Skip to main content.

Защита от пожара и не только или еще раз о дифзащите

Электрический ток давно стал неотъемлемой частью цивилизованного общества. Но везде где он протекает, существует опасность. Люди погибают из-за неисправности самых привычных для нас электрических приборов: холодильников, утюгов, стиральных машин. Поэтому, для решения задач защиты жизни и здоровья людей, а также их имущества,для того, чтобы сделать опасные токоведущие части недоступными, а доступные - не опасными как в нормальных условиях, так и при наличии неисправности, были разработаны рекомендации:  

  • основная защита должна обеспечиваться изоляцией,
  • дополнительная, т.к.ток при прикосновении протекает по телу человека –устройством защитного отключения (УЗО), автоматически отключающим питание.

На сегодняшний день по эффективности действия реальной альтернативы защитному отключению не существует, о чем однозначно свидетельствует успешная практика применения УЗО во всем мире. Естественно, качество изготовления УЗО, т.к речь идет о жизни людей, должно быть на высоком уровне. 

Принцип действия УЗО 

 1 – дифференц. трансформатор тока 
2 – пусковой элемент 
3 – исполнительный механизм 
5 – силовые контакты 
Rтест – тестовое сопротивление 
Кн – кнопка «тест» 
Н – нагрузка (потребитель) 

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока утечки, в силовой цепи, по проводникам, проходящим сквозь окно магнитного трансформатора тока 1, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречновключенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки – I2, то справедливо I1=I2

Равные токи, во встречно включенных обмотках, наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Φ1 и Φ2. Результирующий магнитный поток Φ=0, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится, в этом случае, в состоянии покоя. 

При возникновении утечки тока, вызванного пробоем изоляции или непреднамеренным прикосновением человека к открытым проводникам, по фазному проводнику, через УЗО, кроме тока нагрузки I1, протекает дополнительный ток – ток утечки Iут, являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным) - I.Iут=I

Неравенство токов в первичных обмотках (I1+I в фазном проводнике и I2 равный I1, в нулевом рабочем проводнике) вызывает дисбаланс магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформаторного дифференциального тока Iвт. 

Если Iвт превышает значение выставленного пускового элемента 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3, который, срабатывая, размыкает электрическую цепь. 

УЗО ПРОИЗВОДСТВА DOEPKE (Германия) 

Немецкая фирмаDoepke, занимающаяся уже более 50 лет разработкой и модернизацией устройств защитного отключения, предлагают украинскому потребителю широкий ассортимент своей продукции включающий свыше 1600 наименований, это: 

  • Двухполюсные (двухмодульные) УЗОдля установки в однофазных сетях, и четырех полюсные (четырехмодульные) для трехфазных сетей;
  • УЗО без встроенной защиты от сверхтоков, реагирующие только на ток утечки и со встроенной защитой от сверхтоков, с тепловым и электромагнитным расцепителями, с характеристикой мгновенного срабатывания типа B и С;
  • С номинальным током нормальной работы 16-250 А;
  • С номинальным током утечки:
    • 10 и 30 мА- для защиты людей от поражения электрическим током в т.ч и при прямом прикосновении к токоведущим частям, т.к ток свыше 30 мА считается смертельно опасным;
    • 100 мА–для защиты людей от поражения электрическим током при косвенном прикосновении к токоведущим частям;
    • 300 м А – для защиты имущества от пожара;
  • 500 мА- чтобы ничтожно малые токи утечки отходящих линий, суммируясь, не вызвали нежелательного срабатывание вводного УЗО.

Защита от пожара 
Известно, что более трети всех пожаров имеют электротехническое происхождение. Пожары возникают из-за перегрева проводников, искрения в месте плохого контакта, а также, из-за утечки тока по загрязнениям, пыли, влажности. 
Даже микроскопическое повреждение изоляции вызывает крайне малый точечный ток утечки, который с течением времени всё более разрушает изоляцию. Место повреждения обугливается, ток утечки лавинно возрастает. Развивается короткое замыкание с образованием дуги. Температура повышается до уровня, способного вызвать возгорание. 
Опытным путем было установлено, что ток в 300 мА выделяет энергию, недостаточную для возгорания стандартных строительных материалов. Поэтому УЗО с таким номинальным током утечки является эффективным средством защиты от пожара, особенно в местах хранения легковоспламеняющихся материалов. Например, на сельскохозяйственных объектах или на стройплощадках с временной электропроводкой и работой под открытым небом. 

  • УЗО различных типов чувствительные к токам утечки:
    • типа АС- реагируют на синусоидальный или близкий к нему, с низким содержанием высших гармоник, ток утечки;
    • типа А – реагирует на ток утечки типа АС и на пульсирующий постоянный (выпрямленный) ток утечки;
    • типа В – реагируют на ток утечки типа А и на сглаженную постоянную составляющую;

УЗО ТИПА «В» 
Постоянная составляющая, в некоторых аварийных случаях, может генерироваться промышленным электронным оборудованием, работающем в трехфазных заземленных сетях без гальванической развязки. Таким как: частотные и сварочные преобразователи, импульсные источники питания, инверторы солнечных батарей. 
Область применения УЗО типа В очень широка. Это насосные станции, подъемные краны, автоматические линии, миксеры, дозаторы, лифты, эскалаторы, дерево- и металлообрабатывающие станки, установки для разлива, медицинская техника (рентгенаппараты и томографы), прочее. В большинстве случаев это электроприводы с регулируемой скоростью вращения. 
Принцип действия электромеханических УЗО типов АС и А основан на электромагнитной индукции. Поэтому они распознают только токи утечки, вызывающие в сердечнике трансформатора достаточные изменения магнитного потока. Их работа не зависит от напряжения в сети.Постоянная составляющая такого изменения магнитного потока не вызовет. Поэтому для ее обнаружения применяют электронную схему, для питания которой необходимо вспомогательное напряжение. Работу УЗО типа В называют зависящей от напряжения сети. 
УЗО типа В выпускается в двух версиях: 

  • исполнениеNK-со стандартной характеристикой. Срабатывает на токи утечки в широком диапазоне частот: от 0 – ( постоянный ток ) до 1 МГц, обеспечивая хорошую защиту людей и имущества.
    Например, УЗО DFS 4BNK.In=16÷125 А; In=0,03 А÷0,5 А.
  • исполнение SK- со специальной характеристикой. Чувствительность этого УЗО в зоне высоких частот понижается, чтобы исключить нежелательное срабатывание на токи утечки неаварийного характера. При высоких частотах, возникновение таких токов неизбежно, т.к. любая линия обладает емкостью по отношению к земле. Защищая человека от поражения электротоком, они используются там, где требования к пожарозащите невелики, где отсутствуют легковоспламеняющиеся материалы.
    Например, УЗО DFS 4BSK. In=16÷125 А; In=0,03 А÷0,5 А.

рис2-1 рис2-2 рис2-3 рис2-4 
 Рис.2. Сравнительные характеристики УЗО NKи SK, зависимости тока срабатывания от частоты.
ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ УЗО 
Исполнение KV-повышенной стойкости к импульсным токам ( 3кА ). 
Возникающие при атмосферных (гроза) или коммутационных (включение двигателей большой мощности) перенапряжениях токи утечки особенно актуальны для оборудования, которое, из-за большой площади токоведущих частей или наличия заземленного помехоподавляющего конденсатора, обладает повышенной ёмкостью по отношению к земле. К первой группе можно отнести электрические панельные обогреватели и люминесцентные лампы с обычными электромагнитными ПРА в большом количестве (более 20 шт. в группе). 
Ко второй – те же люминесцентные лампы с ЭПРА, рентгенаппараты, компьютеры. Чтобы обеспечить надежную работу такого оборудования даже в критических ситуациях и избежать нежелательные отключения, УЗО в исполнении KV срабатывают с задержкой 10 мс. Например, УЗО DFS 2AKV. In=16÷40А; In=0,01А. In=16÷125 А; In=0,03 А÷0,5 А 
Исполнение S – селективные. Задержка срабатывания до 500 мс исключает нежелательные отключения при каскадном расположении УЗО.≥≤ 
Селективные УЗО реагируют на ток утечки только после прохождения нескольких периодов сетевой частоты. Этим достигается, например, при последовательном соединении двух УЗО избирательность срабатывания, т.е., в случае пробоя изоляции, даже при высоких значениях тока утечки, сработает УЗО, ближайшее к месту аварии. Рис.3 
рис-6

Рис.3 «При пробое изоляции в зоне «В» сработает УЗО 3, а не 3 и 1.»

 

Рис.4. Работа обычного УЗО с In=30 мА и селективного УЗО с I∆n=300 мА 

I - ток прибоя; In – номинальная разница тока прибоя. 

Применение УЗО в исполнении S приемлемо в случаях разветвленной схемы электроснабжения, когда от главного распределительного щита запитываются промежуточные. Такая схема встречается чаще всего в промышленных цехах, а также в дачных кооперативах или кемпингах. Например, УЗО DFS 2AS. Исполнение FT – для дистанционного отключения электроустановок или их частей, например, по сигналу датчиков аварийной ситуации, например, для отключения электропитания по сигналу пожарных датчиков, чтобы обеспечить возможность тушения пожара водой. Не применяются для технологических отключений. Например, УЗО DFS 2ASFT:In=16÷125А; I∆n=0,01÷0,5А Исполнение V – для применения в сетях другого напряжения, например, 500 В или 24 В. Например, УЗО типа DFS 4AV500.In=16÷80А; I∆n=0,03÷0.5А Исполнение F – для применения в сетях с частотой f ≠ 50 Гц.Например, УЗО типа DFS4F.In=16÷125А; I∆n=0,03÷0.5А Стационарныедля установки на 35 мм. DIN-рейку и переносные, защищающие человека при работе с мобильными потребителями. Со стороны входа они выполнены как Schuko – штекер, со стороны выхода – как Schuko – розетка для подключения дрели, перфоратора или газонокосилки.  ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ Номинальный ток серийно выпускаемых УЗО не превышает 125 А. Мощные промышленные электроустановки, например, сварочные аппараты, могут иметь гораздо большие номинальные токи и, следовательно, значительные сечения питающих линий. Для осуществления защиты от токов утечки на землю, в таких электроустановках необходимо применять специальные УЗО с выносным дифференциальным трансформатором тока. Питающий кабель пропускается через окно трансформатора, сигнал с которого поступает на дифференциальное реле, управляющее силовым контактором. Фирма Doepke выпускает реле в электронном или электромеханическом исполнении: 

  • электронное(рис.5) - с выбором номинального тока утечки из ряда 0,03-0,1-0,3-0,5-1,0 А и задержкой срабатывания устанавливаемой в диапазоне 0,03 с – 1,5 с.
  • электромеханическое (рис.6) - с фиксированным током утечки 0,3-0,5-1,0 А реагирующее на ток утечки типа А

 рис3    

Рис.5. Электронное УЗО DPR

рис4
Рис.6. Дифференциальный трансформатор тока DWP

 
Рис.9. Панель состояния DMPP 

При превышении током утечки установленного порога, УЗО всех типов отключают потребитель от питающей сети. Но часто встречаются случаи, когда потребитель не должен часто отключаться, т.к. возникшая ситуация может привести к большим материальным затратам или опасности для жизни. К таким потребителям относятся установки, поддерживающие жизнедеятельность человека в больницах, оборудование литейных цехов, установки тушения пожаров и пожарная сигнализация. В этих случаях используются приборы контроля дифференциального тока. При превышении им установленного уровня, полупроводниковый или релейный выход подает световой или звуковой сигнал оператору для принятия соответствующих мер(рис.7). 

Для дистанционного управления и контроля УЗО, установленного на отдаленных, отдельно стоящих объектах, таких как: насосные станции, очистные сооружения, сельскохозяйственные предприятия, ветросиловые, телекоммуникационные установки и пр., применяется привод дистанционного управления (рис.8.) 

рис5 рис6  

Рис.7.УЗО DMD 2E                         Рис.8. Привод ДУ УЗО DFA 

С его помощью можно включать, выключать УЗО или вызывать срабатывание имитируя возникновение тока утечки. Согласование тока утечки УЗО и привода осуществляется переключателем. Текущее состояние привода и, следовательно, УЗО: включено, выключено, авария – сигнализируется встроенным релейным контактом. Переключатель ВКЛ – АВТО – ВЫКЛ позволяет заблокировать возможность дистанционного управления, например, при проведении профилактических работ в распредщите. В положении АВТО привод, в случае срабатывания, через 15 секунд делает разовую попытку автоматического включения. Если причина, вызвавшая срабатывание не исчезла, УЗО остается в выключенном состоянии. В этом случае, посылается на удаленный объект дежурный электрик для выяснения причины. 

При работе с высокими токами нагрузки или высоким напряжением, когда нет возможности выбрать стандартное УЗО, применяют устройства автоматического отключения питания модульного строения, когда узлы обнаружения, оценки и отключения находятся не в одном корпусе, а разделены. 

Если же отключение питания нежелательно, т.к может привести к высоким материальным затратам, фирма Doepke предлагает устройства сигнализации, постоянно контролирующие уровень тока утечки и выдающие оптический и акустический сигнал при превышении им установленного порога (рис.9). 

Рассмотренные типы, а также их комбинации значительно повышают уровень электробезопасности электроустановок, защищают имущество и здоровье людей.  

Продукция прошла испытания в лаборатории «Випробувач» и сертифицирована в Украине!