Устройства защитного отключения.

За более чем столетнюю историю использования человеком электрической энергии, она прочно вошла в жизнь большинства людей: она согревает в холодное время года, освещает ночью и посредством всевозможных электроаппаратов делает жизнь более комфортной. Но у преимуществ электричества есть и обратная сторона. Сосредоточенная в находящемся под напряжением проводе мощь способна не только напитать электроприборы энергией, но и вызвать пожар или нанести смертельное поражение человеческому организму.

Для того чтобы обуздать электричество и обезопасить от него жилище человека, равно как и его жизнь, используются так называемые устройства защиты. Первоначально такое устройство представляло собой включенный в разрыв электропровода кусочек легкоплавкого металла (напр., свинца), который при опасном превышении величины тока, расплавлялся, оберегая провод от перегрева и возгорания изоляции.

Эти приборы получили название «пробки» из-за формы, напоминавшей бутылочную пробку. Они были одноразовыми и после срабатывания требовали замены. Усовершенствование пробок привело к появлению автоматических защитных выключателей, или коротко – автоматов.

 В автоматах плавкий элемент был заменен биметаллической пластинкой. Эта пластинка при превышении предельного тока изгибалась и через спусковой механизм разъединяла перегруженную линию. Преимущество автомата состояло в том, что через некоторое время (около 5 минут), автомат можно было включить вновь, не заменяя само устройство.

Чтобы еще более обезопасить проводку, помимо биметаллической пластинки в автомат ввели электромагнитную катушку, через которую пропустили ток линии. Аналогично терморасцепителю, при превышении предельного тока, катушка притягивала поводок разъединителя и размыкала линию. Она действовала на порядок быстрее термозащиты.

Встроенный электромагнитный расцепитель сделал автомат долговечным устройством, надежно предохраняющим проводную линию от перегрузки и возгорания. Однако, помимо возгорания проводов, оставалась реальная угроза поражения током человека. Обычный автомат не защищал человека, так как прикосновение к проводу далеко не всегда сопровождается коротким замыканием.

Выход нашли в 20-х годах XX века. Дело в том, что при касании человеком провода, проходящий по нему ток частично «утекает» в тело коснувшегося, и обратно в щиток, по нулевому проводу приходит чуть меньше тока, чем ушло по фазному. Был создан прибор, способный уловить эту разницу токов – дифференциальный трансформатор, создающий напряжение, пропорциональное утечке тока на линии.

Дело осталось за малым – подключить к выходу диф-трансформатора электромагнитную катушку, приводящую в действие механический расцепитель, и устройство, защищающее человека,  готово.

Надо сказать, что изначально устройства на базе диф-трансформатора (или просто – диф-автоматы) предназначались для защиты высоковольтных линий, где утечки создавали значительные потери энергии. Для защиты человека  устройства защитного отключения (УЗО) не применялись вплоть до 50-х годов XX, когда чувствительность диф-трансформаторов и время срабатывания расцепителя снизились до нужного уровня (30 мА и 40 мс соответственно).

С этого момента  УЗО начали внедрять в электросистемы, и к 1977 году они заняли свое место в ряду прочей электрозащитной автоматики. Именно в этом году, МЭК (международная электротехническая комиссия) утвердила УЗО в качестве основного автоматического защитного устройства.

Рассмотрим использование УЗО в домашнем вводно-распределительном устройстве (ВРУ).

Типичная схема бытового ВРУ состоит из вводного двухполюсного автомата и нескольких однополюсных, каждый из которых защищает отдельную линию от перегрузки и короткого замыкания (КЗ). Нулевой провод при этом общий для всех линий – он разводится с помощью т. н. «нулевой шины». Первый и основной вариант использования УЗО – в паре с вводным автоматом. Здесь возможны два варианта.

1) Вводное УЗО является единственным в ВРУ. В таком случае номинальный ток выбирается равным или большим тока вводного автомата, а рабочий ток утечки – 30 мА. При указанном значении рабочего тока утечки вводное УЗО будет защищать человека от поражения током, а проводку – от возгорания. 

Следует знать, что такой вариант допустим в случае достаточно качественной электропроводки с неповрежденной изоляцией (напр., в новом доме). В противном случае, «ползучие токи» (возникающие при утечке тока через старую изоляцию) будут вызывать постоянное срабатывание сравнительно чувствительного УЗО.

2) Вводное УЗО не является единственным. Этот тип защиты является наиболее эффективным с точки зрения обеспечения безопасности. Рассмотрим этот случай поподробнее.

Как правило, защиты с помощью УЗО требуют не все потребители в доме. Например, светильники такой защиты, в силу удаленности от тела человека, не требуют. То же относится и к большинству розеток – лишь бы они находились в исправном состоянии. УЗО имеет смысл ставить там, где электропроводка находится под воздействием влаги или может попасть под это воздействие. Т.е. на розетки в ванных комнатах, подвалах и гаражах, а также на стиральные машины и посудомоечные машины, джакузи и т. п.

На каждую из групп, нуждающуюся в дифференциальной защите, ставится отдельное УЗО, ноль от которого ведется отдельно от прочих. Номинал таких УЗО равен 30 мА. Номинальный ток вводного УЗО выбирается аналогично предыдущему примеру, а ток утечки – 300 мА. Желательно для вводных выбирать т. н. селективные УЗО, обладающие задержкой включения, но если такого не найдется – не страшно. Для бытовых ВРУ достаточно селективности по току.

Помимо «обычных» УЗО, промышленностью выпускаются УЗО, совмещенные с автоматическими выключателями. У ABB это серия DS, у Legrand – 07, у Moeller – CK и т. д. Они позволяют сэкономить место в распределительном боксе и упростить монтаж. Однако такое решение дороже и не всегда применимо.

Отдельно нужно сказать про УЗО с рабочим током утечки 10 мА. Как правило, они встречаются в совмещенном с автоматами виде. Преимущество по безопасности они дают незначительное, а вот проблем могут принести немало. Из-за высокой чувствительности, они очень требовательны к монтажу и разводке электропровода, а также к качеству его изоляции. И то и другое в России (надеемся, пока) на очень невысоком уровне. Так что использование таких УЗО не является целесообразным.

  Эстетические требования к жилищу современного человека становятся все более жесткими: провод, открыто проходящий по стене, уже недопустим. А скрытый провод – это дополнительная головная боль с точки зрения пожаробезопасности. Добавим сюда же стоимость капитального ремонта, который неизбежно повлечет возгорание – и необходимость УЗО как пожарозащитного прибора станет очевидной.

Главное отличие отечественных УЗО от качественных импортных -  в том, что в русских УЗО дифференциальный расцепитель энергозависим, т. е. его механизм питается от сети. В случае падения напряжения в сети более чем на 20 %, оно перестает работать. То же происходит в случае обрыва нулевого провода. Учитывая, что в этих случаях опасность поражения током человека остается, их применимость, как устройства защиты остается под вопросом.

У импортных УЗО (ABB, Legrand, Moeller) сердечник диф. механизма изготовлен из аморфного железа вакуумной плавки, благодаря чему для его срабатывания достаточно энергии разности токов – оно энергонезависимо. Преимущества таких УЗО очевидны и вполне компенсируют более высокую (на 50 – 100%) цену по сравнению с аналогичными отечественными.  

 Информационные источники при создании статьи:

-         Каталоги: Moeller, ABB, Legrand;

-         «Краткий справочник домашнего электрика», С.Л. Корякин-Черняк, изд. 2, Спб, 2006 г.;

-         Частные мысли консультантов ООО «Элитэк Сервис»: Потапчука Е. и Тимершина Р.