Архив / 1996 / №10 / 

Проблемы применения устройств защитного отключения (УЗО)

В настоящее время защитное отключение, бесспорно, является наиболее эффективным электрозащитным средством. Количество УЗО, установленных на самых различных объектах, стремительно увеличивается. Вполне закономерно, что комплекс проблем, связанных с применением УЗО, в последние годы приобретает все большую остроту и актуальность. Это обуславливается кроме того и рядом других факторов, из которых можно назвать рост энерговооруженности производства, быстрое насыщение быта различными электроприборами, существующий высокий уровень электротравматизма, развитие и совершенствование нормативной базы, касающейся применения УЗО, разработка новых и усовершенствование известных конструкций УЗО.

По своему принципу УЗО является быстродействующим защитным выключателем, автоматически отключающим контролируемую электроустановку от сети в случае возникновения однофазной или трехфазной несимметричной утечки на землю в данной электроустановке. Утечка может быть вызвана прямым прикосновением человека к токоведущим частям, повреждением изоляции, нарушением изоляции вследствие возгорания и т.п. В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током в случае прямого прикосновения к токоведущим частям.

Другим, не менее важным свойством УЗО, является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие неисправности изоляции электрооборудования. Известно, что более трети всех пожаров происходит именно по вине электрооборудования из-за нагрева проводников и изоляции токами короткого замыкания. Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на утечку, заблаговременно, до развития утечки в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предупреждая тем самым недопустимый нагрев проводников и последующее возгорание электроустановки.

Впервые УЗО было запатентовано германской фирмой RWE в 1928 г. (германский патент DRP Nr. 552 678 от 08.04.28). Тогда же было проведено испытание УЗО, имевшего чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 сек на добровольце. Эксперимент закончился благополучно, устройство сработало четко, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах. Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, во всем мире велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и, в первую очередь, совершенствованию и внедрению УЗО.

Начиная с середины семидесятых годов в нашей стране активно велись научно-исследовательские, опытно-конструкторские, экспериментально-производственные работы по созданию и внедрению в широкую практику УЗО. Защищались многочисленные диссертации, публиковались статьи, выдавались авторские свидетельства, составлялись координационные планы работ на самом высоком государственном уровне – ГКНТ и ВЦСПС, выпускались нормативные документы – ГОСТы, ВСН, ПУЭ и др., производились устройства – экспериментальные, опытными партиями, небольшими сериями.

Примерно в это же время в мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США, началось активное внедрение этих устройств в широкую практику. В результате, в настоящее время десятки миллионов УЗО успешно, о чем свидетельствует официальная статистика, защищают жизнь и имущество граждан Франции, Германии, Австрии и Австралии от электропоражений и пожаров. Там УЗО давно стало привычным и обязательным элементом любого вводно-распределительного устройства (электрораспредщитка). Также никого не удивляет наличие УЗО в розеточном блоке или вилке, питающих бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особоопасных – влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях. В настоящее время на каждого жителя указанных стран приходится в среднем по одному УЗО и, тем не менее, десятки фирм на протяжении многих лет стабильно, в значительных количествах производят эти устройства самых различных модификаций, постоянно совершенствуя их технические параметры.

Комплекс проблем, связанных с применением УЗО, необходимо рассматривать в следующих аспектах:

1. Нормативно-правовая база
2. Концепция конструкции и технические параметры устройств.
3. Проектирование электроустановок с УЗО и область применения УЗО.
4. Правила и рекомендации по монтажу и эксплуатации.

Нормативно-правовая база

Международная электротехническая комиссия (МЭК) выпустила ряд нормативных документов по применению УЗО – стандарты МЭК 755-83, МЭК 1008-90, МЭК 1009-90. Следует отметить, что деятельность МЭК направлена в основном на разработку документов, согласующих, координирующих, гармонизирующих требования различных национальных электротехнических стандартов. Поэтому публикации и стандарты МЭК носят, как правило,  рекомендательный характер, в то время, как собственные национальные стандарты практически всех стран-участников комиссии содержат гораздо более жесткие и конкретные требования на УЗО. Так, ни в одном из вышеперечисленных стандартов МЭК не содержится требования обязательного применения УЗО в конкретных типах электроустановок, в то время как такое требование имеется во французских электротехнических нормах NFC 61-140, в австрийских ЦVE-EN, германских VDE 0100, VDE 0664, американских NEC (п. 210-7) и т.д.

В этой связи представляется совершенно неоправданным и даже ошибочным решение Госстандарта о принятии в качестве национального российского стандарта на УЗО (ГОСТ Р 50807-95) переведенного стандарта МЭК 755-83 «Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током», имеющего, как указывалось ранее, исключительно рекомендательный характер.

Перечислим основные нормативные документы на УЗО, действующие в настоящее время в Российской Федерации:

ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83) «Устройства защитные, управ-ляемые дифференциальным (остаточным) током». Этот стандарт является, по существу, в данный момент времени основным нормативным документом. В нем содержатся основные определения физических величин и характеристик, относящихся к УЗО, классификация типов УЗО, методика испытаний и, как ранее указывалось, рекомендуемые – по тексту «предпочтительные» значения параметров УЗО. Указанный стандарт имеет скромное, на двух страницах, «Приложение С», «...отражающее потребности экономики страны и учитывающее требования действующих государственных стандартов...», «...разработанное на основе опыта проектирования, изготовления, испытаний и практического применения защитных устройств в России...». В нем содержатся несколько непринципиальных замечаний по правилам приемки и методам испытаний и некоторые «предпочтительные» значения технических параметров УЗО. Данное приложение, безусловно, ни в коей мере не отражает «особенностей национальной охоты» и имеет очень малую практическую ценность для российских производителей и пользователей УЗО. Стандарт принят Постановлением Госстандарта России № 4444 от 22.08.95 г. и введен в действие 01.01.96 г., однако до настоящего времени методы испытаний УЗО, содержащиеся в этом документе, не включены в Перечень обязательных сертификационных испытаний Госстандарта.

ГОСТ 12.4.155-85 «Устройства защитного отключения. Классификация. Общие требования». Определения, классификация, технические требования на УЗО, содержащиеся в данном документе, к настоящему времени окончательно морально устарели и не соответствуют современному уровню научно-технических знаний в области УЗО.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 6-е, 1986 г. В пп. 1.1.32 и 1.7.32 ПУЭ в качестве одной из электрозащитных мер предусмотрена защита людей от поражения электротоком с помощью защитного отключения. Однако, изложение требований в части применения защитного отключения носит лишь рекомендательный характер – по тексту: «В обоснованных случаях рекомендуется выполнять...» (п. 1.7.39), «Рекомендуется применять..., если безопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления или зануления... или по экономическим соображениям» (п. 1.7.42). Никаких требований по выбору и установке УЗО ПУЭ не содержат. Следует отметить, что последнее издание Правил относится к 1986 г. Очевидно, что назрела необходимость их серьезной переработки в целом и, в особенности, в силу огромного количества нового материала, раздела, касающегося УЗО.

Ведомственные строительные нормы – ВСН 59-88. В разделе «Электрооборудование жилых и общественных зданий» (п. 15.6) указывается: «В жилых и общественных зданиях рекомендуется применение УЗО на ток срабатывания не более 30 мА и время срабатывания до 100 мсек. В жилых домах УЗО рекомендуется устанавливать на вводе в квартиру... Рекомендуется также использование УЗО для переносных электробытовых приборов». Таким образом, в строительных нормах, также как и в ПУЭ, не имеется никаких конкретных технических требований или нормативов, касающихся применения УЗО.

ГОСТ Р 50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92) «Электроустановки зданий. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током». В п. 412.5.1 данного документа декларируется: «Применение устройств защитного отключения с номинальным током срабатывания, не превышающим 30 мА, считают дополнительной мерой защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме в случае недостаточности или отказа других мер защиты. В стандарте приведены общие требования по применению УЗО в различных системах питающих сетей электроустановок зданий.

ГОСТ Р 50 669-94 «Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения. Технические требования».

В этом стандарте в п. 4.2.9. указывается: «Вводно-распределительные устройства зданий должны содержать
аппараты управления и защиты, включая УЗО с уставкой по току утечки не выше 30 мА». Данный стандарт является первым и пока единственным отечественным нормативным документом, предписывающим для определенного класса электроустановок обязательное применение УЗО. Вынужденность введения такого жесткого требования определяется условиями эксплуатации подобных сооружений. Они устанавливаются в общественных местах, где с ними контактирует большое количество людей, для которых эти металлические сооружения представляют чрезвычайную опасность, поскольку условия их эксплуатации равнозначны экплуатации электроустановок в особо опасных помещениях.

Требования применения УЗО тесно связаны с другим нововведением ПУЭ. Решением Департамента электроэнергетики и Главгосэнерго-надзора Минтопэнерго от 18.02.94 г. в гл. 7.1. «Электрооборудование жилых и общественных зданий» Правил устройства электроустановок (ПУЭ), 6-е издание, переработанное и дополненное (Москва, Энергоатомиздат, 1986) в п. 7.1.33 введено требование о выполнении групповых сетей однофазных потребителей жилых и общественных зданий трехпроводными линиями, включающими фазный, нулевой, рабочий и защитный проводники. «В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим».

В связи с последовавшими за этим Решением многочисленными запросами из регионов России Главгосэнергонадзор и АК «Электромонтаж» письмом № 42-6/39-ЭТ, № 6-2/11 от 16.12.94 г. дали следующее разъяснение:

1. Для каждой линии групповой сети, отходящей от группового (этажного, квартирного) щитка следует прокладывать отдельный защитный проводник.

2. При питании нескольких штепсельных розеток от одной групповой линии ответвления защитного проводника к каждой штепсельной розетке должны выполняться в ответвительных коробках или (при питании розеток шлейфом) в коробках для установки штепсельных розеток одним из принятых способов. Последовательное включение в защитный проводник заземляющих контактов штепсельных розеток не допускается.

3. В жилых помещениях без повышенной опасности поражения людей электрическим током заземление металлических корпусов подвесной осветительной арматуры допускается не производить. Прокладка защитного проводника от распаечной коробки до светильников в этом случае может не производиться. При этом металлический крюк для подвески светильников должен быть изолирован.

Таким образом, данным Решением де-юре в России была введена система питающей сети с защитным проводом, в международной практике носящая название TN-C-S. К сожалению, данное Решение ориентировано только на сети жилых и общественных зданий. Для трехфазных промышленных сетей, где система TN-C-S должна выполняться пятипроводной, до настоящего времени не имеется конкретных указаний и предписаний по их исполнению.

Решение о применении в России системы питающей сети с защитным проводом имеет чрезвычайно важное значение для массового внедрения УЗО, поэтому в последующих разделах данной статьи особо будут рассмотрены схемы подключения УЗО в различных системах.

В заключение раздела, посвященного нормативно-правовой базе УЗО, целесообразно указать на некоторые административные документы, вышедшие в г. Москва и ряде других городов:

Правительство Москвы Распоряжением Премьера от 20.05.94 г. «О внедрении в строительство и эксплуатацию жилых домов и общественных зданий устройств защитного отключения (УЗО)» с целью скорейшего внедрения УЗО, повышения электро- и пожаробезопасности на эксплуатируемых объектах жилищного и общественного назначения постановило: «Приемку в эусплуатацию жилых домов, на-чатых комплектацией с мая 1994 г. производить только при наличии УЗО на вводе в каждую квартиру».

Распоряжением генерального директора АО «Омскгражданпроект» от 01.12.95 г. «О внедрении в электроустановки жилых домов, зданий общественного назначения, а также инвентарных зданий устройств защитного отключения (УЗО) предписывается: «В ранее выполненные проекты зданий необходимо по заданию заказчиков внести необходимые изменения с целью обязательного применения УЗО, в т.ч. зданий, начатых строительством, в которых еще не закончены электромонтажные работы».

В Указании Энергонадзора АО «Ростовэнерго» № 23 от 18.11.95 г. «О мерах по повышению электро-пожаробезопасности жилых домов и общественных зданий и сооружений» содержится требование: «Не производить приемку в эксплуатацию электроустановок, не оборудованных УЗО:

– жилых и общественных зданий и сооружений – начиная с 01.07.96 г.;
– мобильных (инвентарных) сооружений, выполненных из металла или с металлическим каркасом – начиная с 01.01.96 г.».

Распоряжением Главы Администрации г. Тюмени № 148 от 23.10.95 г. «О применении устройств защитного отключения (УЗО)» предписывается: «Приемку в эксплуатацию жилых домов, начатых комплектацией с июля  1995 г. производить при наличии УЗО на вводе в каждую квартиру».

По эффективности действия реальной альтернативы защитному отключению пока   не существует, поэтому в ближайшие годы УЗО будет являться основным и наиболее радикальным электрозащитным средством, а это означает, что нормативная база должна развиваться и совершенствоваться, чтобы отвечать требованиям времени.

(Продолжение следует).

Николай Душкин, Владимир Монаков