Устройство защитного отключения

«GFCI» и «Trip Switch» перенаправляются сюда. Рейтинг финансовых центров см. в разделе «Глобальный индекс финансовых центров» . О песне см. Trip Switch .

Типичная розетка GFCI найдена в Северной Америке

Устройство защитного отключения ( УЗО ), выключатель защитного отключения ( RCCB ) или прерыватель замыкания на землю ( GFCI ) Это устройство электробезопасности, которое разрывает электрическую цепь , когда ток, проходящий через проводник, не равен и не противоположен в обоих направлениях, что указывает на ток утечки на землю или ток, текущий на другой провод, находящийся под напряжением. Целью устройства является снижение тяжести травм, вызванных поражением электрическим током . Этот тип прерывателя цепи не может защитить человека, который касается обоих проводников цепи одновременно, так как тогда он не может отличить нормальный ток от тока, проходящего через человека.

Если устройство УЗО имеет дополнительную защиту от сверхтоков, встроенную в то же устройство, оно называется RCBO . Устройством защиты от утечки на землю может быть УЗО, хотя существует также более старый тип устройства защиты от утечки на землю (ELCB).

Эти устройства предназначены для быстрого прерывания защищаемой цепи при обнаружении дисбаланса электрического тока между питающим и обратным проводниками цепи. Любая разница между токами в этих проводниках указывает на ток утечки , который представляет опасность поражения электрическим током. Переменный ток частотой 60 Гц силой выше 20 мА (0,020 ампер) через тело человека потенциально достаточен, чтобы вызвать остановку сердца или серьезный вред, если он продолжается более небольшой доли секунды. УЗО предназначены для достаточно быстрого отключения проводов («отключения»), чтобы потенциально предотвратить серьезные травмы людей и предотвратить повреждение электрических устройств.

УЗО являются проверяемыми и сбрасываемыми устройствами: тестовая кнопка безопасно создает небольшую утечку, а другая кнопка сбрасывает состояние проводников после устранения неисправности. Некоторые УЗО при замыкании отключают как активный, так и обратный проводники (двухполюсные), тогда как однополюсные УЗО отсоединяют только провод под напряжением. Если в результате неисправности обратный провод по какой-либо причине остался « плавающим » или не имеет ожидаемого потенциала земли , то однополюсное УЗО оставит этот проводник все еще подключенным к цепи при обнаружении неисправности.

• 
  Двухполюсное или двухполюсное устройство защитного отключения. Кнопка тестирования и переключатель подключения/отключения окрашены в синий цвет. Неисправность приведет к переводу переключателя в положение «выключено» (нижнее), что в этом устройстве приведет к отключению обоих проводников.
• 
  Логарифмический график влияния переменного тока I длительностью T, проходящего из левой руки в ноги, как определено в IEC 60479-1.
• 
  1: Электромагнит с помощью электроники
  2: Вторичная обмотка трансформатора тока.
  3: Сердечник трансформатора
  4: Кнопка тестирования
  L: Линейный проводник
  N: нейтральный проводник

Прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI)

Устройство GFCI соответствует стандарту UL 943 и имеет порог срабатывания, гарантирующий возможность отключения. Порог отпускания был установлен в результате испытаний CF Dalziel и опубликован как часть документа IEEE под названием « Токи отпускания и напряжение ». Устройство, внесенное в список GFCI, является требованием во многих приложениях в рамках Национального электротехнического кодекса ( NFPA 70 ). . Раздел 210.8 настоящего Кодекса установки является основной ссылкой на требования к установке GFCI, но другие требования можно найти в главах 5, 6 и 7 NEC.

Назначение и работа

УЗО предназначены для отключения цепи при наличии тока утечки. В своей первой реализации в 1950-х годах энергетические компании использовали их для предотвращения кражи электроэнергии, когда потребители заземляли обратные цепи, а не подключали их к нейтрали, чтобы запретить электрическим счетчикам регистрировать потребление энергии.

Наиболее распространенным современным применением является защитное устройство для обнаружения небольших токов утечки (обычно 5–30   мА) и достаточно быстрого отключения (<30 миллисекунд), чтобы предотвратить повреждение устройства или поражение электрическим током . Они являются неотъемлемой частью автоматического отключения питания (ADS), т.е. отключаются при возникновении неисправности, а не полагаются на вмешательство человека, что является одним из основных принципов современной электротехнической практики.

Чтобы снизить риск поражения электрическим током, УЗО должны срабатывать в течение 25–40 миллисекунд при любых токах утечки. (через человека) силой более 30   сердца мА, прежде чем поражение электрическим током может привести к фибрилляции желудочков , наиболее распространенной причине смерти от поражения электрическим током. Напротив, обычные автоматические выключатели или предохранители разрывают цепь только тогда, когда общий ток чрезмерен (который может в тысячи раз превышать ток утечки, на который реагирует УЗО). Небольшой ток утечки, например, через человека, может быть очень серьезной неисправностью, но, вероятно, не увеличит общий ток настолько, чтобы предохранитель или автоматический выключатель перегрузки изолировали цепь, и недостаточно быстро, чтобы спасти жизнь.

УЗО работают путем измерения баланса токов между двумя проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока . Он измеряет разницу между током, протекающим через провод под напряжением, и током, возвращающимся через нейтральный проводник . Если их сумма не равна нулю, происходит утечка тока куда-то еще (на землю/заземление или в другую цепь), и устройство размыкает свои контакты. Для работы не требуется возврат тока повреждения через заземляющий провод установки; поездка будет работать так же хорошо, если обратный путь будет проходить через водопровод, контакт с землей или что-то еще. Таким образом, автоматическое отключение и определенная защита от ударов по-прежнему обеспечиваются, даже если заземляющая проводка установки повреждена или неполная.

Для УЗО, используемого с трехфазным питанием , все три проводника под напряжением и нейтраль (если имеется) должны проходить через трансформатор тока.

Приложение

Электрические вилки со встроенным УЗО иногда устанавливаются на приборы, которые могут представлять особую угрозу безопасности, например, длинные удлинители, которые можно использовать на открытом воздухе, или садовое оборудование или фены, которые можно использовать рядом с ванной или раковиной. Иногда встроенное УЗО может использоваться для выполнения той же функции, что и вилка. Установка УЗО в удлинитель обеспечивает защиту любой используемой розетки, даже если в здании имеется старая проводка, например, с ручкой и трубкой , или проводка, не содержащая заземляющего проводника. Линейное УЗО также может иметь более низкий порог срабатывания, чем здание, что еще больше повышает безопасность конкретного электрического устройства.

В Северной Америке розетки GFI можно использовать в случаях, когда нет заземляющего проводника, но на них должна быть маркировка «без заземления оборудования». Об этом упоминается в разделе 406 (D) 2 Национального электротехнического кодекса, однако нормы меняются, и кто-то всегда должен консультироваться с лицензированным специалистом и местными отделами строительства и безопасности. Код: незаземленная розетка GFI отключится с помощью встроенной кнопки «тест», но не сработает с использованием тестовой вилки GFI, поскольку вилка проверяется, пропуская небольшой ток от линии к несуществующей земле. Стоит отметить, что, несмотря на это, для защиты последующих розеток необходима только одна розетка GFCI в начале каждой цепи. Риск использования нескольких розеток GFI в одной цепи отсутствует, хотя это считается избыточным.

В Европе УЗО могут устанавливаться на той же DIN-рейке, что и миниатюрные автоматические выключатели ; Как и в миниатюрных автоматических выключателях, расположение шин в потребительских устройствах и распределительных щитах обеспечивает защиту всего, что находится ниже по цепи.

RCBO

Чистое УЗО обнаружит дисбаланс токов питающего и обратного проводников цепи. Но он не может защитить от перегрузки или короткого замыкания, как предохранитель или миниатюрный автоматический выключатель (MCB) (за исключением особого случая короткого замыкания между фазой и землей, а не между фазой и нейтралью).

Однако УЗО и автоматический выключатель часто встроены в одно и то же устройство, что позволяет обнаруживать как дисбаланс питания, так и ток перегрузки. Такое устройство называется RCBO для выключателя остаточного тока с защитой от перегрузки по току в Европе и Австралии и выключателем GFCI для прерывателя цепи замыкания на землю в США и Канаде.

Типовой дизайн

Пример АВДТ на рейке

Внутренний механизм УЗО

На схеме изображен внутренний механизм устройства защитного отключения (УЗО). Устройство предназначено для подключения к шнуру питания прибора. Он рассчитан на максимальный ток 13   А и рассчитан на срабатывание при токе утечки 30   мА. Это активное УЗО; то есть он электрически фиксируется и, следовательно, отключается при сбое питания, что является полезной функцией для оборудования, которое может быть опасным при неожиданном повторном включении . Некоторые ранние УЗО были полностью электромеханическими и основывались на тонко сбалансированных подпружиненных механизмах с центральным расположением привода, приводимых непосредственно от трансформатора тока. Поскольку их трудно изготовить с необходимой точностью и они склонны к отклонению чувствительности как из-за износа шарнира, так и из-за высыхания смазки, в настоящее время преобладают типы с электронным усилением и более прочной соленоидной частью, как показано на рисунке.

Во внутреннем механизме УЗО входящий питающий и нейтральный проводники подключаются к клеммам (1), а выходные проводники нагрузки подключаются к клеммам (2). Заземляющий провод (не показан) непрерывно подключен от источника питания к нагрузке. При нажатии кнопки сброса (3) контакты ((4) и еще один, спрятанный за (5)) замыкаются, пропуская ток. Соленоид (5) удерживает контакты закрытыми, когда кнопка сброса отпущена.

Сенсорная катушка (6) представляет собой дифференциальный трансформатор тока , который окружает (но не соединен с ним электрически) токоведущий и нейтральный проводники. При нормальной работе весь ток по токоведущему проводнику возвращается вверх по нейтральному проводнику. Таким образом, токи в двух проводниках равны, противоположны и нейтрализуют друг друга.

Любое замыкание на землю (например, вызванное прикосновением человека к токоведущему компоненту подключенного прибора) приводит к тому, что часть тока идет по другому обратному пути, что означает, что существует дисбаланс (разница) тока в двух проводниках ( однофазный случай) или, в более общем смысле, ненулевая сумма токов различных проводников (например, трех фазных проводов и одного нейтрального проводника).

Эта разница вызывает ток в сенсорной катушке (6), который улавливается сенсорной схемой (7). Затем чувствительная схема отключает питание соленоида (5), и контакты (4) раздвигаются пружиной, отключая подачу электроэнергии к прибору. Сбой питания также приведет к отключению питания от соленоида и вызову размыкания контактов, что приведет к безопасному отключению при отключении питания, упомянутому выше.

Кнопка тестирования (8) позволяет проверить правильность работы устройства, пропуская небольшой ток через оранжевый тестовый провод (9). Это имитирует неисправность, создавая дисбаланс в сенсорной катушке. Если УЗО не сработало при нажатии этой кнопки, то устройство необходимо заменить.

УЗО с дополнительной схемой защиты от сверхтоков (RCBO или автоматический выключатель GFCI)

Открытое трехфазное устройство защитного отключения

Защита по току утечки и защита по току могут быть совмещены в одном устройстве для установки в сервисный щиток; это устройство известно как выключатель GFCI (прерыватель цепи замыкания на землю) в США и Канаде и как RCBO (выключатель остаточного тока с защитой от перегрузки по току) в Европе и Австралии. Фактически они представляют собой комбинацию УЗО и автоматического выключателя . В США выключатели GFCI стоят дороже, чем розетки GFCI.

Помимо того, что для многих устройств GFCI/RCBO требуются как активные, так и нейтральные входы и выходы (или полностью трехфазные), требуется подключение функционального заземления (FE). Это служит как для обеспечения устойчивости к ЭМС, так и для надежной работы устройства, если нейтральное соединение на входной стороне потеряно, но напряжение и земля остаются.

Из соображений компактности во многих устройствах, особенно в формате DIN-рейки, используются свободные выводы, а не винтовые клеммы, особенно для нейтрального входа и подключений FE. Кроме того, из-за небольшого форм-фактора выходные кабели некоторых моделей (Eaton/MEM) используются для формирования первичной обмотки части УЗО, а кабели отходящей цепи необходимо проводить через клеммный туннель специальных размеров с трансформатором тока. часть вокруг него. Это может привести к неверным результатам неудачного отключения при проверке с использованием щупов из головок винтов клемм, а не из проводки конечной цепи.

В питании одного УЗО другого обычно нет необходимости, при условии, что они подключены правильно. Единственным исключением является система заземления ТТ , в которой полное сопротивление контура заземления может быть высоким, а это означает, что замыкание на землю может не вызвать достаточный ток для срабатывания обычного автоматического выключателя или предохранителя. специальное УЗО с задержкой срабатывания с током срабатывания 100   В этом случае устанавливается мА (или более), охватывающее всю установку, а затем после него следует установить более чувствительные УЗО для розеток и других цепей, которые считаются повышенными рисками.

УЗО с дополнительной схемой защиты от дугового замыкания

В дополнение к прерывателям цепи замыкания на землю (GFCI), прерыватели цепи дугового замыкания важны (AFCI), поскольку они обеспечивают дополнительную защиту от потенциально опасных дуговых замыканий, возникающих в результате повреждения проводки ответвленной цепи, а также расширений ответвлений, таких как приборы и комплекты шнуров. . Обнаруживая дуговые замыкания и реагируя прерыванием подачи электроэнергии, AFCI помогают снизить вероятность того, что электрическая система дома станет источником возгорания пожара. Устройства AFCI/GFCI с двойной функцией обеспечивают как предотвращение электрического пожара, так и предотвращение поражения электрическим током в одном устройстве, что делает их решением для многих комнат дома.

Общие черты и вариации

Различия в действиях по отключению

Существуют серьезные различия в том, как устройство УЗО будет отключать питание цепи или прибора.

Существует четыре ситуации, в которых используются разные типы УЗО:

1. На уровне распределения электроэнергии потребителя, обычно в сочетании с автоматическим выключателем RCBO;
2. Встроен в розетку;
3. Подключен к сетевой розетке, которая может быть частью удлинительного кабеля; и
4. Встроен в шнур портативного прибора, например предназначенного для использования на открытом воздухе или во влажных помещениях.

Первые три из этих ситуаций относятся в основном к использованию в составе системы распределения электроэнергии и почти всегда относятся к пассивному или фиксируемому варианту, тогда как четвертая относится исключительно к конкретным приборам и всегда относится к активному или нефиксируемому варианту. Активный означает предотвращение любого повторного включения электропитания после любого непреднамеренного отключения электроэнергии, как только электропитание будет восстановлено; Защелка относится к переключателю внутри блока, в котором находится УЗО, который остается в установленном положении после любого отключения электроэнергии, но должен быть сброшен вручную после обнаружения состояния ошибки.

В четвертой ситуации было бы крайне нежелательно и, возможно, очень небезопасно, чтобы подключенный прибор автоматически возобновлял работу после отключения питания без присутствия оператора – поэтому необходима ручная повторная активация УЗО.

Разница между режимами работы двух по существу разных типов функциональности УЗО заключается в том, что работа в целях распределения энергии требует, чтобы внутренняя защелка оставалась установленной внутри УЗО после любой формы отключения питания, вызванной либо отключением питания пользователем, либо отключением питания пользователем. или после любого отключения электроэнергии; такие меры особенно применимы для подключения к холодильникам и морозильникам.

Вторая ситуация в основном устанавливается так же, как описано выше, но доступны некоторые настенные УЗО, подходящие для четвертой ситуации, часто с помощью переключателя на лицевой панели.

УЗО для первой и третьей ситуации чаще всего рассчитаны на 30   мА и 40   мс. В четвертой ситуации, как правило, имеется больший выбор номиналов – обычно все они ниже, чем в других формах, но более низкие значения часто приводят к более неприятным отключениям. Иногда пользователи применяют защиту в дополнение к одной из других форм, когда они хотят отменить формы с более низким рейтингом. Возможно, было бы разумно иметь в наличии УЗО четвертого типа, поскольку соединения, выполненные во влажных условиях или с использованием длинных силовых кабелей, более склонны к отключению при использовании любого из УЗО с более низкими номиналами; номиналы до 10   доступны мА.

Количество полюсов и терминология полюсов

Число полюсов представляет собой количество проводников, которые разрываются при возникновении неисправности. УЗО, используемые в однофазных источниках переменного тока (два пути тока), например, в бытовых источниках питания, обычно представляют собой одно- или двухполюсные конструкции, также известные как одно- и двухполюсные . Однополюсное УЗО размыкает только находящийся под напряжением проводник, а двухполюсное УЗО размыкает как находящийся под напряжением, так и обратный провод. (В однополюсном УЗО обычно предполагается, что обратный провод находится под потенциалом земли всегда и, следовательно, сам по себе безопасен).

УЗО с тремя или более полюсами можно использовать в трехфазных источниках переменного тока (три пути тока) или также для отключения нейтрального проводника, а четырехполюсные УЗО используются для прерывания трехфазного и нейтрального питания. Специально разработанные УЗО также можно использовать в системах распределения электроэнергии как переменного, так и постоянного тока.

Для описания способа подключения и отключения проводников с помощью УЗО иногда используются следующие термины:

• Однополюсный или однополюсный – УЗО отключит только провод под напряжением.
• Двухполюсный или двухполюсный – УЗО отключит как питающий, так и обратный провод.
• 1+N и 1P+N – нестандартные термины, используемые в контексте АВДТ, иногда используемые разными производителями по-разному. Обычно эти термины могут означать, что обратный (нейтральный) проводник представляет собой только изолирующий полюс без защитного элемента (незащищенная, но переключаемая нейтраль), что АВДТ обеспечивает проводящий путь и разъемы для обратного (нейтрального) проводника, но этот путь остается непрерывность работы при возникновении неисправности (иногда называемая «постоянная нейтраль»), или что оба проводника отключены при некоторых неисправностях (например, при обнаружении утечки УЗО), но только один проводник отключен при других неисправностях (например, при перегрузке).

Чувствительность

Чувствительность УЗО выражается как номинальный дифференциальный рабочий ток, обозначаемый I _Δn . Предпочтительные значения определены IEC, что позволяет разделить УЗО на три группы в соответствии с их значением I _Δn :

• высокая чувствительность (HS): 5** – 10 – 30   мА (для защиты от прямого прикосновения или травм),
• средняя чувствительность (МС): 100 – 300 – 500 – 1000   мА (по пожарной безопасности),
• низкая чувствительность (LS): 3–10–30   А (обычно для защиты машины).

Чувствительность 5   мА типична для розеток GFCI.

Время перерыва (скорость реакции)

Есть две группы устройств. «G» (общего назначения) «мгновенные» УЗО не имеют преднамеренной задержки времени. Они никогда не должны отключаться при значении тока, равном половине номинального, но должны отключаться в течение 200 миллисекунд для номинального тока и в течение 40 миллисекунд при токе, в пять раз превышающем номинальный. УЗО типа «S» (селективное) или «Т» (с задержкой по времени) имеют короткую выдержку времени. Они обычно используются в начале установки для противопожарной защиты для разделения устройств G на нагрузках, а также в цепях, содержащих ограничители перенапряжения. Они не должны отключаться при токе, равном половине номинального. Они обеспечивают задержку срабатывания не менее 130 миллисекунд при номинальном токе, 60 миллисекунд при удвоенном номинале и 50 миллисекунд при пятикратном номинальном токе. Максимальное время отключения составляет 500   мс при номинальном токе, 200   мс при удвоенном номинале и 150   мс при пятикратном номинальном токе.

замыкания на землю, Доступны программируемые реле позволяющие скоординировать установку и минимизировать простои. Например, система распределения электроэнергии может иметь устройство на 300   мА, 300   мс на служебном вводе в здание, питающее несколько устройств   типа S на 100 мА на каждую подплату и   устройство типа G на 30 мА на каждую оконечную цепь. Таким образом, неспособность устройства обнаружить неисправность в конечном итоге будет устранена устройством более высокого уровня за счет прерывания большего количества цепей.

Тип (типы обнаруженных токов утечки)

Стандарт IEC 60755 ( Общие требования к устройствам защиты от дифференциального тока ) определяет три типа УЗО в зависимости от формы волны и частоты тока повреждения.

• УЗО типа AC срабатывают по синусоидальному остаточному току.
• УЗО типа А, помимо типа переменного тока, реагируют также на пульсирующий или непрерывный постоянный ток любой полярности.
• УЗО типа B, в дополнение к типу A, также реагируют на постоянный постоянный ток и ток более высокой частоты или на комбинации переменного и постоянного тока, которые можно найти в однофазных или многофазных выпрямительных цепях, как и все импульсные источники питания. используемые дома или, например, стиральные машины и т. д., оснащенные двигателями постоянного тока.

В «Справочнике по УЗО BEAMA – Руководство по выбору и применению УЗО» это обобщается следующим образом:

• УЗО типа AC срабатывают при переменном синусоидальном остаточном токе, внезапно возникающем или плавно нарастающем.
• УЗО типа А срабатывают при переменном синусоидальном остаточном токе и при остаточном пульсирующем постоянном токе, внезапно возникающем или плавно нарастающем.
• УЗО типа F срабатывают в тех же условиях, что и тип А, кроме того:
  • для составных остаточных токов, возникающих внезапно или медленно нарастающих, предназначенных для цепей, питаемых между фазой и нейтралью или между фазой и заземленным средним проводником;
  • для остаточных пульсирующих постоянных токов, наложенных на плавный постоянный ток.
• УЗО типа B срабатывают в тех же условиях, что и тип F, а также:
  • для остаточного синусоидального переменного тока до 1   кГц;
  • для остаточных переменных токов, наложенных на плавный постоянный ток;
  • для остаточных пульсирующих постоянных токов, наложенных на плавный постоянный ток;
  • для остаточного пульсирующего выпрямленного постоянного тока, возникающего от двух и более фаз;
  • для остаточных плавных постоянных токов, возникающих внезапно или медленно увеличивающихся независимо от полярности.

и отмечает, что эти обозначения введены потому, что некоторые конструкции УЗО типа А и переменного тока могут быть отключены при наличии постоянного тока, насыщающего сердечник извещателя.

Сопротивление импульсному току

Импульсный ток относится к пиковому току, который УЗО рассчитано на выдерживание испытательного импульса с указанными характеристиками. Стандарты IEC 61008 и IEC 61009 требуют, чтобы УЗО выдерживали   импульс «кольцевой волны» силой 200 А. Стандарты также требуют, чтобы УЗО, классифицированные как «селективные», выдерживали   импульсный импульсный ток 3000 А определенной формы.

Тестирование корректной работы

Кнопка тестирования

УЗО можно тестировать с помощью встроенной кнопки тестирования для регулярной проверки работоспособности. УЗО могут работать неправильно при неправильном подключении, поэтому их обычно проверяет установщик. Подавая контролируемый ток короткого замыкания между фазой и землей, можно проверить время срабатывания и проводку. Такое испытание может быть выполнено при установке устройства и на любой «нисходящей» розетке. (Выходные розетки не защищены.) Чтобы избежать ненужных срабатываний, в каждой отдельной цепи следует устанавливать только одно УЗО (за исключением проводных УЗО, таких как мелкая бытовая техника в ванной).

Ограничения

Автомат защитного отключения не может полностью устранить риск поражения электрическим током или возгорания. В частности, само по себе УЗО не сможет обнаружить условия перегрузки, короткие замыкания между фазой и нейтралью или междуфазные короткие замыкания (см. Трехфазное электроснабжение ). Должна быть предусмотрена защита от перегрузки по току ( предохранители или автоматические выключатели ). Автоматические выключатели, сочетающие в себе функции УЗО с защитой от сверхтоков, реагируют на оба типа повреждений. Они известны как АВДТ и доступны в 2-, 3- и 4-полюсных конфигурациях. АВДТ обычно имеют отдельные цепи для обнаружения дисбаланса тока и тока перегрузки, но используют общий механизм прерывания. Некоторые АВДТ имеют отдельные рычаги для защиты от остаточного тока и сверхтока или используют отдельный индикатор замыканий на землю.

УЗО помогает защититься от поражения электрическим током при протекании тока через человека от фазы (под напряжением/линии/горячей) к земле. Он не может защитить от поражения электрическим током, когда ток протекает через человека от фазы к нейтрали или от фазы к фазе, например, когда палец касается как токоведущих, так и нейтральных контактов в осветительной арматуре; устройство не может отличить ток, протекающий через намеченную нагрузку, от тока, протекающего через человека, хотя УЗО все равно может сработать, если человек находится в контакте с землей (землей), поскольку некоторый ток все равно может проходить через палец и тело человека на землю .

Целые установки на одном УЗО, что часто встречается в старых установках в Великобритании, склонны к «неприятным» срабатываниям, которые могут вызвать вторичные проблемы безопасности с потерей освещения и размораживанием продуктов питания. Часто отключения вызваны ухудшением изоляции нагревательных элементов, таких как водонагреватели и элементы или кольца плиты. Хотя это и считается неприятностью, неисправность связана с изношенным элементом, а не с УЗО: замена неисправного элемента решит проблему, а замена УЗО – нет.

УЗО не являются селективными , например, когда происходит замыкание на землю в цепи, защищенной УЗО I _Δn на 30 мА , включенным последовательно с УЗО I _Δn на 300 мА, один из них или оба могут сработать. специальные типы с выдержкой времени Для обеспечения селективности в таких установках доступны .

В случае УЗО, нуждающихся в питании, опасная ситуация может возникнуть, если нейтральный провод оборван или отключен на стороне питания УЗО, в то время как соответствующий провод под напряжением остается неповрежденным. Для работы схемы отключения требуется питание, и она не отключается при сбое источника питания. Подключенное оборудование не будет работать без нейтрали, а УЗО не сможет защитить людей от контакта с проводом под напряжением. По этой причине автоматические выключатели должны быть установлены таким образом, чтобы гарантировать, что нейтральный провод не может быть отключен, если одновременно не будет отключен провод под напряжением. Там, где требуется отключить нейтральный провод, следует использовать двухполюсные выключатели (или четырехполюсные для трехфазной сети). Чтобы обеспечить некоторую защиту при прерывании нейтрали, некоторые УЗО и АВДТ оснащены вспомогательным соединительным проводом, который необходимо подключить к заземляющей шине распределительного щита. Это либо позволяет устройству обнаружить отсутствие нейтрали источника питания, что приводит к отключению устройства, либо обеспечивает альтернативный путь питания для схемы отключения, позволяя ей продолжать нормально функционировать при отсутствии нейтрали питания.

В связи с этим однополюсное УЗО/АВДТ размыкает только находящийся под напряжением проводник, а двухполюсное устройство размыкает как находящийся под напряжением, так и обратный провод. Обычно это стандартная и безопасная практика, поскольку обратный проводник в любом случае удерживается под потенциалом земли. Однако из-за своей конструкции однополюсное УЗО не изолирует и не отсоединяет все соответствующие провода в некоторых необычных ситуациях, например, когда обратный проводник не удерживается, как ожидается, под потенциалом земли или когда происходит утечка тока между Обратный и заземляющий проводники. В этих случаях двухполюсное УЗО обеспечит защиту, поскольку обратный провод также будет отключен.

История и номенклатура

Первой в мире высокочувствительной системой защиты от утечки на землю (т. е. системой, способной защитить людей от опасности прямого контакта между токоведущим проводником и землей) была разработанная система магнитного усилителя второй гармоники и балансировки сердечника, известная как магамп. в Южной Африке Анри Рубина . Электрические опасности вызывали большую обеспокоенность на золотых рудниках Южной Африки , и Рубин, инженер компании CJ Fuchs Electrical Industries из Альбертона Йоханнесбурга, первоначально разработал систему с холодным катодом в 1955 году, которая работала при напряжении 525   В и имела чувствительность срабатывания 250   мА. . До этого системы защиты от токов утечки на землю сердечника работали с чувствительностью около 10   А.

Система с холодным катодом была установлена ​​на ряде золотых приисков и работала надежно. Однако Рубин начал работать над совершенно новой системой со значительно улучшенной чувствительностью, и к началу 1956 года он создал прототип системы баланса с магнитным усилителем второй гармоники (патент Южной Африки № 2268/56 и патент Австралии № 218360). ). Прототип магампа был рассчитан на напряжение 220   В, 60   А и имел внутреннюю регулируемую чувствительность срабатывания 12,5–17,5   мА. Очень быстрое время срабатывания было достигнуто благодаря новой конструкции, и это в сочетании с высокой чувствительностью находилось в пределах безопасного диапазона ток-время для фибрилляции желудочков, определенного Чарльзом Далзилом из Калифорнийского университета в Беркли , США, который оценил опасность поражения электрическим током. у людей. Эта система с соответствующим автоматическим выключателем включала защиту от перегрузки по току и короткого замыкания. Кроме того, оригинальный прототип мог срабатывать с более низкой чувствительностью при наличии обрыва нейтрали, что защищало от важной причины электрического возгорания.

После случайного поражения электрическим током женщины в результате домашнего несчастного случая в золотодобывающей деревне Стилфонтейн недалеко от Йоханнесбурга несколько сотен устройств защиты от утечки тока на землю FWJ 20   , в 1957 и 1958 годах в домах шахтерской деревни было установлено мА. FWJ Electrical Industries, которая позже изменила свое название на FW Electrical Industries и продолжила производство   однофазных и трехфазных ламп с током 20 мА.

В то время, когда он работал над магампом, Рубин также рассматривал возможность использования транзисторов в этом приложении, но пришел к выводу, что ранние доступные тогда транзисторы были слишком ненадежны. Однако с появлением улучшенных транзисторов компания, в которой он работал, и другие компании позже начали производить транзисторные версии защиты от утечки на землю.

В 1961 году Далзил, работая с Rucker Manufacturing Co., разработал транзисторное устройство для защиты от утечки на землю, которое стало известно как прерыватель цепи при замыкании на землю (GFCI), иногда в разговорной речи сокращаемое до прерывателя замыкания на землю (GFI). Это название высокочувствительной защиты от утечки на землю до сих пор широко используется в США.

В начале 1970-х годов большинство устройств GFCI в Северной Америке были типа автоматических выключателей. GFCI, встроенные в розетку, стали обычным явлением начиная с 1980-х годов. Тип автоматического выключателя, установленный в распределительном щите , пострадал от случайных отключений, вызванных, главным образом, плохой или нестабильной изоляцией проводки. Ложные срабатывания были частыми, когда проблемы с изоляцией усугублялись большой длиной цепи. По длине изоляции проводников протекает такой большой ток, что автоматический выключатель может сработать при малейшем увеличении дисбаланса токов. Переход к защите на основе розеток в установках в Северной Америке сократил количество случайных отключений и обеспечил очевидную проверку того, что влажные помещения находятся под защитой, требуемой электрическими нормами . В европейских установках по-прежнему используются преимущественно УЗО, установленные на распределительном щите, что обеспечивает защиту в случае повреждения стационарной проводки. В Европе УЗО на базе розеток в основном используются при модернизации.

Регулирование и принятие

Правила сильно различаются от страны к стране. Одно УЗО, установленное для всей электроустановки, обеспечивает защиту от поражения электрическим током всех цепей, однако любая неисправность может привести к отключению всего электроснабжения в помещении. Решение состоит в том, чтобы создать группы цепей, каждая из которых имеет УЗО, или использовать АВДТ для каждой отдельной цепи.

Австралия

В Австралии устройства защитного отключения являются обязательными в силовых цепях с 1991 года, а в цепях освещения — с 2000 года. В частности, в Квинсленде устройства остаточного энергопотребления являются обязательными для всех новых домов с 1992 года.

Для каждой бытовой установки требуется минимум два УЗО. Все розетки и цепи освещения должны быть распределены по цепям УЗО. К одному УЗО можно подключить максимум три подцепи. В Австралии процедура тестирования УЗО должна соответствовать установленному стандарту – это проверка безопасности при эксплуатации и тестирование электрооборудования AS/NZS 3760:2010.

Австрия

В Австрии устройства защитного отключения регулируются нормой ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01 (последняя редакция). В частном жилье требуется с 1980 года. Максимальное время активации не должно превышать 0,4 секунды. Его необходимо устанавливать во всех цепях с силовыми вилками с максимальным током утечки 30   мА и максимальным номинальным током 16   А.

Дополнительные требования предъявляются к цепям во влажных помещениях, на строительных площадках и в коммерческих зданиях.

Бельгия

Бельгийские бытовые установки должны быть оборудованы устройством   защитного отключения на 300 мА, которое защищает все цепи. Кроме того, требуется как минимум одно   устройство защитного отключения на 30 мА, которое защищает все цепи во «влажных помещениях» (например, ванная комната, кухня), а также цепи, питающие определенные «мокрые» приборы (стиральная машина, сушильная машина, посудомоечная машина). Электрический пол с подогревом должен быть защищен УЗО на 100   мА. Эти УЗО должны быть типа А.

Бразилия

Начиная с NBR 5410 (1997 г.), устройства защитного отключения и заземление необходимы для нового строительства или ремонта во влажных помещениях, на открытом воздухе, внутренних розетках, используемых для внешних приборов, или в местах, где вероятность попадания воды более вероятна, например, в ванных комнатах и ​​кухнях.

Дания

В Дании требуются   УЗО на 30 мА во всех цепях, рассчитанных на ток менее 20 А (цепи с более высоким номиналом в основном используются для распределения). УЗО стали обязательными в 1975 году для новых зданий, а затем в 2008 году для всех зданий.

Франция

Согласно регламенту NF C 15-100 (1911 -> 2002), общий УЗО, не превышающий 100–300   мА в начале установки, является обязательным. Кроме того, все цепи также должны включать защиту 30   пользователя мА в распределительном щите , при этом каждое УЗО защищает до 8 автоматических выключателей , обычно на одной и той же DIN-рейке (электрические панели с 1–4 DIN-рейками являются нормой для жилых помещений). До 1991 года эта   защита 30 мА была обязательной только в помещениях, где есть вода, мощное или чувствительное оборудование (ванные комнаты, кухни, IT...). Требуемый тип УЗО (A, AC, F) зависит от типа подключаемого оборудования и максимальной мощности розетки. Минимальные расстояния между электрическими устройствами и водой или полом описаны и являются обязательными.

Германия

С 1 мая 1984 года УЗО являются обязательными для всех номеров с ванной или душем . С июня 2007 года в Германии требуется использование УЗО с током срабатывания не более 30   ток до 32   мА в розетках общего пользования на А. ( DIN Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) 0100-410 № 411.3.3). С 1987 года не допускается применение УЗО типа «АС» для защиты человека от поражения электрическим током. Это должен быть тип «А» или тип «Б».

Индия

Согласно Положению 36 Правил электроэнергетики 1990 г.

а) Для мест общественных развлечений защита от тока утечки на землю должна быть обеспечена устройством защитного отключения с чувствительностью не более 10   мА.

б) В местах, где пол может быть влажным или где стена или ограждение имеют низкое электрическое сопротивление, защита от тока утечки на землю должна быть обеспечена устройством защитного отключения с чувствительностью не более 10   мА.

в) Для установки, где предполагается использование ручного оборудования, аппаратов или приборов, защита от тока утечки на землю должна быть обеспечена устройством защитного отключения с чувствительностью не более 30   мА.

d) Для установки, отличной от установки, указанной в (a), (b) и (c), защита от тока утечки на землю должна быть обеспечена устройством защитного отключения с чувствительностью не более 100   мА.

Италия

Итальянский закон (№ 46, март 1990 г.) предписывает использование УЗО с остаточным током не более 30   мА (неофициально называемое «salvavita» — спасатель жизни, в честь ранних моделей BTicino , или дифференциальный автоматический выключатель для режима работы) для всех бытовых установок, защитить все линии. Недавно закон был обновлен, чтобы предписать наличие как минимум двух отдельных УЗО для отдельных внутренних цепей. Защита от короткого замыкания и перегрузки является обязательной с 1968 года.

Малайзия

В последнем справочнике по электропроводке в жилых домах (2008 г.) Вся жилая проводка должна быть защищена устройством защитного отключения с чувствительностью не более 100   мА. Кроме того, все розетки должны быть защищены устройством защитного отключения с чувствительностью не более 30   мА, а все оборудование во влажных помещениях (водонагреватель, водяной насос) должно быть защищено устройством защитного отключения с чувствительностью не более 10   мА.

Новая Зеландия

С января 2003 года все новые цепи, возникающие на распределительном щите освещения или розетках (точках электропередачи) в жилых домах, должны иметь защиту УЗО. Жилые объекты (такие как пансионаты, больницы, гостиницы и мотели) также потребуют защиты УЗО для всех новых цепей, идущих от распределительного щита, питающего розетки. Эти УЗО обычно располагаются на распределительном щите. Они обеспечат защиту всей электропроводки и приборов, подключенных к новым цепям.

Северная Америка

Розетка Leviton GFCI «Decora» на кухне в Северной Америке. Местные электротехнические нормы требуют, чтобы в домах были защищены от несанкционированного доступа розетки, а также требуется наличие GFCI для розетки в пределах 1 метра от раковины. Т-образный паз указывает на то, что это устройство рассчитано на ток 20   А и может подключаться к вилке NEMA 5-15 или NEMA 5-20, хотя последний тип редко встречается в бытовой технике.

В Северной Америке розетки, расположенные в местах, где существует легкий путь к заземлению, например, во влажных помещениях и помещениях с открытым бетонным полом, должны быть защищены защитным устройством GFCI. США Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы устройства в определенных местах были защищены GFCI с 1960-х годов. Начиная с освещения подводных бассейнов (1968 г.), последующие редакции кодекса расширили области, в которых GFCI должны включать: строительные площадки (1974 г.), ванные комнаты и открытые площадки (1975 г.), гаражи (1978 г.), территории возле гидромассажных ванн или спа-центров. (1981), ванные комнаты отелей (1984), розетки на кухне (1987), подвалы и недостроенные подвалы (1990), возле раковин с раковиной (1993), возле раковин для прачечных (2005) и в прачечных (2014 г.).

GFCI обычно доступны как неотъемлемая часть розетки или автоматического выключателя, установленного в распределительном щите. Розетки GFCI всегда имеют прямоугольные поверхности и подходят для так называемых лицевых панелей Decora, и их можно комбинировать с обычными розетками или выключателями в многоместной коробке со стандартными крышками. И в Канаде, и в США старые двухпроводные незаземленные розетки NEMA 1 можно заменить розетками NEMA 5, защищенными GFCI (встроенным в розетку или с соответствующим автоматическим выключателем), вместо перемонтажа всей цепи с помощью заземляющего проводника. В таких случаях на розетках должна быть маркировка «без заземления оборудования» и «защищено GFCI»; Производители GFCI обычно предоставляют теги для соответствующего описания установки.

GFCI одобрены для защиты от поражения электрическим током при токе 5   мА в течение 25   мс. до 30   Устройство GFCI, которое защищает оборудование (не людей), может сработать при токе мА; это известно как устройство защиты оборудования (EPD) . УЗО с токами срабатывания до 500   мА иногда используются в средах (например, в вычислительных центрах), где более низкий порог может нести неприемлемый риск случайного срабатывания. Эти сильноточные УЗО служат для защиты оборудования и противопожарной защиты, а не для защиты от поражения электрическим током.

В Соединенных Штатах Американский совет по лодкам и яхтам требует как GFCI для розеток, так и прерывателей цепи утечки оборудования (ELCI) для всей лодки. Разница заключается в том, что GFCI отключаются при   токе 5 мА, тогда как ELCI отключаются при токе 30   мА через время до 100   мс. Большие значения предназначены для обеспечения защиты и сведения к минимуму нежелательных отключений.

Норвегия

В Норвегии он требуется во всех новых домах с 2002 года, а во всех новых розетках с 2006 года. Это касается   розеток на 32 А и ниже. УЗО должно сработать максимум через 0,4 секунды для   цепей на 230 В или через 0,2 секунды для   цепей на 400 В.

ЮАР

Южная Африка обязала использовать устройства защиты от утечки на землю в жилых помещениях (например, в домах, квартирах, гостиницах и т. д.) с октября 1974 года, а правила были уточнены в 1975 и 1976 годах. Устройства необходимо устанавливать в новых помещениях и при проведении ремонтных работ. Защита необходима для розеток и освещения, за исключением аварийного освещения, прерывание которого не допускается. Стандартное устройство, используемое в Южной Африке, действительно представляет собой гибрид ELPD и RCCB.

Швейцария

Согласно регламенту НИБТ, применение УЗО типа АС запрещено (с 2010 г.).

Тайвань

Тайвань требует, чтобы цепи розеток в туалетах, на балконах и розетках на кухне располагались на расстоянии не более 1,8 метра от раковины с использованием автоматических выключателей для защиты от утечки на землю. Это требование также распространяется на схемы водонагревателей в санузлах и схемы, включающие устройства, находящиеся в воде, светильники на металлических каркасах, общественные питьевые фонтанчики и т.п. , ELCB следует устанавливать в ответвленных цепях с током срабатывания не более 30   В принципе, согласно тайваньскому законодательству мА в течение 0,1 секунды.

Турция

Турция требует использования УЗО с током не более 30   мА и 300   мА во всех новых домах с 2004 года. Это правило было введено в RG-16/06/2004-25494.

Великобритания

Текущее (18-е) издание Правил электромонтажа IEE требует, чтобы все розетки в большинстве установок имели защиту УЗО, хотя есть и исключения. Небронированные кабели, проложенные в стенах, также должны быть защищены УЗО (опять же, за некоторыми особыми исключениями). Обеспечение УЗО для цепей, присутствующих в ванных комнатах и ​​душевых комнатах, снижает потребность в дополнительном соединении в этих местах. Для защиты установки можно использовать два УЗО, при этом освещение и силовые цепи наверху и внизу будут распределены по обоим УЗО. При срабатывании одного УЗО питание сохраняется как минимум в одной цепи освещения и питания. Для соблюдения правил могут использоваться и другие меры, такие как использование АВДТ. Новые требования к УЗО не влияют на большинство существующих установок, если только они не будут перемонтированы, не заменен распределительный щит, не установлена ​​новая цепь или не внесены изменения, такие как установка дополнительных розеток или новых кабелей, проложенных в стенах.

УЗО, используемые для защиты от поражения электрическим током, должны быть типа «немедленного» срабатывания (не с задержкой по времени) и иметь чувствительность к остаточному току не более 30   мА.

Если ложное срабатывание может вызвать более серьезную проблему, чем риск электрической аварии, которую УЗО должно предотвращать (примерами может служить питание критически важного производственного процесса или оборудования жизнеобеспечения), УЗО можно не использовать при условии, что затронутые цепи четко обозначены. маркированы и учтен баланс рисков; это может включать предоставление альтернативных мер безопасности.

Предыдущая редакция правил требовала использования УЗО для розеток, которые могли использоваться наружными приборами. Обычной практикой в ​​бытовых установках было использование одного УЗО для защиты всех цепей, требующих защиты УЗО (обычно розетки и душевые), но при этом некоторые цепи (обычно освещение) не были защищены УЗО. Это было сделано для того, чтобы избежать потенциально опасной потери освещения в случае срабатывания УЗО. Меры защиты для других цепей различались. Для реализации этой схемы обычно устанавливали потребительский блок , включающий УЗО, в так называемой конфигурации с разделенной нагрузкой, когда на одну группу автоматических выключателей подается питание непосредственно от главного выключателя (или УЗО с выдержкой времени в случае заземления ТТ). ) и вторая группа цепей запитывается через УЗО. Эта схема имела общепризнанные проблемы, заключающиеся в том, что кумулятивные токи утечки на землю в результате нормальной работы многих элементов оборудования могли вызвать ложное срабатывание УЗО, и что срабатывание УЗО приводило к отключению питания всех защищаемых цепей.

См. также

• Бытовые вилки и розетки переменного тока
• Электрическая травма
• Устройство контроля изоляции
• Защитное реле
• Прерыватель дугового замыкания
• Изолирующий трансформатор

Внешние ссылки

• Информационный бюллетень GFCI (Комиссия США по безопасности потребительских товаров)
• Испытание ВДТ согласно IEC 61008/61009 (испытание устройств защитного отключения)
• Почему срабатывает УЗО? - Объяснение причин нежелательных отключений.
• Испытание электрических проводов и устройств защитного отключения (УЗО) (Министерство здравоохранения правительства Западной Австралии)