4. УЗО — ЭФФЕКТИВНОЕ ПРОТИВОПОЖАРНОЕ И ЭЛЕКТРОЗАЩИТНОЕ СРЕДСТВО
4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении — путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением (рис. 4.1).

Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

По данным ФГУ ВНИИПО МЧС России более трети всех пожаров происходят по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.

Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.

В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара.

По данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки.

Рис. 4.1. График областей физиологического действия на человека переменного тока (50-60 Гц) по МЭК 479-94, гл. 2,3 и времятоковые характеристики УЗО:
1 — неощутимые токи; 2 — ощутимые, но не вызывающие физиологических нарушений; 3 — ощутимые, но не вызывающие опасность фибрилляции сердца; 4 — ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 5%); 5 — ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 50%); 6 — ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность > 50%); А (IDn = 10 мА) и В (IDn = 30 мА) — времятоковые характеристики УЗО.

В зависимости от материала и срока службы изоляции эта мощность составляет всего 40-60 Вт. Это означает, что своевременное срабатывание УЗО противопожарного назначения с уставкой 300 мА предупредит выделение указанной мощности, и, следовательно, не допустит возгорания.

Первое устройство защитного отключения было запатентовано германской фирмой RWE (Rheinisch—Westfдlisches Elektrizitдtswerk AG) в 1928 г. ( RP № 552 678 от 08.04.28).

Впервые принцип токовой дифференциальной защиты, ранее применявшийся для защиты оборудования — генераторов, линий, трансформаторов, был применен для защиты человека от поражения электрическим током.

В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Co. изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца — сотрудника фирмы было проведено натурное испытание УЗО.

Эксперимент закончился благополучно, устройство четко сработало, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах.

Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, в европейских странах велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и в первую очередь — совершенствованию и внедрению УЗО. В середине 50-х годов в Австрии, ФРГ, Франции началось массовое внедрение УЗО (независящих от напряжения питания — электромеханических) во все без исключения электроустановки — на производстве, в общественных зданиях, жилье.

В США разработка УЗО шла по пути создания электронных устройств. В 1961 г. было испытано трехполюсное УЗО с электронным усилителем, требовавшим питания от сети, с номинальным отключающим дифференциальным током 18 мА. Поскольку в этой стране до сих пор основным электрозащитным мероприятием служит зануление в TN-сетях, УЗО могло выполнять только функции дополнительной защитной меры. С целью снижения риска электропоражения при прямом прикосновении к токоведущим частям (120 В относительно земли) нормативно было определено значение номинального отключающего дифференциального тока 5 мА. По причине высокой вероятности ложного срабатывания электронного УЗО под воздействием различных электромагнитных процессов в силовой цепи в США устройства защитного отключения применяют исключительно для защиты отдельных цепей — как правило, УЗО вмонтированы в розеточные блоки, широко используются УЗО-вилки, УЗО в удлинителях. В распределительные щиты УЗО устанавливают на цепь ванных комнат.

Результатом масштабного внедрения УЗО явилось отмеченное официальной статистикой во всех странах резкое, на порядок и более снижение электротравматизма.

В 70-х годах, в нашей стране активно велись научно-исследовательские, экспериментальные и опытно-конструкторские работы по созданию и внедрению в широкую практику УЗО.

На нескольких предприятиях было освоено производство УЗО, к сожалению, в малых объемах.

Большое значение имело осуществленное в 80-е годы оборудование ряда школ страны устройствами УЗОШ (школьное) производства Гомельского завода «Электроаппаратура». Этот завод выпускал также устройства ЗОУП-25 (для сельскохозяйственного электрооборудования), УЗО-В (УЗО-вилка — для подключения бытовых электроприборов). В настоящее время эти устройства как морально, так и по конструкции и элементной базе сильно устарели.

При реконструкции гостиницы «Россия» после печально известного пожара все гостиничные номера были оборудованы отечественными УЗО, изготовленными по специальному заказу одним из оборонных предприятий.

В 1960—1970 гг. во всем мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США началось активное внедрение УЗО в широкую практику.

В настоящее время сотни миллионов УЗО успешно, о чем свидетельствует официальная статистика, защищают жизнь и имущество граждан Франции, Германии, Австрии, Австралии и других стран от электропоражений и пожаров.

УЗО давно стало привычным и обязательным элементом любой электроустановки промышленного или социально-бытового назначения.

УЗО является обязательным элементом любого распределительного щита — стационарного, временного (на стройплощадке) или мобильного.

УЗО оборудованы в обязательном порядке все передвижные объекты (жилые домики-прицепы на кемпинговых площадках, торговые фургоны, фургоны общественного питания, малые временные электроустановки наружной установки, например, устраиваемые на площадях на время праздничных гуляний), ангары, гаражи.

УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных — влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях.

Представляет интерес еще один аспект применения УЗО — во Франции устройства, реагирующие на дифференциальный ток, широко применялись в целях борьбы с хищениями электроэнергии путем использования локального заземлителя.

Страховые компании при оценке риска, определяющего страховую сумму, обязательно учитывают наличие на объекте страхования УЗО и их техническое состояние.

В настоящее время на каждого жителя указанных стран приходится в среднем по два-три устройства.

Спрос на УЗО остается стабильно очень большим, поэтому многие зарубежные фирмы продолжают в значительных количествах выпускать эти устройства самых различных модификаций, постоянно их модернизируя и совершенствуя их технические параметры.

Следует отметить, что 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.

За рубежом приняты следующие обозначения:

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

    Во Франции — disjoncteur differentiel (дифференциальный вы- ключатель).
    Сокращенно: DD.

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

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

В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная международной электротехнической комиссией — МЭК (IEC) — (табл. 4.1).

Принято общее название — residual current protective device — RCD.

Точный перевод — защитное устройство по разностному (дифференциальному) току.

Таблица 4.1
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 protective current 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)

Примечание:

Слово «residual» имеет два варианта перевода на русский язык — «разностный» и «остаточный». Термина «остаточный ток» в отечественной электротехнической терминологии не существует.

Правильным переводом, точно отражающим физический смысл понятия «residual current» будет «разностный ток».

Термин «разностный ток» также точно соответствует применяемому в отечественной электротехнике определению «дифференциальный ток».

Применение же термина «остаточный ток» приводит к различным недоразумениям. Тем более недопустимо применение ошибочного термина в государственном стандарте.

Другая неточность, также присутствующая в российских стандартах, это определение УЗО, как «устройства, управляемого остаточным током».

В таком определении нарушен принцип причинно-следственной связи. Устройство не управляется этим током, а реагирует на него! Следует отметить, что в новом 7-ом издании ПУЭ применяется правильный термин — УЗО, реагирующее на дифференциальный ток.

К сожалению, в последних отечественных стандартах (серии ГОСТ Р 51326-99, ГОСТ Р 51327-99) также применена неточная терминология: в отличие от принятого в основном стандарте (ГОСТ Р 50807-95) определения и названия — УЗО, в указанных стандартах это устройство (в неточном переводе определения RCD стандарта МЭК) называется то выключатель дифференциального тока — ВДТ, то автоматический выключатель дифференциального тока — АВДТ, что вводит в заблуждение специалистов. Введение этих названий очень напоминает известный дорогостоящий административный эксперимент по переименованиям — «ГАИ — ГИБДД — ГАИ».

Характерно, что зарубежные специалисты в публикациях и технических документах применяют иногда термин RCD, однако в основном используют национальные названия — FI, DD, GFCI и т.д.

В рекламных проспектах некоторых российских фирм, торгующих электротехническими изделиями, а также многих зарубежных фирм — французских (Schneider, Legrand), китайских (ДЭК, ИЭК, Sassin, Chint), испанских (Circutor, GE Power), турецких (Federal, Tetsan) УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (комбинированное) часто называется «дифференциальный автомат», или «дифференциальный выключатель», «дифференциальное реле».

Это название — ошибочное, не соответствует российским стандартам. Появилось оно в результате неправильного перевода иностранного термина, сделанного переводчиком, незнакомым с отечественной электротехнической терминологией.

В заключение раздела необходимо еще раз подчеркнуть важное значение использования правильной терминологии в такой серьезной области как электробезопасность. Термин «УЗО» применяется в России уже многие годы, имея верную смысловую нагрузку, он получил широкое распространение и признание у всех специалистов, занимающихся как разработкой, проектированием, так и практической реализацией систем электробезопасности.  




Оглавление