О терминологии защитного отключения

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.

Но иногда встречается неточность, даже вкравшаяся в стандарты. Это определение УЗО, как «устройства, управляемого остаточным током». Здесь нарушена элементарная причинно-следственная связь. Устройство не уп­равляется этим током, а реагирует на него!

В последних отечественных стандартах (серии ГОСТ Р 51326, 51327) также нарушена терминология: в отличие от принятого в основном стандар­те (ГОСТ Р 50807-95) определения, УЗО называется то «выключатель диф­ференциального тока — ВДТ», то «автоматический выключатель дифференци­ального тока — АВДТ», что вводит в заблуждение специалистов.

Часто применяется другое, не соответствующее стандартам название УЗО — «дифференциальный выключатель». Это название распространилось из пере­веденных не специалистами-электриками проспектов зарубежных фирм.

За рубежом приняты следующие обозначения [125]:

· В Германии, Австрии — Fehlerstrom-Schutzschalter (Fehlerstrom-Schutzeinrichtung). Сокращенно: FI-Schutzschalter (F-Fehler — поврежде­ние, неисправность, утечка, I — символ тока в электротехнике, Schutzschalter — защитный выключатель, Schutzeinrichtung — защитное устройство);

· Во Франции — DD — disjoncteur differentiel (дифференциальный выключатель).

· В Великобритании — e.l.c.b. (earth leakage circuit breaker — выключатель тока утечки на землю).

· В США — GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter — размыкатель тока утечки на землю).

В настоящее время действует международная классификация УЗО, разра­ботанная международной электротехнической комиссией (МЭК):

· RCD (residual current protective device) — защитное устройство по диффе­ренциальному (разностному) току, общее название УЗО.

· PRCD (portable residual current protective device) — переносное защитное устройство по дифференциальному току.

· PRCD-S (portable residual current protective device-safety) — переносное защитное устройство по дифференциальному току (в кабеле-удлинителе).

· SRCD (fixed socket outless residual current protective device) — защитное устройство по дифференциальному току (встроенное в розетку).'

· RCCB (residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection) — защитное устройство по дифференциальному току без встро­енной защиты от сверхтоков.

· RCBO (residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection) — защитное устройство по дифференциальному току со встро­енной защитой от сверхтоков.

· RCM (residual current monitor) — устройство контроля дифференциального тока (тока утечки).

Кроме того, принято общее название — RCD — residual current protective device. Точный перевод — защитное устройство по разностному (дифферен­циальному) току.

Принцип действия УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защит­ный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 24.1.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансфор­матор тока. В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоя­щее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока используется имен­но трансформатор тока.

Пусковой орган (пороговый элемент) выпол­няется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или
электронных компонентах. Исполнительный
механизм включает в себя силовую контакт­ную группу с механизмом Привода (рис. 24.2). Рис. 24.1. Структура УЗО

Режимы работы УЗО

УЗО предназначено для непрерывной, продолжительной работы. Оно дол­жно отключать защищаемый участок сети при появлении в нем синусои­дального переменного или пульсирующего постоянного (в зависимости от модификации) тока утечки, равного отключающему дифференциальному току устройства. УЗО, функционально не зависящее от напряжения пита­ния, не должно срабатывать при снятии и повторном включении напряже­ния сети. УЗО не должно производить автоматическое повторное включе­ние. УЗО, функционально не зависящее от напряжения питания, не должно зависеть от наличия напряжения в контролируемой сети, должно сохранять работоспособность при обрыве нулевого или фазного проводов. УЗО долж­но срабатывать при нажатии кнопки TECTJ

Конструкция контрольного эксплуатационного устройства должна ис­ключать возможность попадания сетевого напряжения в цепь, подключен­ную к выходным выводам УЗО при нажатии кнопки ТЕСТ, когда УЗО находится в разомкнутом состоянии. Это означает, что тестовая цепь долж­на быть подключена к входному выводу УЗО через контакт, сблокирован­ный с силовой контактной группой.

УЗО защищается от токов короткого замыкания последовательным защит­ным устройством (ПЗУ): автоматическим выключателем или предохраните­лем, отвечающими требованиям соответствующих стандартов. Яри этом но­минальный ток ПЗУ не должен превышать номинальный рабочий ток УЗО.

Рассмотрим основные режимы работы УЗО.

Режим №1. В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока — тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагруз­ки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встреч­но включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как 1_Ь а от нагрузки как Е, то можно записать равенство: I, = Е.

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердеч­нике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнит­ные потоки Ф[ и Ф_:. Результирующий магнитный поток равен нулю ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пус­ковой орган находится в этом случае в состоянии покоя.

Режим №2. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки 1_ь протекает дополнительный ток — ток утечки (I_D), являющийся для транс­форматора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I₁ + I_D в фазном проводнике) и (1г, равный l_h в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнит­ных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке транс­формированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значе­ние уставки порогового элемента пускового органа, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электричес­кую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Режим №3. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки ТЕСТ искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно. К УЗО, в силу его особого назначения — защиты жизни и имущества человека, предъявля­ются чрезвычайно высокие требования по надежности, помехоустойчивос­ти, термической и электродинамической стойкости, материалам и исполне­нию конструкции. Этими особыми требованиями отчасти объясняется сравнительно высокая стоимость современных УЗО.

Схемы включения УЗО

Конструкции УЗО различных производителей могут отличаться друг от друга не только параметрами, но и схемами подключения. На рис. 24.3 приведены наиболее распространенные схемы включения УЗО. Кроме того, показано включение УЗО в одно-, двух- и трехфазном вариантах [125].

При включении УЗО по не полнофазному варианту необходимо обратить внимание на правильность подключения проводников к клеммам устройства — должна быть подключена цепь тестирующего резистора. Схема подключения приведена на лицевой или боковой поверхности корпуса УЗО.