Селективное УЗО: устройство, назначение, сфера применения + схема и нюансы подключения

В мире разнообразных защитных устройств есть такая разновидность, как селективное УЗО. Эксперты отмечают, что этот вариант является весьма практичным и эффективным для обеспечения безопасности. Чем же он отличается от других приборов в этой категории?

Какие характеристики присущи селективным устройствам и какова степень их чувствительности? Постараемся разобраться, проведя небольшой обзор в данной области.

Селективные устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты людей от поражения электрическим током, а также для предотвращения пожаров, вызванных короткими замыканиями или утечками тока. Основное отличие селективного УЗО от обычного заключается в его способности работать в сложных электрических сетях, где могут находиться несколько таких устройств, не отключая всю сеть при срабатывании.

Чувствительность селективных УЗО может варьироваться от 10 до 300 мА, причем для защиты людей обычно используются устройства с чувствительностью 30 мА, а для защиты оборудования — 100 мА и более. Селективные устройства часто используются в жилых и офисных зданиях, а также на производственных предприятиях, что обусловлено их высокой эффективностью и надежностью.

При подключении селективного УЗО важно учитывать, что они должны устанавливать в порядке иерархии: у основных вводов устанавливаются устройства с более высокой чувствительностью, а на дальнейших ответвлениях — с низкой. Это позволяет избежать ложных срабатываний и обеспечить бесперебойную работу всей электрической сети.

Кроме того, необходимо учитывать технические характеристики каждого УЗО, такие как тип t (тип защиты от электрических токов: A, AC, B и т.д.), а также номинальный ток. Все это поможет в выборе подходящего устройства для конкретной электрической сети и сделает эксплуатацию системы значительно более безопасной.

Назначение и принцип действия

Релейные устройства, предназначенные для защиты электрических сетей от непосредственного контакта в потенциально опасных зонах, а также для охраны оборудования, имеют множество конструктивных решений.

Характеристики селективных устройств

Главная особенность селективного устройства заключается в наличии функции задержки отключения питающей цепи нагрузки.

Обычно эта задержка составляет более 40 мс, что подразумевает, что подобные аппараты не предназначены для защиты от поражения электрическим током при непосредственном контакте.

Спектр устройств, используемых для защиты в электрических сетях, предлагает широкий выбор. Практически все виды УЗО возможно применять как в однофазных, так и в трехфазных системах.

Также следует отметить, что селективные аппараты отличаются высокой устойчивостью к колебаниям тока и напряжения. Это свойство практически исключает вероятность ложных срабатываний и отключений цепи. Подробно о том, что подразумевается под селективностью автоматических выключателей, можно прочитать в данном материале.

В большинстве случаев на практике применяются устройства с номинальным током в диапазоне 25-100 А, а величина дифференциального тока утечки обычно составляет 0,1-0,3 А.

Существует как двухполюсная, так и четырехполюсная модификация данного устройства, каждая из которых активно используется в сложных каскадных схемах.

Принцип работы и устройство УЗО типа S

Особенности селективных аппаратов страдаются лишь теми характеристиками, что были упомянуты ранее.

В остальных конструктивных аспектах разницы между селективными и универсальными устройствами практически нет.

Функционирование этих модулей направлено на предотвращение возможных утечек тока, представляющих опасность для пользователей электрических устройств. Кроме того, УЗО селективного типа также предотвращают повреждение техники.

Как и у всех защитных устройств, принцип работы остается стандартным:

1. в конструкции имеется дифференциальный трансформатор;
2. трансформатор проводит сравнение контрольных токов;
3. разница передается на чувствительный элемент;
4. при превышении разницы установленного контрольного порога происходит отключение.

Вот и в целом весь принцип работы. Однако стоит подчеркнуть зависимость работы устройства от питания.

В практике применяется два основных конструктивных варианта УЗО селективного типа (а также универсальные). Один из них требует внешнего питания, тогда как другой — полностью обходится без него.

Четырехполюсный модуль, включенный в однофазную сеть, собирается на основе классической схемы, включающей вводной автомат, счетчик электроэнергии и далее селективное УЗО.

Ясно, что устройства, не зависящие от внешнего источника питания, более надежны, нежели те, что нуждаются в внешней подпитке для своей работы.

Так как дифференциальный трансформатор является ключевым элементом конструкции, к нему предъявляются особые требования.

Магнитный сердечник трансформатора должен обладать четкой линейной характеристикой намагничивания.

Таким образом в магнитном сердечнике УЗО селективного типа протекают определенные процессы, а токи по рабочим обмоткам контролируют утечки.

Температурные свойства магнитного сердечника должны обеспечивать надежную работу в широком температурном диапазоне. Поэтому для его создания используют специальный материал, такой как аморфное железо или аналогичные.

Другими элементами конструкции селективного УЗО являются чувствительные магнитоэлектрические реле — это прямодействующие элементы, часто называемые пороговыми органами.

В некоторых вариантах конструкции реле могут быть заменены электроникой, однако основной принцип остается прежним.

Режим работы в нормальных и аварийных условиях

При функционировании УЗО типа S, пока не выявляют ток утечки (дифференциальный ток), проводники, образующие электрическую цепь в магнитном поле сердечника, пропускают равные номинальные токи нагрузки.

Схема, наглядно иллюстрирующая внутренние процессы селективного модуля в процессе работы. Подобранный уровень чувствительности достигается настройкой порога тока отключения.

При этом внутри сердечника создаются магнитные поля, равные по величине и направленные в противоположные стороны.

Суммарный поток этих полей равен нулю, что объясняет отсутствие тока на вторичной обмотке трансформатора. Невой ток не оказывает влияния на чувствительный элемент отключения, и устройство продолжает функционировать.

Если же описанная схема нарушается, то нарушается и баланс токов. В результате на вторичной обмотке трансформатора возникает ток определенной величины.

Как только этот ток превысит установленный порог, срабатывает селективный защитный механизм, приводящий к отключению цепи питания нагрузки. УЗО отключается, цепь обрывается.

Дополнительно стоит отметить, что периодическая проверка и тестирование УЗО, например, с помощью тестовой кнопки, является важной процедурой для обеспечения его надежной работы. Рекомендуется производить такие проверки минимум раз в полгода, с учетом условий эксплуатации и специфики нагрузок. Также некоторыми производителями предусмотрены устройства с дополнительной защитой, такими как индикаторы состояния, которые помогают пользователю понять, работает ли устройство корректно или требует внимания.

Традиционные сферы применения прибора

Как уже упоминалось, данная модификация защитных устройств не предназначена для предотвращения прямого контакта.

Чаще всего эти устройства выступают в роли блокираторов, защищающих от возможного возгорания электропроводки или системных элементов.

Непосредственный контакт с техникой, особенно бытовой, довольно распространён. Однако в случае токовой утечки такое взаимодействие может иметь серьезные последствия. Селективное УЗО типа S не защитит от прямого контакта в условиях утечки, для этого существуют иные типы устройств.

Тем не менее, эти УЗО служат как защитные средства против короткого замыкания в цепях питания дорогостоящего оборудования или важных технологических систем.

Нормальным делом считается использование селективных устройств при построении сложных каскадных электрических схем, где на каждом ответвлении работают нагрузки различного типа с разнообразными токами.

Каскадное распределение электрической сети с использованием модулей селективной защиты — один из популярных вариантов, применяемый при электрификации жилых зданий.

При подобной системе разветвления электричества, обеспечивающего селективные аппараты, гарантируется надежная защита отдельных участков.

Каждое конкретное УЗО также позволяет быстро определять место возникновения неисправности в случае аварии.

Кроме того, селективные УЗО могут использоваться в коммерческих и промышленных объектах, где необходима высокая степень надежности электрической сети. Они обеспечивают острую защиту при высоких нагрузках, что особенно важно для предприятий, имеющих большие электрические мощности.

Современные модели селективных УЗО оборудованы дополнительными функциями, такими как удаленное управление и мониторинг состояния системы в реальном времени, что позволяет проводить профилактическое обслуживание и предупреждать аварийные ситуации до их возникновения.

Важно также отметить, что селективные устройства могут быть интегрированы в системы автоматизированного управления зданием, что повышает уровень комфорта и безопасности для пользователей.

Схемы подключения УЗО селективной отсечки

Фактически, схемные решения в этой ситуации не имеют особых отличий от построения систем с другими типами приборов.

Вопрос в том, как правильно включать, скажем, селективное отключение и защиту от прямого контакта?

Типичное устройство, обеспечивающее отключение питания в случае токовой утечки и непосредственного контакта. Настройка на ток отключения обычно составляет минимум 30 мА.

Если рассматривать селективное отключение в одиночном варианте, то оно представляет собой элемент простейшей схемы и устанавливается стандартно:

1. На первом этапе устанавливается автоматический выключатель;
2. далее подключается УЗО типа S;
3. в конце — нагрузочная цепь.

В то же время защитные устройства применяются в разнообразных вариантах использования электрических сетей.

Например, как организовать защиту для надежной работы трехфазного электродвигателя через УЗО селективного типа?

В качестве альтернативы, четырехполюсный прибор позволяет более удобно конфигурировать электрическую разводку. С его помощью легче управлять распределением «земляной» шины.

Данный четырехполюсный модуль отлично подходит для организации схемы защиты обмоток от короткого замыкания.

Подключение происходит с помощью промежуточного вставного УЗО: сначала включается автомат, затем селективная защита, и, в завершение, электродвигатель.

Вот пример схемного решения с электрическим двигателем. Простое и эффективное решение для защиты мотора от межфазных замыканий или короткого замыкания на корпус.

Однофазная схема для стандартных нужд, таких как освещение и электрообеспечение, может быть довольно просто собрана с использованием двухполюсного устройства и нескольких автоматических переключателей.

Распределение однофазных линий в каждую отдельную комнату осуществляется через автоматические выключатели, которые получают питание от аппарата защиты.

Это решение можно назвать классическим, и его применяют многие владельцы жилых зданий, включая собственников частных домов и коттеджей.

Классическая схема с одним прибором для защиты тока при распределении нескольких электрических цепей. Распространенное решение в старых домах, где не предусмотрено использование заземляющей шины.

Современные строительные проекты предполагают наличие схем с обязательным использованием заземляющей шины, что приводит к незначительным изменениям или дополнениям в схему электрической разводки.

Дополнительным элементом схемы электропроводки является заземляющий провод (PE), который так же важен, как и нулевая шина.

Существует альтернативный вариант схемы с аналогичной секторальной разводкой и использованием тех же устройств. В этом случае уже применяется заземляющая шина, что делает такую схему более эффективной с точки зрения защиты.

В квартирах, домах и коттеджах системы селективной защиты становятся обязательным элементом электрощита, особенно когда жители используют бытовые приборы:

• стиральную машину;
• посудомоечную машину;
• мощную электрическую плиту.

При этом селективные устройства обычно работают как вторая защитная ступень, в то время как первая стадия защиты осуществляется с помощью УЗО, которое срабатывает при прямом контакте.

Таким образом, групповые подключения приборов предоставляют эффективный способ обеспечения безопасности при эксплуатации бытовых электросетей.

Кроме того, важно правильно выбрать место установки УЗО, так как его эффективность может снижаться при эксплуатации в условиях высокой влажности или перепадов температуры. Установка дополнительных защитных средств, таких как дифавтоматы, может значительно повысить уровень безопасности электрической системы.

Рекомендуется периодически проверять работоспособность УЗО, нажимая на кнопку тестирования, чтобы убедиться, что устройство срабатывает правильно. Также стоит проконсультироваться со специалистами для оценки потребностей в защите, исходя из конкретных условий эксплуатации и особенностей электрической нагрузки.

Внедрение высококачественных компонентов и соблюдение правил установки очень важно для снижения риска возгораний и других аварийных ситуаций, связанных с неисправностями в электрических системах.

Нюансы подключения модулей типа S

Фактически, все нюансы аналогичны тем, что сопровождают подключение стандартных защитных аппаратов.

Каждый из приборов имеет свои клеммы, предназначенные для определенных целей (фаза, ноль), и они отмечены соответствующим образом.

На защитном устройстве можно увидеть клеммники и обозначения для подключения электросетей. Также имеется кнопка для проведения тестирования на предмет правильного срабатывания УЗО.

Важно помнить, что при установке нельзя изменять расположение клемм в соответствии с их назначением по отношению к питающим цепям.

Некорректное подключение нулевой шины вместо фазы может привести к повреждению устройства. Хотя перепутать две точки довольно сложно, такие случаи все же случаются.

Кроме того, необходимо обратить внимание на настройку модуля в соответствии с характеристиками электрической цепи, особенно в отношении порога отсечки по току.

Если конструкция не даёт возможности настраивать ток, важно правильно подобрать устройство в зависимости от его технических и эксплуатационных характеристик.

Наконец, важным аспектом подключения является тестирование аппарата после подключения к электросети.

Эта процедура довольно проста и требует всего лишь нажатия специальной кнопки, обозначенной на корпусе или в документации как «Тест».

Выводы и полезное видео по теме

Здесь представлено доступное видео, объясняющее принцип работы селективного защитного аппарата:

В ролике наглядно демонстрируется включение группы приборов и реакция устройств в аварийных ситуациях:

Многочисленные дискуссии касаются простоты подключения УЗО в электросистему частного жилого помещения. Вдобавок к этому, часто советуют выполнять такие работы самостоятельно, ссылаясь на желание сэкономить. Однако экономия на безопасности не является верным выбором. Поэтому монтаж селективного защитного устройства всегда должен осуществляться квалифицированным специалистом.

Если у вас есть опыт использования или подключения селективных УЗО и вы можете дополнить нашу статью полезной информацией, пожалуйста, оставляйте свои комментарии и задавайте вопросы в разделе ниже.

Видео:

УЗО — селективность каскадной схемы