Селективность устройств дифференциального тока

Для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий широко применяют устройства дифференциального тока (УДТ) бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ Р 51326.1 [1] и ГОСТ Р 51327.1 [2]. При последовательном включении устройств дифференциального тока нужно добиваться их селективного оперирования при замыканиях на землю, когда первым срабатывает УДТ, расположенное ближе к точке замыкания на землю, обычно находящейся в конечной электрической цепи, а вторым – УДТ, расположенное ближе к источнику питания – на вводе в электроустановку здания или в распределительной электрической цепи. В противном случае, если первым сработает вводное устройство дифференциального тока или УДТ, защищающее распределительную электрическую цепь, то вместо одной конечной электрической цепи, в которой произошло замыкание на землю, будет отключена вся электроустановка здания или её часть, состоящая из нескольких конечных электрических цепей.

 В п. 535.3 (539.3) «Селективность между защитными устройствами дифференциального тока» стандарта МЭК 60364-5-53 [3] указано: для того, чтобы гарантировать селективность между двумя защитными устройствами дифференциального тока, включёнными последовательно, эти устройства должны удовлетворять двум следующим условиям:

 a) время-токовая характеристика несрабатывания защитного устройства дифференциального тока, расположенного на стороне питания (выше по току), должна располагаться выше совокупной время-токовой характеристики оперирования защитного устройства дифференциального тока, расположенного на стороне нагрузки (ниже по току);

 b) номинальный отключающий дифференциальный ток у устройства, расположенного на стороне питания, должен быть больше чем у защитного устройства дифференциального тока, расположенного на стороне нагрузки.

 В стандарте МЭК 60364-5-53 также уточнено, что в случае защитных устройств дифференциального тока, соответствующих требованиям стандартов МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1, номинальный отключающий дифференциальный ток устройства, расположенного на стороне питания, должен быть, по крайней мере, в три раза больше, чем у защитного устройства дифференциального тока, расположенного на стороне нагрузки.

 В п. 7.2.2 «Селективность» технического отчёта МЭК 62350 [4] изложено общее правило, гарантирующее адекватную селективность, основанное на двух условиях, которые должны быть выполнены:

 минимальное время несрабатывания УДТ, установленного выше по току, должно быть больше, чем максимальное время отключения УДТ, установленных ниже по току;

 номинальный отключающий дифференциальный ток УДТ, установленного выше по току, должен быть, по крайней мере, в три раза больше номинального отключающего дифференциального тока УДТ, установленных ниже по току.

 Селективное оперирование двух последовательно включённых устройств дифференциального тока может быть обеспечено только в том случае, если время отключения любого тока замыкания на землю УДТ1, размещённым ближе к источнику питания, превышает время отключения этого же тока замыкания на землю расположенным за ним УДТ2. То есть, характеристика оперирования УДТ1 должна быть расположена «выше по времени» характеристики оперирования УДТ2 во всём диапазоне токов замыкания на землю. Для обеспечения указанного соотношения характеристик оперирования УДТ1 должно быть типа S, а УДТ2 должно быть общего типа.

 В ГОСТ Р 51326.1 и ГОСТ Р 51327.1 установлены стандартные значения двух характеристик устройств дифференциального тока общего типа и типа S – времени отключения и времени неотключения. Максимальное время отключения при одно-, двух-, пятикратном номинальном отключающем дифференциальном токе и дифференциальном токе, равном 500 А, для УДТ общего типа соответственно равно 0,30, 0,15, 0,04 и 0,04 с, а для УДТ типа S – 0,50, 0,20, 0,15 и 0,15 с. Минимальное время неотключения для УДТ типа S при указанных дифференциальных токах соответственно равно 0,13, 0,06, 0,05 и 0,04 с.

 При токе замыкания на землю, равном и, тем более, превышающем пятикратный номинальный отключающий дифференциальный ток, любое качественное УДТ общего типа должно сработать за промежуток времени 0,04 с и менее. То есть два последовательно включённых УДТ общего типа с номинальными отключающими дифференциальными токами 300 мА первое и 30 мА второе будут срабатывать практически одновременно при токе замыкания на землю, равном или превышающем 1,5 А. Учитывая, что токи замыкания на землю в электроустановках зданий, соответствующих типам заземления системы TN, обычно достигают сотен и тысяч ампер, а в электроустановках зданий, соответствующих типу заземления системы TT, – десятков ампер, нельзя обеспечить селективность оперирования последовательно включённых УДТ общего типа только за счёт разных значений их номинальных отключающих дифференциальных токов.

 Последовательное включение УДТ1 типа S и УДТ2 общего типа позволяет обеспечить их селективное оперирование во всём диапазоне токов замыкания на землю. Качественное УДТ1 типа S при больших токах замыкания на землю не должно срабатывать, по крайней мере, 0,04 с, в течение которых обязано сработать любое качественное УДТ2 общего типа. При небольших токах замыкания на землю УДТ1 типа S также будет срабатывать в течение большего промежутка времени, чем УДТ2 общего типа.

 В п. 7.1.73 Правил устройства электроустановок [5] имеется следующее требование: «При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в три раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю». Рассмотрим возможность его корректного выполнения.

 Максимальное время отключения УДТ типа S при токах замыкания на землю, превышающих его пятикратный номинальный отключающий дифференциальный ток, может быть равным 0,15 с, а максимальное время отключения УДТ общего типа при этом токе замыкания на землю может быть равным – 0,04 с. В этом случае время отключения УДТ типа S в 3,75 раза превышает время отключения УДТ общего типа. Минимальное время отключения УДТ типа S может быть равным 0,05 с при том же самом максимальном времени отключения УДТ общего типа. То есть время отключения УДТ типа S может лишь незначительно превышать время отключения УДТ общего типа. Поскольку у устройств дифференциального тока бытового назначения нет средств регулирования времени отключения, нельзя гарантировано обеспечить его трёх- или более кратное соотношение для последовательно включённых УДТ.

 Рассматриваемое требование ПУЭ следовало сформулировать иначе:

 При установке нескольких УДТ последовательно должна быть обеспечена их селективная работа при замыканиях на землю. Номинальный отключающий дифференциальный ток УДТ, расположенного ближе к источнику питания, должен быть не менее чем в три раза больше номинального отключающего дифференциального тока УДТ, расположенного ближе к электроприёмнику. Время отключения УДТ, расположенного ближе к источнику питания, должно быть больше времени отключения УДТ, расположенного ближе к электроприёмнику, при одном и том же токе замыкания на землю. При последовательном включении двух устройств дифференциального тока первое УДТ, расположенное ближе к источнику питания, должно быть типа S, а второе УДТ, расположенное ближе к электроприёмнику, – общего типа.

Литература

1. ГОСТ Р 51326.1–99 (МЭК 61008-1–96). Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Ч. 1. Общие требования и методы испытаний. – М.: ИПК «Изд-во стандартов», 2000.

2. ГОСТ Р 51327.1–2010 (МЭК 61009-1:2006). Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения со встроенной защитой от сверхтоков. Ч. 1. Общие требования и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2011.

3. International standard IEC 60364-5-53. Electrical installations of buildings. Part 5-53: Selection and erection of electrical equipment. Isolation, switching and control. Edition 3.1. – Geneva: IEC, 2002-06.

4. Technical report IEC/TR 62350. Guidance for the correct use of residual current-operated protective devices (RCDs) for household and similar use. First edition. – Geneva: IEC, 2006-12.

5. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Гл. 1.1: Общая часть; гл. 1.2: Электроснабжение и электрические сети; гл. 1.7: Заземление и защитные меры электробезопасности; гл. 1.9: Изоляция электроустановок. Раздел 6. Электрическое освещение. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. Гл. 7.1: Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий; гл. 7.2: Электроустановки зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений; гл. 7.5: Электротермические установки; гл. 7.6: Электросварочные установки; гл. 7.10: Электролизные установки и установки гальванических покрытий. – 7-е изд. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2002.