Противопожарное узо — принцип работы и схема подключения

Противопожарное УЗО — условный термин, характеризующий рубильник с датчиком дифференциального тока и механизмом автоматического отключения линии в случае опасных утечек. В этом и состоит противопожарный эффект, который обеспечивается любым УЗО. При этом принято подразделять устройства защитного отключения с чувствительностью 10 — 30 мА для защиты человека от поражения токами утечки, и чувствительностью 100 — 300 мА для защиты от возникновения пожара по причине некачественной или поврежденной изоляции.

Противопожарное УЗО защищает только от значительных токов утечки, которые могут привести к возникновению пожара, и оно не предназначено для защиты человека от поражения электрическим током.

В данном обзоре подробно рассмотрим особенности использования УЗО с повышенной уставкой в системе квартирного и домашнего электрообеспечения и схематические примеры подключения в электрощите.

Функции противопожарного УЗО

К основным функциям противопожарного УЗО относят:

• Контроль состояния вводного кабеля и его защита.
• Контроль и защита линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена.
• Анализ исправности электрической схемы после модуля на предмет тока утечек через изоляцию.
• Резервирование (дополнительная ступень защиты) расположенных ниже защит при их отказе и продолжающемся развитии аварийного режима.

Более подробно остановимся на функции резервирования, и отметим, что поскольку УЗО — быстродействующий выключатель, то при использовании обычных вариантов с уставкой 100 — 300 мА не удастся обеспечить селективность последовательно включенных устройств защитного отключения по дифференциальному току. Поэтому, при всплеске тока утечки до многократного значения от номинального отключающего дифференциального тока, во избежание одновременного срабатывания последовательно включенных устройств, основное УЗО должно иметь задержку по времени — селективность.

В качестве противопожарных (резервных) устройств применяют только селективные УЗО типа «S», имеющие выдержку времени на срабатывание 120-60 мс.

Как УЗО способно предотвратить пожар?

При электротравмах искр, способных вызвать возгорание, не образуется. Но пожар при возникновении тока утечки все же может произойти. Дело в проводке и электротоке, проходящем по кабелям. Изначально жилы рассчитаны на строго определенные величины напряжения. Если эти параметры выходят за проектные нормы, то недолго и до появления открытого огня.

Задача противопожарного УЗО заключается в контроле этой ситуации и недопущении перегрева проводки. Если изоляция повреждена и образовался ток утечки, то защитное устройство просто отключает проблемную линию от сети. При наличии в цепи дифференциального выключателя дело до слишком сильного нагрева металла жил и возникновения огня даже не доходит.

Электроток утечки в пределах 300–500 мА и напряжении 220 В – это выделяемое тепло, равное теплу, образующемуся от зажженной бытовой зажигалки. Подобное тепловыделение неизбежно приводит к воспламенению проводки и всего поблизости.

Основная функция рассматриваемого класса УЗО – это не защита человека, а повышение пожарной безопасности. Чтобы предотвратить поражения электротоком, после противопожарных устройств защиты в цепь ставятся обычные приборы меньшего номинала по току утечки.

Функционально противопожарное УЗО защищает:

1. Вводный кабель перед собой.
2. Проводку линии потребителей после себя.
3. Подключенное электрооборудование, когда при сбоях не срабатывает расположенный ниже стандартный дифференциальный выключатель.

Противопожарное УЗО – это часть каскадной защиты электросети 220 В. Оно не используется в системах задымления и мониторинга за пожарами. В них подобных защитных устройств, наоборот, присутствовать не должно. При определенных раскладах они могут отключить такую систему контроля, что совершенно недопустимо.

Причины возгорания электропроводки

Причинами возгорания электропроводки могут являться:

• Нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки.
• Искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов)
• Утечка с неизолированных участков цепи (в соединительных, ответвительных и проходных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах).
• Горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания.
• Повреждения изоляции кабеля.

Повреждения изоляции кабеля могут происходить по следующим причинам:

• Электрические — от перенапряжения и сверхтоков.
• Механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом.
• Воздействие окружающей среды — влажность, тепло, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.

Развитие короткого замыкания из тока утечки, приводящее к возгоранию, происходит следующим образом:

• В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток.
• Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки.
• По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик», и происходит непрерывное возрастание тока.
• При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения изоляции, различных легко воспламеняемых материалов.

Что такое УЗО в электрике

Несмотря на то, что в наши дни электропроводка максимально защищена от контактов с людьми и печальных последствий, от утечек никуда не деться. Тут-то незаменимым помощником и станет УЗО. Прибор молниеносно среагирует на повышенное значение тока в месте утечки и перекроет подачу электроэнергии.

УЗО – это один из основных «винтиков» в защитной автоматике нынешних электрических сетей. Прибор коммутирует электроцепи и защищает их от токов, которые протекают по нежелательным при стандартных условиях проводящим путям. Это повысит шансы на то, что ваше жилье или предприятие будет защищено от пожаров, и никто не пострадает от разряда тока.

Отметим, что у данного аппарата есть функция включения или отключения электроцепей. Иными словами, он может производить их коммутацию. Соответственно, прибор является коммутационным.

Для чего устанавливают УЗО

Многие потребители слышали о существовании такого чудо-аппарата, как УЗО, но далеко не все знают, для чего оно нужно. Понять общие принципы функционирования агрегата можно даже без наличия глубоких познаний в электричестве. До недавних времен в жилых домах УЗО не использовали. Но в наши дни все изменилось, и теперь приборы всё чаще стали встречаться в квартирах, поэтому стоит узнать о них побольше.

Как уже было сказано, УЗО устанавливают для того, чтобы предотвратить утечки тока, приводящие к возгоранияю проводки и пожарам. Кроме того, УЗО убережет вас от удара током, что может привести к существенным проблемам со здоровьем или, не дай Бог, летальному исходу при контакте с неизолированными проводами и токопроводящими секциями электрооборудования.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! УЗО отличается от автоматов, защищающих проводку от перегрузок и коротких замыканий, его цель существенно повысить защищенность людей.

Принцип действия УЗО

Функционирование устройства построено на фиксации тока утечки на «землю» и отключении электросети в случае такого ЧП. Наличие утечки прибор фиксирует только по разнице между токами: теми, что вышли из прибора, и теми, что вернулись обратно.

Если с электросетью все в порядке, то токи идентичны по величине, однако разнятся по направлению. Как только появляется утечка — к примеру, вы дотронулись до незаизолированного на 100% провода — часть тока уходит «на землю» по другому контуру (в данном случае – посредством тела человека). Как результат, ток, вернувшийся в УЗО через нейтраль, будет меньше вышедшего.

То же самое происходит, если в одном из электрических приборов повредилась изоляция. Тогда под напряжением оказываются корпус или другая деталь. Задевая их, человек создает еще один контур «на землю». В этом случае часть тока будет двигаться по нему, то есть, баланс разрушится.

Где ставится противопожарное УЗО

Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру (дом) рекомендуется установка УЗО с током срабатывания от 100 мА. Устройства с уставкой 300 мА целесообразны для использования на больших объектах со множеством электрощитов и длинными кабельными линиями.

Защитное устройство применяются в многоуровневых (многоступенчатых, каскадных) схемах как первая ступень дифференциальной защиты. Оно ставится в щитах учета или в этажных распределительных щитах после счетчика. При этом, с вводного автомата фазный и рабочий нулевой проводник заводятся непосредственно к прибору учета (электросчетчику). Далее, после прибора учета, устанавливается противопожарный УЗО.

Приводя частный пример, можно отметить, что применение противопожарного УЗО особенно актуально в деревянном доме, имеющем два и более распределительных щитов. При такой схеме нужно отслеживать как вводной кабель, так и не защищенные групповыми УЗО транзитные кабели, связывающие электрощиты.

Критерии выбора оборудования

Существующие УЗО подразделяются на однофазные и трехфазные. В быту применяются только первые устройства. В квартиру и частный дом от электрического щитка практически всегда идет линия в одну фазу. Дифференциальный выключатель для этого применяется с двумя клеммами (ввод плюс вывод), тогда как у трехфазных аналогов зажимов для проводов четыре.

Все УЗО разделяются по типу тока утечки на три группы: «А», «В» и «АС». Для противопожарных нужд следует брать вариант «АС» (только под переменный электроток), «А» и «В» стоят дороже, так как рассчитаны дополнительно на работу с пульсирующими и выпрямленными токами

Устройства защитного отключения бывают:

• электронными;
• электромеханическими.

Первые дороже, но менее надежны. Практически во всех случаях противопожарное УЗО лучше всего брать именно электромеханического класса. Такому выключателю не нужно внешнее питание. Электронный аналог при обрыве питающей линии перестает работать и следить за повреждениями изоляции. Плюс во время скачка напряжения у него повышается время срабатывания.

Два главных критерия выбора противопожарного УЗО – это селективность устройства (наличие в нем возможности установки задержки отключения) и высокий параметр тока утечки (100–300 мА). Если одно из этих условий не выполнено, то система из защитных аппаратов в электрощите не станет работать, как положено.

УЗО селективного типа обозначается в маркировке на корпусе буквой «S», именно его нужно устанавливать в качестве противопожарного элемента каскада (оно на отключение срабатывает с выставленной временной задержкой)

По нормам противопожарное УЗО должно отличаться минимум в три раза в большую сторону от нижерасположенного обычного по:

• току утечки;
• времени срабатывания.

Если разница по этим параметрам менее трех раз, то при срабатывании нижестоящего дифференциального выключателя среагирует на отключение контура и противопожарное устройство. В результате будет сложнее выяснить причину отключения, а без питания останутся все потребители в параллельных линиях, на которых проблем нет.

В идеале каскадная схема из различных УЗО должна работать так, чтобы при возникновении проблем реагировало только то устройство, которое расположено ближе всего к месту пробоя изоляции. При таком раскладе отключается лишь защищаемая цепь. Остальные продолжают оставаться под напряжением.

С требованием высокого параметра тока утечки ситуация следующая. У обычных УЗО он подбирается в пределах 10–40 миллиампер. Рабочий электроток (максимум потребления подключенными в линию электроприборами) в данном случае достигает 16–40 А. Для освещения и розеток с бытовыми приборами этого вполне достаточно.

Однако в любой электрической сети присутствуют естественные утечки. В проекте внутриквартирной или внутридомовой энергосистемы их специально рассчитывают, чтобы правильно подобрать УЗО. Они не должны превышать 1/3 от тока утечки выбранного дифференциального выключателя для конкретной линии. Иначе защитное устройство будет на регулярной основе ложно срабатывать.

По правилам противопожарное УЗО ставится сразу после электросчетчика на входе в дом, на нем суммируются естественные утечки по электротоку со всей подключенной в жилище бытовой техники

Если защитное устройство выбрать, как для обычного случая, на 10–40 мА, то электросеть постоянно будет отключена. Фактически непрерывно УЗО станет фиксировать утечки, срабатывая на выключение питания во всех линиях электроснабжения дома.

Принцип работы противопожарного УЗО

Принцип работы как противопожарного, так и обычного УЗО одинаков основан по постоянном сравнении векторов тока, протекающих по фазному и нулевому проводнику.

Рассмотрим подробно данный механизм:

1. В нормальном режиме электроснабжения, когда векторы тока равны, наводимые магнитные потоки от каждого провода, складываясь в магнитопроводе, уничтожают друг друга.
2. При образовании утечки ток в рабочем нулевом проводнике уменьшается на ее величину.
3. Пропорционально утечке изменяется суммарный магнитный поток. Он индуцирует в катушке магнитопровода электродвижущую силу (ЭДС).
4. Под воздействием ЭДС срабатывает исполнительное реле KL. Оно полностью снимает питание с защищаемой линии.

УЗО общего применения, обладая высоким быстродействием, предназначено для защиты человека от воздействия электрическим током. Противопожарное УЗО имеет повышенную уставку срабатывания на 100 или 300 миллиампер и, соответственно, меньшее быстродействие. Наглядно данное различие продемонстрировано в следующем графике:

Времятоковые характеристики УЗО
1 — времятоковая характеристика УЗО типа «S» (IΔn = 300 мА)
2 — времятоковая характеристика УЗО общего применения (IΔn = 30 мА)

Противопожарное УЗО с чувствительностью в 100 — 300 мА предупредит короткое замыкание и не допустит возгорания, обесточив все здание до устранения утечки тока. И такие устройства с грубой отсечкой в первую очередь прикрывают те участки сети, которые не защищены УЗО общего применения.

Как выбрать УЗО для квартиры или частного дома?

О назначении УЗО уже неоднократно говорилось, и однозначно его установка в современной бытовой электросети является важнейшей защитой человека от поражения электричеством. Но как выбрать УЗО? Исходя из каких параметров? Каким образом выполнить расчёт устройства для того или иного защищаемого потребителя? Попытаемся во всём разобраться.

Чтобы сделать правильный выбор УЗО, надо понимать его назначение, основные характеристики и параметры. Когда будете покупать устройство, обратите внимание на его корпус, там указана вся важная информация. Чтобы эти цифры и буквы вам о чём-то говорили, мы разберём по отдельности каждую из них.

Назначение

Самое главное, что необходимо понимать, автоматический выключатель защищает электрическую сеть от сверхтоков, а УЗО обеспечивает защиту человека. Если в результате пробоя изоляции на корпусе электроприбора появился потенциал, при касании к нему есть вероятность получить удар тока. Чтобы этого не произошло, сразу же при возникновении утечки тока, устройство защитного отключения отреагирует и отключит повреждённый участок цепи.

Важно знать! УЗО не защищает от перегрузов и коротких замыканий, поэтому обязательно последовательно с ними в цепь подключаются автоматические выключатели.

Торговая марка

Говоря о торговой марке, мы, по сути, будем разбирать соотношение цены и качества. Дело в том, что существует негласная классификация всех изготовителей УЗО по их территориальному расположению – европейские модели, азиатские и российские.

Один из способов отличить подделку на видео:

У каждого из них продукция имеет свои характерные особенности:

1. И противопожарное УЗО, и устройство, защищающее людей от поражения электричеством, произведенные в Европе будут стоить на порядок дороже, чем модели России и Китая. Но такая цена гарантирует качество и надёжность. Не лишним будет знать, что некоторые компании Европы, кроме основного высококачественного ассортимента выпускают для рынков других стран УЗО с такой же надёжностью, но с заниженными техническими характеристиками.
2. Отечественные производители предлагают УЗО с более низкой ценой, чем аналоги из Европы, тем не менее, всем нормативным требованиям российских стандартов они отвечают. Пока у производителей России торговая сеть не настолько сильна, а сами устройства не способны конкурировать с азиатами по цене, с Европой в плане качества.

1. УЗО азиатских производителей имеют наибольший спрос в мире. Некоторые фирмы-изготовители из Азии заключают контракты с поставщиком продукции на российский рынок и в этом случае выпускают устройства под торговой маркой России.

Перед тем как выбрать торговую марку УЗО, определитесь, какими средствами вы располагаете для обустройства в квартире или в частном доме защитной автоматики. Самые предпочтительные фирмы:

• швейцарская «АВВ»;
• французские «Legrand» и «Schneider Electric»;
• немецкие «Siemens» и «Моеllеr».

Среди отечественных производителей наиболее широкое применение получила продукция:

• Курского , средняя цена и качество, гарантию на выпускаемые УЗО фирма даёт два года, что свидетельствует о надёжности изделий;
• Московской («ИЭК»), не всегда положительные отзывы получает продукция, тем не менее, спрос на неё велик благодаря низкой стоимости;
• Ульяновский , он входит в группу , что сказывается на качестве выпускаемой продукции и соответственно цене;
• сравнительно молодая Санкт-Петербургская , на российском рынке она представляет компанию с мировым именем«Schneider Electric».

Что касается китайских производителей, то выпускаемые ими УЗО являются прямым конкурентом устройствам российской . Цена и качество находятся приблизительно на одном уровне, при этом гарантийный срок у китайского товара пять лет.

Пожарная безопасность электроустановок

Выделим информацию из нормативных документов, которая регламентирует использование УЗО для обеспечения пожарной безопасности электроустановок зданий, сооружений и строений:

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7	7.1.83. Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. 7.1.84. Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру, индивидуальный дом рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА. 7.1.85. Для жилых зданий при выполнении требований п. 7.1.83 функции УЗО по пп. 7.1.79 и 7.1.84 могут выполняться одним аппаратом с током срабатывания не более 30 мА.
Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ	Статья 82, пункт 4. Линии электроснабжения помещений зданий, сооружений и строений должны иметь устройства защитного отключения, предотвращающие возникновение пожара при неисправности электроприемников. Правила установки и параметры устройств защитного отключения должны учитывать требования пожарной безопасности, установленные в соответствии с настоящим Федеральным законом.
ГОСТ Р 53312-2009 УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ Требования пожарной безопасности. Методы испытаний	п 6 Оснащению устройствами защитного отключения для предупреждения пожаров от электроустановок подлежат следующие здания и сооружения: Жилые здания: квартирные дома, включая квартирные дома для престарелых и семей с инвалидами, передвигающимися на креслах-колясках, а также общежития; индивидуальные жилые дома; дачи, садовые домики; бытовые помещения.
СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий	Приложение А.1.7. Использование УЗО для объектов действующего жилого фонда с двухпроводными сетями, где электроприемники не имеют защитного заземления, является эффективным средством в части повышения электробезопасности. Срабатывание УЗО при замыкании на корпус в таких сетях происходит только при появлении дифференциального тока, то есть при непосредственном прикосновении к корпусу (соединении с «землей»). В соответствии с этим установка УЗО может быть рекомендована как временная мера повышения безопасности до проведения полной реконструкции. Решение об установке УЗО должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние. Приложение А.5.1. К одноквартирным, дачным и садовым домам должны предъявляться повышенные требования электробезопасности, что связано с их высокой энергонасыщенностью, разветвленностью электрических сетей и спецификой эксплуатации как самих объектов, так и электрооборудования, поскольку в большинстве случаев электрооборудование не закреплено за квалифицированными, постоянно действующими службами эксплуатации.

Основные параметры

После торговой марки на корпусе обозначаются основные номиналы и рабочие характеристики УЗО.

1. Наименование и серия модели. Обратите внимание, что здесь вы не всегда увидите буквы УЗО, некоторые фирмы-производители обозначают данное устройство как ВДТ (выключатель дифференциального тока).
2. Величина номинального напряжения и частоты. В российской энергосистеме рабочая частота – 50 Гц. Что касается напряжения, то для однофазной сети в квартире это 220-230 В. Для частного дома иногда необходима трёхфазная сеть и рабочим напряжением будет 380 В.

Характеристики УЗО на видео:

1. Номинальный рабочий ток, это максимальная величина, которую способно коммутировать УЗО.
2. Номинальный дифференциальный ток отключения. Это величина, при которой устройство срабатывает.
3. Также здесь указываются температурные пределы работы УЗО (минимум – 25 градусов, максимум + 40).

1. Ещё одна токовая величина – номинальный условный ток КЗ. Это максимальный ток короткого замыкания, который выдержит устройство и не отключится, но при условии, что в цепи последовательно с ним будет установлен подходящий автомат.
2. Номинальное время срабатывания. Это временной промежуток от того момента, когда внезапно возникла токовая утечка и до того, как она должна погаситься всеми полюсами УЗО. Предельная допустимая величина – 0,03 с.
3. Обязательно на корпусе должна быть нарисована схема УЗО.