Основні організаційні аспекти

Проблема електротравматизма завжди турбувала вчених і фахівців-електриків. Були розроблені різні електрозащитние системи, однак ефективного рішення довгий час не вдавався досягти. І тільки в 1970-е роки наступив перелом: у європейських країнах і за океаном широко й з більшим успіхом почали застосовувати принципово нові, спеціально призначені для захисту людини від поразки електричним токовищем пристрою захисного відключення. Ці прилади встановлювали в житлових і суспільних будинках, гаражах, ангарах — практично скрізь, де застосовували електроприлади. Статистика показує, що в цей час на один жителя Німеччини, Австрії й Франції доводиться по двох-трьох УЗО. Результат впровадження нових приладів виявилася разючим: кількість завихрень упалася до мінімуму. Наприклад, у Німеччині за 2001 рік зафіксовано всього 66 випадків смертельної поразки електрострумом. Для порівняння: у Росії, де відсоток установлених УЗО надзвичайно малий, подібні випадки обчислюються тисячами.

У нашій країні широке впровадження УЗО почалося порівняно недавно — в 1994–1995 роках. Впровадження йшло, та й зараз іде досить важко. Ми, напевно, по російській звичці пішли своїм шляхом і прийнялися винаходити велосипед.

Європейський досвід — це:

створення твердих норм, що регламентують обов'язкове застосування УЗО;

стругаючи сертифікація вироблених фірмами приладів даного призначення;

включення відповідних нормативів у правила пристрою електроустановок;

адміністративна відповідальність за невикористання УЗО при монтажі електроустановок, за неправильний або неякісний монтаж;

введення строгого контролю відповідних служб за експлуатацією і якістю встановлених пристроїв.

Додатково до цьому страхові компанії ввели відповідні ставки при страхуванні житла, що враховують наявність захисних пристроїв, оскільки УЗО ще й ефективний захист від загорянь і пожеж.

Замість того щоб використовувати величезний і позитивний досвід європейських країн (справа дуже важливе — мова йде про тисячі людських життів і величезному матеріальному збитку), у нас усе пущено на самоплив. Існуючі стандарти грішать численними неточностями й протиріччями. Наприклад, УЗО називають те УЗО-Д, те ВДТ, то АВДТ. В «Правила пристрою електроустановок» (ПУЕ) нового сьомого видання ввійшли лише уривчасті вказівки по застосуванню УЗО. Дотепер не відмінний документ «Тимчасові вказівки по застосуванню пристроїв захисного відключення», також страждаючими численними огріхами. Найстрашніше — хаос, що панує на російському електротехнічному ринку.

Чого тільки не зустрінеш у наших магазинах і на будівельних ринках. Тут і Siemens, і АВВ, і F&G, і саморобки якихось заштатних заводиков, і виробу численних китайських фірм, іноді солідних, а частіше кустарних, і корейські пристрої, виконані за американськими стандартами, і всілякі підробки під фірму, і багато ще всяких чудес.

У результаті споживач не може одержати достовірну інформацію про технічні вимоги до УЗО і їхніх параметрах. Поласившись на низьку ціну, він здобуває пристрої, не тільки не захищаючі його самого від поразки електрострумом, а будинок від пожежі, але й посилюючі зазначені небезпеки. Здебільшого ці пристрої вкрай низької якості, служать недовго — від одного дня до напівроку, не мають ні обов'язковий супровідної технічної документації, ні сертифіката відповідності, ні пожежного сертифіката.

Органи енергонагляду, не маючи достатніх ресурсів, практично не контролюють експлуатацію встановлених УЗО. Із цієї причини на об'єктах часто коштують мертві пристрої, а користувач електроустановки, думаючи, що захищено УЗО, піддає своє життя ще більшому ризику. Таким чином, проблема застосування УЗО має важливе соціальне значення.

Технічні аспекти

По своїй суті УЗО є швидкодіючим захисним вимикачем, що автоматично відключає контрольовану електроустановку від мережі при виникненні однофазного або трифазного несиметричного витоку на землю (мал. 2, мал. 3). Витік може бути викликана дотиком людини до струмоведучих частин прямо або через ушкоджену ізоляцію, контактом струмопровідних елементів один з одним, при порушенні ізолюючого шару, наприклад, внаслідок загоряння й т.п.

Із всіх відомих електрозащитних засобів УЗО є єдиним пристроєм, що забезпечує захист людини від поразки електричним токовищем у випадку прямого дотику до струмоведучих частин. В основі дії захисного відключення УЗО лежить принцип обмеження (за рахунок швидкого відключення) тривалості протікання токовища через тіло людини при дотику його до елементів електроустановки, що перебуває під напругою.

Іншим не менш важливою властивістю УЗО є його здатність здійснювати захист від загорянь і пожеж, що виникають на об'єктах внаслідок несправності електроустаткування. Відомо, що більше третини всіх пожеж трапляється саме в результаті нагрівання провідників токовищами короткого замикання. Короткі замикання, як правило, відбуваються через дефекти ізоляції, замикань на землю, витоків токовища на землю. Реагуючи на токовище витоку, УЗО завчасно, до розвитку витоку в коротке замикання, відключає електроустановку від джерела харчування, попереджаючи тим самим неприпустиме нагрівання провідників і наступне загоряння електроустановки.

Функціонально УЗО можна визначити як швидкодіючий захисний вимикач, що реагує на різницю токовищ (диференціальне токовище) у провідниках, що підводять електроенергію до захет електроустановке, щоМ. Принцип дії УЗО диференціального типу заснований на застосуванні електромагнітного векторного суматора токовищ — диференціального трансформатора токовища.

Порівняння поточних значень двох і більше (у четирехполюсних УЗО — чотирьох) токовищ по амплітуді й фазі найбільше ефективно, тобто з мінімальною погрішністю, здійснюється електромагнітним шляхом — за допомогою диференціального трансформатора токовища (мал. 4). Сумарний магнітний потік у сердечнику — ΦΣ, пропорційний різниці токовищ у провідниках, що є первинними обмотками трансформатора iL і iN, наводить у вторинній обмотці трансформатора токовища відповідну едс, під дією якої в ланцюзі вторинної обмотки протікає токовище iΔ Вт, також пропорційний різниці первинних токовищ.

До магнітного сердечника трансформатора токовища електромеханічного УЗО пред'являють надзвичайно високі вимоги по якості: високу чутливість, лінійність характеристики намагнічування, температурну й тимчасову стабільність і т.д. Із цієї причини для виготовлення сердечників трансформаторів токовища, застосовуваних у виробництві УЗО, використовують спеціальне високоякісне аморфне (некристалічне) залізо.

Основні блоки УЗО представлені на структурній схемі (мал. 5.). Функціональним найважливішим блоком УЗО є диференціальний трансформатор токовища 1. В абсолютній більшості УЗО, вироблених і експлуатованих у цей час в усьому світі, як датчик диференціального токовища використовують саме трансформатор токовища. Пусковий орган (граничний елемент) 2 виконаний, як правило, на чутливих магнітоелектричних реле прямої дії або електронних компонентів. Виконавчий механізм 3 містить у собі силову контактну групу з механізмом приводу. У нормальному режимі, при відсутності диференціального токовища — токовища витоку, у силовому ланцюзі по провідниках, що проходить крізь вікно муздрамтеатру трансформатора токовища 1, протікає робоче токовище навантаження. Провідники, що проходять крізь вікно муздрамтеатру, утворять зустрічно включені первинні обмотки диференціального трансформатора токовища.

Якщо позначити токовище, що протікає в напрямку до навантаження, як l1, а від навантаження — як l2, то можна записати рівність: l1 = l2. Рівні струми в зустрічно включених обмотках наводять у магнітному сердечнику трансформатора токовища рівні, але векторно зустрічно спрямовані магнітні потоки Ф1 і Ф2. Результуючий магнітний потік дорівнює нулю, токовище у вторинній обмотці диференціального трансформатора також дорівнює нулю. Пусковий орган 2 перебуває в цьому випадку в стані спокою. При дотику людини до відкритих струмопровідних частин або корпуса електроприемника, на який відбувся пробій ізоляції, по фазному провіднику через УЗО крім токовища навантаження l1 протікає додаткове токовище — токовище витоку Iут, що є для трансформатора токовища диференціальним (різницевим) — lΔ. У цьому випадку Iут = lΔ. Нерівність токовищ у первинних обмотках (l1 + lΔ) у фазному провіднику й l2, рівний l1, у нульовому робочому провіднику викликають дисбаланс магнітних потоків і, як наслідок, виникнення у вторинній обмотці трансформованого диференціального токовища.

Принцип дії УЗО пояснює схема, представлена на малюнку 6. Якщо це токовище перевищує значення уставки граничного елемента пускового органа 2, останній спрацьовує й впливає на виконавчий механізм 3. Виконавчий механізм, що звичайно складається із пружинного приводу, спускового механізму й групи силових контактів, розмикає електричне коло. У результаті що захищається УЗО електроустановка знеструмлюється.

Для здійснення періодичного контролю справності (працездатності) УЗО передбачений ланцюг тестування 4. При натисканні кнопки «Тест» штучно створюється ланцюг протікання диференціального токовища, що відключає. Спрацьовування УЗО в цьому випадку означає, що пристрій у цілому справно.

Відповідно до діючих державних стандартів УЗО повинне мати обов'язково два сертифікати: сертифікат відповідності й сертифікат пожежної безпеки. ДО УЗО повинна додаватися відповідна технічна документація, у якій утримуються відомості про технічні параметри пристрою, найбільш важливі: номінальний робітник токовище — In (звичайно це значення 16, 25, 40 ампер), номінальне диференціальне токовище, що відключає, — IΔ n(10, 30 або 100 міліампер), стійкість до токовищ короткого замикання — Inc, параметр, що визначає якість пристрою, вона повинен бути не менш 6000 або 10 000 ампер — інші просто небезпечно застосовувати, швидкодія — Tn (20-30 миллисекунд), гарантійний термін служби (серйозні фірми дають гарантію не менш чим на п'ять років) і ін.