Что такое дуговой пробой

Защита от искрения и дуги — УЗИС, AFDD. Виды, принцип действия, правила и ГОСТ для них.

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробойНа сегодняшний день для защиты электропроводки в наших домах и квартирах достаточно всем привычных автоматических выключателей, УЗО или дифф.автоматов.

Однако в недалеком будущем к ним могут добавиться еще одни устройства, пока малознакомые рядовому потребителю, но все более активно внедряющиеся в нашу жизнь, как на добровольном уровне, так и на законодательном. По крайней мере нормативно правовая база идет именно в этом направлении (ГОСТ Р50571.4.42-2017).Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

По простому их называют искрозащитные или защитные устройства от дуги. Пока их установка всего лишь рекомендация, но в ближайшие годы все может резко измениться. Подобное было и на первоначальных этапах внедрения УЗО.

Давайте поподробнее разберемся что же это такое и для чего они вообще нужны.

Данные устройства фиксируют наличие искры в проводке и обесточивают ее. Основная причина пожара в домах это не какая-то утечка тока, от которой призваны защищать противопожарные УЗО ( с током утечки 100-300мА) и даже не короткие замыкания.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Если монтаж электрики выполнен правильно, верно подобрано сечение и номинал автомата, то риск возникновения и распространения огня минимален. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Чаще всего пожары случаются из-за искрящей проводки или дуги возникающей при плохом контакте.

Можно перечислить 9 основных причин этих явлений:Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

    ослабленный контакт, появляющийся не только по истечении долгого времени эксплуатации, но и по причине применения неправильного инструмента Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
    повреждение грызунами скрытой проводки за полыми стенами из-за отсутствия защиты гофрорукавом Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
    повреждение наружной изоляции и отсутствие элементарной защиты в виде изоленты или термотрубкиЧто такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
    старение изоляции, которое своевременно выявляется специальными приборамиЧто такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Более того, искрение может возникнуть даже на казалось бы цельном проводе или кабеле. Достаточно было при монтаже сделать слишком крутой изгиб или случайно поставить на него что-то тяжелое.

В принципе об этих проблемах и причинах знали достаточно давно, но технологии не существовало до конца 90-х годов. Впервые они были применены в электросетях США и Западных странах. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Наиболее широкое распространение они получили в деревянных домах каркасного типа, где все провода без всяких гофр и труб открыто прокладываются сквозь горючие перегородки. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Безусловно, такая защита не панацея и не спасет например от элементарного нагрева контактов. Если у вас вилка не искрит в розетке, а всего лишь греется, или окислился контакт в месте соединения медной проводки с алюминиевой, что также приводит к нагреву, то пожара не избежать и дугозащитные устройства здесь не помогут.

Хотя опять же за рубежом, уже постепенно начинают внедрять розетки со встроенной термической защитой. При перегреве они автоматически отключаются.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Правда такие розетки еще нигде, даже в США не обязательны для монтажа и устанавливаются на добровольных началах.

Каким же образом искрозащитное устройство, которое стоит в электрощитке на входе в дом, видит искрение провода в самой дальней розетке спальни или зала? Какая магия здесь используется?

Конечно же магии тут никакой нет, все основано на законах физики. Аппарат главным образом следит за спектром тока проходящего через него.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Когда в цепи электропроводки в любом месте начинается искрение, во первых искажается синусоида и она становится рваной. Сила тока и напряжение начинают скачкообразно изменяться. Возникают помехи.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Однако если бы защита была отстроена на отслеживание только этих параметров, было бы очень много ложных срабатываний. Именно этим грешили самые первые экземпляры.

Поэтому последние качественные УЗИС или УЗДП анализируют массу параметров:

    проанализировать ток, и при этом убедиться что его источник именно дуга, а не полезная нагрузкаЧто такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Ведь простое включение вилки в розетку также вызывает искрение. Но при этом ничего отключаться не должно.

    если первые две задачи успешно решены и ток выявлен, то его нужно успеть разорвать в заданное время

При всем при этом, ГОСТ не определяет как именно это сделать. Каждый производитель решает задачу по своему и оформляет соответствующие патенты.

Только при наложении в совокупности всех факторов, защитный аппарат определяет что в цепи появилась дуга и отключает ее.

Если импульсы в сети меньше заданной амплитуды, то это считается не опасным и прибор не реагирует.

В релюшках напряжения можно подкрутить срабатывание как по верхней границе, так и по нижней. Здесь же все параметры задаются на заводе изготовителе.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Безусловно, у самых первых подобных экземпляров все еще встречаются погрешности и ложные срабатывания. Технологию нельзя назвать до конца отработанной.

Однако большинство грубых ошибок уже исключены. Например обыкновенный пылесос, блендер или дрель, при включении могут породить похожую на дугу определенную волновую характеристику. Также дуга возникает при электророзжиге плиты.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Любой щеточный электроинструмент искрит, в особенности если его щетки уже достаточно выработались. Не говоря уже про начальный бросок пускового тока.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Производители учитывают все эти рабочие моменты и ложных срабатываний у качественных моделей становится все меньше и меньше.

Как быстро должны срабатывать такие устройства обнаружения дугового разряда? Зависит здесь все от напряжения и номинала тока дуги.

Вот таблица всех значений:Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Допустим устройство у вас сработало и все отключилось. Как найти место где возникла дуга и появились искры? Если у вас двухэтажный особняк с полсотней розеток, куда бежать в первую очередь и как узнать эту очередность?

Тут вам поможет ваш электрощиток. Чем больше в нем будет групп и автоматов, тем лучше. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Каждый автомат отвечает за определенную комнату или зону в доме. Отключаете их все скопом, после чего включаете УЗДП.

Далее по одному начинаете включать автоматические выключатели. Причем после включения каждого автомата выжидаете минимум по 10 секунд и только потом переходите к другому.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Имейте в виду, что в цепи должны быть подключены все приборы, которые работали до этого. Кроме того, они должны быть под нагрузкой, а не на холостом ходу. Иначе при токе до 2,5А устройство защиты от дуги может не сработать.

При включении дефектной линии дугозащита должна вновь отключить ее. Тем самым, вы определите проблемную зону или группу. Допустим это кухня. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Отправляете туда жену, чтобы она наблюдала, а вы тем временем вновь запускаете автомат. Визуально или по звуку можно будет установить место искрения.

А если все равно ничего не видно и не слышно? Тогда действуйте следующим образом. Начните поочередно выключать из розеток все приборы на этой линии.

Если УЗИС все равно срабатывает, то причина в самой проводке, а если нет, то виноват какой-то из отключенных приборов или конкретная розетка.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Включите в эту розетку другой прибор и посмотрите что изменится.

Термин «искрение» здесь означает повторяющийся дуговой пробой.

2 Заменяют ли УЗДП-УЗИС автоматы и противопожарные УЗО?

Нет, не заменяют. Они представляют из себя третий этап развития защит и устанавливаются в цепь после автоматов и УЗО, а не вместо них.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Зато отдельные УЗДП отечественных марок могут полноценно заменить реле напряжения. Также в США и на Западе выпускают модели AFCI 3 в 1.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Они имеют в своем корпусе и автомат, и УЗО, и дугозащиту. Такое объединение с одной стороны вроде бы и хорошая оптимизация, но с другой имеет ряд недостатков:

А при выходе из строя только УЗИС, у вас останутся в «голове» и автомат, и УЗО.

    при повреждении любой функции в AFDD по отдельности (автомат-УЗО-УЗДП) вам придется менять его целиком, что больно ударит по кошельку

Главное преимущество таких AFDD это компактность и простота схемы подключения. Не нужно в щитке коммутировать кучу проводов и наконечников, достаточно подключить всего один девайс.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

3 Каким нормативам и стандартам подчиняются устройства защиты от дуги?

В России это межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 62606-2016 «Устройства защиты бытового и аналогичного значения при дуговом пробое. Общие требования.» (скачать)

4 УЗДП ставятся на каждую линию по отдельности или одно на вводе?

Устройство можно устанавливать как отдельно по группам, так и в одном экземпляре сразу на весь электрощит. Здесь есть как плюсы, так и минусы: Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

В итоге аппарат отработал штатно. По ГОСТу же испытания проводят на кабелях длиной максимум до 30м.

5 Почему у некоторых моделей питание заводится сверху, а у других снизу. Как правильно?

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробойВсе зависит от производителя и его линейки сборки. У моделей с нижним подключением это связано с конструкцией расцепителя. Например у того же УЗИс-С1, при его переворачивании пришлось бы рукоятку включения также развернуть на 180 градусов.

И тогда язычок во включенном состоянии смотрел бы вниз, что запрещено правилами. Кстати у зарубежных известных марок Siemens, Eaton вход также сделан снизу.

6 Есть ли в девайсе защита от импульсных скачков?

Да, большинство моделей имеют такую встроенную защиту в виде варистора.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Однако они все равно не могут в полной мере заменить полноценные УЗИП. Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

7 Защищает и отключается ли УЗИС от искрения на вводом автомате или счетчике, то есть до точки своего подключения?

Нет, не отключается и не срабатывает.Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

По крайней мере нормально отстроенная защита без ложных срабатываний, на это реагировать не должна.

Она отстроена так, чтобы искать повреждения только в защищаемой цепи, а не до нее.

Источник

Что такое устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП) и с чем его едят?

Продолжаем тему современных устройств защиты для домашних электрощитов. На очереди Устройства защиты от дугового пробоя (УЗДП — формулировка из ГОСТ), они же «Устройства защиты от искрения» (УЗИс) они же arc-fault detection device (AFDD), они же arc-fault circuit interrupter (AFCI)… Имен много, а суть одна: это устройство призвано отключить линию, если обнаружится дуговой пробой где-то на линии. Это часть теоретическо-методическая. Тесты и расчленение устройств будет в продолжении.

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

▍ Маленькая горячая штучка

Представим, в вашей электропроводке случилось неладное — мыши погрызли изоляцию, ослабла клемма или в месте перегиба кабеля переломились жилы. Эти, как и ряд других неисправностей могут привести к дуговому пробою.

Дуговой пробой происходит, когда два проводника оказываются на очень маленьком расстоянии друг от друга, из-за чего проскакивает искра, зажигается электрическая дуга, и электрический ток течёт уже по «по воздуху». Электрическая дуга очень горячая, и за мгновения может зажечь горючие материалы вокруг, обуглить изоляцию и наделать бед. Причём обугленная изоляция становится проводником, что сильно упрощает повторное зажигание дуги.

Различают параллельный и последовательный дуговой пробой. Параллельный дуговой пробой — когда дуга зажигается между проводниками L и N или L и PE, например, из-за ввёрнутого в кабель самореза. Или, например, начинает пробивать испорченную изоляцию. В таком случае, скорее всего, параллельный дуговой пробой перерастёт в короткое замыкание и сработает защита от сверхтока. Последовательный дуговой пробой, когда дуга горит в разрыве цепи последовательно с нагрузкой, самый опасный. Ни УЗО, ни автоматический выключатель при этом не сработают! Нет условий для срабатывания этих видов защиты — ток не превышен (его величину ограничивает нагрузка), дифференциального тока тоже нет. Дуга будет гореть, пока контакт случайно не восстановится или разорвётся. Впрочем, наверняка вы с ней уже сталкивались — это то самое «шкворчание» плохого контакта в выключателе или розетке.

Если ваша проводка выполнена в строгом соответствии со всеми нормативами, то дуговой пробой не вызовет пожара, но породит потоки брани электрика, который будет ремонтировать розетку, где из подрозетника торчат два обугленных пенёчка проводов.

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Ключевое слово здесь «если». К сожалению, в суровой реальности может быть:

Получается: при раздолбайском отношении к обслуживанию электрохозяйства мы можем получить явление, способное привести к пожару, и которое ни одно из используемых средств защиты обнаружить не может. Звучит неприемлемо.

▍ Ловим призрака за хвост

Инженеры до сих пор находятся в поисках надёжного способа обнаружения дугового пробоя, если полистать публикации в научных журналах, то можно увидеть попытки исследователей использовать разные методики, включая модные нейронные сети. Чем лучше методика, тем выше вероятность обнаружения дугового пробоя и ниже количество ложных срабатываний:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

При этом устройству в электрощите доступен всего лишь один способ обнаружения дугового пробоя — анализировать величину и форму тока, отдаваемого в нагрузку. Все производители модульных устройств защиты от дугового пробоя снимают сигнал с датчика тока, но обрабатывают данные по-разному, и не раскрывают подробностей, ссылаясь на ноу-хау. Поэтому я могу лишь рассказать общие подходы, которые раскрыты в научных публикациях, а вот в охоте за подробностями придётся ловить и спаивать разработчиков в пабе.

Обнаружить дуговой пробой всё-таки можно из-за одной особенности — дуга зажигается не сразу. Напряжение должно вырасти до напряжения пробоя, после чего в зазоре проскакивает искра, которая ионизирует воздух и позволяет устойчиво загореться электрической дуге. А так как у нас в сети переменный ток, и ток меняет направление 50 раз в секунду, переходя через нулевое значение, то дуга загорается и гаснет 100 раз в секунду, приводя к специфическим искажениям!

Покажу на примерах, для чего я сделал небольшой стенд. Ток в цепи я измеряю трансформатором тока (голубая линия), напряжение — через делитель (жёлтая линия), масштаб в данном случае не важен. Почти идеальная нагрузка — тепловентилятор:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Все просто — растёт напряжение в линии — пропорционально растёт ток. Напряжение падает — ток в цепи падает. Обратите внимание в месте перехода напряжения через ноль — ток растёт сразу. А вот так выглядит ток в той же цепи, если я развожу контакты и вызываю дуговой пробой последовательно в цепи. Появляется ступенька — ток появляется только после того, как напряжение достигнет напряжения пробоя зазора между проводниками:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Можно подумать, что достаточно просто следить за тем, есть ли ступенька в потреблении тока при переходе напряжения через ноль. Но увы, этот способ не работает, поскольку такая ступенька появляется у многих видов нагрузки. Например, если у устройства есть регулировка мощности тиристорным регулятором, который такую ступеньку создаёт, и меняя её ширину, регулирует мощность в нагрузке. Вот просто посмотрите, как выглядит график тока у пылесоса с регулятором мощности:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Кроме того, идеальный случай, когда в линии всего одна нагрузка, встречается редко. Чаще на линии несколько потребителей, и их токи суммируются. В итоге график начинает выглядеть совершенно ненаглядно. На графике ниже четыре потребителя (обогреватель 1кВт, электрочайник 2 кВт, пылесос с регулятором на половинной мощности (примерно 800 Вт) и мощный импульсный блок питания, нагруженный на балласт (примерно 180 Вт)). Слева нет дугового пробоя, а справа последовательный дуговой пробой обогревателя на 1 кВт, т.е. ток дуги составляет только четверть от всего тока потребления:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Что делать? Посмотрим внимательно на график с искрением — скорость нарастания тока в цепи после пробоя огромная, ступенька практически вертикальная! А значит нам нужно смотреть не на появление ступеньки, а на её отвесность. Проще всего это сделать анализируя спектр сигнала, чем отвеснее ступенька, тем шире её спектр. Наглядно я изобразил на этой картинке:
Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
В результате принцип работы защиты прост — постоянно анализируем спектр сигнала с датчика тока. Если вдруг он резко изменяется — определяем как он изменился. Если наблюдаем подъём в высокочастотной части спектра — значит это дуговой пробой и отключаем нагрузку. Правда в реальности есть нюансы…

▍ Ложные срабатывания и шапка-невидимка

Ложные срабатывания — головная боль разработчиков УЗДП. В электросети творится полная анархия — каждая нагрузка потребляет ток как хочет, некачественные устройства ещё активно создают помехи.

Вот, например, посмотрите, как выглядит ток, когда я просто включил шлифмашинку с умирающим двигателем:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

А вот так выглядит ток сварочного аппарата (я взял обычный трансформатор и варил скрутку угольным электродом):

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

При этом формально устройство не должно сработать — дугового пробоя нет. А теперь представьте, что у вас таких устройств на одной линии с десяток — их токи сложатся, шумы просуммируются, а разработчик роскомнадзорнется от безнадёги.

Получается довольно нетривиальная задача — с одной стороны нужно повышать чувствительность, а с другой стороны, не допускать ложные срабатывания. Поэтому разработчики не спешат раскрывать свои хитрые алгоритмы. Единственное описание алгоритма работы я нашёл тут.

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

У неё и происходит дуговой пробой на поджигающем электроде, и лампа вызывала ложное срабатывание при каждом включении! Такие проблемные устройства отыскать было трудно, но у меня получилось. В процессе тестов УЗДП я пробовал разные виды нагрузок и нашёл свой криптонит на каждую модель УЗДП. Впрочем, подавляющее большинство бытовых устройств проблем не вызывает.

Любое государство не терпит анархии, поэтому с ней борется. Во многих странах есть требования по электромагнитной совместимости для устройств — они не должны мешать работе других устройств в электросети. Поэтому мощность и спектр помех, которые могут просачиваться с устройства обратно в сеть ограничивается. Следствием этого стала установка фильтров в устройства. Фильтр ослабляет высокочастотные помехи, которые генерирует устройство. Например, любой импульсный блок питания имеет в своей схеме такой фильтр, вот я взял первую попавшуюся схему блока питания Meanwell (нравятся они мне) и обвел рамкой фильтр:
Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Сетевой фильтр является шапкой-невидимкой: всё, что происходит за ним, становится невидимым для УЗДП. Технически, кроме дросселей или ёмкостей можно использовать разделительный трансформатор. По этой причине мой эрзац-сварочный аппарат для сварки скруток не вызывал ложных срабатываний — дуговой пробой был во вторичной обмотке, поэтому трансформатор работал как фильтр. Добавление простого фильтра (вырванного из микроволновки) в виде синфазного дросселя полностью устранило проблему ложного срабатывания с лампой УФО-Б, которое я описал выше.

Отсюда следует, что вероятность ложных срабатываний резко возрастает, если в сеть включается устройство, у которого:

И я думаю многих беспокоит вопрос — а не срабатывает ли УЗДП на сварку? — нет, я опробовал несколько инверторных сварочных аппаратов — всё в порядке.

▍ Из крайности в крайность

Противоположной проблемой является потеря чувствительности на длинных линиях. Любой кусок проводника обладает собственной индуктивностью и распределённой ёмкостью. Если у нас есть длинная линия, то вот как будет отличаться:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой

Длинная линия сама начинает работать как сетевой фильтр, и высокочастотная часть спектра затухает тем сильнее, чем длиннее линия. Поэтому есть некая предельная дальность, на которой УЗДП способно обнаружить дуговой пробой. Только у одного производителя УЗДП есть в комплекте имитатор, который позволяет не только проверить исправность УЗДП, но и определить, не потеряло ли оно чувствительность из-за длинной линии. Поэтому УЗДП может не сработать из-за искрения в будке охраны, от которой до щита с устройствами защиты пару сотен метров кабеля. Как правило, на линиях короче 100 м проблем не возникает.

▍ Почему только сейчас?

Если предохранители известны более сотни лет, автоматические выключатели примерно столько же, УЗО — полсотни лет, то УЗДП появились совсем недавно — уже в конце XX века. А всё потому, что без электроники обнаружение дугового пробоя сделать невозможно. А относительно дешёвые микроконтроллеры, на которых можно реализовать цифровую обработку сигналов появились совсем недавно. Вот и получается, что только сейчас стало возможным не только технически реализовать такой вид защиты, но и сделать это по цене, доступной частным лицам.

Законодательство тоже активно меняется — новое устройство вносят в различные правила и нормы, делая обязательным к применению в некоторых задачах. Не хочется ссылаться на различные постановления (потом замучаюсь бегать и вносить правки при очередном изменении), но у нас в стране УЗДП начали легализироваться с ГОСТ IEC 62606-2016, который является переводом стандарта МЭК. Собственно стандарт не только определяет требуемые характеристики УЗДП и методику тестирования, но наконец определил само название этого типа устройств — УЗДП.

▍ Куда включать?

УЗДП не самостоятельное устройство — обычно оно требует отдельного автоматического выключателя. Производители, в погоне за нашими кошельками и компактностью могут совмещать УЗДП с автоматическим выключателем — такой гибрид уже можно использовать самостоятельно. При использовании нескольких типов устройств защиты, последовательность соединения роли не играет. Можно ставить УЗДП как до УЗО, так и после.

Обратите внимание, у некоторых моделей УЗДП ввод сделан СНИЗУ, причём это не придурь разработчиков, и встречается и у именитых западных производителей. Я уверен, конструкторы до последнего старались сделать как все привыкли, но что-то помешало.

Типовая схема включения УЗДП:

Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
Учитывая ненулевую вероятность ложных срабатываний, имеет смысл использовать несколько УЗДП и разделить линии по типу нагрузки — условно стационарные и переменные. В стационарные включить потребители, профиль потребления тока которых не меняется годами — насосы циркуляции, холодильники, вентиляция и т.п. Внезапное срабатывание УЗДП на такой группе скорее всего будет сигнализировать о реальной проблеме. В переменные стоит отнести все розетки, в которые втыкают постоянно что попало — блендеры, чайники, пылесосы, освещение и т.п. Срабатывание УЗДП на этой линии должно настораживать, но его значительно проще связать с новым прибором в сети.

В идеальном мире, конечно же, каждой линии свой автомат и УЗДП, но учитывая цены и средние зарплаты — это мечта. Но одно УЗДП на целый частный дом — может создать много проблем, как в случае его срабатывания искать место проблемы? Поэтому хоть какое-то разделение на группы стоит предусмотреть.

Отдельной осторожности требует использование УЗДП на линиях с важными нагрузками, отключение которых может наделать бед не меньших, чем дуговой пробой. Циркуляционные насосы, сетевые коммутаторы и т.п. Более того, в стандартах явно запрещают использовать УЗДП для некоторых потребителей — например, с аппаратами искусственной вентиляции лёгких.

▍ Искрит у соседа, а отключается у меня

К сожалению, такое возможно с некачественными УЗДП. Хоть УЗДП анализирует ток нагрузки, и, казалось бы, оно должно быть слепо ко всему, что происходит до него. Но линии электропередач неидеальный источник тока, и обладают внутренним сопротивлением. Поэтому на длинных линиях искрение мощной нагрузки вызовет заметные колебания напряжения питания, что в свою очередь вызовет колебания тока потребления (весьма солидные, если нагрузка нелинейная). Это называется перекрёстными помехами. Разработчики принимают меры, и различными приёмами снижают чувствительность к перекрёстным помехам с переменным успехом.

▍ Оно сработало — дальше что?

Наверное, самый интересный вопрос. Я уверен, при срабатывании защиты большинство просто пойдёт и включит всё обратно, не попытавшись разобраться в причинах. Но мы же не такие?)

Если сработало УЗДП — значит была причина, и желательно попытаться её найти. Задача упрощается, если при включении УЗДП снова отключится — значит проблема устойчивая — используя автоматические выключатели (теперь вы понимаете, что чем более развитое деление на группы — тем проще искать проблему?) последовательно включаем группы. Если при подключении очередной группы, например, «гараж», УЗДП снова срабатывает — начинаем искать проблему уже там. Поиск неисправности может быть нудным, но в общем то он ничем не отличается от поиска причин срабатывания любого другого устройства защиты, например, УЗО.

Если при включении УЗДП повторного отключения не происходит — достаточно провести профилактический осмотр — все ли розетки целы — нет ли оплавлений и потемнений на пластике. Можно включить напряжение обратно и внимательно послушать — плохой контакт иногда слышно по характерному «шкворчанию». Проведите осмотр гибких шнуров и переносок на предмет повреждений. При перегибании сетевого шнура у мест креплений ничего не должно меняться.

Теперь очевидно: чем более развитое деление на группы потребителей — тем меньше работы по локализации проблемы. Одно дело проводить осмотр ВСЕЙ электрики дома, так как УЗДП одно, и другое дело проводить осмотр детской комнаты, если сработало УЗДП на детскую.

▍ Ещё функции, причём бесплатно

Если УЗДП имеет в своём составе довольно продвинутые электронные «мозги» для выполнения основной функции, то почему бы не добавить ещё функций с минимальными изменениями железа? Почти все УЗДП в моём тесте имеют функцию защиты от превышения напряжения — если напряжение в сети повысится выше нормативного, например, из-за отвалившегося «нуля» прилетело не 230В а все 400В, то УЗДП также штатно отключится. Увы, когда напряжение придёт в норму — оно обратно не включится из-за механизма свободного расцепления. Таким образом использование некоторых моделей УЗДП позволяет получить дополнительную защиту от обрыва нуля практически даром. (Оговорки: автоматического повторного включения не предусмотрено — когда напряжение нормализуется автоматически ничего не включится. Защиты от пониженного напряжения тоже нет у многих моделей УЗДП.)

▍ Оно ещё и самотестируется?!

Да, если присмотреться к расшифровке показаний индикаторов на фасаде УЗДП, то можно увидеть вариант «УЗДП неисправно». Устройство содержит в своём составе дополнительные цепи, позволяющие самому себе на вход подать образцовый сигнал и удостовериться, что сигнал воспринимается как положено. При этом проверяется исправность аналоговой части прибора, но не проверяется, например, исправность механизма расцепления (это бы привело к самоотключению, что непростительно).
Т.е. УЗДП способно самостоятельно определить некоторые виды неисправностей себя, и оповестить о своей нефункциональности. Когда пользователь будет проводить регулярную проверку УЗО (помните про кнопочку «тест» на УЗО?) — заметит проблему и заменит УЗДП.

▍Критика

Для объективности стоит сказать, что у повсеместного использования УЗДП есть и критики. Наиболее весомым является аргумент, что роль дугового пробоя, как первопричины пожара неоднозначна, при нагреве проводников от перегрузки по току, дуговой пробой образуется на поздних стадиях плавления токопроводящей жилы, когда изоляция от нагрева во всю уже дымится и стекает. И срабатывание УЗДП в таком случае уже пожар может не предотвратить. И открытый вопрос — что является причиной пожара — возгорание от перегрузки (которое должны предотвратить автоматические выключатели и предохранители), или всё-таки дуговой пробой. Тут я оставлю ссылку на заслуживающий внимания канал инженера-испытателя Владимира Семеновича Мельникова, как критика УЗДП (https://www.youtube.com/channel/UCCem6jemMX_3ce6dDKk3gdw), в частности, вот это видео (https://www.youtube.com/watch?v=fsy20dMmp-w).

Мое мнение иллюстрируется фразой «Если вы пытаетесь автоматизировать бардак — вы получаете автоматизированный бардак» — если электрохозяйство довели до состояния, когда провода вываливаются из клемм — то УЗДП не станет панацеей (хотя наверняка будет постоянно срабатывать и нервировать электриков, и возможно заставит найти проблемные места). Хотя многие уже привычные нам меры безопасности, вроде ремней в автомобиле, тоже внедрялись со скрипом и находили своих критиков, весьма убедительно высказывавшихся в ненужности и избыточности таких мер🙂 Если повсеместное внедрение УЗО объективно снизило количество смертей от поражения электрическим током, будем надеяться широкое внедрение УЗДП как-то уменьшит статистику пожаров по причине неисправности электропроводки.

Впрочем, личное мнение какого-то автора в интернете не отменяет нормативных требований.

▍Битва двух пяти ёкодзун

Выход этого поста задерживался потому, что изначально я хотел протестировать одно УЗДП, потом два… В общем — я связался со всеми производителями УЗДП в России, и по моей просьбе мне прислали экземпляры устройств, в т.ч. совсем новых, которые ещё не появились в широкой продаже. (Сразу хочу отметить — я не продаю и не занимаюсь производством электротехники, так что конфликта интересов нет. Устройства по моей просьбе прислали без каких-либо условий или финансовых отношений, за что всем производителям искреннее спасибо.) Так что я пощупал ВСЕ устройства, что разрабатываются и производятся в РФ. Ну и одно китайское, которое тоже продаётся у нас. Вот они все на одном фото:
Что такое дуговой пробой. Смотреть фото Что такое дуговой пробой. Смотреть картинку Что такое дуговой пробой. Картинка про Что такое дуговой пробой. Фото Что такое дуговой пробой
К сожалению устройства Астро-УЗО Ф-9311 и Ф-9312 так и не были запущены в серийное производство.

Но тест и обзор я вынесу и опубликую отдельно, иначе материал получится совсем уж большим. (Спойлер: не все УЗДП одинаково хороши)

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *