эксплуатации способно находиться в одном из двух рабочих режимов:

• нормальный;
• аварийный;

Под нормальным режимом работы подразумевается равенство проходящих по L и N проводам токов. В дифференциальном трансформаторе наводятся одинаковые по величине, но противоположные по вектору магнитные потоки. Они компенсируют друг друга. УЗО делает вывод, что утечка тока отсутствуют. Электропроводка продолжает работать в штатном режиме.

При аварийном режиме ток в одном из проводов меньше (больше) на величину утечки. Обычно она не превышает 100 мА. Но даже этого отклонения достаточно, чтобы нарушить равенство магнитных потоков в трансформаторе устройства и привести к срабатыванию УЗО. Электропроводка отключается.

Основные характеристики устройства

Для того чтобы определиться, какое УЗО является лучшим, при его покупке необходимо учитывать все параметры и технические характеристики.

После информации о производителе и названия торговой марки на корпус наносятся данные о рабочих характеристиках и номинальных значениях, как то:

1. Наименование и серии. В надписи необязательно должно встречаться слово “УЗО”, многие производители называют его “ВТД” (выключатель дифференциального тока).
2. Значение номинального напряжения. Оно должно быть однофазным (220 В) или трехфазным (330 В) на стандартную частоту 50 Гц. Если устройство выбирается для частного дома, то брать необходимо то, которое рассчитано на трехфазное напряжение.
3. Номинальный рабочий ток — максимальное значение, которое защитное устройство способно перерабатывать. Есть устройства на 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80 и 100 А.
4. Номинальный дифференциальный ток — это значение утечки, при которой срабатывает защита и происходит автоматическое выключение электричества. Эта величина может быть в 6 мА, 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 и 500 мА.

На корпусе предусмотрена маркировка, которая рассказывает о дополнительных характеристиках:

1. Значение номинального условного тока короткого замыкания — это максимум КЗ, при котором УЗО может продолжать нормально функционировать с тем условием, что дополнительно с ним установлен автовыключатель.
2. Время срабатывания защиты. Это промежуток времени от возникновения утечки и до ее устранения, за которое срабатывает защита. Максимальное значение — 0,03 с.
3. Обязательная схема устройства.

Разновидности селективных УЗО

Стандартно для бытовых нужд используется переменное напряжение величиной 220 В и частотой тока равной 50 Гц. Однако в мире электротехнике все не так однообразно. Некоторые потребители питаются от напряжений других величин. Потребляемый ток может быть и постоянным. Поэтому УЗО производятся самыми разнообразными:

1. Категория AC. Используются в цепях переменного тока. Нечувствительны к утечкам постоянного тока. Пример — (АВВ FH202)
2. Кат. A. Универсальны. Используются в сетях с постоянным и переменным током (ИЭК ВД1-63)
3. Кат. S. Используются для построения селективных защит с большими выдержками времени (АББ F204 A S-63/1).
4. Кат. G. Применяются для селективных защит, но обладают большими временными характеристиками (Eaton Electric модель PFIM-G).

УЗО категории АС

Обратите внимание! Отдельно выделяется 4 полюсное УЗО. Его используют для питания трехфазных потребителей (частотного привода, двигателя). Защитное устройство данного типа требует подключения 3 фаз и нуля.

Ответы на 5 часто задаваемых вопроса:

1. Нужна ли установка УЗО в домах, где выполнено защитное заземление?

При замыкании фазового проводника на «землю» электричество будет «стекать» в обход нулевого провода. Металлические корпуса электроприборов при этом могут оказаться под напряжением и не причинят опасности пока сопротивление человека много выше чем «земли». Однако такой прибор будет таить в себе опасность и если существенной перегрузки не будет, то автоматический выключатель не сработает. При неконтролируемой утечки энергии возникает опасность нагрева и пожара. Применение диф реле обезопасит от данных случаев.

1. Можно ли вместо автомата до счетчика и УЗО после него установить один дифавтомат после счетчика?

Да. Также можно поставить автоматический выключатель после счетчика при обязательной установке разъединителя (рубильника и т.п. – требования ПУЭ) до счетчика.

1. Имеется два диф реле последовательно включенные в цепь. При срабатывание защиты ближней к потребителю, отключается вся группа нагрузок. Какое устройство защиты следует убрать из проводки?

Достаточно применить диф реле с селективностью (часто маркируется буквой S) для группы потребителей. Последовательное включение диф реле регламентируется требованиями ПУЭ 7.1.73.

1. Необходимо ли устанавливать УЗО на ввод для деревянного частного дома? Ведь дом достаточно «изолирован»?

Частные дома часто имеют ввод от воздушной линии через протяженный кабель. При небольшом значении потребления не происходит защитного отключения автоматами и не обеспечивается быстрое выключение. Кроме того по Техническому циркуляру №31.2012 установка диф защиты является обязательной противопожарной мерой.

1. Защитит ли диф реле в случае обрыва нулевого провода?

При отсутствии тока утечки срабатывание защиты не произойдет, но при его появлении произойдет отключение. Таким образом даже при отгорании нуля защитит от утечки. От самого факта обрыва нулевого провода диф реле не защищает. Это замечание справедливо для электромеханической защиты, для электронной, требующей для нормальной работы и нуль и фазу, появляется опасное состояние, когда защищаемая нагрузка может привести к электроудару. Поэтому применять электронный тип не рекомендуется.

Селективность по времени

Селективность (избирательность) защиты по времени основана на задержке срабатывания. Использовать необходимо минимум 2 устройства. Они должны в несколько раз отличаться по времени срабатывания. Для достижения свойства селективности важно соблюдать последовательность расположения УЗО. Чем ближе источник питания (электрический щит), тем больше время отключения защитного устройства.

УЗО, обладающее максимальной выдержкой времени, устанавливается на вводе в квартиру. Обычно это однофазное устройство S типа. Далее следуют обычные УЗО с меньшей выдержкой.

Важно! К общему вводному защитному устройству предъявляются повышенные требования по надежности. Если оно выйдет из строя, то отключатся или останутся без защиты нижестоящие потребители. Поэтому желательно, чтобы вводное устройство было от качественного производителя. Например, ABB или Schneider.

Селективность по току утечки

Селективность по току работает по схожему принципу. Но в качестве величины для избирательности используется не время, а ток утечки.

Также используется минимум 2 защитных устройства. То, что находится ближе к квартирному щитку, обладает большим значением тока срабатывания. Обычно для подобных задач применяют противопожарные УЗО с током отключения порядка 100 мА. Например, IEK 2п 63А 100мА ВД1-63 АС.

Далее по группам потребителей (отдельным комнатам) расставляются устройства с меньшим током утечки 5-30 мА. Если в одном из помещений развивается неисправность, то с большей вероятностью сработает только слаботочное реле на 30 мА. А противопожарное устройство на 300 мА, установленное на вводе, останется в работе. Таким образом, отключается только аварийное помещение.

Второй параметр – ток отключения.

Ток отключения выбирается из ряда в Таблице 3. Электроприемники и проводка из-за несовершенства изоляции или внутреннего устройства содержат собственную, естественную

утечку. Перед установкой защитного отключения желательно произвести ее измерение компетентной энергоснабжающей организацией. Ток утечки можно рассчитать исходя из естественной утечки в 0,4 мА на 1 А потребления для нагрузки и в 10 мкА (0,01 мА) на 1 метр проводки. Согласно правилам (ПУЭ) номинальное значение не должно менее чем в три раза превышать естественное значение.

ТАБЛИЦА 3. Номинальный ряд УЗО и рекомендуемый потребитель электроэнергии.

Продолжаем пример 1. Примем ток потребления равный значению автомата (на практике значение указывается в паспорте устройства) – 2А, проводка будет длинной 20 м. Исходя из этих данных:

Iест=2х0,4 + 20*0,01 = 0,8 + 0,2 = 1 мА. Выбираем дифзащиту с минимальным значением в 6 мА.

Задержка срабатывания

Задержка срабатывания УЗО — это один из важнейших аспектов его работы. Особенно если говорить о селективных защитных системах, работа которых невозможна без отличающихся временных характеристик.

Время отключения указывается на корпусе аппарата. Обычно оно составляет от 0,001 до 0,5 с, чего достаточно для построения большинства селективных защит. Сама же задержка обеспечивается с помощью компактной электронной платы в составе прибора.

Нюансы подключения модулей типа S

Собственно, нюансы те же самые, какими сопровождается процесс подключения стандартных защитных аппаратов.

Клеммы каждого из приборов имеют определенное предназначение (фазная, нулевая) и обозначаются соответствующим образом.

Клеммники на приборе защиты и обозначения для подключения электрических линий. Также показано обозначение кнопки для выполнения тестовой операции на предмет корректного срабатывания УЗО

При монтаже недопустимо изменение позиций клемм относительно их назначения по отношению к цепям питания.

Если вместо фазы подключить нулевую шину – это как минимум перспектива выхода из строя самого устройства. Перепутать местами две точки крайне сложно, но на практике бывает и такое.

Еще один нюанс – настройка модуля под существующую электрическую цепь в плане граничной отсечки по току.

Если же конструкция не предполагает варианты настройки по току, следует правильно подобрать устройство по технико-эксплуатационным характеристикам.

Наконец, обязательным нюансом подключения является тестирование прибора в режиме подачи электропитания в цепь нагрузки.

Эта функция простая и требует только лишь одного действия – активации специальной кнопки, которая так и обозначается на корпусе/в документации как «Тест».

Области применения селективной защиты

Основная задача селективных УЗО — построение избирательной защиты. Поэтому такие приборы используются в широком перечне электрических систем:

1. Самое простое — применение в квартире. Селективное защитное устройство необходимо, чтобы отключать именно аварийную комнату или розетку.
2. Построение сложных электрических схем с потребителями, сильно отличающимися по мощности. Используется при раздельном питании частного дома, гаража и освещения сада. Обычно в таких случаях применяется трехфазное УЗО.
3. В системах релейной защиты и автоматики. Селективное устройство позволяет организовать выдержку времени и задержки на переключения между основным и аварийным источником питания.

Система релейной защиты автоматики

Выводы и полезное видео по теме

Доступное и понятное видеопояснение селективности работы защитного аппарата:

Видео демонстрирует практику включения с цепь группы приборов и реальное действие устройств в аварийных ситуациях:

Часто можно встретить рассуждения относительно простоты включения УЗО в электросеть частного жилища. Вместе с рассуждениями нередко рекомендуют делать эту работу своими руками. Мотив известный – экономия. Однако экономить на собственной безопасности не самый лучший выбор. А потому, подобные действия по монтажу селективного аппарата защиты всегда следует выполнять руками профессионального электрика.

У вас есть опыт использования или подключения селективных УЗО и вы можете дополнить наш материал интересной информацией по теме статьи? Пожалуйста, пишите свои комментарии, задавайте вопросы в расположенном ниже блоке.

Подключение УЗО с селективной отсечкой

Селективное защитное устройство подключается по тем же правилам, что и обычное. Трудности возникают, если необходимо построить более сложную защиту с одновременным использованием приборов S-типа с другими устройствами автоматики.

При сборке схемы следует руководствоваться следующими принципами:

1. Первоначально на ввод устанавливается автомат. Он защитит последующие цепи от коротких замыканий, позволит оперативно снять напряжение на время ремонта или обслуживания.
2. После автомата подключается УЗО типа S. Иногда на его место устанавливается противопожарное устройство. Подойдет EKF ВД-100 2P на ток утечки 300 мА.
3. Далее следуют потребители или другие УЗО с меньшим током и временем срабатывания. Если требуется именно селективная защита, то без дополнительных защитных устройств не обойтись.

Редко применяемые системы защиты

• Направленная система работает по принципу вектора тока и напряжения. Между ними всегда есть фазовый сдвиг. Устройства защиты анализируют разницу и при необходимости отключают оборудование в нужном секторе.
• Дифференцируемая система сравнивает отклонения параметров в начале линии питания, и непосредственно у агрегата. Если отклонения достигают заданной величины — ситуация признается аварийной. Такая селективность требуется, если питание подается на очень мощные агрегаты.