Основное правило применения устройства дифференциального тока (которое часто могут некорректно называть как УЗО): максимальный ток утечки в электрических цепях, защищаемых устройством дифференциального тока (УДТ), должен быть меньше его минимально возможного отключающего дифференциального тока [1].
Харечко Ю.В. после проведенного анализа нормативной документации заключил следующее [1]:
« Для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий широко применяют устройства дифференциального тока бытового назначения, соответствующие стандартам ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020. Согласно требованиям стандарта МЭК 60364‑4‑41 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.3-2009 [2] устройства дифференциального тока используют в качестве защитных устройств в составе меры защиты «автоматическое отключение питания» в электроустановках зданий, соответствующих типам заземления системы TT и IT. Эти электроустановки характеризуются малыми токами замыкания на землю, которые нельзя отключить с помощью устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. »
Некоторые электроустановки зданий, соответствующие типам заземления системы TN‑C, TN‑S и TN‑C‑S, могут иметь небольшие токи замыкания на землю, которые нельзя гарантированно отключить в течение нормируемого времени устройствами защиты от сверхтока. Поэтому электрические цепи в таких электроустановках зданий также защищают устройствами дифференциального тока.
Харечко Ю.В. дополняет [1]:
« Согласно требованиям основополагающего стандарта по безопасности МЭК 61140 и подготовленного на его основе ГОСТ Р 58698-2019 [3] устройства дифференциального тока, номинальный отключающий дифференциальный ток которых не превышает 30 мА, применяют в электроустановках зданий в качестве дополнительной защиты от поражения электрическим током. Дополнительную защиту также используют в тех случаях, когда электрооборудование, особенно переносное и передвижное, применяют в условиях повышенной вероятности поражения электрическим током. Поэтому требованиями стандарта МЭК 60364‑4‑41 и ГОСТ Р 50571.3-2009, других стандартов комплекса МЭК 60364 и комплекса ГОСТ Р 50571, а также глав 1.7 и 7.1 ПУЭ предписано защищать такими устройствами дифференциального тока конечные электрические цепи штепсельных розеток. »
« Устройство дифференциального тока должно отключать защищаемые им электрические цепи только в условиях единичного или множественных повреждений, когда начинает протекать ток замыкания на землю. Устройство дифференциального тока также должно срабатывать при неосторожном использовании электрооборудования, когда человек прикоснулся к какой-то части, находящейся под напряжением, и через его тело протекает ток замыкания на землю. В нормальных условиях, при которых нет замыкания на землю, устройство дифференциального тока не должно срабатывать. »
« Однако любое качественное электрооборудование имеет какой-то ток утечки, который протекает по защитным проводникам и может протекать через тело человека, находящегося в электрическом контакте с доступными прикосновению проводящими частями электрооборудования. Поскольку токи утечки электрооборудования класса I протекают по таким же проводящим путям, как токи замыкания на землю, большие токи утечки, протекающие в электрических цепях, защищаемых устройствами дифференциального тока, могут инициировать их ложные срабатывания. »
Как исключить ложные срабатывания УДТ, вызываемые токами утечки?
Для уменьшения вероятности ложных оперирований устройств дифференциального тока их характеристики следует согласовать с характеристиками электрических цепей, которые подключены к УДТ.
Рассмотрим правила согласования характеристик устройств дифференциального тока с характеристиками защищаемых ими электрических цепей, позволяющие исключить ложные оперирования УДТ, вызванные токами утечки.
Во время своего функционирования устройство дифференциального тока выполняет следующие операции:
- определяет дифференциальный ток в своей главной цепи;
- сравнивает дифференциальный ток со значением дифференциального тока срабатывания;
- отключает защищаемые им электрические цепи в случае, когда дифференциальный ток в главной цепи превосходит значение дифференциального тока срабатывания или равен ему.
Основным фактором, воздействующим на устройство дифференциального тока и инициирующим его автоматическое оперирование, является дифференциальный ток IΔ, посредством определения которого УДТ устанавливает факт протекания тока замыкания на землю и отключает электрическую цепь, в которой произошло замыкание на землю.
Ю.В. Харечко акцентирует внимание на том, что [1]:
« Весь диапазон дифференциальных токов, которые могут появиться в главной цепи устройства дифференциального тока, можно условно разделить на три зоны (см. рис. 1).
Зона 1 включает в себя синусоидальные дифференциальные токи от 0 до номинального неотключающего дифференциального тока IΔno, который равен половине номинального отключающего дифференциального тока IΔn, и пульсирующие постоянные дифференциальные токи (без учета постоянного тока) от 0 до наименьшего значения нижнего предела токов расцепления, равного 0,35 IΔn, при угле задержки тока α1 = 0 °, 0,25 IΔn при α = 90 ° и 0,11 IΔn при α = 135 °. В зоне 1 находятся дифференциальные токи, которые не могут инициировать автоматическое срабатывание качественного устройства дифференциального тока.
Зона 3 включает в себя синусоидальные дифференциальные токи от номинального отключающего дифференциального тока и пульсирующие постоянные дифференциальные токи от верхнего предела токов расцепления, равного 1,4 IΔn для УДТ с IΔn > 10 мА и 2,0 IΔn для УДТ с IΔn = 10 мА. Дифференциальные токи, расположенные в зоне 3, всегда инициируют срабатывание УДТ.
Зона 2 расположена между зонами 1 и 3. Эта зона включает в себя дифференциальные токи, которые могут вызвать срабатывание устройства дифференциального тока только в том случае, если дифференциальный ток равен или превышает индивидуальный отключающий дифференциальный ток УДТ. То есть не каждый дифференциальный ток, находящийся в зоне 2, инициирует срабатывание УДТ.
Поскольку работающее электрооборудование класса I создает в электрических цепях токи утечки, суммарный ток утечки электрических цепей, защищаемых одним устройством дифференциального тока, может достигнуть значения отключающего дифференциального тока и даже превысить его, вызвав ложное оперирование УДТ. Исключить ложные срабатывания устройства дифференциального тока можно только в том случае, если суммарный ток утечки будет находиться в зоне 1. Иными словами, для гарантированного исключения ложных срабатываний устройства дифференциального тока необходимо выполнить следующее условие:
IoΔ > IEL,
где IoΔ – отключающий дифференциальный ток УДТ;
IEL – суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ.
Расположенные в зоне 2 отключающие дифференциальные токи УДТ представляют собой неопределенные значения, которые нельзя использовать при проектировании электроустановки здания. Поэтому для исключения ложных оперирований устройства дифференциального тока необходимо обеспечить следующее соотношение: максимальный ток утечки в электрических цепях, защищаемых УДТ, должен быть меньше его минимально возможного отключающего дифференциального тока. То есть максимальные токи утечки, воздействующие на УДТ, должны находиться
в зоне 1. »
Соблюдение этого правила при согласовании характеристик устройства дифференциального тока с характеристиками подключенных к нему электрических цепей позволяет исключить ложные оперирования УДТ в нормальных условиях, когда отсутствует замыкание на землю.
Основное правило применения УДТ, таким образом, дает ответ на вопрос: какое максимальное значение суммарного тока утечки допустимо в электрических цепях, подключенных к устройству дифференциального тока? Однако для исключения ложных срабатываний устройств дифференциального тока необходимо ответить также на второй вопрос: как определить суммарные токи утечки в электрических цепях электроустановки здания, особенно на стадии их проектирования?
В подразделе 7.3 «Рекомендации по выбору и монтажу для исключения нежелательного расцепления УДТ» технического отчета МЭК 62350 сказано, что вычисление суммарного тока утечки от различных бытовых приборов не является результатом арифметической суммы и должно быть откорректировано посредством коэффициента 0,7/0,8.
В разделе 8 «Измерение тока защитного проводника» основополагающего стандарта по безопасности ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [4] отмечается, что в пределах любой совместно используемой системы заземления токи защитного проводника индивидуального электрооборудования объединяются неарифметическим методом. Поэтому ток защитного проводника совокупности электрооборудования, заземленного посредством единственного защитного заземляющего проводника, не может быть надежно предсказан из знания индивидуальных токов защитного проводника электрооборудования. Измерения, сделанные на индивидуальном электрооборудовании, имеют ограниченное использование, а ток защитного проводника для этой совокупности электрооборудования должен быть измерен в совместно используемом защитном заземляющем проводнике.
Иными словами, на стадии проектирования электроустановки здания нельзя точно определить суммарные токи утечки в ее электрических цепях. Эти токи можно лишь приближенно оценить на основе максимально допустимых токов утечки, токов прикосновения и токов защитного проводника установленных нормативными документами для различных видов электрического оборудования. То есть, оценка суммарного тока утечки в электрической цепи приближённая, поскольку не известны фактические токи утечки электрооборудования. В стандартах на электрооборудование указаны максимально допустимые токи утечки. Фактические токи утечки меньше максимальных.
Рассмотрим два примера [1].
-
В электроустановке офиса конечные электрические цепи штепсельных розеток защищены УДТ типа А, имеющим номинальный отключающий дифференциальный ток 30 мА. Сколько персональных компьютеров можно одновременно подключить к одному устройству дифференциального тока?
Максимальное число одновременно работающих компьютеров должно быть таким, чтобы их суммарный ток утечки (ток прикосновения) был меньше нижнего предела токов расцепления УДТ, который при пульсирующем постоянном токе равен 10,5 мА. В соответствии с требованиями стандарта МЭК 60950‑1 и ГОСТ IEC 60950-1-2014, максимально допустимый ток прикосновения персонального компьютера класса I (одного изделия, подключаемого к электрической цепи электроустановки здания) равен 3,5 мА. Поэтому для гарантированного исключения ложных срабатываний устройства дифференциального тока, вызванных токами утечки, к одному УДТ следует подключать не более трех персональных компьютеров класса I.
-
Целесообразно ли использовать устройство дифференциального тока, имеющее номинальный отключающий дифференциальный ток 10 мА, для защиты стиральной машины, установленной в ванной комнате?
Стиральная машина является стационарным прибором класса I с приводом от двигателя и электронагревателем. Стандартом МЭК 60335‑1 и ГОСТ IEC 60335-1-2015, максимально допустимый ток утечки для нее установлен равным 3,5 мА. Поскольку стиральная машина имеет регулируемый электропривод, в главной цепи устройства дифференциального тока могут появиться пульсирующие постоянные токи утечки, равные 1,1–3,5 мА, которые могут инициировать ложное срабатывание УДТ, имеющего номинальный отключающий дифференциальный ток 10 мА. Поэтому стиральную машину целесообразно подключать к устройству дифференциального тока типа А с номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА.
Вследствие того, что устройство дифференциального тока с номинальным отключающим дифференциальным током 10 мА имеет нижний предел тока расцепления, соизмеримый с током утечки одного электроприемника, таким УДТ можно защищать конечную электрическую цепь, имеющую, как правило, только один электроприемник.
Список использованной литературы
- Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160.
- ГОСТ Р 50571.3-2009
- ГОСТ Р 58698-2019
- ГОСТ Р МЭК 60990-2010