УЗИс: от чего защищает и зачем нужно это устройство?

Автор СамЭлектрик.ру

Устройство защиты от искрения (УЗИс) не спеша появляется в наших электрощитах. В новом ГОСТ 32395-2020 на домашние электрощиты оно уже в числе рекомендованных, наряду с УЗИП. Устройство настолько новое, что даже с названием не могут определиться - у кого-то, как у Эколайта, это УЗИс, у IEK и других фирм это - УЗДП (устройство защиты от дугового пробоя), а в приведенном ГОСТ есть даже обозначение «БОДП» (блок обнаружения дугового пробоя).

Если до конца идти по скользкой тропе терминологии, скажу, что в первоисточнике - ГОСТ IEC 62606-2016 - это называется Arc fault detection device (AFDD).

К делу. Несмотря на то, что я всем рекомендую ставить реле напряжения, и даже сам поставил его себе, это не спасает потребителя от проблем с возможным возгоранием.

Поясню на примере. Имеем распространенную и трудно диагностируемую проблему – плохой контакт. Чем это может быть чревато?

Допустим, у человека проблема – плохой контакт в распределительной коробке где-то в труднодоступном месте. Это никак не проявляется – вся нагрузка дома, которая идёт через эту проблемную скрутку, работает, только иногда почему-то глючит.

Запахов никаких, поскольку коробка в проветриваемом месте, и к тому же герметично замурована. И вот, в один “прекрасный” день ломается телевизор. Гарантия закончилась, и ремонт обходится в сумму более 5000 руб. Кроме того, постоянно приходится перезагружать Wi-Fi роутер, поскольку в доме пропадает интернет…

Полтергейст? Дом стоит на старом кладбище? Соседка сглазила?

Далее, в ещё один “прекрасный” день чуть не случается пожар – проблемная скрутка окончательно отгорает, оставив без электроэнергии пол квартиры. Время на поиск и ожидание электрика, нервы, расходы…

У меня, как у электрика, такие ситуации случаются постоянно, и вызывают меня всегда на предпоследней или последней стадии – или когда “моргает свет”, или “пахнет жареным”, или вообще домочадцы сидят без света.

Неоднократно встречался с этой проблемой и в промышленном оборудовании. Например, почитайте мою статью про ремонт станка на контроллере. Причина оказалась банальна – искрение в питающей розетке! В результате – слетела программа в контроллере.

Устройства защиты потребителей электроэнергии

Сейчас придумано достаточно средств для защиты потребителей от всяких бед с напряжением, чтобы защитить электропроводку и нагрузку. Коротко перечислю эти устройства.

Защитный автомат. Самое распространенное средство, как правило и единственное, которое стоит в каждой квартире. Защищает электропроводку после автомата от перегрузки по току и от короткого замыкания.

УЗО (устройство защитного отключения) или ВДТ. Защищает от прямого прикосновения к токоведущим частям, от тока утечки на землю вследствие ухудшения изоляции электропроводки и электроприборов.

ДифАвтомат (дифференциальный автомат) – симбиоз двух предыдущих устройств, защищает от повышенного тока, кз и утечки.

Реле напряжения – защищает электроприборы от пониженного и повышенного напряжения.

Реле контроля фаз – в принципе то же реле напряжения, но контролирует качество трехфазной сети.

УЗИП (устройство защиты от импульсного перенапряжения). Защищает от скачков в питающей сети, которые могут происходить, например, от включения мощных потребителей и грозовых разрядов.

ОМ, ПФ, и тд. Ограничители мощности, переключатели фаз, и подобные приборы – служат не столько для защиты, сколько для сервиса.

Устройство защиты от искрения (УЗИс). Это как раз то, что мы будем рассматривать в этой статье.

Что такое искрение и дуговой пробой?

Немного теории.

Искрение – это непредсказуемое скачкообразное изменение тока и напряжения с питающей линии. При этом ток и напряжение за счет реактивной составляющей в линии могут принимать значения, во много раз превышающие номинальные.

Если по научному, то искрение называют также дуговым пробоем. Дуговой пробой может быть двух видов:

Последовательный дуговой пробой. Это пробой в результате плохого контакта в одном из проводников питающей сети. При этом ни одно из перечисленных устройств не способно выявить эту проблему, кроме УЗИс.

Параллельный дуговой пробой. Это пробой между двумя полюсами электрической сети. В нашем случае – между фазой и нулем, или фазой и землей. И если при последовательном пробое усредненный ток в сети понижается, то при параллельном – повышается. Казалось бы, тут нам может помочь обычный автомат? Но не так всё просто. Защитный автомат имеет время-токовую характеристику, и ему нужно определенное время, чтобы отключиться при данном токе. Время до возгорания при таком пробое может быть очень коротким, а ток – недостаточным для моментального отключения, и произойдёт пожар. Это происходит в достаточно частых в практике случаях, когда от автомата с большим номинальным током отходят длинные тонкие провода, а пробой случается в них где-то ближе к нагрузке.

Виды дуговых пробоев показаны на рисунке:

Последовательный и параллельный дуговой пробой, приводящий к искрению и пожару

В обоих видах пробоя он сопровождается световыми, звуковыми и тепловыми эффектами. А это при определенных условиях легко приводит к возгоранию.

Кроме этого, возникает электромагнитная помеха, которая распространяется по электросетям и по электромагнитному полю, и дает сбои в работе различного слаботочного оборудования.

Как заранее защититься от таких неопределенных и неприятных ситуаций и вовремя предпринять меры?

Как раз об этом и идет речь в статье, это УЗИС (Устройство защиты от искрения). Его выпускают несколько производителей, и оно может также называться Устройство защиты от дуговых разрядов (УЗДР), Реле искровой защиты (РИЗ), или Устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП).

УЗИС Эколайт. Принцип действия и основные функции

Мне в руки попало устройство защиты от искрения УЗИс-С1-40-010110-ЭЛ002, которое я и буду всячески исследовать и даже мучить.

Устройство защиты (реле искровой защиты) от дугового пробоя УЗИс-С1-40 от Ecolight

Но для начала рассмотрим принцип действия.

Как и в случае с реле напряжения, в УЗИС происходит непрерывный контроль (отслеживание) параметров синусоиды, которая через него проходит. Но в реальных условиях, особенно при искрении, напряжение далеко от синусоиды. Поэтому используется метод измерения True RMS, учитывающий все гармоники (частоты) сигнала, а не только первую, 50 Гц.

Для этого используется контроллер. Как только изменяются некоторые параметры (а это в первую очередь относится к мгновенному значению напряжения и тока), контроллер принимает решение от расцеплении цепи.

Принимается во внимание также полярность и форма напряжения, о длительности и периодичности повторения скачков напряжения. Такая сложная обработка сигнала нужна для того, чтобы исключить ложные срабатывания, и в то же время отключить потребителя при действительно серьезных проблемах.

Время выключения от тока нагрузки не зависит. То есть, нужен ток 2,5 А в дополнение к току нагрузки без искрения.

Повторное включение возможно только вручную, это требование противопожарного стандарта ГОСТ IEC 62606-2016.

Основные характеристики

Разберём заявленные производителем характеристики реле искровой защиты УЗИС.

Я прокомментирую некоторые параметры.

2.1.3. Номинальное/минимальное/рабочее напряжение – 230/150/290 В. Минимальное – значит, что устройство в принципе будет пропускать через себя ток, но защищать от искрения не будет. Максимальное – при этом напряжении устройство отключить потребителя, сработает защита от повышенного напряжения. То есть, УЗИС частично заменяет реле напряжения.

2.1.4. Выдерживаемое напряжение – 440 В. При этом устройство не выйдет из строя, и при возврате напряжения в рабочие пределы продолжит функционировать. Эти два пункта означают, что УЗИС обеспечивает защиту от обрыва нуля, оставаясь работоспособным после этого.

2.1.7. Пороги напряжения для отключения – 260, 270, 280, 290 В. Выбором порога можно изменить соотношение риск повреждения нагрузки/частота отключений. Приходится выбирать, и хорошо, что эта возможность есть.

2.1.8, 2.1.9. Время отключения при превышении порога напряжения – 0,2 с, 0,03 с (при напряжении более 300 В). То есть, при опасном обрыве нуля УЗИС отработает максимум за полтора периода сетевого напряжения, и гарантированно спасёт нагрузку от повреждения. И дом от пожара.

2.1.10. Время срабатывания при искрении – от 0,04 с. Это время зависит от некоторых факторов – от интенсивности и частоты повторения искрения, от тока нагрузки.

2.2.11. Параметры варисторной защиты – радует, что она есть, это снизит интенсивность входной помехи из питающей сети.

Фото характеристик на упаковке устройства:

УЗИС. Эксплуатационные условия и технические характеристики

Для диагностики состояния устройства служит двухцветный светодиод, который сохраняет непрерывность индикации причин отключения и после отключения УЗИс, и даже позволяет отслеживать при этом текущее напряжение сети поворотом регулятора уставки предельного напряжения. Светодиод имеет 6 состояний:

Индикация состояния работы и неисправностей

Инструкцию производителя и другую информацию к Устройству защиты от искрения Эколайт можно будет скачать в оригинале статьи. Там же - комментарии читателей, которые уже поставили или (не) хотят поставить УЗИс себе в домашний электрощит.