Розуміння залишкових диференціальних пристроїв (УЗО)

Опубліковано 11 грудня 2017 року

Особливо необхідні для захисту людей від прямого та непрямого контакту, пристрої переривчастого струму відбивають електричну установку відповідно до типів навантаження, призначених для різних ланцюгів. Безпека експлуатації також поставлена ​​на карту завдяки реалізації стратегії вибірковості між захистом.

В електроустановках прямі та непрямі контакти завжди пов'язані зі струмом несправності, який не повертається до джерела через активні провідники. Вони представляють небезпеку для людей та для власності. Ось чому використовуються залишкові диференціальні пристрої (УЗО), основною функцією яких є виявлення залишкових диференціальних струмів. Крім того, УЗО контролюють ізоляцію кабелів та електроприймачів. Звідси їх часто використовують для виявлення падіння ізоляції або для зменшення руйнівних наслідків струму, що виникає внаслідок цього.

Вплив електричного струму на організм людини

На діаграмі нижче показано вплив електричного струму, що протікає через тіло людини (час проходження як функція струму в міліамперах). Він розділений на 4 зони.

диференціальних

Заголовок:

  • Зона 1 - відсутність сприйняття
  • Зона 2 - струм сприймається, але не викликає жодної реакції
  • Зона 3 - це зона заборони, в якій людина, що тримає металеву деталь під напругою, більше не може відпустити. Але це не призводить до жодного продовження після переривання струму
  • Зона 4 - Потік струму може спричинити фібриляцію шлуночків серця, що може призвести до його зупинки.

Пристрій диференціально-залишкового струму призначений для захисту людей від непрямих контактів, тобто між:

  • з одного боку, металевий кожух електричного пристрою, який називається «землею», випадково потрапив під напругу після виходу з ладу його ізоляції;
  • з іншого боку, земля або провідний елемент, не ізольований від землі чи землі іншого пристрою.

Принцип роботи

Всі РДР складаються щонайменше з 2 елементів:

Датчик

Це повинно забезпечувати корисний електричний сигнал, коли сума струмів, що протікають в активних провідниках, відмінна від нуля. Тороїдний трансформатор є найбільш широко використовуваним датчиком для вимірювання струмів витоку. Він включає всі активні провідники і тому збуджується залишковим магнітним полем, що відповідає векторній сумі струмів, що протікають через фази та нейтраль. Отже, індукція в торі та електричний сигнал, наявний на клемах вторинної обмотки, є зображенням залишкового диференціального струму. Цей тип датчика може виявляти диференціальні струми від декількох міліампер до декількох десятків ампер.

Інший тип датчиків: трансформатор струму. Застосовується у високій та середній напрузі (іноді лише в низькій напрузі);

Вимірювальне реле

Він порівнює електричний сигнал, що подається датчиком, із заданим значенням і дає, з можливою навмисною затримкою, порядок відкриття відповідного комутаційного пристрою.

Пристрій управління розмиканням пристрою (вимикач або автоматичний вимикач), розміщений перед електричним ланцюгом, керованим УЗО, називається блоком відключення або приводом.

Принцип генерації напруги несправності

Схеми підключення УЗО та заземлення

Залишкові диференціальні пристрої (УЗО) використовуються в побутових, комерційних та промислових електроустановках. Їх використання залежить від стандартів і головним чином від NF C 15-100. Останній особливо оформляє 3 основні схеми підключення електричної мережі до землі. Для кожної з цих діаграм вона більш точно визначає використання УЗО, оскільки на електричну небезпеку сильно впливає вибір схеми підключення заземлення (SLT). У будь-якому випадку, для будь-якого SLT стандарти вимагають:

  • що кожна земля, що використовується, з'єднана із землею захисним провідником;
  • що одночасно доступні користувальні маси пов’язані з однією землею;
  • що відключаючий пристрій автоматично відключає будь-яку частину установки, де розвивається небезпечна контактна напруга;
  • що час вимкнення цього пристрою менше, ніж визначений максимальний час.

Схема ТТ

стандартний НЕF C 15-100 вимагає впровадження УЗО, пов'язаного із заземленням мас (пам’ятати: металеві деталі пристроїв класу II не вважаються масою).

За своєю конструкцією УЗО виявляє струм, який встановлюється по відношенню до землі нижче за місцем її встановлення, зокрема під час несправності ізоляції, що впливає на пристрій. Тому правильна робота передбачає заземлення мас.

Це заземлення повинно забезпечуватися захисним провідником "зеленого і жовтого". Тому наявність захисного провідника необхідна для всіх ланцюгів, включаючи ті, що живлять пристрої класу II.

Номінальний залишковий струм УЗО слід вибирати відповідно до значення опору заземлюючого електрода, яке повинно бути якомога меншим з урахуванням природи землі.

В межах однієї установки одночасно доступні маси повинні бути підключені до однієї і тієї ж землі. Всі заземлювальні з'єднання тієї самої будівлі повинні бути з'єднані між собою (заземлення низьковольтних мас, функціональне заземлення, земля блискавковідводу).

Для значень опору заземлення більше 500 Ом слід вибрати номінальний залишковий струм, що дорівнює 30 мА.

Частини, які не захищені УЗО від початку установки, повинні бути виготовлені у класі II. Те саме стосується випадків, коли чутливість головного диференціального пристрою не відповідає опору заземлюючого електрода.

Діаграма TN

УЗО може бути необхідним, коли умови розриву пристроями захисту від перевантаження не задовольняються для ланцюга або групи ланцюгів і якщо додаткові зв’язки з еквіпотенціалом не встановлені. Це може бути для ланцюгів великої довжини і малого перерізу.

У установках, виконаних згідно діаграми TN, диференціальний пристрій повинен захищати маси будь-якої частини установки, розташованої поза зоною впливу основного еквіпотенціального зв’язку, тобто на практиці, на зовнішній поверхні будівлі коли заземлюючий електрод утворений виїмкою нижньої петлі.

Захисний провідник цих мас підключений до місцевого заземлюючого електрода або до захисного провідника установки перед диференціальним пристроєм.

Система TN може бути або TN-C (нейтральна та PE комбінована), або TN-S (окрема нейтральна та PE):

ІТ-схема

Для цього типу діаграм пристрій витоку землі повинен захищати будь-яку грунт, що заземлений окремо, або будь-яку землю, заземлену окремо.

Висока чутливість DDR

З чутливістю не більше 30 мА, високочутливий УЗО забезпечує додатковий захист від прямого контакту (наприклад, людина із земним потенціалом з фазним провідником, у разі контакту з поганим металевим кабелем. Ізольовані або коли дитина вставляє металевий стрижень у гніздо). Він також забезпечує захист від непрямого контакту з несправними землями.
Пам'ятайте, що наявність диференціального пристрою, незалежно від його чутливості, включаючи 30 мА, ніколи не позбавляє від необхідності встановлювати заземлення.
Стандарт NF C 15-100 передбачає використання високочутливих УЗО (не більше 30 мА), незалежно від схеми підключення заземлення для захисту:

  • схеми, що живлять розетки або самі розетки;
  • всі схеми установки житлових приміщень (крім розподільних ланцюгів та схем можливого обмежувача перенапруги у джерела установки);
  • всі схеми, що містяться в кімнатах, що містять ванну або душ та басейни, за винятком ланцюгів, що постачаються з SELV, та ланцюгів, розташованих нижче за роздільними трансформаторами;
  • схеми для подачі електричних нагрівальних елементів, вбудовані в землю або вбудовані в стелі;
  • установки, умови використання яких вважаються суворими (установки на майданчиках, сільськогосподарські установки, тимчасові установки, постачання автомобілів для відпочинку).

Різні типи РДР

У житлових приміщеннях стандарт NF C 15-100 вимагає, щоб схеми «варильної поверхні» та «пральної машини» були захищені УЗО типу 30 мА. Навіть якщо стандарт цього не вимагає, проте рекомендується для інших додатки, що інтегрують перетворювачі силової електроніки (тепловий насос), що використовуються високочутливі УЗО:

  • тип А для однофазних застосувань;
  • тип B або еквівалент для трифазних застосувань.

Коли обладнання класу I, встановлене нижче за УЗО, може створювати струми несправності з компонентом постійного струму, УЗО повинен мати тип B, якщо це обладнання постачається трифазним.

УЗО типу AC

Він захищає від синусоїдальних змінних струмів розлому. Це найбільш загальний випадок застосування.

РДР типу А

Він захищає від струмів несправності з компонентом постійного струму, а також від синусоїдальних змінних струмів несправності. Це приватний випадок несправностей, що виникають на обладнанні I класу, що містить випрямлячі. Удома УЗО типу А в основному використовуються для захисту ланцюгів живлення пральної машини та варильних поверхонь.

DDR типу B

Він захищає від плавних прямих струмів розлому, від струмів замикань з прямим компонентом, а також від синусоїдальних змінних струмів розлому.

Реконструкція існуючого житла

Встановлення високочутливого УЗО (не більше 30 мА) дозволяє забезпечити прийнятний рівень безпеки при менших витратах, компенсуючи відсутність безперервності контурів заземлення.
У разі капітального ремонту квартири, яка знаходиться в будинку без заземлювача та очікує її ремонту, необхідно дотримуватися таких компенсаційних заходів:

  • створення зв’язку місцевого еквіпотенціалу на кухні;
  • захист всієї установки УЗО від номінального диференціально-залишкового струму, що становить не більше 30 мА.

При повній реконструкції, коли нагрівальні елементи зберігаються, їх потрібно захищати наступним чином: у кожному приміщенні, що містить ванну або душ, захист від УЗО не більше 30 мА незалежно від типу нагрівального кабелю; для інших приміщень, коли кабель має металеву арматуру, підключену до землі, допускається УЗО не більше 500 мА, інакше потрібен захист УЗО не більше 30 мА.

Миттєва або відстрочена РДР ?

Коли УЗО миттєвого типу встановлюються послідовно, вони ризикують спрацювати одночасно у випадку струму замикання на землю. Це може спричинити порушення в роботі установки. Щоб подолати цей недолік, необхідно запровадити вибірковість між УЗО, завдяки відкладеним УЗО.

  • Миттєва РДР: він спрацьовує, як тільки з'являється струм замикання на землю. Його максимальний час спрацювання становить 40 мс для струму несправності, щонайменше дорівнює 5-кратному його чутливості;
  • Затримка РДР: не спрацьовує миттєво. Він характеризується мінімальним часом невідповіді, а також максимальним часом спрацювання. Він не існує при високій чутливості (30 мА). Серед уповільнених УЗО так звані моделі типу "S" мають особливості мінімального часу невідповідності 40 мс і максимального часу спрацьовування 150 мс (для струму замикання на землю, щонайменше рівного в 5 разів їх чутливості).