УЗИс, AFDD, AFCI – что это и зачем

Искрение в токопроводящих сетях представляет собой электрическую дугу, появляющуюся в местах некачественных контактов или неисправной изоляции. Сильный нагрев вызывает обугливание и дальнейшее возгорание на аварийном участке. Предотвратить подобные явления возможно при помощи специального прибора УЗИс, которое расшифровывается как устройство защиты от искрения. У иностранных производителей УЗИс известны под названиями AFDD или AFCI. При возникновении опасной ситуации они быстро отключают электричество, и прекращают дальнейшее развитие негативных процессов.

Назначение

Возникновение электрической дуги возможно по многим причинам, связанным с нарушениями в проводке. Большинство негативных факторов пресекается стандартными защитными средствами автоматическими выключателями, УЗО и дифференциальными автоматами. Однако, для полноценной защиты сетей этих приборов во многих случаях становится недостаточно. В первую очередь это связано с увеличением количества электрооборудования, что привело к заметному росту нагрузки на имеющуюся проводку.

В результате, сравнительно недавно начали появляться устройства, целевое назначение которых как раз и заключается в защите от искрения, в предотвращении образования электрической дуги. Их установка носит рекомендательный характер, но в перспективе ситуация будет меняться и обязательное применение УЗИс планируется закрепить на законодательном уровне.

По аналогии с реле напряжения УЗМ, устройства защиты непрерывно отслеживают и контролируют параметры проходящей через них синусоиды. Однако в условиях искрения этого недостаточно, поэтому в процессе измерений учитывается не только состояние рабочей частоты в 50 Гц, но и другие гармоники поступающего сигнала. Для этого УЗИс оборудован специальным контроллером, который при изменении сетевых параметров дает команду на мгновенное отключение питания. Принятие решения основывается и на многих других показателях, что практически полностью исключает ложные срабатывания.

Правильное название прибора определяется ГОСТом IEC 62606-2016 и звучит как УЗДП, то есть, устройство защиты от дугового пробоя. В широком употреблении находится все-таки понятие УЗИс по названию самых первых защитных устройств этого типа. Их основная функция заключается в обнаружении искры и последующем обесточивании проводки. Таким образом, прибор защищает сеть, а вероятность возгорания и пожара существенно уменьшается. По своей сути, эти устройства являются третьим этапом развития защитных средств после автоматических выключателей и УЗО.

Принцип работы и устройство

Конструкция УЗИс предполагает его монтаж на ДИН-рейку со стандартной шириной 35 мм. Все детали размещаются в неразборном пластиковом корпусе с классом защиты IP40. Для подключения на входе и выходе установлены 4 контакта. С правой стороны имеется нанесенная схема подключения со всеми обозначениями и величиной предполагаемой нагрузки.

На передней панели находится рычаг, соединенный с расцепителем, с помощью которого защищаемая цепь включается и отключается. Здесь же расположен регулятор, устанавливающий максимально допустимое напряжение сети в пределах 260-290 В. Контроль над сетью и состоянием самого прибора осуществляется через светодиод, работающий в нескольких режимах индикации.

Подключение фазного проводника производится с разрывом внутри устройства, где и выполняется его коммутация. Нулевой провод проходит непрерывно через весь прибор от входа до выхода.

В комплект УЗИс входит специальное приспособление, имитирующее искрение, позволяющее контролировать работоспособность защитной зоны. Его внешний вид напоминает вилку под стандартную розетку. Использование этого устройства особенно важно на протяженных линиях, где затухающий сигнал не всегда определяется защитой.

Принцип работы устройства, определяющего искрение на расстоянии, происходит следующим образом. В процессе контроля производится слежение за состоянием тока, проходящего через аппарат. При появлении искрения в каком-либо месте, происходит искажение синусоиды в виде хаотичных разрывов. Отмечается возникновение помех, скачкообразное изменение силы тока и напряжения. Однако, только этих параметров недостаточно для принятия решения об отключении. В конце концов это привело бы к частым ложным срабатываниям.

В связи с этим современные УЗИс дополнительно анализируют следующие параметры:

Анализ тока, дифференцирование дуги от полезной нагрузки.
Выясняется мощность дуги и степень ее опасности.

В случае определения ситуации, как потенциально опасной, УЗИс разрывает цепь и отключает питание. При наличии в сети импульсов с амплитудой, не превышающей заданного значения, устройство признает их не опасными и никак не реагирует.

Характеристики

Данное защитное устройство после подключения находится в постоянном рабочем режиме. Приборы УЗИс могут применяться во всех стандартных электрических сетях. Работоспособность и эффективность устройства определяются по следующими характеристиками:

Величина номинального, минимального и максимального рабочего напряжения будет составлять 230, 150 и 290 вольт. При минимальном значении ток будет проходить через устройство, но защиты от искрения не произойдет. При достижении максимума прибор выполнит отключение потребителей, то есть защитит от повышенного напряжения, частично выполнив функцию реле напряжения.
Способность выдерживать напряжение в 440 В без выхода из строя. УЗИс будет продолжать нормально работать, когда напряжение вернется в нормативные рамки. То есть, устройство защиты от искрения защищает от обрыва нуля, сохраняя свою работоспособность.
Возможность регулировки порогов отключающего напряжения. Его можно выставить в следующих величинах: 260, 270, 280 и 290 вольт. Таким образом, изменяется соотношение между возможным повреждением нагрузки и частотой отключений.
Временной промежуток для отключения, когда превышен порог напряжения. Устанавливается в пределах от 0,2 до 0,03 с. В случае аварии быстрое отключение поможет гарантированно избежать негативных последствий.
Срабатывание при появлении искрения от 0,04 с и более, в зависимости от нагрузочного тока, интенсивности искрения и частоты его повторения.
Показатели варисторной защиты, шунтирующей входные помехи из сети.

Классы УЗИс

В соответствии с особенностями конструкции, все УЗИс разделяются на следующие категории:

Отдельные устройства с детектором искрения и средствами размыкания. Могут последовательно соединяться со средствами защиты от коротких замыканий.
УЗИс с детектором искрения, входящим в конструкцию устройства.
Прибор с детектором и защитным устройством, подключаемым на месте эксплуатации.

Монтаж и подключение защитного устройства немеханическим способом или механическими средствами, например, вставным путем или болтовыми соединениями.

Численность полюсов и токовых линий:

Однополюсные приборы с двумя токовыми линиями.
Двухполюсные устройства.

В перспективе рассматривается возможность производства УЗИс, способных обеспечивать информацией систему мониторинга.

Маркировка

Маркировка может наноситься непосредственно на корпус прибора или размещаться на закрепленной табличке. Сюда входят следующие данные и характеристики:

Название производителя или его торговая марка.
Номер серийный или по каталогу.
Величина номинального тока, напряжения и частоты.
Показатель номинальной коммутационной способности.
Принципиальная электрическая схема.
Ссылка на ГОСТ.

Степень защиты, превышающая IP20, должна соответствовать фактическому стандарту, независимо от способа установки. Если же для повышения защиты используются специальные аксессуары и приспособления, они должны быть отражены в технической документации. Здесь же размещается полная информация об изделии, в том числе и пункты, не вошедшие в маркировку.

Для обозначения разомкнутого и замкнутого состояния используются символы О и |. Последний наносится в виде прямой вертикальной линии. Данная индикация может наноситься с помощью дополнительных национальных символов страны, где используется устройство. Данная символика должна обязательно просматриваться после монтажа УЗИс на свое место. Вместо обозначение может использоваться кнопка, находящаяся в замкнутом положении, которое хорошо просматривается. Если же она не удерживается в данной позиции, то положение контактов обозначается другими доступными средствами.

Зажимы для подключения к питающей сети и нагрузке также обозначаются маркировкой. Это могут быть надписи сеть и нагрузка, нанесенные возле соответствующих контактов или указательные стрелки в направлении потока энергии в сети. Символом N обозначаются контакты, предназначенные для подключения нейтрального провода.

Подключение УЗИс

На представленных схемах хорошо видны основные варианты подключения защитных приборов УЗИс:

С использованием в цепи автоматического выключателя. Подключение автомата производится до УЗИс в разрыв фазного провода. Нейтральный проводник проходит сквозь прибор через входной и выходной контакты.
С установкой в цепь дифференциального автомата. Он также подключается до основного защитного устройства, но при этом используются оба проводника фазный и нулевой.
Подключение УЗИс совместно с УЗО устройством защитного отключения. Вначале устанавливается вводный автомат с подключением через фазный провод, далее подключается УЗО посредством фазы и нуля, которые соединяются с входными контактами устройства защиты от искрения.

После монтажа и подключения какие-либо дополнительные действия уже не нужны. Напряжение подается в сеть, и контроллер осуществляет его проверку и сравнение со значением, установленным пользователем. Если все показатели находятся в пределах нормы, то индикатор будет гореть зеленым светом.

Для отслеживания реального состояния сети существуют другие типы индикаций, включающихся на передней панели в следующих ситуациях:

Постоянный красный цвет. Указывает на отключение питания в связи с опасным искрением или дуговым пробоем.
Индикатор мигает зеленым светом. В этом случае питание сети отключается в связи с падением напряжения ниже максимального порога, заданного пользователем.
Включается красный мигающий свет индикатора. Указывает на обесточивание сети в связи с превышением текущим напряжением максимального порога, установленного пользователем.
Попеременно мигающий красный и зеленый свет. Напряжение отключено по итогам самопроверки и тестирования УЗИс. Основная причина нарушение работоспособности и отказ устройства.
Индикатор вообще не светится. В этом случае напряжение в сети полностью отсутствует, или оно значительно ниже минимального значения.