Ваш дом. Безопасность электроснабжения

В наше обзоре, опубликованном в № 2, мы начали знакомить наших читателей с приборами, позволяющими создать в доме удобство и комфорт, и при этом позволяющим экономить электроэнергию. Чтобы познакомиться с такими приборами мы посетили оду из компаний, торгующих таким оборудованием — концерн АВВ, точнее одну из его Российских дочерних компаний «АББ Индустри и Стройтехника».

Экскурсия, организованная для нас инженерами по электроустановочному оборудованию этой компании, оказалась очень интересной, надеемся, что и для наших читателей тоже. В частности мы познакомились с защищающими людей и бытовую технику розетками с устройствами защитного отключения (УЗО) и розетками с варистором, защищающими от повышения сетевого напряжения. Естественно вопрос защитных устройств нас очень заинтересовал. И заинтересовал вот в каком плане.

 

Перечисленные выше устройства достаточно надежно спасают от замыкания и прочих неприятностей ПОСЛЕ розетки. А как быть с возможностью замыкания ДО розетки, например с замыканием проводки проложенной в стене? Ведь при панельном строительстве «скрытая» проводка (зачастую это проводка «навсегда» замурованная в стену) часто служит источником различных «неприятностей», и иногда довольно крупных. Пролежав в стене 25-30 лет, жгут проводов постепенно стареет, в изоляции появляются микротрещины, а за тем и просто трещины, а затем…. Не будем уточнять что бывает «затем», Вы наверняка уже догадываетесь сами. Так вот есть ли какое-то средство защиты от таких случаев?

 

 

 

 
В общем, все, что мы узнали в ответ на наш вопрос, мы Вам сегодня и расскажем. Как всегда обо всем по порядку. Вопрос безопасного электроснабжения в здании подразде-ляется на несколько подвопросов: защита людей, эксплуатирующих электрические установки, и защита самих электроустановок. Защита электроустановок — выполняется защитными автоматами, стоящими в распределительных шкафах (все мы знаем российские автоматы типа АЕ и АП, защищающие от короткого замыкания).

 

Защита людей, эксплуатирующих электрические установки, — это вопрос защиты от замыкания на землю (корпус) при пробое изоляции (стиральные машины, холодильники, электро-плиты и т.д.). Прикоснувшись к такому прибору, человек получает электрический удар, последствия которого непредсказуемы. Начать рассмотрение этого вопроса надо с того, что наша Российская система проводки построена по системе TNC (с глухо заземленной нейтралью), а на западе уже давно перешли на систему с изолированной нейтралью. Если пользоваться официальной статистикой, то электро-травматизм в России возрос с 621 случая в 1952 году до 4557 случаев в 1996 году. При этом от поражения электротоком в России гибнет в 30 раз больше людей, чем на западе. Такая статистика весьма красноречиво свидетельствует о необходимости усиления мер защиты.

 

1.  Защита человека. Лишь немногие люди думают о несчастных случаях, связанных с током. «Со мной этого не случится» — считают многие. Однако во всем мире постоянно происходят несчастные случаи подобного характера — в частных домах, офисах и на предприятиях. Большинства этих происшествий можно было бы избежать, если бы оптимально использовались технические возможности, которые суще-ствуют в настоящее время. Человеческая жизнь неповторима. Она заслуживает наилучшей защиты, которую только может предложить современная техника. И даже если в большинстве случаев, слава Богу, не доходит до летального исхода, в любом случае предотвратить легче, чем лечить.

 

В частном доме, прежде всего, необходимо обратить внимание на безопасность ванной (душевой) комнаты, крытых и открытых плавательных бассейнов, кухонь, фонтанов, электроцепей в розетках на балконах и террасах, в садах и гаражах, домашних мастерских. Одним из способов защиты людей от поражения электрическим током при замыкании на корпус (при пробое изоляции корпуса) — это, так называемые, дифференциальные автоматы, как их называют на западе, или устройства защитного отключения (УЗО), как их называют в России (это действительно один и тот же способ защиты, просто разные названия). УЗО — устройство, которое измеряет разницу между током, проходящим по фазному проводу, и током, «возвращающимся» по нейтральному проводу.

 

Говоря научным языком, это устройство, измеряющее дифференциальную разность токов. Если возникает разность измеряемых токов, т.е. возникла утечка тока на землю (в частности утечка по телу человек коснувшегося корпуса неисправного устройства), то именно эту утечку и фиксирует прибор. Безопасным пределом для человека является ток 30 мА, соответственно в жилых зданиях и применяются устройства защитного отключения, рассчитанные на ток утечки 30 и 10 мА (т.е. равно или меньше опасного предела). Время срабатывания рассчитано таким образом, что человек даже и не успевает толком понять, что его «тряхнуло» (несколько миллисекунд). Для защиты кабелей проходящих в земле токи утечки значительно больше (от 300 мА до 1 А). Такой ток утечки соответствует пробою изоля-ции, т.е. при срабатывании прибора защиты Вы будете знать, что изоляция нарушена и Вам необхо-димо менять участок кабеля. Для защиты людей такие приборы, конечно же, не подходят.
Общая информация о дифференциальных автоматах.

 

Дифференциальные автоматы (Автоматические выключатели с УЗО — устройство защитного отключения) являются защитными устройствами, которые срабатывают при возникновении утечки тока на землю. При превышении определенного значения, установленного с учетом чувствительности дифференциального автомата, происходит мгновенное отключение от сети. Защита от контактного напряжения и риска поражения электрическим током, обеспечиваемая этими УЗО, является основополагающим элементом при любом нормальном применении и исключительно важна в особых случаях, когда фактор риска может быть особенно велик. Вот некоторые из таких наиболее важных случаев:

 

 

    • защита медицинских учреждений. Это не ограничивается большими больницами, частными лечебницами и клиниками, но может также использоваться в отделениях обычной и зубной хирургии, помещениях для гидротерапии и физиотерапии и т.д.;

 

    • защита мест ведения строительных работ;

 

    • защита частных и общественных ванных комнат (душевые, ванные, бассейны, сауны);

 

    • защита пользователей портативным оборудованием, которое не имеет двойной изоляции, и садовым оборудованием;

 

    • защита людей в кемпингах;

 

  • защита электропитающего оборудования, расположенного в местах стоянки судов.

 

Кроме того, не следует забывать, что эти устройства также обеспечивают защиту от пожаров. Дифференциальные автоматы используют трансформатор с магнитным размыкателем, приводимым в действие поляризованным реле. Оно измеряет переменный ток (тип АС) или переменный и пульсирующий ток с компонентами DC (тип А) и не чувствительно к сверхтокам до 250 А. Отсутствие чувствительности к сверхтокам устраняет ложные срабатывания, вызываемые атмосферными изменениями.

 

Дифференциальные автоматы подразделяются на две категории в зависимости от их чувствительности: низкочувствительные и высокочувствительные. Низкочувствительные устройства скоординированы с системой заземления для обеспечения защиты от непрямого контакта, другими словами, обеспечивают, чтобы доступные металлические части, которые обычно изолированы, не оказались бы под напряжением в результате повреждения изоляции. Высокочувствительные устройства используются для обеспечения защиты при прямых контактах.

 

Их еще называют физиологически чувствительными, поскольку человек, который случайно касается находящейся под напряжением части (оголенного провода, клеммы без защитной крышки, и т.д.), представляет собой сопротивление, оказываемое его собственным телом, току, проходящему от проводника к земле. Дифференциальный автомат должен немедленно отключить электропитание, как только этот ток превысит безопасный уровень. Этот тип особенно удобен для применения в жилых домах и в тех случаях, где имеется риск прямого контакта с токоведущими частями. Высокочувствительные устройства обеспечивают мгновенную защиту при непрямом контакте.

 

Дифференциальные автоматы, работающие на остаточном токе с максимальной токовой защитой, объединяют в едином устройстве функцию защиты при утечке на землю и термомагнитную функцию защиты, что является типичным для автоматических выключателей. Устройство срабатывает в обоих случаях, как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях и обеспечивает защиту при коротком замыкании до максимального значения, указанного на этикетке.

 

Защитные устройства типа УЗО устанавливаются в распределительном шкафу квартиры (их, кстати, можно устанавливать и в уже стоящих шкафах). Идея такова — устройство ставится после вводного автомата, защищая всю квартиру (дом). Если вы ходите использовать его для защиты конкретного прибора (стиральной машины, плиты), то можно поставить его только на данное конкретное устройство. В этом случае желательно использовать УЗО на ток утечки 10 мА. Для защиты всей квартиры обычно используется УЗО на ток утечки 30 мА (нагрузка в квартире дробится и общий ток утечки дробится вместе с ней, следовательно, общий ток утечки будет складываться из более мелких, поэтому и необходим более «мощный» автомат).

 

Поскольку УЗО используется в комплекте с автоматом защиты (автомат защиты от перегрузки и короткого замыкания), существуют дифференциальные автоматы, которые совмещают все три вида защиты — от короткого замыкания, перегрузки и утечки. Есть соответствующая Российская разработка — астро-УЗО. Наземные металлические сооружения, такие как коммерческие палатки, ангары и т.д. в обязательном порядке должны оснащаться устройствами такого типа (ГОСТ Р 50669-99, ГОСТ Р 50571.3-94, ГОСТ Р 50807-95). Закона, регламентирующего применение УЗО в жилых помещениях пока нет, поэтому на данный момент каждый выбирает свою безопасность сам. В новостройках эти приборы уже устанавливаются — они закладываются на стадии проектирования (Распоряжение правительства Москвы № 868-РП «О внедрении в строительство и эксплуатацию жилых домов и общественных зданий устройств защитного отключения (УЗО)).

 

Остальных, т.е. не жителей новостроек спасать пока никто не собирается. Даже если и выйдет закон, обязывающий установить такие приборы во всех жилых домах, то как всегда окажется, что денег для его практической реализации нет. Кроме того, такая реконструкция сопряжена с целым рядом технических проблем, о которых мы уже упоминали в предыдущем обзоре — с этими проблемами сейчас пытаются бороться на территории бывшей ГДР, приводя её жилищный фонд в соответствие с европейскими стандартами.

 

Применять защитные приборы типа УЗО уже сейчас необходимо, хотя бы ради безопасности детей, непред-сказуемых в своих делах и поступках. Вспомните себя в детстве, каждый из нас обожал ковыряться в различных электро-приборах, чтобы посмотреть, как они устроены. Розеточная сеть, защищенная УЗО, при любых неблагоприятных условиях (ребенок сунул шпильку в розетку) защитит жизнь Вашего ребенка, просто отключив сеть. Если системой УЗО оборудован полностью подъезд или целый дом, то Вы защищены от такого явления, как замыкание фазы на батарею центрального отопления.

 

Компания ABB расширила круг выпускаемой продукции, освоив выпуск 2-модульных дифференциальных автоматов: DS 641, DS 651, (1 полюс + нейтраль), которые имеют ширину всего двух стандартных модулей (17,5 мм каждый). Поэтому они очень удобны для использования в потребительских щитах, где место для установки ограничено. Они обеспечивают те же функции, что и все другие дифферен-циальные автоматы, т.е. защиту при прямом и непрямом контакте, от возгорания, вызванного утечкой тока на землю и т. д.

 

2. Защита зданий, оборудования и приборов. Примерно такая же ситуация складывается и с «охраной» имущества. Число приборов, подвергающихся повреждениям, уже сегодня очень велико. Подумаем, к примеру, о дорогостоящей видеоаппаратуре, стиральных машинах с программным управлением, персональных компьютерах, телефаксах и электронных системах управления для отопительной сети. Все эти приборы и установки содержат электронные детали, которые требуют особой защиты. Но о том, что их установка не соответствует необходимым требованиям безопасности, в основном никто не думает, по меньшей мере, до дня «ИКС». Неприятным последствием аварийных ситуаций с пере-численными приборами является не только дорогостоящий ремонт, но и финансовые потери при остановке этих приборов. И в этом случае предотвратить легче (и что самое главное дешевле), чем «лечить».

 

Говоря об аварийных ситуациях мы, конечно же, прежде всего имеем в виду опасность кратковременного повышения напряжения в случае кроткого замыкания, грозовом разряде на линию электропередачи, и прочих аварийных ситуациях в службе электроснабжения. При таких ситуациях в электросети резко «подскакивает» напряжение, что влечет за собой, как правило, выход из строя бытовой техники. (Причем техника выходит из строя настолько, что в ряде случаев легче, да и дешевле пойти купить новую, чем отремонтировать сгоревшую. Проверено на собственном опыте. В.К.).

 

Для защиты розеточной сети разработана и успешно применяется система OVERSTOP или автомат защиты от перенапряжения (это просто различные названия одного и того же прибора) или устройства на основе варистора. Они представляют собой модульные элементы, которые, так же как и автомат УЗО, устанавливаются в распределительном шкафу квартиры. Эти приборы при увеличении напряжения в сети «сбрасывают» лишнее напряжение на землю. Конечно же, каждый прибор имеет определенные пределы работы. Например, приведенный ниже на рисунке прибор на основе варистора выдерживает повышение напряжения до 1300 В, при времени срабатывания не более 25 нСек (это прямо скажем очень быстро), выдерживает систематическое пятикратное увеличение тока и однократное увеличение тока до 10 кА (ток короткого замыкания).

 

Стоит он относительно дорого, но обеспечивает при этом надежную защиту приборов, которые стоят несоизмеримо дороже. Таким образом, эти приборы как бы стабилизирует напряжение сети, сбрасывая лишнее напряжение (срезая верх пиков синусоиды). По другому можно сказать, что варистор защищает «охраняемые» им электроприборы путем самоуничтожения (в случае превышения указанных предельных значений по току и напряжению). Разрядник для защиты от перенапряжений можно сравнить с предохранительным клапаном кастрюли-скороварки: если давление внутри слишком высоко, выпускают пар, не дожидаясь, пока с кастрюли слетит крышка. Выпускают до той поры, пока снова не наступит нормальное состояние.

 

 

Разрядники перенапряжения. Общие сведения. Основной особенностью оборудования OVERSTOP является комбинированное использование разрядников защиты от перенапряжений и варисторов. Это делает возможным использовать преимущества обоих устройств. Кроме очень высоких временных параметров (<25 ns), типичных для варисторов, система OVERSTOP позволяет следующее:

 

 

    • ограничение тока утечки. К примеру, с максимальным током 2,5 kA устройства защиты OVERSTOP будут иметь остаточное напряжение ниже 800 В, что значительно меньше, чем, если бы в устройстве не использовалась совместная работа разрядников по защите от перенапряжений и варисторов (см. график ниже).

 

    • ограничение рассеянной энергии внутри защищаемого оборудования. Проведенные тесты показали, что оборудование OVERSTOP имеет более высокие показатели (выше 40%), при рассеивании энергии.

 

  • более долгий срок службы варисторов. В случае возникновения перенапряжения между проводами под напряжением (фаза к фазе или фаза к нейтральному проводу), при установке системы OVERSTOP 90% рассеянной энергии приходится на газовые разрядники и только 10% на варистор. Общий срок службы варисторов, таким образом, значительно продлевается, а вероятность утечки тока значительно сокращается.

 

Использование защитной системы OVERSTOP для защиты от динамических перенапряже-ний предохраняет от повреждения чувствительные элементы, предотвращает их преждевре-менное старение и другие возможные последствия, влияющие на корректную работу. Устройства OVERSTOP обеспечивают защиту оборудования от перенапряжений атмосферного происхождения (молния), а также возникающих внутри оборудования (операции по прерыванию цепи, паразитные помехи и др.). Система OVERSTOP включает в себя защиту электрических (230 В и 400 В) и телефонных линий.

 

Устройства данной системы отвечают широкому диапазону требований, предъявляемых различными сферами:

 

 

    • промышленность (программируемые логические системы, измерительное оборудование, контрольные распределительные панели, системы безопасности, дистанционного управления и автоматизации);

 

    • бытовое использование и сфера услуг (оборудование hi-fi, системы сигнализации, телевизоры, электронное оборудование, аппаратура для печати и фотокомпозиции, видеомагнитофоны, кассовые аппараты и т.д.);

 

    • обработка данных (процессоры, периферийное оборудование, электронные распределители, персональные компьютеры и т.д.);

 

    • телекоммуникации (телефонные станции, телексы, телефаксы, модемы, автоответчики, видеотерминалы, системы intercom);

 

  • сельское хозяйство (автоматические кормушки, доильные машины, инкубаторы, насосные станции, холодильники и т.д.)

 

Для комплектации системы OVERSTOP необходимо несколько мультифункциональных элементов, скомпонованных в одном блоке с четырьмя розетками, устройство защиты от перенапряжения и контрольное устройство. В электрических цепях могут возникнуть два типа перенапряжений: — между проводом под напряжением и землей (асимметричные помехи); — между проводами под напряжением (симметричные помехи). Единственный существующий в этой области в Европе французский стандарт NFC 61.740, требует двойную защиту от асимметричных и симметричных перенапряжений. В связи с этим, оборудование системы OVERSTOP обеспечивает защиту как между проводом под напряже-нием и землей (стандартный режим), так и между проводами под напряжением (дифференцированный режим) для электрических и электронных потребителей.

 

Если использовать разрядник перенапряжения в комплекте с УЗО, то электросеть при повышении напряжения будет просто отключаться. Ведь как мы уже говорили, при повышении напряжения варистор начинает сбрасывать лишнее напряжение на землю, а УЗО, обнаружив разницу между «вытекающим» и «втекающим» обратно током (разницу, соответствующую току «утечки» на землю), просто отключит сетевое питание. Таким образом, система не ждет пока «сгорит» варистор, мужественно защитив «ценой собственной гибели» стоящие за ним электроприборы. Она как бы защищается  от саморазрущения — система УЗО, защищая варистор, отключит сеть намного раньше этого момента (кстати сэкономив хозяевам немалые деньги на покупке нового варистора). Именно такое употребление двух приборов в комплекте и является наиболее целесообразным.

 

Таймеры для лестничной клетки. Данные устройства позволяют осуществить замыкание и последующее автоматическое размыкание контакта по истечении  установленного времени (время задержки). Применяется для освещения  коридоров и лестничных клеткок, подвалов, гаражей и т.д. Существует два варианта прибора: электромеханический (Е232) и электронный (STS).

 

Реле времени (слева). Реле времени используются там, где необходимы автоматические контроль и коммутация освещения, отопления, кондиционирование воздуха и т.д.

 

Выключатели освещения (справа). Выключатели освещения включают и выключают осветительные устройства в соответствии с установленном порогом яркости. Для этой цели устройства оснащены светосенсором, который реагирует на увеличение или уменьшение яркости, относительно  установленного порога.  Устройство имеет функцию задержки времени во избежание нежелательной коммутации во время текущей перенастройки яркости.  Контрольная цепь отделена от питания. Световой сенсор имеет низковольтное питание LV и отделен от  сети.  Выключатели освещения могут применяться для наружной установки (степень защиты IP 54).

 

 

 
Электромеханические выключатели с часовым механизмом (слева).
• Тип ETS 1 (суточная программа) без резервного источника питания. Часы включатся непосредственно с подачей электроэнергии.
• Тип ETS 1/R (суточная программа) — ETS 7/R (недельная программа) с 72 часовым резервным источником питания.

 

Программируемые термостаты (справа). При помощи термостатов данной серии возможно программировать коммутацию ON/OFF нагревательных систем, как в режиме времени, так и в режиме температуры. Уровень температуры в помещении вместе с рабочим календарем (дни, часы, минуты) установливается при помощи специальных клавиш устройства.

 

Прибор оснащен двухпозиционным минидипом, toff.  Два фиксированных уровня температуры могут быть по выбору установлены в положении ВЫКЛ.: 7°С (антифриз) или 15°С (экономичный режим/ночь). Таким образом, в течение периода, когда система запрограммирована на положение ВЫКЛ, это условие выполняется, пока температура не упадает ниже 7°С или 15°С, в соответствии с позицией, выбранной на минидипе toff.

 

Выключатели — изоляторы тип Е 240 — Е 270. Выключатели — изоляторы предназначены для использования в качестве главного выключателя и имеют принудительное размыкание. Они обладают высокой мощностью разрывания тока короткого замыкания оптимальной защитой от случайного прикосновения к элементам под напряжением. Выключатели оборудованы двухрядными клеммами и зажимами для быстрого монтажа, блокированными в разомкнутом состоянии. Их форма и дизайн приведены в соответствие с МСВ серии S2. Двухрядные клеммы позволяют осуществить одновременное соединение проводов и сборных шин. Крепежные винты (размер 2) системы Pozidriv обеспечивают простое, надежное и экономичное крепление проводов. Устройства этого типа могут быть опломбированы или заперты в разомкнутом или изолированном состоянии. Внутренние соединения переключающего механизма обеспечивает одновременное переключение даже без коленчатого соединительного устройства.

 

В этом классе приборов АВВ предлагает еще целый ряд модульных сервисных устройств — выключатели с часовым механизмом или программируемые и непрограммируемые таймеры. Что такое непрограммируемый выключатель? Это значит, что у Вас стоит датчик, который реагирует на какой-то порог освещенности. Например, с наступлением сумерек он включит свет, на лестничной площадке. С увеличением яркости солнечного освещения он выключит это освещение. Выключатель поставляется в комплекте с таким датчиком. Программируемые выключатели позволяют с кратностью 15 минут запрограммировать освещение на весь день или даже на всю неделю.

 

Кроме включения света такой прибор может включать любой электроприбор — это может быть, например какой-то электронагревательный или тепловой прибор. Для чего это может быть использовано? Например, Вы знаете, что возвращаетесь с работы в 1900. К своему возвращению Вы предпочитаете поднять температуру в доме на 5-10°. Вот такой программный таймер и включит Вам необходимый электронагревательный прибор. То же самое можно сделать со светом. Например, Вы уходите из дома в 800 и возвращаетесь в 1900. Пока Вас нет дома никакие электроприборы, кроме холодильника и факса работать не должны. На время Вашего отсутствия таймер и отключит все освещение и электроприборы, а заодно и забытый второпях утюг. Так что Вы можете быть твердо уверены, что пока Вас нет дома, ничего “случиться” просто не может. Правда к «дежурным» электроприборам — холодильнику и факсу — придется проложить отдельную «неотключаемую» линию.

 

 

Для промышленного применения (офисы, промышленные предприятия и т.д.) можно рекомендовать еще один полезный для них прибор. Для того, чтобы дистанционно отключать электрические цепи, автоматы защиты могут быть оснащены дистанционными (шунтовыми) расцепителями, которые отключают автомат при подаче напряжения питания 24 (220) В. Такие приборы необходимы при организации диспетчеризации зданий или технологических производств. Они необходимы, например, в системах комплексной защиты зданий, когда у Вас есть приточно-вытяжная вентиляция, а так же различные электрические сети, проложенные по всему зданию. В аварийных случаях, например при срабатывании пожарной сигнализации и автоматической системы пожаротушения, приточно-вытяжную вентиляцию необходи-мо отключить (отключить дистанционно), чтобы избежать распространения огня. Необходимо отключить и электрические сети.

 

Вот тут такие приборы просто незаменимы. Конечно же мы не смогли удержаться и не задать вопрос. Существуют ли еще какие-либо защитные приборы, которые, например, могли бы сами обнаруживать «забытую» нагрузку (тот же самый утюг) и сами её выключать?  Да такие системы существуют. Но этот вопрос в состояние решить только сле-дующее поколение приборов, точнее не приборов, а «интел-лектуальных» систем энергоснабжения дома -EIB (European Installation Bus) — управление энергоснабжением и электропри-борами всего дома по интеллектуальной (информационной) шине.

 

Эта система позволяет управлять всеми электропотре-бителями по заданной программе (это может быть и компью-терное управление). Сюда может входить и контроль над освещенностью (включение света только в тех помещениях, где находятся люди), и за теплом (снижение температуры в здании в выходные и увеличение её в рабочие дни), и за жалюзи (открытие жалюзи во всем доме по мере увеличения солнечной освещенности). При применении такой системы экономия только электроэнергии на большом офисном здании может составит до 30 000 DM в год. В Москве уже есть несколько зданий, оснащенных такой системой. Но эта система настолько интересна, что вполне заслуживает отдельного рассмотрения. Так что давайте вернемся к этому вопросу в следующем обзоре.

 

Техническая информация предоставлена фирмой ООО «АББ Индустри и Стройтехника»

Вадим Ковалев