Незважаючи на гадану простоту процедури вибору захисних апаратів існує ряд практичних особливостей, що впливають на надійність електропостачання в побутових розподільних ланцюгах.
Для сучасних електричних споживачів, таких як комп'ютери, пральні машини, великі групи люмінесцентних світильників, характерні більш високі пускові струми і наявність невеликих струмів витоку, що викликаються фільтруючими конденсаторами на вході пристроїв.
Крім того, розгалуженість і багаторівневість сучасних розподільних систем для великих житлових котеджів або невеликих комерційних об'єктів вимагає застосування додаткових заходів щодо забезпечення додаткової селективності між вищим і нижчим апаратами.
Грунтуючись на досвіді побудови розподільних систем для побутових і невеликих комерційних об'єктів, ми висвітлимо в цій статті аспекти вибору і особливості обладнання, що зменшують імовірність небажаних спрацьовувань.
Найбільш часто зустрічаються причини помилкових спрацьовувань можна розділити на кілька груп, залежно від типу захисного апарату, місця його установки, компонування розподільного щита і устаткування, встановленого поруч.
Помилкові спрацьовування УЗО
Для пристроїв диференційного захисту в даному аспекті основними факторами, які можуть викликати небажані спрацьовування, є спрацьовування, викликані кидками струму, і спрацьовування, викликані струмами витоку навіть при нормальній роботі обладнання.
Стандартні пристрої захисного відключення мають стійкість до імпульсних струмів до 250 А. Великі кидки струму, можуть бути викликані, наприклад, зарядом конденсаторів в імпульсних блоках харчування, включенням великих груп ламп освітлення або придушенням імпульсних перенапруг обмежувачами, встановленими поруч з УЗО. Для зменшення впливу таких імпульсних струмів в сучасні УЗО вводиться невелика затримка, що дозволяє пропустити пік струму і збільшити стійкість до імпульсних струмів.
Згідно з вимогою VDE спеціальні УЗО з затримкою повинні встановлюватися спільно з обмежувачами перенапруги. Також їх рекомендують встановлювати перед споживачами з імпульсними блоками живлення або групами люмінесцентних світильників з електронними ПРА.
Існують спеціальні типи ПЗВ і АВДТ з затримкою 10 мс (тип G), стійкі до імпульсних струмів до 3 кА і дозволяють уникнути проблем з помилкові спрацьовування через кидків струму або напруги.
Спрацьовування УЗО через велику рівня витоку останнім часом більш характерні для побутових споживачів. Це викликано, в першу чергу, наявністю фільтруючих конденсаторів в імпульсних блоках харчування, якими все частіше оснащуються сучасні споживачі.
Електромеханічні УЗО відповідно до стандарту мають діапазон спрацьовування від 50 до 100% від номінального струму витоку. Це означає, що стандартне ПЗВ зі струмом спрацьовування по витоку 30 мА може спрацювати вже при 15 мА. Відповідно до досвіду звичайний комп'ютерний блок живлення, що має конденсатори на вході фільтра, встановлені між провідниками харчування і висновком заземлення, при нормальній роботі вже створює струм витоку порядку 1. 1.5 мА. Таким чином, при установці 10 таких споживачів на одне УЗО виникає ризик спрацьовування пристрою навіть при нормальній роботі.
Для зниження ризику помилкових спрацьовувань в цих випадках, крім поділу навантажень з імпульсними блоками живлення на кілька УЗО або АВДТ, також можуть бути використані нові досягнення в цифрової технології захисту - УЗО з цифровою обробкою витоку, як, наприклад, типу dRCM або FRBdM від компанії Eaton . Ці апарати завдяки електроніці мають менший розкид струмів спрацьовування і, відповідно, більш точно відключають аварійні струми витоку.
Для складних розподільних систем, застосовуються вступні УЗО, що забезпечують додатковий захист від пошкодження ізоляції і пожеж. У таких випадках найчастіше використовуються ПЗВ зі струмом спрацьовування 300 мА. Однак просте збільшення номінального струму витоку не гарантує забезпечення повної селективності.
Відповідно до загальних рекомендацій виробників, для гарантованого забезпечення селективності між вступним і відходять пристроями диференційного захисту необхідно виконання двох умов:
- вищестояще УЗО має мати номінальний струм спрацьовування по витоку в 3 рази більше, ніж нижчестоящих УЗО;
- вступне ПЗВ повинен мати гарантовану затримку спрацьовування 40 мс.
Помилкові спрацьовування автоматичних вимикачів
Що стосується автоматичних вимикачів, то тут також домінують два основних аспекти, що впливають на надійність електропостачання та небажані відключення: забезпечення селективності до вищестоящого апарату при відключенні струмів КЗ і помилкові спрацьовування, що викликаються перегрівом вимикачів в розподільному щиті.
Модульні автоматичні вимикачі з комбінованим расцепителем мають виражену залежність струму неспрацьовування від температури. Калібрований значення номінального струму для автоматичного вимикача вказується при температурі 30 С. У разі перегріву вимикач може спрацьовувати при менших струмах.
У розподільних щитках перегрів вимикачів може викликатися декількома причинами:
- занадто щільним компонуванням;
- перевищенням сумарного тепловиділення апаратів потужності, яку даний щиток може розсіяти;
- перегрівом контактних місць підключення до апаратів.
Із загальних рекомендацій щодо компонування, які допоможуть уникнути перегріву, слід зазначити такі, як:
- забезпечення додаткових вентиляційних проміжків між вступним апаратом і відходять вимикачами;
- перевірка сумарного тепловиділення апаратів (особливо у випадках з великим числом контакторів проводок або при використанні пластикових вбудованих щитків);
- застосування спеціалізованих розподільних шин для внутрішньої розводки щита і правильне укладання кабелів у вільному просторі, яка не перешкоджатиме вентиляції.
У випадку з забезпеченням селективності до струмів КЗ для модульних апаратів ситуація складніша. Здебільшого модульні апарати відносяться до класу селективності 3. Усередині групи селективність, як правило, забезпечується до невеликих струмів, всього в десятки разів перевищують номінальні.
Якщо електрична проводка виконана проводами досить великого перерізу, на коротких ділянках струми КЗ можуть значно перевищувати значення, вказані в таблиці селективності. Як наслідок, при виникненні нізкоімпедансних КЗ спрацьовує і вступної, і відходить вимикачі.
Існує кілька практичних способів забезпечення селективності. В європейських країнах часто взагалі відмовляються від застосування вступних автоматичних вимикачів, замінюючи їх комбінацією запобіжників для резервного захисту (back-up fuse) і УЗО. Це покращує селективність відходять вимикачів до вступного запобіжника при невеликих токах КЗ. Також гарантовано можна забезпечити селективність при використанні на введенні селективних автоматичних вимикачів (наприклад, типу NZM з расцепителями VE).
Слід також зазначити, що в більшості випадків навіть установка простого корпусного автоматичного вимикача на вводі покращує селективність в порівнянні з модульним вимикачем, так як час відключення по КЗ у корпусних вимикачів трохи вище, ніж у модульних апаратів, з огляду на більш масивною контактної системи.
Є цікаве рішення для вступних пристроїв на базі головного захисного пристрою PBR. Це пристрій являє собою комбінацію селективного ПЗВ з номінальним струмом витоку 300 мА і автоматичного вимикача з тепловим расцепителем на номінальний струм 40 або 63 А. Цей прилад гарантує селективність до всіх типів нижчестоящих УЗО і автоматичних вимикачів і забезпечує стійкість до імпульсних струмів до 10 кА.
Слід зазначити, однак, що це не знімає необхідності в застосуванні резервного захисту в ГРЩ і також вимагає більш ретельного і правильного виконання розводки всередині щита для мінімізації ризиків внутрішніх КЗ. Завдяки правильному вибору і застосуванню спеціальних захисних апаратів, можна значно знизити ризик небажаних відключень, особливо для критичних застосувань, де пропажа харчування може привести до значних збитків або викликати небезпеку для людини.