Противопожарное узо — принцип работы и схема подключения
Противопожарное УЗО — условный термин, характеризующий рубильник с датчиком дифференциального тока и механизмом автоматического отключения линии в случае опасных утечек. В этом и состоит противопожарный эффект, который обеспечивается любым УЗО. При этом принято подразделять устройства защитного отключения с чувствительностью 10 — 30 мА для защиты человека от поражения токами утечки, и чувствительностью 100 — 300 мА для защиты от возникновения пожара по причине некачественной или поврежденной изоляции.
Противопожарное УЗО защищает только от значительных токов утечки, которые могут привести к возникновению пожара, и оно не предназначено для защиты человека от поражения электрическим током.
В данном обзоре подробно рассмотрим особенности использования УЗО с повышенной уставкой в системе квартирного и домашнего электрообеспечения и схематические примеры подключения в электрощите.
Функции противопожарного УЗО
К основным функциям противопожарного УЗО относят:
- Контроль состояния вводного кабеля и его защита.
- Контроль и защита линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена.
- Анализ исправности электрической схемы после модуля на предмет тока утечек через изоляцию.
- Резервирование (дополнительная ступень защиты) расположенных ниже защит при их отказе и продолжающемся развитии аварийного режима.
Более подробно остановимся на функции резервирования, и отметим, что поскольку УЗО — быстродействующий выключатель, то при использовании обычных вариантов с уставкой 100 — 300 мА не удастся обеспечить селективность последовательно включенных устройств защитного отключения по дифференциальному току. Поэтому, при всплеске тока утечки до многократного значения от номинального отключающего дифференциального тока, во избежание одновременного срабатывания последовательно включенных устройств, основное УЗО должно иметь задержку по времени — селективность.
В качестве противопожарных (резервных) устройств применяют только селективные УЗО типа «S», имеющие выдержку времени на срабатывание 120-60 мс.
Причины возгорания электропроводки
Причинами возгорания электропроводки могут являться:
- Нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки.
- Искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов)
- Утечка с неизолированных участков цепи (в соединительных, ответвительных и проходных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах).
- Горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания.
- Повреждения изоляции кабеля.
Повреждения изоляции кабеля могут происходить по следующим причинам:
- Электрические — от перенапряжения и сверхтоков.
- Механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом.
- Воздействие окружающей среды — влажность, тепло, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.
Развитие короткого замыкания из тока утечки, приводящее к возгоранию, происходит следующим образом:
- В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток.
- Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки.
- По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик», и происходит непрерывное возрастание тока.
- При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения изоляции, различных легко воспламеняемых материалов.
Где ставится противопожарное УЗО
Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру (дом) рекомендуется установка УЗО с током срабатывания от 100 мА. Устройства с уставкой 300 мА целесообразны для использования на больших объектах со множеством электрощитов и длинными кабельными линиями.
Защитное устройство применяются в многоуровневых (многоступенчатых, каскадных) схемах как первая ступень дифференциальной защиты. Оно ставится в щитах учета или в этажных распределительных щитах после счетчика. При этом, с вводного автомата фазный и рабочий нулевой проводник заводятся непосредственно к прибору учета (электросчетчику). Далее, после прибора учета, устанавливается противопожарный УЗО.
Приводя частный пример, можно отметить, что применение противопожарного УЗО особенно актуально в деревянном доме, имеющем два и более распределительных щитов. При такой схеме нужно отслеживать как вводной кабель, так и не защищенные групповыми УЗО транзитные кабели, связывающие электрощиты.
Принцип работы противопожарного УЗО
Принцип работы как противопожарного, так и обычного УЗО одинаков основан по постоянном сравнении векторов тока, протекающих по фазному и нулевому проводнику.
Рассмотрим подробно данный механизм:
- В нормальном режиме электроснабжения, когда векторы тока равны, наводимые магнитные потоки от каждого провода, складываясь в магнитопроводе, уничтожают друг друга.
- При образовании утечки ток в рабочем нулевом проводнике уменьшается на ее величину.
- Пропорционально утечке изменяется суммарный магнитный поток. Он индуцирует в катушке магнитопровода электродвижущую силу (ЭДС).
- Под воздействием ЭДС срабатывает исполнительное реле KL. Оно полностью снимает питание с защищаемой линии.
УЗО общего применения, обладая высоким быстродействием, предназначено для защиты человека от воздействия электрическим током. Противопожарное УЗО имеет повышенную уставку срабатывания на 100 или 300 миллиампер и, соответственно, меньшее быстродействие. Наглядно данное различие продемонстрировано в следующем графике:
|
Времятоковые характеристики УЗО |
|
| 1 — времятоковая характеристика УЗО типа «S» (IΔn = 300 мА) |  |
| 2 — времятоковая характеристика УЗО общего применения (IΔn = 30 мА) | |
Противопожарное УЗО с чувствительностью в 100 — 300 мА предупредит короткое замыкание и не допустит возгорания, обесточив все здание до устранения утечки тока. И такие устройства с грубой отсечкой в первую очередь прикрывают те участки сети, которые не защищены УЗО общего применения.
Пожарная безопасность электроустановок
Выделим информацию из нормативных документов, которая регламентирует использование УЗО для обеспечения пожарной безопасности электроустановок зданий, сооружений и строений:
| ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7 | 7.1.83. Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. 7.1.84. Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру, индивидуальный дом рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА. 7.1.85. Для жилых зданий при выполнении требований п. 7.1.83 функции УЗО по пп. 7.1.79 и 7.1.84 могут выполняться одним аппаратом с током срабатывания не более 30 мА. |
| Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ | Статья 82, пункт 4. Линии электроснабжения помещений зданий, сооружений и строений должны иметь устройства защитного отключения, предотвращающие возникновение пожара при неисправности электроприемников. Правила установки и параметры устройств защитного отключения должны учитывать требования пожарной безопасности, установленные в соответствии с настоящим Федеральным законом. |
| ГОСТ Р 53312-2009 УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ Требования пожарной безопасности. Методы испытаний |
п 6 Оснащению устройствами защитного отключения для предупреждения пожаров от электроустановок подлежат следующие здания и сооружения: Жилые здания:
|
| СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий | Приложение А.1.7. Использование УЗО для объектов действующего жилого фонда с двухпроводными сетями, где электроприемники не имеют защитного заземления, является эффективным средством в части повышения электробезопасности. Срабатывание УЗО при замыкании на корпус в таких сетях происходит только при появлении дифференциального тока, то есть при непосредственном прикосновении к корпусу (соединении с «землей»). В соответствии с этим установка УЗО может быть рекомендована как временная мера повышения безопасности до проведения полной реконструкции. Решение об установке УЗО должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние. Приложение А.5.1. К одноквартирным, дачным и садовым домам должны предъявляться повышенные требования электробезопасности, что связано с их высокой энергонасыщенностью, разветвленностью электрических сетей и спецификой эксплуатации как самих объектов, так и электрооборудования, поскольку в большинстве случаев электрооборудование не закреплено за квалифицированными, постоянно действующими службами эксплуатации. |
Схема подключения УЗО
Переходя к рассмотрению типичных схем расключения противопожарного УЗО в электрощите, необходимо обратить особое внимание на обеспечение селективности дифференциальной защиты в каскадных схемах и соблюсти следующие условия:
- Чувствительность по току утечки у таких УЗО должна отличаться от УЗО общего применения минимум в 3 раза.
- Время срабатывания также должно отличаться минимум в 3 раза.
Поэтому, для обеспечения селективности при применении противопожарного УЗО, оно помимо повышенную уставки, должно быть селективным (типа S, реже G). В противном случае, при срабатывании нижестоящего УЗО общего применения будет срабатывать и противопожарное.
Рассмотрим схему электроснабжения с использованием вводного противопожарного узо:
В данной схеме:
- — вводной автомат
- — вводное селективное УЗО для защиты от пожара с током отсечки 100 или 300 мА.
- — УЗО общего применения с током отсечки 30 мА для защиты розеточной группы.
- — автоматические выключатели без защиты линий групповым УЗО, но защищенные вводным УЗО.
- — автоматические выключатели защищенные групповым и вводным УЗО.
- — гребенчатая шина, которая переносит фазный проводник на все автоматические выключатели группы.
- — основная нулевая шина для связки с вводным УЗО.
- — нулевая шина для связки с групповым УЗО.
- — шина заземления.
- — подключение фазного проводника L от вводного кабеля.
- — подключение рабочего нулевого проводника N от вводного кабеля.
- — подключение защитного нулевого проводника (заземление) PE от вводного кабеля.
Стоит отметить, что в данной схеме не отображен электросчетчик, который должен располагаться перед противопожарным УЗО.
Подведем итог. Противопожарное УЗО, а точнее селективное УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током 100 мА или 300 мА устанавливается на вводе щита для защиты от тока замыкания на землю, который может вызвать возгорание изоляции жил кабеля в случае, если не все групповые линии находятся под защитой УЗО с номинальными дифференциальными отключающими токами до 30 мА.