Что такое селективное УЗО и где оно применяется

Что такое селективность

Селективные устройства защитного отключения выполняют те же задачи и работают по тому же принципу, что и простые. Приборы сравнивают значения тока в фазном и нулевом проводах и на основе измерений высчитывают ток утечки. Если он превышает уставку, электропитание квартиры отключается.

Ток утечки возникает в 2 ситуациях:

1. Повреждена изоляция проводки. Существует риск возгорания или поражения человека электрическим током.
2. Вышеописанный риск оправдался. Человек коснулся либо попавшего под фазный потенциал корпуса электроприбора, либо непосредственно оголенного провода от розетки.

Важно! Устройство защитного отключения имеет один большой недостаток. Если человек одновременно коснется фазного и нулевого проводов, но при этом не будет достаточно хорошо контактировать с землей, УЗО не сработает. Защитное устройство реагирует на утечку тока на землю.

Селективное УЗО — что это такое?

С устройством защитного отключения (УЗО) знакомы многие. Современная электрическая сеть не обходится без этого элемента защитной автоматики. Основная цель его монтажа – обезопасить человека от воздействия электричества и от возгораний, вызванных токовыми утечками.

Такие аварийные ситуации могут возникнуть из-за изношенной старой изоляции проводников или некачественного соединения электропроводки. Чтобы подобные аварии вовремя обнаружить и не дать им перерасти в пожар или электротравму, устанавливают устройства защитного отключения. При монтаже двухуровневой защиты применяют селективное УЗО.

Что это за устройство? Чем оно отличается от обыкновенного? Какие ещё бывают виды и типы УЗО? Ниже ответим на все эти вопросы.

Принцип действия селективного УЗО

Принцип действия селективной защиты основан на разнице во времени отключения. Для примера можно рассмотреть типичную квартиру. Имеется одно общее вводное УЗО. Оно установлено в электрощите. Настроено на отключение через 0,5 с после появления утечки тока. Фазные провода с этого защитного устройства распределяются по групповым УЗО. Они обладают временем отключения в 0,25 с. Через них запитываются розетки в ванной комнате, кухне, гостиной и других помещениях.

Если в ванне произошло замыкание фазного провода на корпус стиральной машины, сработает УЗО с уставкой на отключение равной 0,25 с. Отключится именно это помещение. Вводное УЗО с уставкой 0,5 с не сработает и оставит квартиру под напряжением, так как для отключения не прошло достаточно времени. То есть УЗО 0,25 с сработает быстрее чем 0,5. Отключится ванна, но не вся квартира.

Схема селективной защиты электросети

Особенности селективной защиты

У селективных устройств, в отличие от обычных, предусмотрена возможность подбора по току и времени срабатывания защиты. Соответствующие значения указаны на корпусе устройства. Комбинируя защитную систему по этим параметрам, возможно придать защите свойство селективности.

В результате при возникновении тока утечки в одной из комнат, отключится только аварийное помещение, а не вся электропроводка. Как следствие, время на поиск и устранение неисправности сокращается в разы.

Временные характеристики УЗО типа S

Приборы разных производителей обладают отличающимися свойствами. Различия кроются в токе утечки и времени выдержки, при котором происходит отключение.

Поэтому приборы данного типа принято подразделять на 2 группы:

• обычные;
• типа S.

Селективное УЗО от ABB: F202 A S, 63А
Сравнение их временных характеристик приведено ниже.

Режимы работы

Устройство защитного отключения во время эксплуатации способно находиться в одном из двух рабочих режимов:

• нормальный;
• аварийный;

Под нормальным режимом работы подразумевается равенство проходящих по L и N проводам токов. В дифференциальном трансформаторе наводятся одинаковые по величине, но противоположные по вектору магнитные потоки. Они компенсируют друг друга. УЗО делает вывод, что утечка тока отсутствуют. Электропроводка продолжает работать в штатном режиме.

При аварийном режиме ток в одном из проводов меньше (больше) на величину утечки. Обычно она не превышает 100 мА. Но даже этого отклонения достаточно, чтобы нарушить равенство магнитных потоков в трансформаторе устройства и привести к срабатыванию УЗО. Электропроводка отключается.

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. О том, что такое селективность автоматических выключателей подробно рассказано в этом материале.

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:

1. Есть в конструкции дифференциальный трансформатор.
2. Благодаря трансформатору, выполняется сравнение контрольных токов.
3. Разница передается на чувствительный элемент.
4. Если разница превышает установленный контрольный параметр, происходит отсечка.

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.

Разновидности селективных УЗО

Стандартно для бытовых нужд используется переменное напряжение величиной 220 В и частотой тока равной 50 Гц. Однако в мире электротехнике все не так однообразно. Некоторые потребители питаются от напряжений других величин. Потребляемый ток может быть и постоянным. Поэтому УЗО производятся самыми разнообразными:

1. Категория AC. Используются в цепях переменного тока. Нечувствительны к утечкам постоянного тока. Пример — (АВВ FH202)
2. Кат. A. Универсальны. Используются в сетях с постоянным и переменным током (ИЭК ВД1-63)
3. Кат. S. Используются для построения селективных защит с большими выдержками времени (АББ F204 A S-63/1).
4. Кат. G. Применяются для селективных защит, но обладают большими временными характеристиками (Eaton Electric модель PFIM-G).

УЗО категории АС

Обратите внимание! Отдельно выделяется 4 полюсное УЗО. Его используют для питания трехфазных потребителей (частотного привода, двигателя). Защитное устройство данного типа требует подключения 3 фаз и нуля.

Типы селективных УЗО

Основные разновидности УЗО представлены классификацией приборов согласно их токовым показателям при которых происходит срабатывание устройства. В соответствии с основными параметрами, противопожарные устройства защитного типа могут реагировать на токовую силу, равную 100 и 300, а также 500 мА.

Классификация защитных селективных устройств также может осуществляться в соответствии с количеством полюсов. Стандартные приборы УЗО обладают парой полюсов и находят широкое применение в однофазных электрических сетях. Приборы, которые используются в трехфазных электрических сетях, имеют четыре стандартных полюса.

УЗО селективное

В зависимости от способа работы защитных селективных устройств, приборы данного типа подразделяются на определенные категории:

• «АС» — монтируется в электрических сетях с переменными токовыми значениями, на которые и рассчитаны данные приборы;
• «А» — может устанавливаться в электрических сетях с переменными и постоянными токовыми величинами;
• «В» — характеризуется работоспособностью в условиях трех видов тока, поэтому может легко взаимодействовать с постоянными и переменными величинами, а также с выпрямленными дифференциальными токовыми показателями;
• «S» — относится к селективным защитным устройствам, имеющим определенную задержку отключения;
• «G» — селективные УЗО с минимальной задержкой по времени отключения.

В зависимости от типа и характеристик технического исполнения, все селективные виды УЗО представлены электронными и электромеханическими моделями.

Первый тип таких моделей нуждается в отдельном источнике питания, чем и обуславливается некоторая ограниченность распространения.

Второй вариант не нуждается в электрическом питании и способен реагировать на дифференциальные токовые величины.

Вариант УЗО

Подключение электронного защитного устройства выполняется как к внешним источникам, так и к защищаемой энергосети. Такие УЗО способны в автоматическом режиме осуществлять отключение сети в условиях выключения дополнительного источника питания.

Возобновление подачи электрического питания сопровождается автоматическим включением сети. Тем не менее нужно помнить, что для некоторых типов защитных устройств, такая функция недоступна.

Не все виды селективных устройств используются с целью защиты человека от поражения электрическим током, поэтому с такими целями рекомендуется устанавливать приборы, способные отключать напряжение при наличии показателей 10-30 мА.

Селективность по времени

Селективность (избирательность) защиты по времени основана на задержке срабатывания. Использовать необходимо минимум 2 устройства. Они должны в несколько раз отличаться по времени срабатывания. Для достижения свойства селективности важно соблюдать последовательность расположения УЗО. Чем ближе источник питания (электрический щит), тем больше время отключения защитного устройства.

УЗО, обладающее максимальной выдержкой времени, устанавливается на вводе в квартиру. Обычно это однофазное устройство S типа. Далее следуют обычные УЗО с меньшей выдержкой.

Важно! К общему вводному защитному устройству предъявляются повышенные требования по надежности. Если оно выйдет из строя, то отключатся или останутся без защиты нижестоящие потребители. Поэтому желательно, чтобы вводное устройство было от качественного производителя. Например, ABB или Schneider.

Селективность по току утечки

Селективность по току работает по схожему принципу. Но в качестве величины для избирательности используется не время, а ток утечки.

Также используется минимум 2 защитных устройства. То, что находится ближе к квартирному щитку, обладает большим значением тока срабатывания. Обычно для подобных задач применяют противопожарные УЗО с током отключения порядка 100 мА. Например, IEK 2п 63А 100мА ВД1-63 АС.

Далее по группам потребителей (отдельным комнатам) расставляются устройства с меньшим током утечки 5-30 мА. Если в одном из помещений развивается неисправность, то с большей вероятностью сработает только слаботочное реле на 30 мА. А противопожарное устройство на 300 мА, установленное на вводе, останется в работе. Таким образом, отключается только аварийное помещение.

Задержка срабатывания

Задержка срабатывания УЗО — это один из важнейших аспектов его работы. Особенно если говорить о селективных защитных системах, работа которых невозможна без отличающихся временных характеристик.

Время отключения указывается на корпусе аппарата. Обычно оно составляет от 0,001 до 0,5 с, чего достаточно для построения большинства селективных защит. Сама же задержка обеспечивается с помощью компактной электронной платы в составе прибора.

Области применения селективной защиты

Основная задача селективных УЗО — построение избирательной защиты. Поэтому такие приборы используются в широком перечне электрических систем:

1. Самое простое — применение в квартире. Селективное защитное устройство необходимо, чтобы отключать именно аварийную комнату или розетку.
2. Построение сложных электрических схем с потребителями, сильно отличающимися по мощности. Используется при раздельном питании частного дома, гаража и освещения сада. Обычно в таких случаях применяется трехфазное УЗО.
3. В системах релейной защиты и автоматики. Селективное устройство позволяет организовать выдержку времени и задержки на переключения между основным и аварийным источником питания.

Система релейной защиты автоматики

Селективное УЗО: технические характеристики

Устройства защитного отключения электроэнергии бывают разных типов и принципов работы. Электромеханическое селективное УЗО считается одним из самых практичных, т. к. позволяет отключать определенную группу электрических потребителей.

Что такое селективное УЗО

УЗО селективного действия отличается от обычных устройств защиты большим временем срабатывания. Такая реализация позволяет при каких-либо перебоях в электрической цепи с последовательно подключенными устройствами защиты отключать не всю проводку, а только определенную ее часть.

Фото — принцип подключения селективного УЗО

Поскольку защитные аппараты, отвечающие за определенную часть электросети, срабатывают раньше селективного УЗО, значительно упрощается процесс поиска и устранения неисправностей.

Для того чтобы обеспечить селективность, нужно сделать следующее:

1. Настроить время срабатывания устройства защиты (если в определенной модели доступна такая функция);
2. Установить параметры отключения по току утечки или при замыкании (они должны превышать показатели других неселективных вариантов).

Оба эти параметра должны в три раза превышать соответствующие характеристики других УЗО в системе, иначе работа устройства будет неэффективна.

Модели разделяются на такие виды:

Первый срабатывает при малейших изменениях тока питающей сети. Также он мгновенно реагирует на его плавное повышение и превышение порога тока утечки. Данный вариант может использоваться как в квартирном щитке, так и для обеспечения безопасности производственных или офисных электросетей . Это самый доступный и популярный вид.

Фото — схема подключения аппаратов

Второй вид срабатывает при пульсирующей нагрузке, а также при превышении порогового значения тока утечки. Он более дорогой, чем AC, но при этом его функциональность значительно выше. Сфера применения: подключение стиральной машины, силовых установок, холодильных камер и прочих электрических приборов, требующих повышенного контроля.

Противопожарное устройство типа В позволяет отслеживать постоянный ток утечки даже при малом уровне пульсаций. Данное устройство считается специальным, что отражается на его сфере применения (мостовые схемы, промышленное оборудование, медицинское оборудование и т.д.).

Учитывая, что главной задачей функционирования является выдержка определенного временного интервала (именно по этому параметру производится основная классификация), устройства защиты бывают:

Маркировка S используется для устройств защиты и отключения, у которых временной интервал задержки от 0,15 до 0,5 секунд. Это отличный выбор для электрических сетей, где установлено одновременно несколько аппаратов для защиты и требуется быстрое отключение тока при необходимости. К примеру, если в квартире или частном доме присутствует несколько групп нагрузок, скажем, 2, то на каждую из них устанавливается отдельное УЗО (по типу), а на вход питающего кабеля – селективное.

Подключение УЗО с селективной отсечкой

Селективное защитное устройство подключается по тем же правилам, что и обычное. Трудности возникают, если необходимо построить более сложную защиту с одновременным использованием приборов S-типа с другими устройствами автоматики.

При сборке схемы следует руководствоваться следующими принципами:

1. Первоначально на ввод устанавливается автомат. Он защитит последующие цепи от коротких замыканий, позволит оперативно снять напряжение на время ремонта или обслуживания.
2. После автомата подключается УЗО типа S. Иногда на его место устанавливается противопожарное устройство. Подойдет EKF ВД-100 2P на ток утечки 300 мА.
3. Далее следуют потребители или другие УЗО с меньшим током и временем срабатывания. Если требуется именно селективная защита, то без дополнительных защитных устройств не обойтись.