УЗО – методика подбора устройств защитной отсечки

УЗО – методика подбора устройств защитной отсечки

Оптимальное по всем критериям защитное устройство, предназначенное под автоматическую отсечку источника питания в целях безопасности, следует подбирать, учитывая условия отключения и конфигурацию системы электрической цепи. Рынок электротехники предлагает множественный ассортимент УЗО. Причём исполнение таких приборов отмечается не меньшим разнообразием. В подобной ситуации удачно подобрать УЗО для конкретной электрической цепи под силу лишь специалисту. Поэтому если азы электротехники в дефиците, рекомендуется прочесть публикацию до конца.

Выбор защитных приборов УЗО для электрической цепи

Прежде всего,  при подборе следует обратить внимание на характеристические переменные величины, необходимые для условий разъединения в цепях «TN» и «TT» при номинальных напряжениях 230/400В переменного тока.

Таблица ниже демонстрирует четкие разграничения по напряжениям прикосновения и результирующим токам касания в цепях «TN» и «TT».

Отмеченные различия подбора объясняют, почему для обеспечения защиты, максимально допустимое время разрыва для «TT» должно быть короче, чем для «TN».

Таблица подбора характеристических величин для электрических цепей при номинальных токах до 32А и напряжениях 230/400В (50 Гц):

Характеристика Значения для TN системы Значения для TT системы
импеданс сброса петли ZS (измеренное значение) от нескольких десятков мОм до приблизительно 2 Ом <= 100 Ом
ток утечки IF = 230В / ZS приблизительно от 115А до нескольких тысяч ампер > 2,3А
максимально допустимое время разрыва, сек. 0,4 0,2
напряжение прикосновения (эмпирическое значение), В 80 — 115 160 — 230
импеданс тока прикосновения для человеческого тела на случай токопрохождения от руки к ноге, мА 80 — 115 160 — 230

Исходя из основных сведений в таблице характеристических величин, подбираются подходящие защитные приборы — УЗО. Критерии подбора представлены в следующей таблице:

Условия по отключению Цепи схемы «TN» Цепи схемы «TT»
ток отключения (Ia) устройств защиты от перегрузки по току для обеспечения требуемого времени отключения Ta Ia = 230В / Zs IF = 230В / Zs
Защита Ia Ta пороговый ток отключения (Ia) устройств защиты от сверхтоков обычно не достигающий тока отсечки IF.
Тип «В» >=5*In < 0,1 с
Тип «С» >=10*In < 0,1 с
Плавкая

вставка

>14 In < o,4 с
Условия отключения Ia устройств защиты от остаточного тока для обеспечения требуемого времени отключения Ta Ia >= 230В / Zs

В системе TN остаточные токи IF значительно выше, чем 5*IΔn

IΔn <= 50В / Ra

В случае неисправности в месте повреждения присутствуют 230В. Следовательно, для тока отключения Ia применяется следующий расчёт:

Ia = 230В / 50В

IΔn = 4,6*IΔn

Тип УЗО Ia Ta Тип УЗО Ia Ta
Общий

RCCB

> 5,1Δn <= 0,04 Общий

RCCB

> 2,1Δn <=0,15
Селектив.

RCCB

> 5,1Δn <= 0,15 Селектив.

RCCB

> 2,1Δn <=0,2

Значения Ta относятся к положениям соответствующих стандартов продукта. Ra — сопротивление (Ом) заземляющего электрода и защитного проводника; IΔn — номинальный остаточный ток (A) УЗО.

Использование УЗО после подбора

Защитные устройства из серии УЗО допустимо комбинировать с любыми другими аналогичными устройствами. Даже если подбор какой-то защиты выполнен в существующей системе, для этой же системы или отдельных её частей допустимо использовать защиту посредством УЗО. Практически любая схема обеспечения безопасности дополняется УЗО без особых трудностей.

Учитывая принятые стандарты, допустимо подбирать УЗО с номинальным значением утечки IΔn ≤ 30 мА, с целью одновременного обеспечения защиты от отказа в виде автоматической блокировки источника питания и дополнительной защиты на случай прямого контакта.

Однако УЗО с номинальным током утечки, не переходящим значение 30 мА, обычно подбирают для дополнительной защиты. Ставить под основную защиту и/или в качестве меры предотвращения отказа, это устройство не рекомендуется.

Поэтому актуальной является задача разделения функций безопасности между различными приборами с целью достижения, таким способом, всех намеченных целей защиты.

Разделение цепей по критериям безопасности

Обеспечение максимальной доступности и безопасности работы, достигается разделением  электрических цепей надлежащим образом между несколькими УЗО. Эти требования указаны в разных документах. Так, в соответствии с ПЭУ, цепи необходимо разделять:

  • с целью сокращения аварийных ситуаций;
  • ограничения последствий неисправностей;
  • облегчения осмотров, испытаний и технических мероприятий.

Рекомендуется принять во внимание опасности, вызванные появлением неисправности только в части общей цепи, например при отказе схемы освещения.

Технические условия подбора и подключения гласят: когда схемы разделены, точки подключения оборудования должны быть назначены в цепи так, чтобы прибор УЗО, назначенный этому участку схемы, в случае неисправности или необходимости ручного отсоединения, мог отключать цепь от источника энергии.

Таким образом, если подбор направлен на селективные УЗО, электрические цепи следует разделять схематично с учётом отключения защитного устройства дифференциального тока, которое бы не приводило к сбою всех остальных электрических цепей.

Если к дополнительному защитному устройству (с параметрами ≤ 30 мА) требуется подбор УЗО для исполнения других задач защиты (защита от повреждения, противопожарная защита), тогда второй прибор должен всегда иметь выборочную (селективную) характеристику отключения (например, типа «S»).

Как показано в таблице выше, селективные и общие УЗО обеспечивают максимально допустимое время отключения в обеих системах электропитания.

Если нужен подбор УЗО противопожарной защиты и в качестве дополнительной защиты:

  • все полюса активных проводников, включая нейтральный проводник, должны всегда отключаться;
  • допускается использовать только независимые от напряжения приборы УЗО типа «A»;
  • устройства отсечки по переменному току (типа «AC») применять не допускаются.

Правильный подбор УЗО с учётом критерия отсечки

Решить вопрос с подбором подходящего прибора  УЗО поможет графический шаблон подбора подобных устройств. На картинке вполне доходчиво представлен алгоритм подбора.

Подбор прибора УЗО
Графический «интерфейс» подбора приборов УЗО. Пользуясь этой технической картинкой, несложно выбрать устройство для конкретных целей

Какой тип прибора выбрать «A», «F», «B» или «B +»?

Если электронное оборудование (например, преобразователь частоты) работает непосредственно в трехфазной системе, а на входных цепях подключены универсальные чувствительные выключатели с токовым управлением, тогда УЗО типа «B» или «B +» предпочтительны для подбора.

В случае использования остаточного тока более высоких частот (например, преобразователь частоты в однофазной сети 1 + N), логичным видится подбор УЗО типа «F». Все другие варианты обычно решает подбор УЗО типа «А» (чувствительные к пульсирующему току).

Какая цель защиты должна быть достигнута?

Различные цели защиты следует планировать в зависимости от применения и места использования оборудования:

  • дополнительная защита с номинальным значением утечки IΔn ≤ 30 мА,
  • защита от неисправностей с номинальным значением утечки IΔn> 30 мА,

На частотах выше 100 Гц должна быть предусмотрена защита в случае косвенного касания. Также необходимо учитывать частотную характеристику автомата защиты от перегрузки, максимально допустимое касательное напряжение (например, 50 В), критические частотные составляющие остаточного тока и максимально допустимое сопротивление заземления, определяемое этими составляющими.

  • противопожарная защита с номинальным остаточным значением IΔn ≤ 300 мА,
  • особая опасность появления пожара (помещения, подверженные воздействию пожаров),
  • защита легковоспламеняющихся строительных материалов,
  • защита товаров высокой ценности.

Для пожарной защиты правильным видится подбор УЗО с номинальным значением не более 300 мА в соответствии с ПЭУ. Исключения составляют приборы для минерализованных жил и систем сборных шин.

Для вышеупомянутых систем следует делать ставку на подбор УЗО типа «В +» с целью повышения чувствительности предупредительной противопожарной защиты электрооборудования.

Электрические помехи УЗО и варианты устранения

Токи утечки обладают свойством течь на «землю» даже в условиях целой изоляции. Различают их статические и динамические виды, воздействующие на автоматический выключатель с функцией защиты по утечке, если превышено значение отключения.

Конечно же, статические и динамические токи необходимо учитывать при выборе по номинальному остаточному значению IΔn и, при необходимости минимизировать это значение, чтобы обеспечивалось соответствие указанным требованиям защиты.

Статические токи утечки имеют свойства постоянно просачиваться на «землю» или PE-проводник при нормальной работе нагрузки, несмотря на целостность изоляции.

Этот вид потенциала в основном утекает из линейных и фильтрующих конденсаторов. Поэтому подбор УЗО на практике должен учитывать постоянное остаточное значение  ≤ 0,3*IΔn.

Динамические токи утечки — это переходные потенциалы на «землю» или PE-проводник. Обычно по времени находятся в диапазоне от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд, особенно при использовании фильтров.

Продолжительность зависит от постоянной времени, которая выводится из импеданса схемы, и прежде всего, на коммутационном устройстве, которое используется для подключения фильтра к источнику питания.

В зависимости от конструкции схемы фильтра, кратковременные значения высокой емкости для проводника «PE» могут возникать из-за неравномерного контакта различных переключающих клемм.

Эти значения уменьшаются до низких остаточных значений по отношению к «PE» из-за звездообразного соединения конденсаторов после того, как устройство полностью отключено.

Выявление токов утечки осциллографом
Выявление динамических токов утечки осциллографом — одна из методик, позволяющая определять значения с высокой точностью при разных формах сигнала

Динамические токи утечки могут иметь величину в нескольких ампер и, следовательно, провоцируют срабатывание УЗО с параметрами IΔn = 300 мА. Максимальное значение динамического тока утечки на PE-проводник следует определять с помощью осциллографа.

Оборудование необходимо размещать в изолированном варианте, чтобы полный ток утечки протекал исключительно по пути измерения. Рекомендуется использовать сверхстойкие устройства отсечки (например, типа «K»), чтобы предотвратить нежелательное отключение для подобных случаев.

О правилах выбора УЗО под различное назначение


При подготовке использовались материалы: Siemens


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *