Селективное УЗО: устройство, назначение, сфера применения + схема и нюансы подключения
Среди разнообразия защитных аппаратов существует селективное УЗО, которое специалисты отмечают как практичный и оптимальный вариант организации защиты. Чем же выделяется этот вид устройств от других из родственной группы?
Какими свойствами обладает селективный прибор и насколько высока его чувствительность? Попробуем разобраться с помощью небольшого обзора в этом направлении.
Содержание статьи:
- Назначение и принцип действия
- Особенности селективных аппаратов
- Принцип действия и устройство УЗО типа S
- Нормальный и аварийный режимы
- Традиционные сферы применения прибора
- Схемы подключения УЗО селективной отсечки
- Нюансы подключения модулей типа S
- Выводы и полезное видео по теме
Назначение и принцип действия
Релейные устройства для электрических сетей, призванные обеспечить защиту от прямого прикосновения в опасных зонах, а также защиту оборудования, представлены разнообразным конструктивным исполнением.
Особенности селективных аппаратов
Отличительной чертой селективного прибора является наличие в схеме функции выдержки времени отключения цепи, которой питается нагрузка.
Обычно этот параметр превышает значение 40 мс — это значит, что селективные аппараты не рассчитаны защищать от поражения при прямом прикосновении.
Ассортимент устройств, применяемых для защиты при эксплуатации электрических сетей, обеспечивает обширный выбор. Практически все виды УЗО допустимо использовать в сетях однофазного действия или трехфазного
Также среди особенностей селективных аппаратов следует отметить их хорошую устойчивость по реакции на скачки тока и напряжения. Благодаря этому свойству практически полностью исключается риск ложных срабатываний и, соответственно, отключений цепи.
Как правило, на практике используются приборы, чей номинальный ток находится в пределах 25-100 А. При этом величина дифференциального тока утечки находится в диапазоне 0,1-0,3 А.
Изготавливаются двухполюсные и четырехполюсные варианты прибора. Каждый вид активно применяется в составе разветвленных каскадных схем.
Принцип действия и устройство УЗО типа S
Отличительные черты селективных приборов ограничиваются только теми, что указаны выше.
Во всем оставшемся конструктивном функционале особой разницы между селективными аппаратами и устройствами общего назначения фактически не наблюдается.
Принцип действия модулей преследует единственную цель – предотвратить возможные утечки тока, что представляет потенциальную угрозу пользователям различной электрической техники. Также УЗО селективного типа действуют на предотвращение повреждения техники
Принцип действия, соответственно, остается стандартным – применимым ко всем приборам защитного назначения из группы УЗО:
Вот и весь принцип работы в общих его чертах. Правда, следует еще отметить такую особенность, как зависимость приборов от питания.
На практике используются два конструктивных варианта УЗО селективного типа (и общих тоже). Один из вариантов предполагает внешнее питание, а другой его полностью исключает.
Четырехполюсный модуль, встроенный в сеть однофазного напряжения. Включение выполнено на основе традиционного решения, когда используется вводной автомат, счетчик учета электрической энергии и следом селективное УЗО
Понятно, что конструкции защитного аппарата, где не используется внешняя питающая цепь, выглядят более надежными, чем те, что требуют источник энергии для эффективности работы.
Так как дифференциальный трансформатор, по сути, является главенствующим элементом конструкции, к этой детали схемы УЗО предъявляются особые требования.
Магнитный сердечник ДТ должен обладать строгой линейной характеристикой намагничивания.
Примерно таким образом протекают процессы внутри магнитного сердечника УЗО селективного типа и течение токов по существующим рабочим обмоткам. За счет изменения токовых показателей каждой линии контролируется фактор утечки
Температурные свойства магнитного сердечника должны обеспечивать качественную работу в широком диапазоне температур. Поэтому для изготовления этого элемента применяется специальный материал — аморфное железо или подобный.
Другими частями конструкции селективного прибора УЗО являются чувствительные магнитоэлектрические реле — элементы прямого действия, именуемые часто пороговыми органами.
В некоторых конструкциях реле заменяются электроникой, но принцип остается тот же.
Нормальный и аварийный режимы
При работе УЗО типа S, до того времени пока не отмечается наличие тока утечки (дифференциального тока), проводники, образующие электрическую цепь в магнитном поле сердечника, пропускают равноценные номинальные токи нагрузки.
Схема, показывающая наглядно внутренние процессы модуля селективного типа при эксплуатации устройства в рабочем режиме. Необходимый уровень чувствительности обеспечивает его настройка по току отсечки
Этими токами, равными по величине, внутри сердечника наводятся магнитные поля разнонаправленного действия.
Их суммарный поток оказывается равным нулю, чем объясняется отсутствие тока на вторичной обмотке ДТ. Ее нулевой ток не оказывает влияния на чувствительный элемент отсечки. УЗО остается включенным.
В противном случае, когда описанная схема нарушается, также нарушается баланс токов. В результате на вторичной обмотке ДТ образуется ток определенной величины.
Как только эта величина превысит пороговое значение пускового элемента селективного защитного аппарата, он сработает. Что приведет в действие исполнительную систему блокировки — отсечки цепей питания нагрузки. УЗО отключится и отсечет цепь нагрузки.
Традиционные сферы применения прибора
Как отмечалось выше, эту модификацию защитных устройств не используют для защиты от прямого контакта.
Чаще всего устройства применяются в качестве блокираторов на случай возможного возгорания электропроводки или системных механизмов.
Прямой контакт с техникой, тем более бытовой, явление обычное. Однако в случае токовой утечки такой контакт чреват тяжелыми последствиями. От прямого контакта в условиях утечки УЗО типа S не защитит, но для этого есть другие виды приборов
Эти же УЗО используются как защитные средства против короткого замыкания в цепях питания ценных дорогостоящих установок/приборов/техники или в цепях питания важных технологических систем.
Обычное дело – внедрение устройств селективного типа при построении сложных каскадных электрических схем, где на каждом ответвлении задействована нагрузка разного вида с разными токами.
Каскадное схемное решение по разводке электрической сети с применением модулей защиты селективного типа. Один из распространенных вариантов, которые применяются при электрификации жилых зданий
При такой конфигурации системы разветвления электричества селективными приборами, обеспечивается надежная защита по отдельным участкам.
А также каждые отдельные УЗО в случае аварии обеспечивают возможность оперативного определения дефекта.
Схемы подключения УЗО селективной отсечки
Собственно, схемные решения в данном случае теоретически не имеют каких-то особенностей, которые отличали бы их от построения схем с другими типами приборов группы.
Другой вопрос, в какой последовательности включать, допустим, селективную отсечку и отсечку на прямое касание?
Типичное исполнение прибора, которым обеспечивается блокировка электропитания на случай утечки тока и прямого касания. Настройка по току отсечки, как правило, составляет не менее 30 мА
Если же рассматривать аппарат селективного отключения в единичном варианте, то он в этом случае является элементом простейшей схемы и монтируется стандартно:
Между тем защиту применяют в самых разных вариантах пользования электрическими сетями.
К примеру, необходимо обеспечить высокую надежность работы трехфазного электродвигателя. Как в этом случае организовать защиту через УЗО селективного типа?
Другой вариант исполнения – четырехполюсный аппарат – более удобное, с точки зрения возможностей конфигурации электрической разводки. При помощи этого модуля легче манипулировать с разводкой «земляной» шины
Здесь успешно подойдет четырехполюсный прибор, с помощью которого можно организовать схему защиты от КЗ (короткого замыкания) обмоток.
Подключение также осуществляется посредством промежуточной вставки УЗО. То есть прежде включается автомат, вторым номером идет селективная защита, третьим – электродвигатель.
Вариант схемного решения с электрическим двигателем. Простое и довольно эффективное решение по защите мотора от возможных межфазных замыканий или коротких замыканий на корпус
Однофазную схему под стандартные нужды, такие как освещение и электропитание, можно довольно просто сконструировать, применив двухполюсный прибор и несколько автоматических выключателей.
Разводка однофазных каналов в каждую отдельную комнату выполняется через автоматические выключатели, которые запитываются фазой, исходящей от аппарата защиты.
Это, можно сказать, классическое схемное решение, которым пользуются в большинстве случаев владельцы муниципального жилья, собственники домов, коттеджей.
Классический схемный вариант с одним прибором токовой защитной отсечки под разводку нескольких электрических цепей. Обычное решение в домах старых построек, где не предусматривалось использование земляной шины
Современные проекты жилья предполагают организацию схем с обязательным присутствием заземляющей шины. Поэтому для таких решений характерным является незначительное изменение/дополнение схемы разводки.
В частности, дополнительным элементом разводки становится заземляющий проводник (PE), который является такой же неотъемлемой частью, как и шина нуля.
Альтернативное схемное решение с той же секторальной вариацией разводки и с применением тех же приборов. Только в этом варианте уже используется заземляющая шина. Подобный пример видится более эффективным в плане защиты
В квартирах, домах, коттеджах устройства селективной защиты выступают обязательным дополнением квартирного электрощита, когда жильцы пользуются бытовыми приборами:
- стиральной машиной;
- посудомоечным агрегатом;
- мощной электрической плитой (печкой).
Причем этот тип аппаратов (селективных) выступает, как правило, второй защитной ступенью, тогда как на первой ступени действуют УЗО отсечки при непосредственном прямом контакте.
То есть имеет место групповое включение устройств и это действительно эффективный вариант в плане безопасности эксплуатации бытовых электрических сетей.
Нюансы подключения модулей типа S
Собственно, нюансы те же самые, какими сопровождается процесс подключения стандартных защитных аппаратов.
Клеммы каждого из приборов имеют определенное предназначение (фазная, нулевая) и обозначаются соответствующим образом.
Клеммники на приборе защиты и обозначения для подключения электрических линий. Также показано обозначение кнопки для выполнения тестовой операции на предмет корректного срабатывания УЗО
При монтаже недопустимо изменение позиций клемм относительно их назначения по отношению к цепям питания.
Если вместо фазы подключить нулевую шину – это как минимум перспектива выхода из строя самого устройства. Перепутать местами две точки крайне сложно, но на практике бывает и такое.
Еще один нюанс – настройка модуля под существующую электрическую цепь в плане граничной отсечки по току.
Если же конструкция не предполагает варианты настройки по току, следует правильно подобрать устройство по технико-эксплуатационным характеристикам.
Наконец, обязательным нюансом подключения является тестирование прибора в режиме подачи электропитания в цепь нагрузки.
Эта функция простая и требует только лишь одного действия – активации специальной кнопки, которая так и обозначается на корпусе/в документации как «Тест».
Выводы и полезное видео по теме
Доступное и понятное видеопояснение селективности работы защитного аппарата:
Видео демонстрирует практику включения с цепь группы приборов и реальное действие устройств в аварийных ситуациях:
Часто можно встретить рассуждения относительно простоты включения УЗО в электросеть частного жилища. Вместе с рассуждениями нередко рекомендуют делать эту работу своими руками. Мотив известный – экономия. Однако экономить на собственной безопасности не самый лучший выбор. А потому, подобные действия по монтажу селективного аппарата защиты всегда следует выполнять руками профессионального электрика.
