Как правильно подсоединить УЗО — схема подключения

Прежде всего

Любой серьезный разговор об электричестве обязательно коснется правил электрической безопасности, и не зря. Электрический ток не несет видимых признаков опасности, действие его на человеческий организм развивается быстро, а результаты могут быть длительными и тяжёлыми.
Но в данном случае речь пойдёт не об общих правилах производства работ по электрическому момонтажу, которые и так хорошо известны, а о другом: УЗО в старую советскую электрическую систему TN-C, в которой защитный проводник соединен с нейтралью, входит очень плохо. Долго было неясно, входит ли вообще.

Все издания ПУЭ точно просят: в цепях защитных проводников не разрешается установка коммутирующих устройств. Формулировка и нумерация пунктов менялись от редакции к редакции, но суть понятна, как говорят, и птице марабу. Но что сделать с рекомендациями к применению устройств защитного выключения? Они – коммутирующие устройства, и в это же время включаются в разрыв как фазы, так и НУЛЯ, который одновременно и защитный проводник?
Напоследок, в 7-й важной редакции ПУЭ (ПУЭ-7А; Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7 издание, с дополнениями и изменением, М. 2012) п. 7.1.80 все же поставил точки над i: «Не позволяется применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C)». Вызвано такое усиление, вопреки прежним рекомендациям, зафиксированными случаями электротравматизма ПРИ СРАБАТЫВАНИИ УЗО.

Поражение электротоком из-за неправильного подключения УЗО
Объясним на примере: Хозяйка дома за стиркой, в машине пробило на корпус Нагревательный ТЭН, как показано на рисунке жёлтой стрелкой. Так как 220 В ток делит по всей длине ТЭНа, на корпусе окажется что-то около 50 В.

Тут вступает в силу следующий фактор: электрическое сопротивление человеческого тела, как и любого ионного проводника, зависит от приложенного напряжения. С его увеличением сопротивление человека падает, и наоборот. Скажем, в ПТБ приводится полностью обоснованная расчетная величина в 1000 Ом (1 кОм), при потной распаренной коже или в состоянии опьянения.
При 50-60 В на мокрую распаренную кожу ток не превысит 7-8 мА. Это крепкий, болезненный удар, но ток меньше судорожного. Возможно, понадобится лечение от последствий, но до реанимации с дефибрилляцией дело не дойдет.
А теперь «защитимся» УЗО, не понимая сути дела. Его контакты размыкаются медленно, а в течение 0,02 с (20 мс), и не полностью синхронно. С вероятностью в 0,5 первым разомкнется НУЛЕВОЙ контакт. Тогда, образно говоря, потенциальный резевуар ТЭНа со скоростью света (буквально) наполнится до 220 В по всей его длине, и на корпусе окажется 220 В, а ток через тело пройдёт 220 мА (красная стрелка на рисунке). Менее чем на 20 мс, но 220 мА – это два с лишним быстро убивающих значения в 100 мА.
Так что же, в старых домах УЗО ставить нельзя? Все таки можно, но осторожно, с полным пониманием дела. Нужно правильно выбрать УЗО и правильно его подсоединить. Как? Об этом будет рассказано дальше в соответствующих разделах.

УЗО в ванной комнате

В ванной комнате также следует установить прибор чтобы оберегать от удара электротоком. Если даже комната с ванной расположена в доме либо квартире, не оборудованном заземлением, прибор все равно отключит подачу электричества в момент утечки. Так для чего же приходится встраивать защитное устройство в ванной?
Чтобы максимально сделать больше результативность такого предохранительного механизма, следует подбирать модель, чувствительность которого составляет не более 30 мА. Если в ванной комнате не подключаются мощные приборы, то идеальным вариантом для помещения с высокой влагой, будет установка защитного изделия с током утечки 10 мА.

Выбор УЗО

Чтобы правильно подобрать УЗО, индекса мало. Стоит также выяснить следующее:

• Покупать отдельно УЗО с автоматом или дифавтомат?
• Подобрать или рассчитать значение отсечки по экстратоку (перегрузке);
• Определить номинальный (рабочий) ток УЗО;
• Определить требуемый ток утечки – 30 или 100 мА;
• Если вышло, что для общей защиты нужно «пожарное» УЗО на 100 мА, определить, сколько, где и каких требуется вторичных «жизненных» УЗО на 30 мА.

В квартире с проводкой TN-C о дифавтомате можно не помнить: ПУЭ запрещает, а проигнорировать, так электричество само скоро напомнит. В системе TN-C-S дифавтомат обойдется дешево 2-ух различных устройств, если назначена реконструкция проводки. Если же токовый автомат уже стоит, то дешевле выйдет согласованное с ним по рабочему току индивидуальное УЗО. Писания на тему: УЗО с простым автоматом несовместимо – дилетантская несусветица.

Ток отсечки автомата (экстраток) равён максимально допустимому току употребления квартиры (дома), умноженному на 1,25 и дополненному до находящегося поблизости большего значения из простого ряда токов 1, 2, 3, 4, 5, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 А.
Очень большой ток употребления квартиры должен быть записан в ее техпаспорте. Если нет – можно узнать в эксплуатирующей здание организации (обязаны сообщать по закону). В старых домах и новых дешевых максимально допустимый ток, как правило, 16 А; в новых обычных (семейных) – 25 А, в бизнес-классе – 32 или 50 А, а в люксах 63 или 100 А.
Для частных домовладений очень большой ток рассчитывают по лимиту применяемой мощности из техпаспорта (уж его-то прописать инстанции не упустят) в расчете 5 А на киловатт, с критерием 1,25 и дополнением до находящегося поблизости большего простого значения. Если в техпаспорте прямо прописано значение очень большого тока употребления, за основу расчета берут его. Добропорядочные проектировщики на проекте электропроводки прямо указывают ток отсечки ключевого автомата, так что и считать не приходится.

Номинальный ток УЗО

Номинальный (рабочий) ток УЗО берут на ступень выше тока отсечки. Если ставится дифавтомат, его выбирают ПО ТОКУ ОТСЕЧКИ, а токовый номинал УЗО заложен в нем конструктивно.

УЗО для освещения

УЗО на освещение также нужно ставить по всем правилам. Для чего это следует приготовить, будет рассказано дальше. Даже в том случае, когда фазный провод был пущен через выключатель, приходится встраивать защитное изделие на всю цепь светового прибора, ведь экстренное выключение электрической энергии может понадобится, при необычной работе прибора освещения.
Например, может оторваться тяжёлая люстра и в это же время с включёнными лампочками упасть на людей. В этот момент гарантированно случится выключение электрической энергии при его утечке. Обезопасит изделие от удара электротоком и в сырых помещениях с низким потолком.
Например, в сыром подвале обязательно следует установить прибор, который отключит подачу электротока к осветительному элементу в момент,когда человек дотронется до мокрой изоляции проводника или патрона лампы.

Также нужно оборудовать защитным устройством все источники освещения для улицы, ведь работа таких изделий происходит в очень неблагоприятных условиях жары, повышенной влажности или невысокой температуры, в зимнее время. Не смотря на очень высокую защиту источников освещения для улицы от проявления влаги, со временем от механического повреждения, либо по другим причинам, может значительно истончаться изоляционный слой, и металлическая поверхностьосветительного прибора, будет находиться под опасным для жизни напряжением.
Для чего устанавливать механизм защиты для освещения ясно, но для чего УЗО для трёхфазной сети, если его роль может быть заменена сильными автовыключатели?

Схемы

Устройство защитного отключения
Подключение УЗО с автоматикой
Подключение к сети 380V
Четырехполюсное УЗО без ноля
Квартирный групповой щиток

Для жилплощади с проводкой TN-C-S не будет ошибкой без лишних размышлений взять УЗО на разбаланс 30 мА. Системе квартире TN-C дальше будет посвящен отдельный раздел, а вот для частных домов ясных и окончательных советов сразу дать нельзя.
По п. 7.1.83 ПУЭ рабочий (настоящий) ток утечки не должен составлять более 1/3 тока разбаланса УЗО. Но в доме с электрическим теплым полом в прихожей, освещением двора и электроподогревом гаража во время зимы рабочий ток утечки может достигать 20-25 мА при жилой площади и в 60, и в 300 квадратов.

В общем, если нет теплицы с электроподогревом грунта, прогреваемой водяной скважины, а двор светится экономками, на вводе после счетчика бывает достаточно поставить пожарное УЗО с номинальным током на ступень выше тока отсечки автомата, а на каждую группу потребителей – по защитному УЗО с аналогичным же номинальным током. Но точный расчет может сделать только специалист по результатам электрических измерений уже готовой проводки.

Варианты расчета

Как рассчитать УЗО, разберем на примерах для очень различных случаев.
Первый – новая квартира с проводкой TN-C-S; по техпаспорту лимит применяемой мощности 6 кВт (30 А). Проверяем автомат – стоит на 40 А, все ОК. УЗО берем на ступень или две выше по номинальному току – 50 или 63 А, значения не имеет – и на ток разбаланса в 30 мА. О токе утечки не думаем: его в пределах нормы должны обеспечить строители, а нет – так пусть сами и поправляют бесплатно. Впрочем, подрядчики аналогичных проколов не допускают – знают, чем пахнет замена электропроводки по гарантии.
Второй. Хрущевская квартира, пробки на 16 А. Ставим стиралку на 3 кВт; ток употребления – около 15 А. Для ее защиты (и защиты от нее) нужно УЗО с номиналом 20 или 25 А на 30 мА разбаланса, но 20 А УЗО редко бывают в продаже. Берем УЗО на 25 А, но в любом случае Обязательно следует пробки убрать, а поставить вместо них автомат на 32 А, иначе возможна ситуация, описанная в первую очередь. Если проводка откровенно не удержит кратковременного броска в 32 А, ничего не поделаешь, нужно ее менять.
В любом случае нужно давать заявку в энергослужбу на замену счетчика и реконструкцию электропроводки, со сменой или без замены. Процедура эта не очень сложная и хлопотная, а новый счетчик с индикацией состояния проводки в дальнейшем послужит хорошую службу, см. раздел о сработках и неисправностях. А зарегистрированное при реконструкции УЗО дает возможность потом бесплатно вызывать электриков для измерений, что тоже довольно хорошо на предстоящее.
3-ий. Коттедж с лимитом употребления в 10 кВт, что даёт 50 А.Общая утечка по результатам измерений – 22 мА, причем дом даёт 2 мА, гараж – 7, а двор – 13. Ставим общий дифавтомат на 63 А отсечки и 100 мА разбаланс, дом с гаражным помещением запитываем в отдельности через УЗО на 80 А номинальных и 30 мА разбаланса. Двор в таком случае оставить лучше полностью без своего УЗО, но светильники для него взять во влагозащищенных корпусах с заземлительной клеммой (промышленного типа), и завести их земли прямо на контур заземления, так лучше будет.

УЗО для трёхфазной сети

Все оборудование работающее от трёхфазной сети также нужно подсоединить к системе защитного выключения электроэнергии. Величина тока утечки в аналогичных сетях бывает слишком высокой, по этому подобные изделия не защищают человека от удара электричества, но предоставляют возможность выключить потребителей электроэнергии при появлении пробоя фазы на «массу» устройства.
Для чего устанавливать УЗО подробно описано выше, но где лучше всего разместить данное устройство?

УЗО без земли

Способ подключения УЗО без защитного заземления
Процитированный в начале п 7.1.80 есть в ПУЭ не в гордом одиночестве. Он восполнен пунктами, разъясняющими, как все же (ну нет в наших домах контуров заземления, нет!) «впихнуть» УЗО в систему TN-C. Суть их сводится к следующему:

1. Ставить общее УЗО или дифавтомат на площадь для жилья с проводкой TN-C непозволительно.
2. Опасные потребители должны быть защищенными отдельными УЗО.
3. Проводники защиты розеток или розеточных групп, которые предназначаются для подсоединения аналогичных потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему с права.
4. Позволяется каскадное включение УЗО в условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.

Человек сообразительный, но безызвестный с невидимыми моментами электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!» Так, да не так.
Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R формируют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.
Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено в середине аппарата, иначе он не пройдёт сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят недалеко друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.
Но при пробое на корпус электроустановки или если есть наличие наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока. В зависимости от нескольких факторов (сосчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:

• «Анти-дифференциальный» эффект: всплеск тока в паразитной обмотке возмещает разбаланс токов в фазе и нуле и УЗО будет, что называется, мирно сопеть носиком в подушку, когда на проводах уже повисла скрюченная головешка. Случай исключительно редкий, но крайне опасный.
• Также возможен «супер-дифференциальный» эффект: наводка повышает разбаланс токов, и УЗО срабатывает без утечки, побуждая хозяина к тягостным рассуждениям: из за чего то и дело выбивает УЗО, если в квартире все исправно?

Величина двух эффектов зависит от размеров паразитной петли; тут вырисовывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО становится больше до 0,01% По цифрам это мало, но как свидетельствует статистика – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это непозволительно много.
В квартире с очень большой опасностью возгорания разрешается, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата. В описанном выше примере для хрущевки нужно подсоединить УЗО и автомат, однако не дифавтомат!
При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая. По этому УЗО по номиналу нужно брать на две ступеньки выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО выполняют на ступень выше тока отсечки, по этому для проводки без земли они не годятся.

Где установить УЗО

Систему защитного выключения электрической энергии приходится встраивать таким образом, чтобы мощность подключаемых устройств к электрической сети не была выше предельно потенциальной для такой модели УЗО, для чего прежде чем исполнять работы по сборке необходимо подойти к изучению инструкции к защитному устройству.

Для наиболее качественной и надёжной защиты домашней электропроводки, следует установить одно устройство с высокой мощностью в щитке, а дополнительными устройствами с меньшим током утечки оснащать комнату с ванной и другие особенно не безопасные, в электротехническом смысле, помещения. Если следует установить защитное устройство для отдельно стоящего мощного электроприбора с металлическим корпусом, то работы по сборке можно осуществить в непосредственной близости от защищаемого объекта.
Для чего же нужно УЗО устанавливать в электрическую цепь, и для чего это делать в соответсвии с правилами техники безопасности и руководством по эксплуатированию данного устройства? Многие домашние мастера не знают для чего это нужно и расплачиваются серьёзными результатами, ведь поражение электрическим током, является довольно распространённой основой гибели не только людей, чья профессия связана с электрическим током, но и обычных пользователей домашними приборами.
Во многих случаях многих домашних мастеров уже не тревожит вопрос: «Для чего приходится встраивать защитное устройство», после того, как они ощутят на себе влияние электротока напряжением 220 В. Для чего это надо делать по правилам, подбирая защитный прибор по мощности, также часто находится в процессе проб и ошибок.
Назначение УЗО и его использование заключается в том, чтобы спасти человеческая жизнь, по этому не во всех государствах европейского союза такая защита считается обязательной для установки в частном домовладении. Наиболее целесообразно, чтобы данное правило было введено и в нашем государстве, тогда кол-во несчастных случаев значительно станет меньше.