[11, 12] описывают два основных типа УЗО, т.е.е., AC и A. В стандарте [13] упоминаются два дополнительных типа, то есть B и F. Все они различаются по току, протекающему через УЗО. Например, УЗО переменного тока рассчитано только на синусоидальный переменный ток; тип А предназначен для переменного синусоидального тока и приложенного к нему выпрямительного тока; тип В предназначен для переменного синусоидального тока частотой до 1000 Гц и пульсирующего постоянного или выпрямленного сглаженного тока; а тип F («F» означает частота) предназначен для переменного синусоидального или пульсирующего тока, а также для несинусоидального тока, который содержит гармоники, генерируемые преобразователями частоты.Многие дополнительные типы были «изобретены» производителями с целью уменьшения проблем с ложными срабатываниями, например, типы U, K, AP-R, SI и другие, не упомянутые в стандартах. УЗО также можно разделить на устройства общего назначения (тип G — общие) и селективные (S — селективные). Последние имеют повышенные дифференциальные токи срабатывания и оснащены задержками срабатывания. Они используются в разветвленных каскадных сетях.

Несмотря на наличие на рынке множества типов УЗО, проблема ложных срабатываний по-прежнему актуальна.

1 АНАЛИЗ ПРИЧИНЫ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ УЗО

Поясним сразу: мы не будем обсуждать ошибочное срабатывание УЗО в результате отказов УЗО. Скорее, мы будем обсуждать только ложное срабатывание полностью функциональных УЗО. Читатель может спросить: почему? Если УЗО полностью работоспособно и отвечает всем предъявляемым к нему требованиям, как может его ложное срабатывание? Речь идет о конкретных условиях и режимах работы, которые могут возникнуть в электрических сетях, а также о тех параметрах этих сетей и режимах работы потребителей электроэнергии.Из-за высокой чувствительности УЗО режимы работы основных и потребительских характеристик, запитываемых через УЗО, оказывают непосредственное влияние на устройство и часто приводят к его неправильному срабатыванию.

1.1 Естественный («фоновый») ток утечки на землю через неповрежденную изоляцию кабелей и электрических нагрузок

Известно, что УЗО реагирует на так называемый дифференциальный ток, который представляет собой разницу между фазным током (или суммой фазных токов в 3-силовой сети) и током в нейтрали.Если ток течет к нагрузке через УЗО по фазовому проводу и возвращается к УЗО через нейтральный провод, дифференциальный ток, на который настроено УЗО, будет равен нулю. Если часть фазного тока, протекающего через УЗО, «утекает» на землю через неисправную изоляцию и не возвращается в УЗО через нейтральный провод, возникает разность токов (дифференциальный ток), на которую реагирует УЗО. Распределенные емкости, относящиеся к заземляющим проводам, емкости между катушками трансформаторов и двигателей, относящиеся к заземленным корпусам, емкости нескольких фильтров, установленных в цепях питания почти всех типов электронного оборудования, являются путями, по которым ток может «протекать» на землю. Фактически это тот ток, на который должно среагировать исправное УЗО. По нормам [14, 15] ток срабатывания УЗО может находиться в пределах 0,5I¿N -1AN. Это означает, что функциональное УЗО с номинальным дифференциальным током отключения 30 мА (максимально допустимый ток для защиты людей от поражения электрическим током) может срабатывать при 50% номинального тока, т. Е. При 15 мА. Для УЗО типов «A» и «B» реальный ток срабатывания зависит также от фазового сдвига импульсной составляющей и согласно нормам [11, 12, 14] находится в диапазоне 0,11Ian — 2 AN.

1.2 Искажение формы тока в цепи УЗО

Качество электроэнергии в бытовых и коммерческих сетях имеет тенденцию к постоянному ухудшению из-за расширения применения нелинейных нагрузок, таких как мощные регуляторы напряжения, преобразователи частоты, ИБП, светодиодные светильники, компьютеры, серверы, контроллеры и другие маломощные электронные устройства. устройства с внутренним импульсным источником питания

, которые потребляют несинусоидальный ток от сети.Этот искаженный ток, содержащий ряд высокочастотных гармоник, также будет протекать через УЗО, см. Рис. 1, таблицу 1.

Предыдущие исследования [5-10] показали, что искаженный ток, протекающий через УЗО электромагнитного типа, приводит к значительным изменениям порога его срабатывания. Влияние высокочастотных гармоник на состояние магнитопровода внутреннего трансформатора тока УЗО и других его элементов достаточно сложно и противоречиво.В одних случаях можно говорить об опасности неисправности УЗО, в других — о снижении порога срабатывания, т. Е. О повышении вероятности ошибочных срабатываний.

Но высокочастотные гармоники не только изменяют порог срабатывания УЗО, но и увеличивают общий «фоновый» ток утечки через ёмкости сети и потребителей. Поэтому мы можем оказаться в ситуации, когда даже специально подобранное УЗО, способное работать с искаженными токами, все же может срабатывать ошибочно.

Рис. 1. Реальные осциллограммы фазных и нейтральных токов, протекающих через УЗО, подключенные к питающей сети оборудования электронной связи и приводящие к нескольким ошибочным отключениям оборудования

Таблица 1. Реальный гармонический состав токов, протекающих через УЗО, подключенных к питающей сети оборудования электронной связи и имеющих зарегистрированные случаи ложных срабатываний

Гармоника Содержание каждой гармоники

число в%

L1 L2 L3 N

1 100 100 100 100

2 1 0,9 3 1,3

3 14,6 23,7 46,3 58,2

4 0,9 0,9 2,5 1,3

5 22,5 17,3 45,2 26,8

6 0,8 3,2 2,6 4

7 15,2 10,8 34,6 21

THD,% 34,5 33 80 78

1. 3 Воздействие импульсов тока в цепи УЗО

Помимо гармоник, электрические сети жилых домов и особенно сети коммерческих предприятий подвержены атмосферным и коммутационным перенапряжениям. Эти перенапряжения «отсекаются» различными типами элементов защиты, такими как газовые разрядники, зависимые от напряжения нелинейные резисторы (варисторы) и специфические нелинейные полупроводниковые элементы. Эти элементы защиты устанавливаются непосредственно в сети как отдельные элементы и являются частью внутренних источников питания всех современных электронных устройств.Короткие (доли миллисекунд) импульсы довольно большого тока (сотни ампер) возникают при срабатывании этих устройств из-за перенапряжений и протекания тока между фазой и землей, а также между нейтралью и землей. В любом случае этот ток на самом деле является дифференциальным током, на который должно реагировать УЗО.

Как правило, внутренние источники питания электронных устройств [16] содержат входные сетевые фильтры, которые включают в себя конденсаторы в качестве основных элементов и которые подключаются между фазой и землей, а также между нейтралью и землей. Когда источник питания включен, эти конденсаторы создают скачок тока между фазой и землей, на который УЗО должно реагировать. Кроме того, он должен реагировать, когда рабочий импульсный источник питания (это основной источник питания для всех современных электронных устройств) потребляет ток из сети в импульсах [16]. Другими словами, пик-фактор — это отношение пикового значения к RMS. Текущее значение, потребляемое нагрузкой, составляет 3, тогда как для обычного синусоидального сигнала 1,41. Это создает дополнительную нагрузку на УЗО.

1,4 Влияние уровня постоянного тока на характеристики УЗО

В отличие от вышеупомянутой ситуации (см. 2.2) с несинусоидальным током, протекающим через УЗО, расширение мощных электронных устройств (с их преобразователями частоты, регуляторами напряжения, инверторами, мощными преобразователями и электроприводами переменной частоты) создает условия, при которых высокочастотный синусоидальный ток широтно-импульсной модуляции и протекание постоянного или выпрямленного импульсного тока через УЗО, подключенные к цепям с такими устройствами. Обычно УЗО типа AC, A и даже F не предназначены для работы в цепях с этим током. Поскольку входным элементом любого УЗО является трансформатор тока с ферромагнитным сердечником (см. Рис, 2), очевидно, что характеристики такого трансформатора во многом будут зависеть от наличия в токе уровня постоянного тока. Другими словами, момент срабатывания УЗО будет определяться не его номинальным значением дифференциального тока, а случайными колебаниями нагрузки и тока утечки.

Однако, даже если мы выберем для этих целей УЗО типа B, но не предпримем специальных мер, устройства типа B также будут подвержены ошибочным срабатываниям из-за влияния значительного импульсного тока или фонового тока утечки, как и УЗО других типов. .

PlUHIIIiH

Рис. 2. Упрощенная схема УЗО. FC — кольцо ферромагнитного сердечника дифференциального трансформатора тока; А — толкатель разблокировки контактной системы

2 ЧТО НУЖНО СДЕЛАТЬ?

2. 1 Снижение влияния естественного (фонового) тока утечки

Во избежание ошибочного срабатывания УЗО в стандарте [15] и OCEI (7.1.83) предлагается выбирать его с учетом фактического значения фоновой утечки; он не должен превышать 30% от номинального тока срабатывания. Другими словами, для УЗО с I m = 30 мА фоновый ток утечки не должен превышать 10 мА. Но что происходит на практике?

При отсутствии фактических (измеренных) значений тока утечки OCEI (7.1.83) предлагает принять ток утечки для потребителей электроэнергии из расчета 0,4 мА на каждый 1 А тока нагрузки и для проводов из расчета 10 мкА на 1 метр длины фазного провода. В качестве примера в стандарте [15] приведены типичные значения тока утечки для нескольких типов электрического оборудования, см. Таблицу 2.

Это означает, что к одному УЗО можно подключить 4-5 компьютеров и 1 принтер, расположенный в нескольких десятках метров от распределительного щита, на котором установлено УЗО. Как мы можем измерить реальный ток срабатывания УЗО и реальный фоновый ток утечки, протекающий через него? Для этого есть специальные приспособления; однако квалифицированный персонал коммерческих предприятий и компаний может измерить этот ток простым прибором, рис. 3, соблюдая требования техники безопасности. Сначала измеряется ток срабатывания УЗО (путем постепенного уменьшения сопротивления резистора R) при отключенной нагрузке. Затем такое же измерение выполняется при включенной нагрузке. Разница в измерениях будет искомым значением фона

Таблица 2.Типовые токи утечки для некоторых видов электрооборудования

Вид электроприборов Типовой ток утечки, мА

Компьютеры 1-2

Принтеры 0,5-1

Электроэнергия переносная бытовая 0,5-0,75

приборов

Копировальные машины 0,5-1,5

Фильтры ~ 1,0

L1-L2-L3-N —

* • * *

RGGB

«В *»

мА

___i

Рис. 3. Измерение фонового тока утечки через УЗО

ток утечки. Если это значение выше 10 мА, то согласно рекомендациям [15] нагрузки следует разделить, т.е. установить дополнительное УЗО и разделить нагрузки между двумя из них.

В сложных разветвленных сетях, которые имеют иерархическую (каскадную) структуру, УЗО следует подключать на каждом уровне (каскад).Очевидно, что фоновый ток утечки вышестоящих каскадов будет представлен суммой фонового тока утечки последующих каскадов. Поэтому, чтобы избежать ошибочного срабатывания УЗО в таких сетях, они должны обладать определенной избирательностью, как и любые другие системы защиты, используемые в разветвленных сетях. Для этой цели существуют УЗО типа S (выборочные, с различными значениями тока срабатывания и различными значениями задержки срабатывания). Они включают различные типы УЗО в зависимости от заданного регулируемого тока, рис.4.

Такое каскадное подключение УЗО позволяет исключить их ошибочное срабатывание в сложной сети. Однако следует учитывать, что УЗО с током срабатывания более 30 мА нельзя рассматривать как надежную защиту людей от поражения электрическим током. Это означает, что значительная часть вышестоящей сети не защищает людей от поражения электрическим током, и УЗО используется только как противопожарная защита. С другой стороны, это не означает, что маломощный потребитель, подключенный через обычную вилку где-то выше по потоку, не может быть защищен отдельным УЗО с током срабатывания 30 мА.В этой ситуации ток утечки от всех нижерасположенных каскадов не будет проходить через это УЗО, и его ошибочные срабатывания можно успешно избежать, обеспечивая надежную работу без ложных срабатываний.

В некоторых типах УЗО, продаваемых как «сверхустойчивые» к ложным срабатываниям, это «сопротивление» обеспечивается за счет

Рис. 4. Пример каскадного подключения УЗО в разветвленной сети

увеличение минимального уровня дифференциального тока срабатывания с 0,5 / ан, что фактически не запрещено стандартами, до 0,75 — 0,8 / м.

2.2 Предотвращение влияния гармоник на характеристики УЗО

Предотвращение воздействия высших гармоник на УЗО — второй вариант повышения устойчивости УЗО к ложным срабатываниям. Понятно, что УЗО, предназначенное для работы с током, содержащим высшие гармоники, будет вести себя более предсказуемо по сравнению с устройствами, которые не предназначены для работы с током высокой частоты.Фактически, по этой причине были разработаны специальные типы УЗО (B и F), включающие специальные фильтры и ограничивающие влияние гармоник. УЗО типа F не выпускаются как отдельные устройства, они производятся как УЗО типа А с расширенными частотными характеристиками. Поэтому маркировка этого типа УЗО обычно состоит из двух букв: AF или A-F.

В случае наличия в сети нелинейных нагрузок, состояние которых увеличивает уровень высокочастотных гармоник и нагрузок и содержит прямые компоненты, эти нагрузки должны быть отделены от общей сети таким образом, чтобы нелинейные ток и ток, содержащий прямую составляющую, не проходят через другое УЗО, рис.5, что предотвратит их ложное срабатывание.

5. Неправильное (слева) и правильное (справа) подключение нелинейной нагрузки с УЗО специального типа

Следует учитывать, что повышенный уровень высокочастотных гармоник в напряжении приводит к увеличению утечек через емкости проводов и оборудования, т.е. к увеличению фонового тока, что делает использование УЗО специального типа неэффективным.Повышенный уровень гармоник приводит к увеличению падений напряжения на последовательно включенных элементах (индуктивных дросселях), встроенных в электронное оборудование сетевых фильтров. Это может привести к повышению уровня высокочастотного напряжения и утечкам на землю через конденсаторы этих фильтров. В то же время прошлые исследования показывают, что электронные УЗО менее чувствительны к гармоникам, чем электромеханические УЗО, что на первый взгляд может показаться странным. Это связано с тем, что в электронном УЗО контролируемый ток, содержащий гармоники, не используется непосредственно для срабатывания расцепителя УЗО, а является лишь источником управляющего сигнала, который очищается от гармоник, усиливается и преобразуется.Для воздействия на расцепитель УЗО используется энергия вспомогательного источника питания. В качестве такого источника питания можно использовать фазное напряжение электросети. Примером электронного УЗО (обозначенного как U-type) является устройство, выпускаемое компанией Eaton-Moeller под торговой маркой dRCM-40/4/003-U +.

К сожалению, использование электронного УЗО (в стандартах они называются УЗО с зависимым источником питания, т. е. требующими вспомогательного источника питания) не так просто.Проблема в том, что при обрыве контакта в нейтральном проводе УЗО теряет питание и перестает работать, тогда как электромеханическое УЗО срабатывает и отключит потребителя из-за дисбаланса токов. В связи с этим многие производители начали выпускать УЗО со встроенным элементом, обеспечивающим его срабатывание и отключение нагрузки в случае обрыва нулевого провода (другими словами, при потере питания УЗО). По их мнению, этот алгоритм должен был устранить

препятствие на пути использования электронных УЗО.Однако параграф 7.1.77 OCEI-7 запрещает использование этого УЗО, которое отключает потребителя от сети в случае пропадания напряжения или провалов напряжения в жилых домах. Зачем? У автора нет ответа на этот вопрос. И, пожалуй, не только автор, так как В.А. Булат, доктор наук, в своих рекомендациях по выбору правильного УЗО [17] говорит следующее:

«Среди электронных УЗО или дифференциальных автоматических выключателей предпочтение следует отдавать тем, которые имеют защиту от отключения нулевого провода — отключение может привести к потере входного напряжения на УЗО, что сделает их неработоспособными».

В некоторых европейских странах использование электронных УЗО с зависимым питанием в стационарных электрических сетях не допускается национальными стандартами. Французский стандарт NFC 15-100 (§ 531.2.2.2) указывает, что они не должны использоваться в электроустановках жилых домов. В России концепция о том, что электронное УЗО не должно использоваться для защиты людей от поражения электрическим током, долгое время перетасовывалась из одной научной статьи в другую.Интересно, что была одна цитата (об опасности отключения нулевого провода), которую многие авторы слово в слово скопировали. Однако в пункте A.4.14 новой редакции [18] прямо сказано:

«УЗО, зависящее от вспомогательного источника питания (электронное) и независимое (электромеханическое), может использоваться в жилых установках в качестве защиты от поражения электрическим током».

Нет ограничений на использование УЗО и в новой редакции OCEI-7.

Международный стандарт [19] позволяет использовать электронные УЗО в двух ситуациях:

— при использовании УЗО в качестве защиты от косвенного прикосновения;

— при использовании УЗО в обслуживании сетей и электроприборов квалифицированным персоналом.

Прямой контакт означает контакт человека с токопроводящими частями внутри электрического прибора, в то время как непрямой контакт означает контакт человека с корпусом или другой частью электрического прибора, которые обычно изолированы и находятся под напряжением только из-за изоляции. поломка, рис.6. Понятно, что вероятность срабатывания УЗО во втором случае намного ниже, чем в первом, поэтому стандарт допускает использование электронных УЗО в этом случае.

Специальные фильтры с малым током утечки на землю, включенные последовательно с УЗО, более эффективно защищают электромеханические УЗО различных типов от воздействия гармоник.

Примером этого специального фильтра является фильтр FN3268 швейцарской компании Schaffner [20].Эти фильтры предназначены для номинальных токов нагрузки 7, 16, 30, 42, 55, 75 А для УЗО с дифференциальным током 30 мА и для токов 100, 130, 180 А для УЗО с дифференциальным током 300 мА. Они не только предотвращают влияние высокочастотных гармоник на изменение порога срабатывания УЗО, но и снижают фоновый ток утечки, поскольку их собственный ток утечки намного меньше тока утечки через емкости сети из-за высокочастотных гармоник. По этой причине эти фильтры могут быть более эффективными в предотвращении ложных срабатываний УЗО, чем использование УЗО специальных типов (Рис.7).

2.3 Предотвращение влияния импульсов тока на характеристики УЗО

На самом деле, сегодня не проблема разделить короткие (несколько миллисекунд) импульсы тока с помощью электронных схем и заблокировать действие этих коротких импульсов. Но если говорить об очень маленьких и доступных устройствах (УЗО), в том числе электромеханического типа, то единственный способ защититься от таких импульсов — использовать временную задержку, чтобы импульсы с длительностью меньше этого временного запаздывания не могли активировать УЗО.

Согласно нормам [11, 12] по времени срабатывания УЗО различают G (общие) и S (селективные) типы.

Рис. 7. Специальный трехфазный фильтр типа FN 3268 производства Schaffner для предотвращения влияния гармоник на УЗО всех типов

На самом деле, УЗО не имеют строгого и постоянного времени срабатывания. Они обладают типичной функцией обратного тока по времени: чем выше дифференциальный ток, тем меньше задержка по времени для отключения защищаемой цепи, Таблица 3.

В технической литературе [21] мы встречаем ошибочные интерпретации времени срабатывания УЗО и упоминания трех вместо двух типов устройств, таких как немедленное действие (без временной задержки), с небольшой задержкой (тип G) и с увеличенной задержкой ( тип S), Таблица 4.

На самом деле по нормам устройства немедленного действия нет вообще. Действительно, для УЗО типа G, в отличие от типа S, минимальное время срабатывания (в стандарте IEC оно называется минимальным временем простоя) не стандартизировано.Другими словами, теоретически он может быть сколь угодно маленьким.

Очевидно, что такое очень малое время срабатывания УЗО общего типа (тип G) не улучшает его устойчивость к ложным срабатываниям, но, с другой стороны, УЗО типа S не подходят в качестве устройств защиты человека.

Таблица 3. Время срабатывания различных типов УЗО при различных значениях дифференциального тока в соответствии со стандартом IEC 61008-1 (Таблица 1)

Рис.6. Примеры прямого (слева) и непрямого (справа) контакта

Время срабатывания УЗО типа УЗО при переменных значениях дифференциальных токов IDIFF (действ. ), Мс

Идифф 2 Идифф 5 Идифф

Мин. Макс. Мин. Макс. Мин. Макс.

G — 300 — 150 — 40

Ю 130 500 60 200 50 150

Таблица 4.Ошибочная классификация типов срабатывания УЗО по времени задержки [21]

Тип УЗО Задержка времени, мс при

ia = I и n IA = 21 An IA = 51 An IA = 500 мА

— Обычное использование, без выдержки времени <0,3 <0,15 <0,04 <0,04

G С минимальной выдержкой времени 10 мс 0,01…0,3 0,01.0,15 0,01.0,04 0,01.0,04

S Выборочный, с минимальной выдержкой времени 40 мс 0,13 . .. 0,5 0,06.0,2 0,05.0,15 0,04.0,15

Напротив, тип S используется для обеспечения селективности в восходящих каскадах разветвленных электрических сетей и имеет минимальные токи срабатывания 100–300 мА. Вот почему многие производители выпускают УЗО специального типа на дифференциальный ток 30 мА (т.е. предназначенные для защиты людей) с минимальным стандартизованным временем срабатывания 10 мс (это означает, что они не должны срабатывать даже при импульсах тока большой амплитуды и менее чем 10 мс).Такие УЗО классифицируются как особо устойчивые к ошибочному срабатыванию и маркируются по желанию производителя. Например, Siemens маркирует это УЗО как тип «K», а компания ABB маркирует их как «AP-R».

2.4 Устранение прямого влияния компонентов на производительность RDC

Для исключения влияния прямой составляющей на характеристики УЗО в сети, где возможно возникновение этой составляющей (а также высокочастотного синусоидального тока), используются специальные УЗО типа B, в которых дифференциальный трансформатор изготовлен по специальной технологии. .Очень малая мощность, снимаемая с таких дифференциальных трансформаторов, затрудняет использование электромеханических УЗО, которые используют эту мощность для перемещения расцепителя расцепителя. Поэтому большинство производителей УЗО либо вообще не производят устройства типа B, либо производят их в электронном варианте, а не в электромеханическом. Стандарт [13] определяет верхний предел частоты синусоидального тока, для которого в дополнение к постоянному, импульсному и переменному току следует использовать УЗО типа B на частоте 1000 Гц.Многие производители данного типа устройств гарантируют работу на частотах до 2000 Гц, а для устройств типа «B +» — до 20 кГц. УЗО типа B является наиболее универсальным из всех типов УЗО, но также и самым дорогим.

2.5 Правильный выбор типа УЗО — залог успешного предотвращения ложных срабатываний

В реальных условиях эксплуатации может возникнуть ситуация, когда некое отдельное полностью исправное устройство УЗО, работающее в группе других УЗО того же типа и установленное в том же распределительном щите, будет иметь номинальный ток отключения в сети с аналогичными потребителями, что в два раза меньше номинального рейтинга (принятого стандартами). В подобных ситуациях в случае возникновения некоторых вредных факторов (например, гармоник, импульса тока, результата импульсной перегрузки и срабатывания разрядника, фонового тока утечки), которые не приводят к отключению

других УЗО, этот блок может срабатывать ошибочно. Более того, при повторении воздействия вредных факторов может повториться ложное срабатывание этого УЗО, установленного в группе других УЗО. Для предотвращения подобных ситуаций иногда достаточно заменить УЗО аналогичным УЗО того же типа, но с номинальным током срабатывания выше, чем у УЗО, сработавшего ошибочно.

В некоторых случаях ложное срабатывание происходит из-за случайного сочетания событий, каждое из которых по отдельности не приведет к ошибочному срабатыванию УЗО. Например, если в цепи присутствует определенный постоянный уровень гармоник, который не приводит к срабатыванию УЗО, и в то же время имеется мощный импульс тока (который сам по себе не вызывает срабатывания), УЗО может сработать и Потребитель будет отключен. Даже такие сложные и универсальные устройства, как УЗО типа B, могут быть подвержены ошибкам срабатывания из-за воздействия значительного импульсного тока или фонового тока утечки.

Для обеспечения надежного электроснабжения потребителей и предотвращения случайных ложных срабатываний УЗО в сети с низким качеством электроэнергии, блоки должны быть выбраны заранее (на этапе проектирования) и обладать специальной функцией, обеспечивающей защиту от гармоник, импульсных токов и т. фоновый эффект тока утечки. Если ранее не ожидалось низкое качество электроэнергии, которое на практике оказалось низким или ухудшилось из-за замены (добавления) потребителей, то обычные УЗО, которые были установлены ранее (AC, A), должны быть заменены УЗО специального типа (F, B , ВЕЛИКОБРИТАНИЯ).

Аналогичная ситуация может возникнуть при длительной эксплуатации электроустановки, когда из-за процесса естественной деградации изоляции или ее загрязнения (намокания) происходит постепенное увеличение фонового тока. В таких ситуациях УЗО особого типа обычно изготавливают на базе штатных электромеханических узлов типа А, но дополняют встроенными переменными резисторами, фильтрами, элементами выдержки времени на основе RC-цепочки и имеют увеличенную (до до 0,75-0,8 от номинального) номинал минимального дифференциального тока срабатывания, рис.8. Электронные УЗО более разнообразны как по конструкции, так и по функциональности, но имеют определенные ограничения в использовании, о которых говорилось выше.

Поиск устройств, удовлетворяющих всем этим требованиям среди десятков типов УЗО, выпускаемых многими компаниями, дал следующие результаты, Таблица 5. Как правило, УЗО одного типа и одинаковых параметров изготавливаются на номинальные токи 25 Ом. 40,

Рис.8. Типовая конструкция электромеханического УЗО, особо устойчивого к ошибочному срабатыванию

63 А в двухполюсном (для однофазной сети) и четырехполюсном (для трехфазной сети) исполнении. В целях экономии места в таблице 4 приведены параметры УЗО с номинальным током 40 А только в четырехполюсном исполнении.

Я с сожалением должен сказать, что даже последняя версия основного стандарта на УЗО [11] не интерпретирует классификацию УЗО точно с точки зрения устойчивости к ошибочным срабатываниям.Например, согласно [11] устройства со стандартной устойчивостью к ошибочному срабатыванию относятся к устройствам типа G (общие), а устройства с повышенной устойчивостью к ошибочному срабатыванию — к устройствам типа S (селективные). Очевидно, что устройства типа S, рассчитанные на дифференциальный ток в диапазоне 100-300 мА и выше, будут более устойчивы к ошибочным срабатываниям по сравнению с устройствами типа G с токами срабатывания 10-30 мА. Но, как уже было сказано выше, нельзя использовать блоки типа S для защиты людей от поражения электрическим током.Это означает, что согласно [11] не существует устойчивых к ошибочному срабатыванию УЗО, предназначенных для защиты людей от поражения электрическим током. Похоже, что авторов основного международного стандарта по УЗО устраивает такая ситуация, поскольку эта концепция существует уже давно и копируется

от одной редакции стандарта к другой. Однако данные, представленные в таблице 5, показывают несостоятельность классификации, предлагаемой стандартом.

3 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ УЗО КАК ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОПЦИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Автоматическое повторное включение (AR) УЗО нельзя назвать средством предотвращения ошибочного срабатывания. Это скорее способ исправить последствия ложных срабатываний. Однако УЗО с АР может оказаться очень эффективным в решении проблемы в тех случаях, когда потребители допускают кратковременные перебои в электроснабжении.Функцию AR проще реализовать в некоторых типах электронных УЗО. Для возврата в исходное состояние электромеханическому УЗО необходим специальный моторный привод, который, естественно, требует отдельного вспомогательного источника питания. Некоторые компании выпускают устройства AR в виде отдельных блоков, которые устанавливаются рядом с УЗО разных типов и повторно включают их после срабатывания в исходном состоянии путем имитации действия руки человека с помощью специального выступающего пластикового рычага.

Компания ABB также дополняет свои устройства AR небольшим трансформатором, установленным на DIN-рейке рядом с УЗО, который обеспечивает питание привода устройства AR от сети питания.Некоторые типы различных устройств AR показаны на рис. 9.

Большинство типов устройств AR позволяют возвращать УЗО в исходное состояние выборочно: автоматически с небольшой временной задержкой или дистанционно по команде. Эти устройства производятся компаниями ABB, Schneider Electric, Legrand, Hager, Circutor, Aoelec и другими.

Таблица 5. Некоторые основные технические характеристики УЗО типа G (общие), особо стойкие к ошибочному срабатыванию

№Тип и производитель УЗО Тип Номинальный ток, A Ток отключения, Ian мА Тип привода Задержка времени, мс (atI = Ian) Номер полюса

1 dRCM-40/4/003-U + Кат. номер 120850 Eaton (Moeller) U 40 30 электронный 10 4

2 F374-40 / 0,03 ABB A-F 40 30 электромеханический 10 4

3 F204 A-40 / 0,03 ABB AP-R 40 30 электромеханический 10 4

4 DFS 4F Кат.номер 001 Doepke Schaltgeräte GmbH & Co. A-F 40 30 электромеханический 10 4

5 5SM3 344-3 Siemens F-K 40 30 электромеханический 10 4

6 4RC440SI30 (Clipsal) Schneider Electric SI 40 30 электромеханический — 4

7 FRCdM-40/4/003-G / B + Кат. номер 167881 Eaton (Moeller) G / B + 40 30 электронный 10 4

8 5SM3 344-4 Siemens B 40 30 электронный 10 4

Рис.9. Различные типы устройств AR для

РЕЗЮМЕ

В случае возникновения ложного срабатывания УЗО это еще не означает неисправность УЗО и необходимость его срочной замены. В соответствии с рекомендациями статьи необходимо проанализировать все внешние факторы, влияющие на ошибочное срабатывание УЗО, и только потом делать выводы.

СПИСОК LTTERATURY

1.Электроустановка низкого напряжения. — Часть 4-41: Защита в целях безопасности. — Защита от поражения электрическим током, изд. 5: МЭК 60364-4-41: 2005.

2. Электроустановки низковольтные. Часть 4-41: Требования безопасности. Защита от электрического тока током: ГОСТ Р 50571.3-2009.

3. Электроустановки низковольтные. — Часть 4-42: Защита в целях безопасности. — Защита от теплового воздействия: IEC 603644-42: 2010.

4. Электрооборудование зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от тепловых воздействий: ГОСТ Р 50571. 4-94.

5. Чапп, С. Влияние гармоник тока замыкания на землю на отключение устройств дифференциального тока / С. Чапп // Междунар. Школа несинусоидальных токов и компенсации, IEEE. — 2008. С. 1-6.

6.Чапп, С. Анализ автономного отключения устройств дифференциального тока при частоте остаточного тока выше номинального значения / С. Чапп // Современные проблемы энергетики APE’07: ХШ Международная научная конференция, 13-15 июня 2007 г., т. . 4. — Гданьск-Ярата, 2007. — С. 283-290.

7. Чапп, С. Влияние высших гармоник на срабатывание устройств остаточного тока / С. Чапп // Конференция по силовой электронике и управлению движением, 2008, с.2059-2065.

8. Юй Сян Влияние остаточного гармонического тока на работу устройств остаточного тока. / Yu Xiang., V Cuk, J. F. G. Cobben // 10-я Международная конференция по окружающей среде и электротехнике, Рим, Италия, 8-11 мая 2011 г. — стр. 4-11.

9. Yu, Xiang Характеристики отключения устройств дифференциального тока при несинусоидальных токах / Yu Xiang, X. H. Wong,

УЗО (некоторые показаны с УЗО)

М.Л. Чен // Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений (IAS), 2010 IEEE, 3-7 октября 2010 г. — стр. 1515-1521.

10. Фрески, Ф. Поведение устройств остаточного тока при высоких частотах / Ф. Фрески // IEEE Transaction on Power Delivery. -2012. — Т. 27, № 3. — С. 1629-1635.

11. Выключатели дифференциального тока без встроенной максимальной токовой защиты бытового и аналогичного назначения (УЗО) — Общие правила, изд.3.1: МЭК 61008-1: 2012.

12. Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний: ГОСТ Р 51326.1-99.

13. Выключатели дифференциального тока типов F и B со встроенной максимальной токовой защитой и без нее для бытовых и аналогичных целей, изд.2: МЭК 62423: 2009.

14. Общие требования к устройствам защиты от остаточного тока, изд 2.: IEC / TR 60755: 2008.

15. Руководство по правильному использованию устройств защиты от остаточного тока (УЗО) для домашнего и аналогичного использования: IEC / TR 62350: 2006.

16. Гуревич, В. И. Устройства электропитания релейной защиты.Проблемы и решения / В. И. Гуревич. — М. : Инф-ра-Инженерия, 2013. — 288 с.

17. Отвечаем на вопросы читателей. — Портал журнала «Новости электротехники» http://www.news.elteh.ru/arh/2001/ 7 / 08. php

18. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий: СП 31-110-2003. — М. : Госстрой России, 2007.

19.Электроустановки зданий. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Изоляция, коммутация и управление / Под ред. 3.: МЭК 60364-5-53: 2001.

20. Фильтры ЭМС с низким током утечки. Полная совместимость с автоматическими выключателями дифференциального тока, чувствительными ко всем типам тока. -Шаффнер.

21. Штефан, Ф. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током / Ф.Штефан; под ред. В. И. Мозырского. — Прага, 2000. — 90 с. (Перевод и издание ОАТ «Киевпромэлектропроект»).

Стаття надшшла до редакцй 01.08.2013.

Гуревич В. И.

Канд.техн. наук, почетный профессор, ведущий специалист и начальник сектора, Центральная лаборатория Электрической компании Израиля, Израиль

ЛОЖНЫЕ СРАБАТЫВАНИЯ УЗО: КТО ВИНОВАТ И ЧТО ДЕЛАТЬ?

В статье рассматриваются причины ложных срабатываний устройств защитного отключения (УЗО) и приведен анализ влияния на эти срабатывания различных внешних факторов.Описаны технические решения, предотвращение ложных срабатываний УЗО.

Ключевые слова: устройство защитного отключения, УЗО, ложные срабатывания, гармоники, дифференциальный ток, утечки.

Гуревич В. I.

Канд. техн. наук, почесный професор, провщний спещалют, голова сектору, Центральна лаборатор1я Электрично! компани 1зра! лю, 1зра! ль

ПОМИЛКОВ1 СПРАЦЬОВУВАННЯ ПРИСТРО1В ЗАХИСНОГО В1ДКЛЮЧЕННЯ: ХТО ВИНЕН I ЩО РОБИТИ?

У статт розглядаються причини помилкових спрацьовувань при! В захисном переключении (ПЗВ) наведено аналiз впливу на щ спрацьовування рiзних зовшшшх факторов. Описан технiчнi рiшення, спрямовани на запобтання помилкових спрацьовувань ПЗВ.

Ключови слова: пристрiй захисного вщключення, помилкови спрацьовування, гармоники, диференцшний струм, струм витоку.

ССЫЛКИ

1. Электроустановки низковольтные. Часть 4-41: Защита в целях безопасности. Защита от поражения электрическим током, изд.5: МЭК 60364-441: 2005.

2. Электроустановки низковольтнти. Часть 4-41: Требование безопасности. Защита от поражения электрическим током: ГОСТ Р 50571.3-2009.

3. Электроустановки низковольтные. Часть 4-42: Защита в целях безопасности. Защита от теплового воздействия: IEC 60364-4-42: 2010.

4. Электрооборудование зданий.Часть 4. Требование по обеспечению безопасности. Защита от тепловых воздействий: ГОСТ Р 50571.4-94.

5. Чапп С. Влияние гармоник тока замыкания на землю на отключение устройств дифференциального тока. Междунар. Школа несинусоидальных токов и компенсации, IEEE, 2008, стр. 1-6.

6. Чапп С. Анализ независимого отключения устройств остаточного тока при частоте остаточного тока выше номинального значения.Современные проблемы энергетики APE’07: XII Международная научная конференция, 13-15 июня 2007 г., т. 4, Гданьск-Ярата, 2007, стр. 283-290.

7. Чапп С. Влияние высших гармоник на отключение устройств дифференциального тока, Конференция по силовой электронике и управлению движением, 2008, стр. 2059-2065.

8. Юй Сян., Цук В., Коббен Дж. Ф. Г. Влияние остаточного гармонического тока на работу устройств остаточного тока.10-я Международная конференция по окружающей среде и электротехнике, Рим, Италия, 8-11 мая 2011 г. , стр. 4-11

9. Юй Сян., Вонг X. Х., Чен М. Л. Характеристики отключения устройств дифференциального тока при несинусоидальных токах. Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений (IAS), 2010 г. IEEE, 3-7 октября 2010 г., стр. 1515-1521.

10. Фрески Ф. Поведение остаточного тока при высоких частотах

Devices, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.27, No. 3, pp. 1629-1635.

11. Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, без встроенной максимальной токовой защиты бытового и аналогичного назначения (УЗО), Общие правила, изд. 3.1, МЭК 61008-1: 2012.

12. Виклучатели автоматические, управляющие дифференциальным током, битового и аналогового назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие теребовывания и методы испытаний, ГОСТ Р 51326.1-99.

13. Выключатели дифференциального тока типов F и B со встроенной максимальной токовой защитой и без нее для бытовых и аналогичных целей, изд. 2: МЭК 62423: 2009.

14. Общие требования к устройствам защиты от остаточного тока, изд 2.: IEC / TR 60755: 2008.

15. Руководство по правильному использованию устройств защиты от остаточного тока (УЗО) для домашнего и аналогичного использования, IEC / TR 62350: 2006.

16. Гуревич В. Источники питания и системы релейной защиты. CRC Press (Taylor & Francis Group), Бока-Ратон, Нью-Йорк, Лондон, 2013 г., 264 стр.

17. Ответаем на вопросы читателей, Портал журнала «Новости электротехники» http://www.news.elteh.ru/arh/2001/7/08. php

18. Проектирование и монтаж электроустановок гилих и общественных зданий, 2007.СП 31-110-2003.

19. Электроустановки зданий. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Изоляция, коммутация и управление / Под ред. 3. МЭК 60364-5-53: 2001.

20. Фильтры ЭМС с низким током утечки. Полная совместимость с автоматическими выключателями дифференциального тока, чувствительными ко всем типам тока. -Шаффнер.

21.Стефан Федорович. Устройства зачитного отклонения, управление дифференциальным током. Pod Red. В. И. Мозирского, Прага, 2000, 90 с. (Перевод и издание ОАТ «Киевпромэлектропроект»).

.